震旦三维激电系统在塞尔维亚Timok成矿带“斑岩+Manto型”铜金矿床的找矿应用
doi: 10.20008/j.kckc.202505015
王健1 , 黄伟山2 , 陈思源3 , 饶东平3 , 吕晓强1 , 刘洋1
1. 紫金地球物理科技(北京)有限公司,北京 100012
2. 塞尔维亚紫金矿业有限公司,福建 龙岩 364200
3. 中色紫金地质勘查(北京)有限责任公司,北京 100012
基金项目: 本文受成矿系统的三维探测与找矿靶区圈定项目(2022YFC2903603-2)资助
The application of the aurora 3D IP system in the porphyry and Manto-type copper-gold deposits in Timok metallogenic belt, Serbia
WANG Jian1 , HUANG Weishan2 , CHEN Siyuan3 , RAO Dongping3 , LYU Xiaoqiang1 , LIU Yang1
1. Zijin Geophysical Technology (Beijing) Co., Ltd., Beijing 100012 , China
2. Serbia Zijin mining Doo Bor, Longyan 364200 , Fujian, China
3. Sino-Zijin Resources Ltd., Beijing 100012 , China
摘要
在塞尔维亚Timok成矿带勘探中,为了发现深部隐伏斑岩铜金矿,本文根据其物性特征,采用了紫金震旦三维激电系统,进行三维激发极化(IP)勘探,采取偏移单极-偶极分布式观测装置布置发射和接收电极,最大供电电流 30 A,240台接收机以 200 m×100 m 网度布设,对每个发射源均同步全波形采集数据,通过对实测数据体的三维反演,结果显示,深部存在规模大、延伸深(垂向延深超1400 m未封闭)的低电阻率、高极化率异常体,其空间展布与验证钻孔揭露的蚀变斑岩及硫化物矿化体高度吻合,验证钻孔ZK01在预测的 1318 m 深度揭露到块状—半块状硫化物矿体(视厚度 63 m,铜品位 1.69%,金品位 0.44×10-6 )。成功案例说明自主研发的紫金震旦三维激电系统,因其大功率大电流长偏移距全方位激励,加之特殊的去噪处理反演方法,勘探深度可达千米。
Abstract
In the exploration of Timok mineralization belt in Serbia, in order to discover the deep concealed porphyry copper-gold deposit, according to its physical property characteristics, Zijin Aurora 3D IP system was used to conduct 3D induced polarization (IP) exploration. The transmitting and receiving electrodes were arranged by offset monopole-dipole distributed observation device, with a maximum power supply current of 30 A. 240 receivers were arranged in a 200 m×100 m grid. Full waveform data were collected synchronously for each transmitting source. Through 3D inversion of the measured data body, the results showed that there were large-scale and deep (vertical extension of more than 1400 meters without closure) low-resistivity and high-polarizability anomalies in the deep. Their spatial distribution was highly consistent with the altered porphyry and sulfide mineralization revealed by the verification borehole. The verification borehole ZK01 revealed massive-semi-massive sulfide ore bodies (apparent thickness of 63 meters, copper grade of 1.69%, gold grade of 0.44×10-6 ) at the predicted depth of 1318 meters. The successful case shows that the independently developed Zijin Aurora 3D IP system can explore to a depth of more than one kilometer due to its high-power, high-current, long-offset, all-round excitation, and special denoising and inversion methods.
0 引言
塞尔维亚Timok铜金多金属成矿带作为特提斯成矿域 Apuseni-Banat-Timok-Srednegorie(ABTS)岩浆弧带的重要组成部分(谭威等,2024),以其独特的斑岩型铜金矿和高硫浅成低温热液型铜金矿床组合而闻名于世。该成矿系统内除主要的铜金矿化外,局部还发育矽卡岩型铁铜矿床,构成多期次岩浆-热液成矿作用的典型代表(Jelenković et al., 2016周小深等,2024)。据最新勘查数据,该带发现 96处矿点,已探明 22个大型—超大型矿床,累计铜金属储量超 500万 t,金资源量超 280 t,预测其深部铜资源潜力超过 2000 万 t,金资源量超 1000 t (Jelenković et al.,2016)。近年来,以紫金矿业集团为代表的多国矿业公司通过系统勘探,在丘卡卢佩吉(Cukaru Peki)等矿区取得找矿突破性进展,揭示出该带深部存在规模可观的斑岩-浅成低温热液复合型矿体(张安顺等,2023)。
多年来,Timok 成矿带先后采用包括航空磁力测量、重力测量及常规二维激电测量等技术手段,为矿体定位提供了基础找矿依据,在浅部矿体定位中发挥了重要作用。但随着勘探深度向500 m以下延伸,其技术局限性日益凸显,急需大深度的电法勘探手段。
作为硫化物矿床勘查的核心方法,激发极化法 (IP)在矿体识别中具有不可替代性(李小强等, 2014)。由于传统的一维/二维电法勘探的弊端显现,复杂的地质环境是典型的三维结构,不符合一维/二维勘探的假设条件,旁侧效应影响异常源的准确定位,难以取得理想的勘探效果,特别是采用大收发距,实现大深度勘探时,勘探范围的增加,勘探区越来越呈现出三维特征,所以必须进行三维电法勘探,只有大电流,全方位激励,获得全息信息,通过带地形的三维进行反演,才能清晰探测地下三维物性结构,达到深部找矿的目的(卢卯等,2024)。
1 地质概况及地球物理特征
1.1 地质概况
Timok 构造-岩浆岩带位于特提斯构造域西缘的阿普塞尼—巴纳特—蒂莫克—斯雷德诺戈里斯基(ABTS)造山带中(图1a)(谭威等,2023),其构造演化与西藏地区中新生代时期特提斯洋的演化过程呈现出显著的相似性(王瑞等,2020),两者都经历了从晚中生代一直延续到新生代的复杂沟-弧-盆体系演化历程。研究区内的火山与岩浆活动主要受到 Vardar缝合带洋壳俯冲作用的驱动,该缝合带呈 NNW 走向延伸,其东侧广泛分布着晚白垩世—中新世多期发育的岛弧型钙碱性火山-侵入岩组合(陈安顺等,2024)。此类岩浆弧的形成与新特提斯洋的俯冲及闭合动力学机制密切相关(Kara‐ mata et al.,1997),并因此推动了特提斯西部白垩纪—古近纪时期大规模斑岩-浅成低温热液型铜金成矿作用的发生(单思齐等,2023)。
研究区断裂系统主要受到NW向深大断裂的右旋走滑运动所控制,进而形成了 NW 向、近 SN 向和 NE 向 3 组主要的构造体系(饶东平,2021)。其中, NW 向断裂作为主导性的控岩控矿构造,自西向东依次发育为 Lipa 断裂、Bor 断裂、Krivelj 断裂以及 Bucje-Bela断裂。Bor断裂作为核心控矿构造,控制了 Cervo、Mali Krivelj、Krivelj Kamen、Jama 及 Cukaru Peki等铜金矿床的空间分布(王国平,2024),其成矿后的活动特征表现为显著的挤压性质,在断裂带附近普遍观察到挤压片理化带和构造泥化现象。与之呈近平行关系的 Krivelj断裂则对 Veliki Krivelj铜矿床的定位起到了关键的控制作用。近 SN 向断裂体系的代表包括 Krs断裂、Garvan断裂和 Majdanpek 矿区断裂,其中 Majdanpek 矿区断裂不仅约束了矿区安山岩的侵位过程,还显著影响了矿体的三维空间分布特征。NE—NNE 向断裂则属于成矿后期的构造产物,在区域 NW 向深大断裂持续右旋走滑作用的背景下,通过张性破裂机制形成了中新世时期的断陷盆地群(图1b)。
1ABTS多金属成矿带所在区域地质简图(a)和Timok矿集区地质简图(b;据谭威等,2024修改)
Timok地区地层序列主要由晚白垩世火山—沉积岩系覆盖于元古代—古生代变质基底之上构成。其中,晚白垩世地层集中分布于呈 NNW 走向、长约 110 km、宽约 18 km 的 Timok 火山盆地内。谭威等 (2023)对前人研究成果(Ljubović-Obradović et al., 2011)的综合,将该盆地内的晚白垩世地层可进一步划分为5个岩性组,自下而上依次为:
Krevilj组(K2k):呈狭长条带出露于盆地东西两侧边缘,岩性组合以灰岩和大理岩为主,夹层状钙质砂-泥岩,显示出台地-海槽过渡环境下的快速沉积特征。
Metovnica组(K2m):分布于盆地东部,主体为安山质火山-沉积岩系,记录了多期次喷发活动。该组包含多层富钙细碎屑岩,不同喷发旋回的安山岩在斑晶角闪石、斜长石含量及粒度上具显著差异。此组是 Timok 成矿带北段的关键赋矿层位,且区域内成矿岩体的侵位时代略晚于其主要火山活动期。
Oštrelj组(K2o):位于Metovnica组安山岩与Wae 组玄武安山岩之间,发育厚层细碎屑沉积岩,主要岩性为砂-粉砂岩和泥岩,夹有多层凝灰岩,指示了火山活动间歇期的沉积作用。
Wae 组(K2w):覆于 Oštrelj 组之上,伏于 Bor 组砾岩之下。该组在盆地东部分布局限且不连续,主要见于盆地西部,以玄武安山质火山-沉积岩为主体岩性。
Bor 组(K2b):最初被命名为 Bor 砾岩(Antoni‐ jević and Mijatović,2014),后重新定义为 Bor碎屑岩 (Banješević et al.,2019)。该组主要出露于盆地东部,由泥岩和砂砾岩构成,厚度变化显著,整体呈现山间盆地沉积特征,标志着Timok火山活动的终结。
盆地外围区域则出露晚侏罗世—早白垩世碳酸盐岩建造,代表了 Timok 火山作用发生前的浅海稳定沉积环境。更古老的元古宇—古生界基底广泛分布于火山盆地周缘(图1b),以中等变质程度的片麻岩-片岩为主,常伴有不同程度的混合岩化现象。
1.2 地球物理特征
1.2.1 磁力异常特征
DundeePrecious Metals Inc( 现为 Avala Re‐ sources Ltd.)于 2006 年在 Timok 成矿带开展了航磁工作(Ignjatović et al.,2014),航磁数据由直升机搭载的铷光泵磁传感器获取,直升机飞行离地高度90 m,测线方向为西南偏北,垂直于研究区域内主要地质构造,线距 50 m 和 100 m,航磁异常图(图2)成图网格距为50 m。
航磁工作基本覆盖了整个Timok成矿带。航磁异常特征可分成 4 个异常区带(图2中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和 Ⅳ),各异常带均呈NNW—SSE线性展布,构成高、低磁异常带相间排列的空间格局。航磁异常分布模式主要表征了区域中酸性侵入岩体、中性—基性火山岩建造、沉积岩系及变质岩系的展布特征,并显著揭示了断裂等线性构造的分布规律。
2区域航磁异常ΔT化极平面图(据Ignjatović et al., 2014谭威等,2024修改)
1 —斑岩型矿床;2—矽卡岩型矿床;3—高硫浅成低温热液型矿床; 4—异常带界线;5—异常带编号;6—本文三维激电研究区
Ⅰ号高磁异常带为区域内规模最大的高磁异常带,峰值异常强度超过 1500 nT,推断该异常源主要源自中—基性火山岩。异常形态及展布特征指示,该套火山岩系受区域构造带制约,部分区段隐伏于上覆碎屑沉积岩系之下,其隐伏分布范围显著大于地表出露区。Coka Marin 矿区,空间上定位于 Ⅲ号高磁异常带与Ⅳ号低磁异常带的梯度变异带上,即区域主导构造——Bor断裂带之上。
Ⅱ号异常带位于高磁异常带Ⅰ与Ⅲ之间,呈现低磁异常特征,磁场幅值介于 100~1000 nT,呈不连续串珠状展布,具有低异常幅值较小且分布范围有限,推测为碎屑沉积岩。带内零星出现的局部高磁异常,推断为隐伏火山岩及次火山岩体,主体被沉积物覆盖,仅局部有小规模块体出露地表。该带内常发育中小型矿化体(如Dumitri、Valja Saka等)。
III号高磁异常带近南北向展布,为区内分布最广的高磁异常带。磁场幅值范围大于 500 nT 且异常连续。推测其高磁异常主要由中基性火山岩引起,该异常带内暂未发现矿床(谭威等,2024)。
Ⅳ号异常区位于研究区东侧,展布范围较大且连续性强,以显著低磁异常为特征,局部叠加条带状中—高磁异常。该区域内的显著低磁异常主要由蚀变安山岩引起(谭威等,2024)。区内赋存的超大型铜金矿床(如 Bor、Mali Krivelj、New Cerovo 等) 均分布于低磁异常带内且位于 Bor 断裂带的上盘。本文三维激电研究区位于Ⅳ号磁异常带南端,显示中等磁异常特征。
3区域布格重力异常图(据Ignjatović et al.,2014谭威等,2024修改)
1 —斑岩型矿床;2—矽卡岩型矿床;3—高硫浅成低温热液型矿床; 4—异常带界线;5—异常带编号;6—本文三维激电研究区
1.2.2 重力异常特征
在1952—1984年相对较长的时期内,在塞尔维亚进行了详细的重力测量,其中大部分测量工作由贝尔格莱德地球物理研究所完成(Ignjatović et al., 2014)。本文研究区的重力工作由Worden重力仪测量取得,测网为不规则测网,测站的平均密度为 1 点/km2图3为布格异常图,成图网格为500 m。
布格异常图揭示研究区内发育 3 条重力异常带,呈现高、低重力异常相间排列的异常特征,异常幅值域为-8×10-5~11×10-5 m/s2。依据布格重力异常近北北西向线性展布的特征,可分为 3 个重力异常带。
Ⅲ号高重力异常区位于研究区东翼,幅值区间-1×10-5~8×10-5 m/s2,其异常源主要为中—高密度中性火山碎屑岩建造,推测深部可能存在隐伏火成岩体。Ⅱ号低重力异常带空间上位于Ⅰ号与Ⅲ号高异常带之间,呈近南北向展布,幅值为-8×10-5~1× 10-5 m/s2;地表对应于白垩系沉积岩系及少量出露的岩浆岩,推断由低密度火山碎屑-沉积岩复合建造构成。I号高重力异常带为区内规模最显著的异常区,展布形态呈椭球面状,内部叠加局部低重力异常,位于区域西侧,幅值范围1×10-5~10×10-5 m/s2;主体异常源自高密度基性火山碎屑岩序列,其内部低重力异常区可能指示深部中酸性岩体的赋存位置。
区内超大型铜金矿床(包括 Cervo、Mali Krivelj、 Krivelj Kamen、JM、Cukaru Peki 等)均在空间上受控于Ⅰ号与Ⅱ号异常带的梯度变异带,此分布特征明确揭示了矿床受区域线性断裂构造系统主导的成矿控制机制。
综合上述,本研究中三维激电工作所属的 Brestovac Metovnica 矿权区位于重力梯度带的区域性断裂或次级断裂带上,分布于强磁性基性火山岩一侧的中性火山碎屑岩中,该特征有利于在 Timok 岩浆杂岩带内寻找相似矿床。
1.2.3 物性特征
针对Timok成矿带斑岩铜金矿集区历史钻孔岩心,系统开展了岩矿石电性参数测定工作。共计采集 8类主要岩石标本 880块,系统测定其极化率(η) 与电阻率(ρ)参数,测量结果详见表1。实测数据表明,本研究中勘探目标为与成矿作用密切关联的安山质斑岩及块状硫化物矿化体,二者均呈现低电阻率、高极化率特征,其与围岩具有较大的物性差异,成矿带内岩(矿)石电性参数的这种显著差异,是本区具备开展激发极化法勘探的地球物理前提。
1Timok成矿带斑岩铜金矿岩(矿)石电性参数统计
2 三维激电技术方法
2.1 方法原理
电法勘探技术体系呈现多元化特征,但其理论框架均建立在统一的地球物理基础之上。无论是传统装置还是分布式系统,二维或三维探测模式,其核心机制均基于目标地质体与围岩介质的电性参数(如电阻率、极化率等)差异(艾斯卡尔·吐尔逊等,2024)。具体实施过程包括:通过供电电极向地下介质注入稳定电流,构建人工电流场分布;利用测量电极(M、N)获取电位差参数;最终通过解析电流场空间分布规律实现地质体识别与构造解译。
三维激发极化法在原理层面与时间域激电法及直流电阻率法具有同源性(刘涛,2016),均通过供电阶段测量电阻率响应,断电阶段获取极化率参数,进而分析地下介质的电性结构特征(赵伟锋等, 2023)。该技术的创新性体现在采用多通道观测系统与三维阵列式数据采集装置,结合先进的反演算法,显著提升了隐伏矿体三维建模精度(马为和林星,2015)。相对于传统二维探测模式,其技术优势主要表现为:在观测维度上,二维方法局限于测线方向的垂向测深或横向剖面测量,而三维系统通过平面电极阵列实现多参数同步采集;在信息获取能力方面,二维数据仅反映局部二维地电断面,三维探测则可重构全空间电性参数分布。这种多维数据采集方式不仅增强了异常体空间定位能力,通过多源数据融合还可大大地提高地质解释的可靠性。
2.2 观测系统及工作布置
2.2.1 观测系统
经过多年的研发,紫金物探完成了180 kW发射机及800台激电接收机的研制,并在哈密红石、山西义兴寨、黑龙江多宝山等多个矿区进行了试验和应用。发射功率及观测精度的提高带来了勘探深度的增大,仪器数量的提升使阵列式观测得以实现,工作效率及观测时间均成倍提升,可使以往传统的单项地面、井-地等工作有效结合。
震旦三维激电系统发射机最大输出电流 120 A,最大输出电压 1500 VDC,支持发射波形:TDIP、 CSAMT、广域;接收机分辨率 1微伏,采样率最大 30 KHz,输入阻抗:1 GΩ,可 27~40 h 连续采集,重量 0.8 kg。
2.2.2 布极方式
White R.M.S 提出了一种新型阵列式三维激发极化数据采集装置,即偏移单极-偶极装置(Offset-pole-dipole)(White et al.,2001),布极方式如图4所示。该装置继承了时间域激发极化单极-偶极装置的发射系统特征,并进行了创新性改进:首先,将 B 极布设于测区外围(≥6 km),接收电极阵列固定布设于发射电极连线两侧,在完成全测区观测前保持静态;其次,发射与接收系统采用非共线分离式布置,有效抑制了电磁耦合效应对数据质量的干扰。在具体实施中,将无穷远极 B 沿测线垂直方向布设以满足远场电极距条件,通过发射极 A 的多方位移动改变供电极距与方向,实现三维空间内不同方位、深度的地电参数立体供电和采集。
相较于传统二维电法勘探,该分布式三维技术展现出显著优势:传统方法在深部探测和复杂地质条件下存在显著局限性,主要表现为仅支持测线方向单向移动导致信号采集,维度受限;而本系统通过发射极的多向位移机制,可增强不同走向构造的响应强度,获取高分辨率三维电阻率与极化率参数,显著提升勘探深度与地质异常体空间定位精度。
4偏置单极-偶极三维激电测量布极示意图
1 —接收电极;2—供电电极;3—发射线;4—接收线;5—供电远极
2.2.3 工作布置
本研究中三维激电工作时间为 2023年 8月,工作采用紫金集团自主研发的震旦激电系统,60 kW 发射机一套、接收机 240 台。测线方位 70°,与地质勘探线方位一致,供电点位于部署测线之间,接收网度200 m×100 m,接收极距MN=100 m。本研究中发射线6条,发射点132个,测量线长3 km,共14条; 单次发射 8 条测线共计 240 道同时接收,滚动发射及接收线。最大供电电流30 A,实测数据31680个,勘查面积7.8 km2,工作部署图如图5
5三维激电工作布置示意图
1—上白垩统砂岩及砾岩;2—上白垩统灰岩;3—上白垩统安山岩; 4—上白垩统火山碎屑岩;5—断层;6—远极线;7—验证剖面;8—供电电极;9—接收电极
本研究中三维激电工作供电周期为 16 s,接收机设置50 Hz陷波器抑制工业电及谐波等电磁信号的干扰,记录信号全波形,后通过配套软件计算 20 个时间窗口的极化率值。
供电点位于部署测线之间,单点供电测量观测 3 min以上供电周期时间序列数据,经过相关软件预处理后保存M1-M20各延时窗口的充电率(mV/V)、一次电位(Vp)和电流(I)等参数。
2.4 数据处理
2.4.1 时间序列处理
本研究中仪器自动记录原始时间序列及 GPS 数据,根据野外工作日志,采用批处理的方式将点号、电流等信息写入原始文件。
为避免干扰地区或野外采集受到人为影响后,多次叠加的数据导致误差更大,本研究中使用时间序列识别噪声或干扰时段数据,可较好地控制测量数据质量。
2.4.2 数据处理及质量控制
极化率计算采用程序判断上升沿的方式进行自同步,采用正反供电的方式计算一次电位及自然电位。通过预设延时、窗口等计算不同时间的极化率参数。装置系数计算采用各供电、接收极实际坐标计算。
原始时间序列数据通过与发射电流计算相关系数、各测点延时曲线衰减情况、趋势项统计、多次叠加误差等方式进行质量分级控制,同时保留电阻率、极化率参数的统计误差,用于反演参数设定。
2.4.3 反演处理
本研究中三维激电测量保留了各测点全波形时间序列,经数据编辑、剔除坏点、滤波等数据处理后,采用三维观测合格的数据利用 Res3Dinv 和 3Ddcip软件进行三维反演计算,按 50 m×50 m×50 m 网格剖分,反演后导出数据进行三维网格化形成全区三维极化率、电阻率模型。
本区三维反演数据拟合误差低,最大模型深度为 1500 m,反演灵敏度随深度指数衰减,在深部规模大的异常体仍有较高的可信度,可以提取按任意方向垂直或不同深度水平切片。
3 资料解释
3.1 激电异常特征
本研究中通过三维激电工作,获得研究区地下电阻率、极化率异常模型。其中高阻异常体呈弧形分布(图6a),上部中、高阻异常体与安山岩分布区域吻合,而浅部高阻异常呈弧形,其深部出现大规模的中低阻异常体(图6d);以充电率 4 mV/V 为异常下限圈定高极化异常体见图6b,高极化异常体呈轴状展布(图6c),主体呈北西走向,其北部折向正北,且异常减弱,向南侧有变大的趋势,向深部逐渐变大、变宽,与钻探验证发现的富硫化物矿化空间位置对应,垂向延深超1400 m,且未封闭。
6三维激电反演模型图
a—中高阻异常体;b—中高阻、高极化异常体;c—高极化异常体;d—低阻异常体
3.2 异常切片及与矿体对应情况
图7a和 7b 分别为 0 号勘探线三维激电反演模型电阻率和充电率垂直切片图,揭示了-1000 m 标高以浅(对应地表下 1400 m 深度)的电阻率和极化率异常特征。深部高极化异常体与富硫化物矿化空间位置对应,且未封闭,而浅部(0~300 m标高)发育陡倾的高极化异常体。
根据验证钻孔ZK01、ZK02地质编录结果,铜矿化与具斑岩型蚀变的绢英岩化带密切相关。钻孔物性测试结果显示,未蚀变安山岩及灰岩呈中高阻异常特征,矿化蚀变带表现中低阻、中高极化组合异常特征(图7a、b)。铜金矿化主要与侵入的石英闪长玢岩相关,矿体主要赋存于石英闪长玢岩及临近斜长角闪安山岩中;斜长角闪安山岩具有离石英闪长玢岩越近蚀变矿化越强的特征,总体表现为与斑岩型铜金矿有关的蚀变,整体处于黄铁绢英岩化带中。而高极化异常体反映了黄铁绢英岩化带中金属硫化物的分布,与岩心硫化物含量曲线吻合 (图7c)。
3.3 找矿效果
2022 年实施了 ZK01 验证孔,钻进至 1318 m 揭露到块状—半块状硫化物矿体(视厚 63 m@1.69% 铜,0.44×10-6 金),由于钻孔事故终孔于矿体中,该矿床被命名为玛格(MG)矿床,ZK01 钻孔为 MG 矿床的发现孔(王京彬等,2025)。为探索矿化域在深部的展布及走向上的延伸,于2023年开展了三维激电工作。三维激电工作成果显示,低阻高极化异常沿北西走向和倾向仍未封闭,具有较大找矿潜力,因此布置验证孔ZK02。经验证,钻孔实际见矿效果较好,揭露到预期矿化体,ZK02 圈定块状硫化物矿化体1层,见矿视厚度78.5 m,铜平均品位1.94%,金平均品位0.79×10-6;钻孔一般圈定斑岩型矿化体3层,见矿视厚度 16.0~37.2 m,铜平均品位 0.32%~0.53%,金平均品位0.09×10-6~0.16×10-6
7三维激电反演模型0线垂直切片
a—电阻率断面和钻孔岩性电阻率曲线;b—充电率断面和钻孔岩性极化率曲线;c—充电率断面和钻孔岩性硫化物含量曲线
8验证孔矿石标本
a—块状硫化物矿石;b—块状硫化物矿石;c—细脉浸染状斑岩矿石;d—网脉状斑岩矿石
钻孔编录显示,块状硫化物矿化空间上与矽卡岩化灰岩有关,与上下层呈断层接触,部分半块状硫化物矿化层赋存在安山岩中,表现为后期热液蚀变改造特征,主要铜矿物为与黄铁矿共生的黄铜矿,偶见辉铜矿和铜蓝,另常见浸染状/小团块状闪锌矿和方铅矿。斑岩矿化主要赋存在强绢英岩化和钾化叠加绢英岩化的安山斑岩中,主要铜矿物为与黄铁矿共生的黄铜矿,呈浸染状/小团块状/细脉状,常分布于石英脉中;局部见浸染状的硫砷铜矿/ 铜蓝/辉铜矿(图8)。
研究认为,MG 矿床由斑岩矿化+Manto 型硫化物矿体组成,为“斑岩+Manto 型”成矿组合。截至 2024 年底,MG 矿床探获铜金资源量均已达到超大型规模(王京彬等,2025)。
4 结论
随着塞尔维亚Timok地区矿产勘查向深部拓展,勘探深度及难度显著增加。三维激发极化法在该区的应用实践表明,其能有效识别深部块状硫化物及隐伏斑岩铜金矿化体的空间展布形态与规模,可作为深部资源勘探的关键技术支撑,主要结论如下:
(1)三维激发极化法凭借灵活的观测系统布设,可获取真三维空间电性数据。相比传统激电测深或剖面测量,该方法大幅提升了数据采集密度。通过三维反演计算,可获得研究区视电阻率与视极化率的三维空间分布模型,使异常体形态特征更清晰可辨。三维激电勘探结果与已知地质体特征具有较高的一致性,大幅提升了深部隐伏矿体预测的可行性,为深部勘探提供可靠的地球物理依据。
(2)对比靶区钻孔岩心与三维激电反演模型显示:地质构造格架及斑岩型铜矿化蚀变带的空间配置关系与反演模型高度吻合。三维激电圈定的低阻-高极化异常区,其空间埋深及规模参数与钻孔揭露矿体位置吻合。极化率三维模型不仅通过钻孔验证,更清晰揭示高极化异常体(富硫化物地质体)的三维展布特征(包括空间尺度、几何形态及异常强度),可有效优化钻探工程布设,并对深边部及外围找矿潜力评估提供科学指导。
致谢  本研究在野外工作以及成文过程中得到项目组成员、中色紫金地质勘查(北京)有限责任公司及塞尔维亚紫金矿业有限公司的大力支持和帮助,评审专家对本文提出诸多宝贵意见和建议,极大地提高了本文的质量,在此表示衷心的感谢。
1ABTS多金属成矿带所在区域地质简图(a)和Timok矿集区地质简图(b;据谭威等,2024修改)
2区域航磁异常ΔT化极平面图(据Ignjatović et al., 2014谭威等,2024修改)
3区域布格重力异常图(据Ignjatović et al.,2014谭威等,2024修改)
4偏置单极-偶极三维激电测量布极示意图
5三维激电工作布置示意图
6三维激电反演模型图
7三维激电反演模型0线垂直切片
8验证孔矿石标本
1Timok成矿带斑岩铜金矿岩(矿)石电性参数统计
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