0.   引言

巴尔喀什—西准噶尔地处中亚造山带的西部, 是中亚成矿域的重要组成部分.斑岩型铜(金)矿床、夕卡岩型铜多金属矿床等矿产资源十分丰富, 为全球范围内最重要的金属成矿带之一.作为巴尔喀什成矿带的东延部分, 西准噶尔成矿带是一条晚古生代(海西期)褶皱成矿带, 同时带内有强烈的晚古生代构造岩浆作用, 形成了大型、超大型包古图斑岩型铜矿床和哈图金矿床等, 是中亚成矿域内重要的成矿远景区(王志宏, 2012).

西准噶尔包古图地区位于达尔布特断裂以南，克拉玛依市以西.包古图地区出露一系列中酸性小岩体，前人按照出露面积大小将这些岩体编号为Ⅰ-Ⅹ号，并且做了大量工作与研究：刘玉琳等(2009)、宋会侠等(2009)分别对包古图地区的岩性特征及年代学做了分析与研究；成勇和张锐(2006)、杨富全等(2010)、申萍等(2009)对包古图地区斑岩铜矿的成矿条件及成矿规律做了探讨，并指出下一步的找矿方向；赖月荣等(2009)运用激电和磁法的物探方法对新疆准噶尔斑岩铜矿做了研究，验证了物探方法在该地区勘探的可行性.包古图地区Ⅴ号岩体中型斑岩铜矿的研究已经取得了大量的成果，本文采用音频大地电磁测深法对Ⅴ、Ⅵ号两块岩体(图 1，红框内是研究区域)的地下电性结构及展布做了勘探与研究.

图  1  西准噶尔区域地质

1.研究区域；2.包古图含矿斑岩及编号；3.花岗岩；4.断层

Fig.  1.  The Western Junggar regional geological sketch

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1.   测区的地质及地球物理概况

1.1   区域地质特征

西准噶尔地区是西伯利亚和塔里木板块之间的增生造山带的一部分，古生代为中亚古大洋环境(张锐等，2006；赖月荣等，2009；Shen et al., 2009).

包古图位于西准噶尔达尔布特复向斜东段南翼.测区内出露的地层主要为石炭系，具明显的韵律层理，韵律层厚度不一，反复出现，反映出浊流沉积的特点.断裂是该测区的主要构造，且规模较大；南北向褶皱和近东西向断裂在该测区发育程度较高，是储矿的主要构造.测区中的岩体走向大致为南北向.

1.2   测区地球物理特征

包古图岩体位于达尔布特断裂以南约30 km，希贝库拉斯复背斜东翼.岩体侵入于包古图下亚组凝灰岩和凝灰质粉砂岩中，岩体主要由闪长玢岩、花岗闪长岩、石英闪长岩和花岗斑岩组成，花岗闪长岩与石英闪长岩呈渐变关系.该岩体呈现典型的全岩矿化特征，外接触带仅见有少量矿化.

测区出露岩石都为石炭统包古图组.从西准噶尔包古图地区实测物性表中可以看出：测区岩石磁化率较大，最小磁化率是硅质岩的27，最大磁化率是闪长玢岩的1 298；测区岩石的极化率都偏低，主要分布在0.8%~2.5%范围内，但所测岩石像硅质砂岩、泥质粉砂岩、凝灰质粉砂岩也有极化率值在6.0%~9.0%之间；测区岩石的电阻率值跨度非常大，最小电阻率值是凝灰质粉砂岩的2 930 Ω·m，最大电阻率值是闪长斑岩的206 429 Ω·m.总之，测区岩石的磁化率和极化率都呈现出一定的矿化特征，岩石电阻率从低阻的凝灰质粉砂岩到高阻的闪长斑岩，体现矿化岩体和围岩之间的过渡特征.

从前人对Ⅴ号岩体的研究表明，该地区斑岩铜矿具有电阻率低、极化率高等特征.借鉴V号岩体的找矿经验，为本次目标地质体的探测提供了可靠依据.

表  1  西准噶尔包古图地区实测物性

Table  Supplementary Table   The measured property table of Baogutu area in Western Junggar

岩性	标本块数	磁化率			电阻率(Ω·m)			极化率(%)
		常见值	变化范围		常见值	变化范围		常见值	变化范围
硅质岩	21	27	2.9~484.3		2 983	1 236.6~214 482.0		0.78	0.45~2.30
花岗斑岩	6	87.7	82.4~91.4		5 162	4 374.6~8 631.2		1.00	0.90~1.10
泥质砂岩	19	193	59.2~325.2		3 862	819.7~72 097.7		1.60	0.70~8.10
凝灰质泥质砂岩	39	157	102.4~370.5		2 585	326.0~253 070.0		0.97	0.40~7.10
凝灰质砂岩	174	125.6	19.0~918.4		2 930	739.0~801 593.0		1.10	0.48~9.30
闪长玢岩	4	1 298	1 289.0~1 364.0		206 429	166 386.0~283 725.0		2.50	2.30~3.40
注：测试单位：中国地质大学(武汉)地球物理与空间信息学院实验中心；测试日期：2013年1月17日；测试者：李永涛.

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2.   AMT数据采集及处理

音频大地电磁测深(AMT)工作方法与常规大地电磁测深(MT)相同，都是利用天然交变电磁场研究地球电性结构的一种地球物理勘探方法(陈乐寿和王光锷，1990；张胜业和潘玉玲，2004).它具有工作效率高、探测深度较大、分辨率高、受地形影响相对较小、抗干扰性能较强、成本较低廉等特点.在8 km深度范围内, 能查明电阻率差异较大的高、低阻不均匀体，已成功运用在地矿、煤炭、石油、水利、水电系统的找矿、找水等具体工程中，同时在地质构造研究中也发挥着重要的作用，并且都已经取得可观的成果.

为了能够充分地对图 3中两个蓝色存在明显露头区域下的地质结构关系进行勘探，共采集了176个面积性AMT测深点.

在数据处理中采用加拿大凤凰公司提供的配套软件对音频大地电磁测深法采集的原始数据进行编辑，利用Robust变换与远参考技术相结合，获取每个测点的阻抗估计值，以及视电阻率、相位、电性主轴等信息.同时采用手工筛选的方法，依据特定的加权方法选取合理的子功率谱，提高数据处理质量(图 2).

图  2  SN07-05测点(a)和SN08-06测点(b)原始数据

Fig.  2.  The original data of SN07-05 point(a) and SN08-06 point(b)

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图  3  观测点布置及研究区域

注：视角1：从测区的西南角沿NE向；视角2：从测区西侧沿WE向；视角3：从测区北侧沿SN向；视角4：从测区的东侧沿EW向

Fig.  3.  Observation layout and the study area

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3.   反演结果及地质解释

OCCAM反演方法是由Constable等人于1987年提出，是一种正则化的反演方法.在寻求模拟数据与原始测量数据达到最大拟合的同时，亦要求模型达到最平滑或最圆滑，具有受初始模型影响较小，能够达到稳定收敛的特征，由此而得到普遍应用(吴小平和徐果明，1998；何梅兴等，2011).本次使用的二维反演方法也是OCCAM反演方法，并且从图 4的反演结果来看，与打钻结果吻合较好(图中粉色区域是打钻控制岩体范围)，取得了良好的反演效果.

图  4  SN07(a)和WE13(b)测线打钻匹配

Fig.  4.  SN07(a) and WE13(b) line drill matching graph

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以往音频大地电磁的成果解释大都采用剖面图件，即深度-测点图件.虽然采用剖面图件也可以准确的定位异常区域及深度范围，但在横向上剖面与剖面之间的联系就很难给出整体的答复.基于此次勘探区域是一面积区域，我们也可以采用单个剖面来一一解释，也可以做成剖面切片图来解释(封崇德和赵虎，2011；秦善强等，2011；谭红艳等，2011；张昆等，2011)(图 5).

图  5  测区SN向剖面切片

Fig.  5.  Section slices to area SN

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这样从S-N剖面切片图可以大致反映出两个目标地质体之间的联系：地质体呈近南北向延展，在东西向上也有一定的相连，但是在横向电阻率的过渡关系上还不太明了.为了解决这一问题，本文采用由Golden Software公司推出的Voxler三维成图软件成图来进行解释(陈军等，2009；郭高轩，2011；李明星等，2011；张景华等, 2011；王显祥等, 2012).

图 6为AMT资料反演结果的三维电性结构各个方向切片图，从中可以看出目标地质体在测区北部地下3 km内有比较规模的延展及分布，并从测区中部沿45°倾角向测区南部延伸，在延伸至深部2.5 km左右后垂直向下延伸至8 km(岩体形成通道，深部应该还有延伸).

图  6  深度(a)、WE向(b)、SN向(c)、三方向(d)、NW对角(e)和NE对角(f)切片

Fig.  6.  Depth (a), WE (b), SN (c), three direction (d), NW diagonal (e) NE diagonal (f) slices

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图 7为推断目标岩体关系的三维电性结构图.其中黄绿色代表推断的岩体，为了能更清楚地显示推断岩体，在其表面添加一层蓝色.

图  7  推测地下岩体的电性结构(视角1~4)(a~d)

Fig.  7.  The electrical structure of underground rock mass speculation

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从视角1看，Ⅴ号岩体和Ⅵ号岩体两个目标地质体是由测区南部沿一通道相连并延伸到地表，而且Ⅴ号岩体比Ⅵ号岩体在地表出露规模大；从视角2看，该通道由下延伸到2.5 km处，沿45°倾角往测区北部延伸，同时看到Ⅵ号岩体往下延伸只有400米左右，而Ⅴ号岩体往下延伸达到2 km左右；从视角3看，Ⅴ号岩体整体往下延伸至2 km左右，但中间也存在着空洞，即岩体中还夹杂着其它的岩性物质；从视角4看，从测区的另一侧观察到两个目标岩体之间的关系，并且两个目标地质体中间都存在一定的空洞.D1在地下3 km左右分成两个小的地质体，且这两个小的地质体之间有一小的通道相连，共同构成了向北倾的D1.

从整个视角来看，两个目标地质体是由测区南部岩体通道向上延伸并在测区北部Ⅴ号岩体下方形成规模聚集，在Ⅵ号岩体附近也有少量的体现，这与地质上Ⅴ号岩体比Ⅵ号岩体出露规模较大相对应.Ⅴ号岩体和Ⅵ号岩体共同组成了反向的‘Γ’字状地质体，地质体的岩性大致可分为：低阻体为石炭系的凝灰质砂岩、泥质砂岩(剖面切片图中蓝色、绿色)；高阻体主要为闪长玢岩，并夹杂一些花岗斑岩等(剖面切片图中红色、黄色)(图 5).

宋会侠等(2007)、刘玉琳等(2009)先后对包古图斑岩铜矿矿床岩石年龄进行了研究，得出岩体形成时间不晚于成矿时间，即石炭系希贝库拉斯组、包古图组、泰勒古拉组等地层的形成是在包古图岩体形成之前.由此可得出结论，在由石炭系希贝库拉斯组、包古图组、泰勒古拉组等地层组成的背斜形成后；由于岩浆运动上侵在与斑岩体对流时冷却产生热机械能, 从而导致破裂裂隙在岩体、围岩之中产生裂隙构造组合，热液通过这些通道而形成包古图岩体.

4.   结论

(1) 本文采用音频大地电磁测深法，将每条剖面的二维OCCAM反演得到的电性结构结果以三维形式成图，从多角度展示了该地区地下电性特征及目标地质体的内在联系，揭示了目标地质体深部结构关系及形成机制，也为下一步对该地区铜矿的开发提供了基础的电性资料；(2)从三维显示图中，可以清楚看出Ⅴ号岩体和Ⅵ号岩体在测区中南部由一通道相连，总体上共同构成一个反向的‘Γ’字状地质体；(3)三维可视化的应用，更方便地从不同角度、连续的显示电阻率的分布情况，这样更加符合电阻率三维展布的特点.所以，三维反演方法的研究也应成为电磁法的重要方向.