大平梁铜矿位于鄯善县，罗布泊盆地北缘。该铜矿是新疆物化探大队2001年1∶5万化探工作中，在异常检查过程中发现有铜矿化线索，2002年通过地面物探工作发现了强度较大的激电异常和磁异常，并在钻探验证激电异常时发现了含铜矽卡岩矿体。因此，物探工作的开展也就成了矿床勘探工作的转折点。2008年开展的电磁方法在深部找到规模较大的隐伏铜矿体，扩大了矿床的资源量，提高了矿床的经济价值。目前该矿已成为一处小型矽卡岩型铜多金属矿床，矿床勘探过程中物探方法发挥了重要作用。
一、矿床地质背景
矿区属于塔里木板块中三级构造单元库鲁克塔格早古生代前陆盆地。成矿带则处在库鲁克塔格铁、铜、铅锌、钨、金成矿带的中段，其西段有大型蛭石矿和众多的铜、铅锌、镍矿床和矿点，东段已发现有磁海等大型铁矿及一些金、铜、铅锌矿点。
图3－2－1 大平梁铜矿区地质图
(一)矿区地质
矿区地层较为简单，主要由古元古界的双模式变质火山岩和中新元古界的碳酸盐岩、碎屑岩夹部分火山岩组成。震旦系以角度不整合覆于元古宇之上，由蚀变玄武岩、安山－英安质火山岩及碎屑岩夹冰碛岩组成，其上平行不整合覆盖着下古生界浅海相碳酸盐岩、陆缘碎屑岩岩层。岩浆侵入活动十分强烈，主要为加里东晚期侵入的辉长岩、花岗闪长岩、斜长花岗岩、二长花岗岩、石英二长岩组合(图3－2－1)。区域褶皱构造以向斜为主，南北两侧为大断裂控制，向斜核部地层为震旦系，两翼为元古宇地层，向斜核部广泛出露加里东晚期花岗岩类深成岩。大平梁铜矿即位于花岗岩与围岩的接触带上，向斜南侧为兴地塔格大断裂，走向北东东—南西向，延伸长、规模大，对区内沉积作用、岩浆活动、成矿活动起控制作用。北部帕尔干断裂是兴地塔格大断裂的分支断裂，对区域成矿活动起重要控制作用，大平梁铜矿床即分布于其南侧，而沿断裂带更是分布着众多金、铜化探异常及铁矿点。
(二)控矿因素
已有的地质资料表明，大平梁铜矿的成因明显受围岩、岩浆岩和构造的控制，首先侵入体为中—浅成相中—酸性小型侵入体，如岩枝、岩株，有超覆围岩的接触产状;其次成矿地层为变质碎裂岩所夹的条带状、透镜状碳酸盐岩，而厚层状、块状大理岩与侵入岩接触带不形成矽卡岩或矽卡岩矿体;再是条带状、透镜状碳酸盐岩的直接围岩为粉砂岩、泥岩，可形成局部封闭环境，有利于成矿气液对围岩交代及矿质充填作用。成矿带分布受到接触带和断层双控制，没有断层活动或受其影响的接触带，矽卡岩不发育，也不见铜矿化。
(三)矿体特征
大平梁铜矿共圈定铜矿体16个、低品位矿体33个、金矿体3个、钼矿体6个、钼低品位矿体3个。有3个铜矿体最具规模，其中的L6铜矿体控制长度441m。矿体总体走向70°，倾向315°～340°;倾角:上部65°～71°、下部65°;产状较稳定，平均厚度4.16m。平均品位1.57%，求得铜资源量6539t。L7铜矿体控制长度379m，倾向320°～10°;倾角上部60°～80°，下部60°～85°;矿体总体倾角73°，产状较稳定，平均厚度8.45m。平均品位1.34%，求得铜资源量11178t。Ⅲ－2隐伏铜矿体控制矿体长266m，矿体总体走向70°，南东倾，倾角50°，矿体平均厚度12.09m，矿体平均品位0.89%，求得铜资源量13549t。
矿石矿物有黄铁矿、磁黄铁矿、黄铜矿、辉钼矿、铜蓝、孔雀石、褐铁矿、磁铁矿。脉石矿物主要为透辉石、石榴子石、透闪石、方解石、石英、蛇纹石、滑石，其中后两者为镁质矽卡岩特征矿物。根据光谱分析结果，铜矿石主要共生元素为Fe、Mo，形成铜铁矿体、铜钼矿体、钼矿体。伴生元素为Ag、Au，已达到伴生有用组分要求。微量元素除Co、Ni、Pb外，从氧化矿—原生矿未见明显富集(表3－2－1)。其中Cu与Ag、Au、Mo、Co、Zn保持严格正相关。
表3－2－1 矿石微量元素成分表
矿石结构主要为显微鳞片变晶结构、纤状粒状变晶结构，柱粒状变晶结构，构造主要有细脉浸染状构造、稀疏浸染状构造、稠密浸染状构造。
(四)矿床规模
依求得的金属资源量，矿床已达到小型铜矿规模。
(五)矿床类型
大平梁铜矿为矽卡岩型铜矿，为岩浆期后热液对接触带围岩进行交代充填产物。根据д·卡别宇资料，合成钙铁榴石和钙铝榴石为225～950℃，透辉石、透闪石为350℃;磁铁矿是在500～600℃时形成的。巴顿对Cu－Fe－S系统试验研究，高于(330±50)℃时磁黄铁矿加黄铜矿反应形成黄铜矿加黄铁矿。矽卡岩矿床成矿温度在330～950℃，其中主要成矿阶段在280～380℃(属中温阶段)。
二、地球物理、地球化学特征
(一)区域重力场特征
区域上布格异常由东南向北西逐渐抬升(图3－2－2)，布格异常变化达到50×10－8m/s2，其间以北东向的梯级带分割为两个不同的构造单元。该梯级带西南密集，向北东逐渐过渡到稀疏。大平梁铜矿就位于该梯级带的北东段。矿区西南重力等值线呈线性变化，局部地段出现弯曲，说明重力梯级带反映的断裂部位岩浆活动强烈，这为大平梁铜矿提供成矿热源。矿区东南主要呈低负重力场，为罗布泊盆地东北缘的重力场特征。西北部的重力场等值线稀疏、变化梯度小，为库鲁克塔格早古生代前陆盆地东南边缘的异常特征。
图3－2－2 大平梁铜矿一带布格异常示意图
(二)区域磁场特征
矿区位于帕尔干塔格－穹塔格1∶100万航磁图之北部和东南部的高磁异常带相夹部位的低负磁场之中，负磁异常带总体呈北东向展布，与区域重力场的特征相一致(图3－2－3)。磁异常的特征反映有北东向的断裂构造存在，沿该负磁异常带出现多处局部的磁异常，局部磁异常的规模往往不大、强度和走向变化不一。这种典型特征说明沿构造岩浆活动强烈，是寻找与岩浆期后热液有关的内生矿床的有利部位。大平梁铜矿位于一孤立、呈扁圆状分布的正磁异常的北翼，走向近东西、异常极大值为200nT。强度最大的异常位于矿区西侧，距铜矿区30km，异常极大值达到400nT。总体上区域航磁异常的特征与本区的地质背景相吻合，局部磁异常与重力场反映的北东向梯级带紧密相关。矿区主要位于正负磁场值的变化区，是寻找以铜为主的多金属矿床的有利位置。
(三)区域地球化学特征
1∶20万地球化学扫面资料表明，异常在区内沿断裂分布的特征非常明显。在兴地塔格大断裂北侧，Au、Ag、As、Sb、Bi、Hg、Cu、Pb、Zn、Cd元素呈高背景及异常分布。矿区便处于HY－8号异常中，面积为15km2，走向近东西，为Bi、Cu、Au、Mo、W、Ag等元素综合异常;其中Cu异常面积12km2，最大值90×10－6，平均值79.8×10－6;Au异常面积12km2，最高值5.7×10－9，平均值4.6×10－9;为中高温热液元素组合，指示本区具有寻找与岩浆活动有关矿床的地球化学条件。
图3－2－3 大平梁铜矿磁异常(nT)平面图
(四)矿区岩矿石物性特征
矿区的长英角岩、辉长岩、石英二长岩的极化率常见值均低于2%(表3－2－2)，这些岩石是该区构成极化率背景的主要岩性。磁铁矿石英岩、白云质大理岩，极化率较高，极化率值为4.32%～5.53%，铜矿化大理岩、石榴子石矽卡岩、黑云母斜长花岗岩，极化率值在2.85%～3.74%之间，含矿岩石往往容易引起强度较大的极化率异常。
表3－2－2 大平梁铜矿岩石物性(极化率)参数统计表
岩心标本测定结果反映铜矿化矽卡岩、花岗岩的视极化率较高，变化范围3.62%～10.94%，平均值为6.7%(表3－2－3);磁铁矿化矽卡岩视极化率也较高，变化范围3.79%～19.25%，平均值11.52%。其他四种岩石的视极化率相对较低，平均值在1.1%～2.24%之间。
表3－2－3 大平梁铜矿岩心电性(极化率)测定统计表
矿区磁铁矿石英岩的磁性较强，为强磁性，其磁化率可达6606×4π×10－6SI，最大值可达30000×4π×10－6SI，是引起该区磁异常的主要岩性。其他的岩性磁性较弱，是构成磁正常场的主要岩性。磁铁石英岩为后期围岩蚀变形成，主要产于矿化地段，是间接的找矿标志。
矿区岩石的电性特征指示深部矿体和围岩之间的电性差异非常明显，对于开展深部物探工作非常有利。由于引起极化率异常的因素较多，识别矿与非矿异常是物探解释中必须重视的问题。
综上所述，本区铜矿(化)体具有高极化率、强磁性、低阻，首选激电法和磁法，寻找并圈定出矿化带及矿体，进而辅之TEM测深法，对矿体给出反演断面。
三、物探方法技术运用
(一)激电中梯测量
激电中梯测量成果反映ηS和ρS异常带总体呈南西－北东向展布，与区域构造特征相一致。异常带东西长约4km，中间宽两端窄，最宽处1000m，最窄处约100m。ηS幅值为2.5%～5.0%，最高达6.0%;对应ρS值为100～400Ω·m。异常区出露岩性主要为矽卡岩、花岗岩和大理岩，包括了出露的含铜矽卡岩。激电异常圈定了找矿的主要范围。32线以东ηS值在2%以下，对应的ρS值在700Ω·m以上，出露的岩性主要为二长花岗岩、斜长花岗岩等。
激电中梯测量在矿区周围发现了多处激电异常，强度较大的异常主要有ηS－1、ηS－2、ηS－7、ηS－8。经槽探揭露证实激电异常是由含矿矽卡岩所引起，分别对应L7矿体以及L2、L3、L6矿体。总体上看激电异常具有带状分布的特点(图3－2－4)，局部形成孤立的异常往往具有幅值大、梯度陡的特点。在有磁异常相伴生时最有利于找到块状硫化物矿，如ηS－2异常目前成为矿山的首采矿段。应用激电方法在矿区寻找中浅部位矿化蚀变带具有非常明显的效果，为矿区缩小找矿范围发挥了积极的作用。
(二)磁法测量
矿区磁异常在－300～1200nT之间，呈面状、条状分布，局部表现为强度大、梯度陡的孤立异常(图3－2－5)，磁异常走向明显与断裂构造有关。位于矿区西段和东段的C－1和C－4异常具有强度大、梯度陡的特点，北翼的负值异常明显，走向大致东西，实际上两异常分别是L7和L2、L3、L6矿(化)体的反映。C－2和C－6异常变化宽缓，负磁异常不明显，走向近似北东向，推断是埋深较大的磁性体所引起。上述两种不同特征的磁异常的实质是矿区不同埋深矽卡岩的反映。强度大、梯度陡的异常主要是浅部矽卡岩的反映，正负共轭的特点说明磁性体的延深相对较小。此类异常如果存在极化率异常，与含矿矽卡岩有直接的关系。矿区的大理岩、斜长花岗岩、二长花岗岩呈弱磁特征，因此宽缓的磁异常则主要是由埋深较大的矽卡岩体所引起。
矿区磁异常大多反映了热液交代形成的矽卡岩体的分布，C－1及C－4异常在以往的勘探中已经发现有工业价值的含铜矽卡岩，说明磁异常与矽卡岩以及含矿矽卡岩的关系较为密切。2008年开展的瞬变电磁测深工作覆盖了C－2异常，根据TEM异常在19、11勘探线布置的钻孔见到了隐伏的矽卡岩、磁铁矿、黄铜矿等，其中19勘探线见到厚度较大的磁铁矿，进一步证实本区的磁异常与矿体有直接的关系。磁异常强度越大，矿体的品位越高。
图3－2－4 大平梁铜矿区激电中梯异常ηS平面图
图3－2－5 大平梁铜矿区普查ΔT(nT)异常平面等值线图
(三)瞬变电磁测深
针对C－2异常开展的瞬变电磁面积测量获得了丰富的找矿信息，早期道上岩石的电磁感应强度差异并不明显。随时间的增加，局部地段岩石的电磁感应强度随之增强，形成明显的异常。图3－2－6为TEM测深第12道感应电动势异常平面图，瞬变电磁异常背景仅为0.2μV/A;7～27线之间出现明显的瞬变电磁响应，中心位置最高为2.20μV/A;视电阻率在200～150Ω·m之间。磁异常强度宽缓应是深部磁性体的特征，因此强瞬变响应是含矿矽卡岩的反映。对应C－2磁异常，岩石的电磁感应异常非常明显，并随深度的增大异常向南偏移，反映良导体向南倾斜。中晚期道的视电阻率异常一般在50～320Ω·m之间，良导体与围岩的视电阻率异常差异非常明显。
图3－2－6 大平梁铜矿TEM测深第12道 异常平面图
(四)典型剖面综合异常解释成果
大平梁铜矿11线综合异常解释推断结果见图3－2－7。
图3－2－7 大平梁铜矿11线综合异常解释推断图
11勘探线地面磁测ΔT异常最大幅值达到600nT，呈南翼宽缓特征，半极值宽达到300m，正负极值距400m，北翼有幅值不到200nT的负磁异常相叠加。根据异常特征设计的磁性体模型拟合计算的异常与实测异常基本吻合。磁性体埋深大于150m，延深超过500m，宽度120m以上，向南倾斜。北翼叠加的磁异常反映含矿矽卡岩埋深不大，近似于直立，规模不大。该磁性体为含磁铁矿矽卡岩，异常南侧为花岗岩。局部形成尖锐的磁异常，反映围岩裂隙中可能存在矽卡岩，北部主要为大理岩。含矿矽卡岩产于斜长花岗岩与大理岩的接触带上，是成矿的有利部位。
TEM测深断面反映的良导体形态清晰(图3－2－7)，良导体的瞬变电磁响应高出背景2～3.5倍，异常十分明显，解释为厚板状良导体。TEM测深断面揭示良导体分布特征与磁性体分布特征基本一致，应是同源地质体———含矿矽卡岩的反映。平面异常特征显示7线以西具有较大的找矿潜力。
钻探验证结果，在深部见到多层含铜矽卡岩，伴生有Au、Pb、Zn、Mo和Fe，局部地段磁铁矿品位达到40%以上，与物探异常的解释结果基本吻合。以上成果表明，利用激电法、磁法和瞬变电磁测深方法组合，取得了非常明显的找矿效果，对解决矿区深部的地质问题起到了重要的作用。
四、验证结果
19勘探线布置了1901孔，在120m见到含铜矽卡岩，120～290m为大理岩，290～340m为含矿矽卡岩;深部为蚀变斜长花岗岩，有铜、钼矿化。1902验证孔，浅部150m为大理岩，在200～500m之间见到多层铜铁矿，深部见有铜、钼矿化。1903孔在172m以及260～270m处见有铜矿(化)体，证实了TEM和磁异常主要是由矽卡岩以及含矿矽卡岩所引起。
11勘探线通过了C－2异常的东段，TEM异常特征与19勘探线基本一致。1101孔和1102孔见到多层含铜矽卡岩，在深部见到铜、钼矿化，矿体的视累计厚度达到70m。
2008年在大平梁铜矿，通过电磁测深方法勘探，共圈出铜矿体12个，铜低品位矿体22个，钼矿体6个、钼低品位矿体3个，金矿体1个。主要矿体长366m，主要矿体控制斜深已达230.11m。铜矿体、低品位矿体，伴生金、银、钼。
(本节供稿人:徐敏山雷建华)