新疆北部喀拉通克矿区，是中亚造山带的大型岩浆铜镍硫化物矿床，具有悠久的开采历史。该矿区地处准噶尔盆地与阿尔泰造山带的交汇部位，构造运动强烈。然而，矿区近年资源开采困难，深部找矿工作已成为矿区矿产勘查的重要目标。 

　　中国科学院地质与地球物理研究所硕士生杜培笑、李扬、魏梦怡在其导师吴晶副研究员及韩春明研究员、赵亮研究员的共同指导下，，在Earthquake Research in China 发表的Research Progress of Geophysical Exploration in Karatungk Mine in Northern Xinjiang, China一文中，汇总了新疆喀拉通克矿区地球物理探测研究的主要进展。该文主要从喀拉通克岩体和矿床的地质构造背景、重-磁-电-震等多种地球物理方法在该矿区勘查中的适用、已有研究进展等方面进行了论述。在此基础上，探讨目前地球物理方法在喀拉通克矿产研究中的局限，并介绍该团队在矿区开展的地球物理场观测与反演工作。 

　　喀拉通克铜镍硫化物矿的主要矿石为镍黄铁矿、磁黄铁矿和黄铜矿(图1)。矿石矿物和围岩及含矿岩体在岩石物理性质存在显著差异，如铜镍矿体较围岩具有强磁性、高密度、高极化率和低电阻率的地球物理特征，可引起“三高一低”的综合地球物理异常，岩体相对地层具有密度高、磁性强的物性特征等。

　　                       

图1 喀拉通克铜镍矿田地质图与岩体群分布（Y1~Y11为镁铁—超镁铁质含矿岩体，除Y1含矿岩体西北端、Y4及Y6~Y11含矿岩体出露地表外，其余含矿岩体均隐伏于地下）（引用自Qin et al., 2014）  

　　重磁电是矿区地球物理探测的主要方法，但各方法亦各面临一定的局限性。重力异常可与矿区岩体较好地对应，矿化程度较高的大型含矿岩体的剩余重力异常较高，异常强度较弱的情况须辅助钻孔数据以验证；单一磁力探测工作中较明显磁异常往往指示铜镍矿体，强度较小的磁异常根据深度不同须辅助化探和激发极化方法配合来评估异常体特性。重、磁联合探测一般情况可有效圈定矿区异常体范围，但易受到区域高密度高磁性的晶屑岩屑凝灰岩干扰，且覆盖层及含矿岩体上层的石英闪长岩易掩盖其本身的强磁性而表现为弱磁性，影响观测结果。 　　  

　　在矿区已开展的地球物理勘探工作中，受围岩物性变化较大及含碳质地层的影响，矿体并不一定完全体现出“三高一低”的特点，利用重-磁-电-震等勘探手段进行深部找矿的有效性和准确性还有待提高。喀拉通克矿区目前开采深度最大约850米（Qin et al., 2014），进一步找矿目标聚焦于更深部的隐伏矿体，反射地震勘探虽探测深度大，但在已有探测范围内的结构分辨还远不能满足找矿需求，且在剖面解译工作中存在一定干扰。因此，如何排除干扰并提高勘查分辨率是下一步矿区地球物理要解决的问题。 　　  

　　近年来发展的短周期密集地震台阵，旨在利用较小的台站间距和大量的台站覆盖，依据噪声成像方法揭示研究区的地壳精细结构，这亦是我们在喀拉通克矿区开展的一项工作。作为方法学的尝试，我们于2018年6月至2018年8月在喀拉通克矿区布设了二维短周期密集台阵（图2），共计100台地震仪，台阵长约12km，宽约3km，台间距约0.5km。目前我们获取了矿区下方1.3km深度区间的速度结构（Du et al., 2020），分辨率为水平向约1.1km，垂向分辨在浅部约0.1km，浅层速度结构与已知含矿岩体分布可较好对应，后期需要提高对1公里以下深部的约束。 

图2 喀拉通克矿区短周期密集地震台阵（KMA- Karatungk Mine Array）分布。黑色三角形为KMA台阵分布，白色区域为矿区含矿岩体分布，黄色圆圈为矿区周围地震活动性分布（2000/01~2019/07）。   

　　未来，利用地震反射、折射、短周期密集地震台阵、重力和大地电磁测深等多种观测手段，加强岩石物理实验研究，发展联合成像方法，进而获取壳幔精细结构和精确矿体空间分布，并调查矿区地下物质组成的物性材料属性，是矿区需重点关注的研究方向。同时，结合岩石学、矿物学、早期地质资料和地球化学研究结果，获取喀拉通克矿区成矿的基本规律，从而指导矿区进一步找矿工作，为以后的矿区研究工作提供重要借鉴。 

　　  

　　参考文献 

　　秦克章, 田野, 姚卓森, 王勇, 毛亚晶, 王斌, 薛胜超, 唐冬梅, 康珍. 新疆喀拉通克铜镍矿田成矿条件、岩浆通道与成矿潜力分析[J]. 中国地质, 2014, 41(3): 912-935. 

　　Du P, Wu J*, Li Y, Wang J, Han C, Lindsay M.D, Yuan H, Zhao L, Xiao W. Imaging Karatungk Cu-Ni Mine in Xinjiang, Western China with a Passive Seismic Array[J]. Minerals, 2020, 10(7): 601. doi: 10.3390/min10070601.