一、研究区岩、矿石物性特征
研究区跨越新疆北部，地理坐标为东经88°30′～95°30′，北纬43°40′～46°00′，范围近6万km2，各地物探工作程度差异较大，资料不系统。这里仅根据收集到的物性资料，对研究区的情况进行分析。
（一）研究区岩、矿石的密度特征
各时代地层的平均密度值一般随地层从老到新有规律地减小，元古宇、古生界、中生界、新生界之间均有一定的密度差，各地层间的差异随地区和环境不同而经常变化。研究区内部分地区地层的平均密度如表1-5所示。
表1-5 东准噶尔部分地区地层密度统计表
续表
研究区内广泛分布泥盆系、石炭系火山岩，这些火山岩层的平均密度为2.78g/cm3。区内还广泛发育各时期的侵入岩，从酸性—中性—基性，其密度是逐渐增加的。东准噶尔部分地区侵入岩和火山岩平均密度如表1-6所示。
表1-6 东准噶尔部分地区侵入岩和火山岩平均密度表
（据新疆物探队）
从表中数据可以看出，火山岩岩层的平均密度高于沉积岩，基性侵入岩的密度一般高于沉积岩、火山岩。因此火山岩类和基性侵入岩可能产生高重力异常。
研究区内一些矿区各种矿石（或矿化岩石）与围岩一般有明显的密度差异，东疆及北疆一些矿石（或矿化岩石）的统计资料如表1-7所示。根据这些密度资料可知，利用重力勘探探测铜、铁矿床是有效的方法。
表1-7 东疆及北疆一些矿区矿石（或矿化岩石）的密度 ［ρ/（g·cm-3）］
（据新疆物探队）
从表中可以看出含矿岩石或矿石的密度较大，一般均大于2.90g/cm3。
根据上述沉积岩层、岩浆岩和矿石的密度资料可知，各时代地层间有一定的密度差异，可根据地层的密度特征对比划分地层；侵入岩和沉积岩有稳定的密度差异，根据密度资料可圈定隐伏岩体；各种矿体与围岩（岩浆岩或沉积岩）均有显著的密度差异，在地形条件好的情况下，可直接应用重力测量方法找矿。
（二）研究区岩、矿石的磁性特征
研究区内的沉积岩层，如砂岩、页岩、粉砂岩、灰岩等一般无磁性，区内广泛分布的泥盆系、石炭系火山岩磁性变化较大，在地表可以引起n×100nT呈锯齿状跳跃的异常，这是火山岩地层的明显特征。
侵入岩从酸性—中性—基性，其磁性也是逐渐增加的，花岗岩的磁化率（k）值为1400×10-64πSI（k），剩余磁化强度（Mr）值为420×10-3A/m，闪长岩的磁化率（k）值为2500×10-64πSI（K），剩余磁化强度（Mr）值为1000×10-3A/m，辉长岩的磁化率（k）值为2390×10-64πSI（k），剩余磁化强度（Mr）值为1540×10-3A/m。同种侵入岩的磁性比较稳定，因此，岩体或隐伏岩体可能引起幅度变化较小的磁异常。
铜、铁矿石的磁性较强，可以引起明显的局部磁异常。如磁铁矿的磁化率（k）值为6360580×10-64πSI（k），剩余磁化强度（Mr）值为1626950×10-3A/m。采用磁法找磁铁矿效果最好。
综上所述，根据磁性可以划分岩性，圈定岩体、构造。有条件的情况下，可直接寻找铁磁性矿物含量高的矿体。
（三）研究区岩、矿石的电性特征
岩石、矿石的电阻率特征是变化范围最大的物理特征之一，很难在如此大的区域内统计岩石的电阻率。但根据各矿区的物探工作结果可知，金属矿物含量增加，岩石的电阻率降低；破碎岩石的电阻率明显小于完整岩石；含水性好的岩石电阻率降低。
一般的沉积岩、侵入岩、火山岩的极化率小于2%，而含硫化物的矿石（矿化岩石）的极化率一般大于3%，随着硫化矿物的增加，极化率增大，在研究区内各铜、金矿床都有幅度不同的极化率异常。因金铜矿床与硫化物密切相关，极化率是本区金铜矿床的特别找矿标志，但极化率的高低并不一定与矿体品位成比例。另外，炭质岩层会产生明显的幅度较大的极化率异常，这是激发极化法直接找矿的最大干扰因素。
二、研究区矿床地球物理模型
根据上述物性参数特征，前人曾总结出本区综合找矿的“三高一低”模式，即“高磁、高重、高极化率和低电阻率”。但具体到不同的矿床，由于成矿地质条件的变化，地球物理模型也有细微的变化，根据物性特征及各种物探方法的特点而采用最佳的地球物理方法，则需要进一步总结研究。研究区内一些已知的典型的金铜矿床的地球物理模式如下：
（一）典型金矿床的地球物理特征
1.北山金矿为与陆相次火山岩有关的高硫型浅成中低温热液矿床
矿体主要受构造和侵入脉岩控制，采矿结果显示，矿石含金品位与黄铁矿化程度有共消长关系，在获得高相位（高极化率）异常的部位，在探槽中采样，平均含金品位为7g/t以上。所以，与黄铁矿化有关的金矿体与围岩有明显的极化率差异。在矿区还进行了高精度磁测，磁测结果主要反映了岩性的变化。几种物探方法中，激发极化法较为有效。
2.黄南金矿为高硫型岩浆热液型矿床
金矿体与硫化物关系密切，在金矿体分布的区域，有明显的自然电位异常，在老采坑处有突出的局部自然电位异常。
从以上实例可以看出金矿床的电性特征（极化率）主要与硫化矿物含量有关，当硫化物浸染状分布在岩石中时，矿体和围岩的电阻率差异较小，极化率差异明显。矿体和围岩的磁性差异主要是岩性不同引起的磁性差异，岩石含金不会引起岩石的磁性变化，矿体和围岩磁性差异有时并不明显。因此，采用激发极化法和磁测结合的综合物探方法对金矿勘探更为有利。由于硫化矿物的存在，在条件适宜的情况下会产生自然电位异常，方法简单易行，可以作为金矿普查的方法。
从研究区各金矿区的成矿条件看，金矿体的成因有多种类型，破碎带蚀变岩型、石英脉型、侵入体接触带型、陆相火山岩型等，产生的物性差异也不完全相同。因此金矿的物探工作应定位为寻找高阻脉、接触带、破碎带、岩体等间接找矿工作，在条件较好的情况下（硫化物含量较高，激发极化异常明显），可以进行直接找矿。
（二）典型铜矿床的地球物理特征
（1）乌伦布拉克铜矿为角砾岩筒型矿床，矿体极化率一般在4%～10%之间，最高达15%～20%，磁化率在200×10-6～2680×10-64πSI之间，围岩岩性为火山碎屑沉积及钙质砂岩等，极化率一般小于2%，磁化率小于50×10-64πSI（k），矿体和围岩没有明显的电阻率差异。因此，在乌伦布拉克铜矿区的有效物探工作方法为激发极化法和高精度磁测。
（2）索尔库都克铜矿为夕卡岩型矿床，矿体极化率一般在10%左右，最高达66%；矿石密度一般为3.06～3.18g/cm3之间；含黄铜矿黄铁矿安山岩矿石或矿化岩石的磁化率（k）值为（3200～4437）×10-64πSI（k）之间，剩余磁化强度（Mr）值为（990～2730）×10-3A/m，围岩为安山岩、玄武岩等火山岩及侵入岩，它们的极化率一般小于3.5%，磁化率（k）值小于2700×10-64πSI（k），剩余磁化强度（Mr）小于900×10-3A/m，密度小于2.90g/cm3，矿体和围岩之间有明显的极化率、密度和磁性差异。本区找矿的有效方法为重力、磁法和激发极化测量，其中极化率异常与矿体关系最为密切，因此激发极化测量取得了显著的找矿效果。
（3）绿石沟铜矿为夕卡岩型矿床，含铜矿体和磁铁矿矿体可引起3%～5%的极化率异常；矿石密度一般在3.12～4.34g/cm3之间；含铜磁铁矿化夕卡岩的磁化率（k）值高达624278×10-64πSI（k），围岩岩性为砂岩、灰岩、凝灰岩、花岗岩等，它们的极化率一般小于2%，磁化率（k）值小于1200×10-64πSI（k），密度小于2.81g/cm3，矿体和围岩之间有明显的极化率、密度和磁性差异。由于矿石中的磁性矿物含量高，高精度磁测成为最有效的工作方法。
根据以上实例，对比围岩和矿体的物性参数，可以看出铜矿床的地球物理特征为“高重、高磁、高极化率”。采用重力、磁法和激发极化法都是寻找铜矿的有效方法，但各个铜矿床的成因不同，其物性差异会发生变化，各种方法所产生的异常与矿体的密切关系也不同，因此，采用多种物探方法，进行综合方法勘探，突出某一主要方法可得到最佳地质解释。
三、区域地球物理场特征
（一）布伽重力异常特征
根据新疆东北部布伽重力异常图（图1-7），东准噶尔地区重力场具有明显的块状镶嵌与北西向条带状重力异常梯度带相间出现的特点。布伽重力异常值普遍较高，平均值为-110×10-5m/s2，最高为-70×10-5m/s2。区域重力异常主要由莫霍界面引起，据此计算的莫霍界面起伏变化较大，最大落差可达12km。自北而南有：阿尔泰幔坳区，深约60km；布尔津-富蕴幔隆区，深约43km；二台幔坳区，深约50km；将军庙幔隆区，深约45～47km；北天山幔坳区，深约53km。在各区之间有非常突出的布伽重力异常梯度带，一般均为深大断裂的反映。研究区内有卡拉麦里、阿尔曼泰等深断裂及库普大断裂等大断裂，这些区域性深大断裂的长期活动，及其附近地区各种岩浆岩的广泛发育，为研究区创造了极为有利的成矿条件。
图1-7 新疆东北部布伽重力异常平面等值线图
（二）航磁异常特征
按新疆北部航磁异常强度、走向、形态、规模及其所反映的岩相，侵入体类型和构造特征，可将研究区划分为2个大异常区。
1.乌伦古磁异常区
该区西越塔城，经和布克赛尔一福海—扎河坝—阿尔曼泰一带，异常区呈向南弯曲的弧形，西翼异常为北西—南东向展布，东翼为北西南—东向展布，正负异常相间排列，定向展布是本区的特点，反映了造山带所特有的构造规律，正异常一般600～700nT，局部可达1000nT，负异常一般-100～-200nT。
区内第四系和第三系分布广泛，主要地层有泥盆系和石炭系，岩石磁性研究结果表明，泥盆系因火山熔岩、火山碎屑岩、凝灰岩发育，平均磁化率约1000×10-6，由于火山物质分布的不均匀，就整个地层而言，磁性是不稳定的。石炭系火山物质相对较少，其岩性以粉砂岩、泥板岩等正常沉积岩为主，因而其磁性很弱。但由于中基性、基性、超基性岩的侵入较发育，这些磁性体往往为圆形、椭圆形的异常。因此区内高磁异常带反映了火山较发育的地区，其地层一般为泥盆系。而负磁异常则反映了沉积岩较发育的地区，其地层一般为石炭系。异常区呈向南弯曲的形状反映了该区在地质发展进程中的运动特点。在研究区的主要工作地段以早石炭世晚期火山岩为主，火山作用强度增加与金矿关系密切。
本区侵入岩、火山岩十分发育。近年来根据1:20万区域化探资料发现大量的Au、Cu、Ag、Pb、Zn元素化探异常。本区金、稀有金属和铜、铅、锌等多金属矿产具有潜在的优势。
2.卡拉麦里高磁异常带
这些高磁异常带都是叠加在准噶尔北缘负磁异常带中的强度不大的高磁异常，并对应在重力高异常边缘，高磁异常区主要分布有火山岩和基性—超基性岩建造，具中强磁性（超基性岩为强磁性），该建造中赋存有金、铬铁矿等矿产资源。