繁峙縣孫莊銅、多金屬礦地球物理及異常特征分析

摘 要：闡述了繁峙縣孫莊村銅、多金屬礦巖礦石的電性特征、激電異常特征和電阻率異常特征，并對(duì)其原因進(jìn)行了解釋和推斷。

關(guān)鍵詞：多金屬礦；巖石；金屬硫化物；極化率

中圖分類(lèi)號(hào)：P618.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）17-0152-02

普查區(qū)位于繁峙縣東北33 km處的孫莊村及東部一帶，行政區(qū)劃屬繁峙縣砂河鎮(zhèn)。地理座標(biāo)：東經(jīng)113°35′00″～113°37′00″，北緯39°18′30″～39°21′00″，面積為12.80 km2。

1 巖礦石的電性特征

本區(qū)主要巖性為閃長(zhǎng)巖、變閃長(zhǎng)巖、輝綠巖、石英斑巖等，當(dāng)這些巖石不含金屬硫化物時(shí)，極化率都較低，電阻率較高；而含金屬硫化物時(shí)，極化率明顯增高，電阻率明顯降低，而且金屬硫化物的性質(zhì)不同，其電性參數(shù)也有所變化。含黃鐵礦的閃長(zhǎng)巖極化率為15.7%，含黃鐵礦的片麻巖極化率為25%，輝綠巖的極化率很高，但電阻率值較低，而含黃銅礦的閃長(zhǎng)巖極化率值又明顯低于含黃鐵礦的閃長(zhǎng)巖，前者的電阻率值稍高于后者。所以，當(dāng)含黃鐵礦的閃長(zhǎng)巖、變閃長(zhǎng)巖和輝綠巖達(dá)一定規(guī)模時(shí)，都會(huì)產(chǎn)生較高的極化率異常和較低的電阻率異常，而含黃銅礦的閃長(zhǎng)巖只能引起中等強(qiáng)度的極化率異常和電阻率異常。

同種巖性深部（鉆孔中）的極化率和電阻率明顯高于地表，其中，閃長(zhǎng)巖和變閃長(zhǎng)巖的表現(xiàn)較為突出。總之，當(dāng)含黃鐵礦的閃長(zhǎng)巖、變閃長(zhǎng)巖和輝綠巖達(dá)一定規(guī)模時(shí)，具有低阻、高極化的電性特征，而含黃銅礦的閃長(zhǎng)巖只能引起中等強(qiáng)度的極化率異常和電阻率異常，且與其他各類(lèi)巖石存在明顯的電性差異。

2 激電異常特征的解釋和推斷

2.1 極化率異常特征及解釋

根據(jù)極化率的變化，普查區(qū)大致可分為三部分：①極化率高值區(qū)（Ⅰ區(qū)），分布于普查區(qū)的東北部，極化率值基本上都大于4%，向北部和東部延伸出測(cè)區(qū)；②極化率低值區(qū)（Ⅲ區(qū)），分布于普查區(qū)的南部和西南部，極化率值一般在1.5%以下；③兩者的過(guò)渡區(qū)（Ⅱ區(qū)），呈西北向，斜穿測(cè)區(qū)中部，極化率值在1.5%～4%之間。

2.1.1 極化率高值區(qū)

該區(qū)出露的巖性主要有三種：①燕山期閃長(zhǎng)巖，分布于異常區(qū)的東部；②燕山期花崗斑巖，主要分布于閃長(zhǎng)巖體的中部偏西；③五臺(tái)期變閃長(zhǎng)巖，分布于異常區(qū)的西部和南部，其中夾雜著較多的變質(zhì)輝綠巖脈和石英斑巖等。根據(jù)物性資料，區(qū)內(nèi)的花崗斑巖、閃長(zhǎng)巖和片麻巖的極化率值都較低，平均在1.5%～1.8%之間，而電阻率值較高；當(dāng)這些巖石含有金屬硫化物時(shí)（含黃鐵礦、黃銅礦），極化率值明顯增高，平均在8.2%～25%之間，電阻率值則相對(duì)較低，為30～80 Ω/m。由此可見(jiàn)，同種巖性由于含金屬硫化物的性質(zhì)不同，極化率和電阻率均存在明顯的差異，同種巖性的電性差異變化范圍較大，這與金屬硫化物的含量及其在巖石中的賦存狀態(tài)有關(guān)。

燕山期閃長(zhǎng)巖分布區(qū)的極化率值普遍較高，最高可達(dá)12.5%，這與物性資料基本吻合。根據(jù)以往物探資料證實(shí)，該區(qū)金屬硫化物的相對(duì)富集與燕山期閃長(zhǎng)巖密切相關(guān)，以此可大致圈定閃長(zhǎng)巖的分布范圍，可見(jiàn)含黃鐵礦的閃長(zhǎng)巖是引起高極化率異常的主要因素。從異常特征看，區(qū)內(nèi)是由多個(gè)高值局部異常和數(shù)個(gè)相對(duì)低值區(qū)組成，高值異常形態(tài)多變，無(wú)明顯規(guī)律，這說(shuō)明閃長(zhǎng)巖中金屬硫化物含量的不均一性。另外，鉆探資料證實(shí)，孔深在100 m以上的閃長(zhǎng)巖內(nèi)多具褐鐵礦化，而80 m以下多具黃鐵礦化，說(shuō)明該區(qū)的氧化深度已達(dá)80～100 m，所以該區(qū)極化率異常主要是因埋深80 m以下的黃鐵礦化閃長(zhǎng)巖引起。

燕山期花崗斑巖分布于閃長(zhǎng)巖體的中偏西部，極化率平均值僅為1.8%，與地表花崗斑巖的極化率值無(wú)明顯差異。根據(jù)花崗斑巖分布區(qū)所對(duì)應(yīng)的極化率值來(lái)看，極化率確實(shí)偏低，一般在5%以下，最低處僅為2%，由此可圈定出花崗斑巖的分布范圍。如果以極化率值4%～5%圈定花崗斑巖的范圍，則花崗斑巖體為一個(gè)不規(guī)則的橢圓形，走向?yàn)闁|北向，長(zhǎng)約800 m，北窄南寬，最寬處約600 m。

需要說(shuō)明的是，以此圈定的花崗斑巖范圍既不是花崗斑巖地表的分布范圍，也不是最深部的分布范圍，而是整個(gè)花崗斑巖與其圍巖（閃長(zhǎng)巖）的綜合反映。從地表和淺部看，該范圍的西北側(cè)有兩處花崗斑巖露頭，但都被圈到巖體之外。這說(shuō)明，此兩處露頭雖然為花崗斑巖，但深部應(yīng)為閃長(zhǎng)巖，且花崗斑巖傾向東南方向。從巖體的東南部看，JZK6、JZK18、JZK10、JZK303、JZK302等鉆孔都被圈在花崗斑巖范圍之內(nèi)，但鉆孔證實(shí)，第四系之下全為閃長(zhǎng)巖，無(wú)一孔在淺部見(jiàn)到花崗斑巖，這說(shuō)明據(jù)物探異常圈定的花崗斑巖體相對(duì)于淺部的花崗斑巖總體往東南方向偏移。但從JZK6、JZK18孔的深部資料看，在350 m以下的閃長(zhǎng)巖中都見(jiàn)到了花崗斑巖，而且上述兩孔都是向東的傾斜孔，傾角為85°左右，說(shuō)明花崗斑巖的東南部接觸帶向東南方向傾斜，傾角較陡?？傊?，根據(jù)物探資料，并結(jié)合地質(zhì)和鉆探資料，可以確定花崗斑巖體總體傾向東南方向，傾角較陡，同時(shí)也說(shuō)明花崗斑巖的東西兩側(cè)接觸帶不是平直、簡(jiǎn)單的接觸帶，而是犬牙交錯(cuò)的復(fù)雜接觸帶。

變閃長(zhǎng)巖分布于極化率高值區(qū)的西部，極化率值最高達(dá)10%左右，由幾個(gè)局部高值異常和其之間的低值區(qū)組成。根據(jù)以往的工作成果，工區(qū)內(nèi)及其外圍有大面積的變閃長(zhǎng)巖分布，極化率一般都較低，唯有該區(qū)極化率值較高。經(jīng)以往鉆探證實(shí)（JZK24等孔），該區(qū)變閃長(zhǎng)巖中黃鐵礦含量確實(shí)很高，而且主要集中在孔深161.9～455 m處，經(jīng)巖心測(cè)定，極化率可達(dá)15%～30%，說(shuō)明極化率高是變閃長(zhǎng)巖中含較多黃鐵礦所致，物性資料也證實(shí)了這一點(diǎn)。如前面所述，普查區(qū)內(nèi)金屬硫化物的富集也應(yīng)與燕山期巖體有關(guān)，因此，可以認(rèn)為該區(qū)淺部雖為變閃長(zhǎng)巖分布區(qū)，但其深部仍可能隱伏有閃長(zhǎng)巖，或者在其旁側(cè)存在閃長(zhǎng)巖，埋深應(yīng)在數(shù)百米以下。因?yàn)閺耐甑拇艤y(cè)結(jié)果看，該區(qū)屬較強(qiáng)正磁異常分布區(qū)，所以不可能是由片麻巖引起的。

2.1.2 極化率低值區(qū)

該區(qū)極化率值一般在1.5%以下，屬新生界地層大面積覆蓋區(qū)，僅在西北角有較大面積的變閃長(zhǎng)巖出露，其中夾有變輝綠巖脈和燕山期石英斑巖等。從極化率值的變化趨勢(shì)看，該區(qū)沒(méi)有受到新生界覆蓋和基巖出露的制約，說(shuō)明該區(qū)范圍內(nèi)的各巖石中金屬硫化物含量均較低，也不太可能有大面積的燕山期閃長(zhǎng)巖分布。

2.1.3 過(guò)渡區(qū)

過(guò)渡區(qū)界于Ⅰ，Ⅲ區(qū)之間，呈西北向，斜貫穿工區(qū)中部，極化率從東北側(cè)的4%左右降至西南側(cè)的1.5%，區(qū)內(nèi)新生界覆蓋嚴(yán)重，僅有變閃長(zhǎng)巖、燕山期閃長(zhǎng)巖等零星出露。雖然出露的巖性與Ⅰ區(qū)大致相同，但極化率值卻相差懸殊。極化率等值線沿東北側(cè)呈帶狀分布，方向性很明顯，說(shuō)明沿該線是一條特殊的地質(zhì)分界線。該線的西北段和南東段均為變閃長(zhǎng)巖分布區(qū)，中段為燕山期閃長(zhǎng)巖分布區(qū)，而極化率等值線的走向并沒(méi)有完全受到巖性界線的控制，說(shuō)明沿該線可能是一斷層，它對(duì)區(qū)內(nèi)金屬硫化物的富集有一定的控制作用。該區(qū)的西南側(cè)也有與東北側(cè)相同類(lèi)型的特征，只是不如東側(cè)明顯。極化率等值線的分布特征也沒(méi)有完全受到地質(zhì)界線的控制，所以也有破碎帶存在的可能。從普查區(qū)內(nèi)極化率值的變化特征看，西北段和東南段相對(duì)較低，所對(duì)應(yīng)的巖性主要是片麻巖分布區(qū)，中段相對(duì)較高，對(duì)應(yīng)的是燕山期閃長(zhǎng)巖分布區(qū)，說(shuō)明區(qū)內(nèi)閃長(zhǎng)巖中的金屬硫化物比變閃長(zhǎng)巖富集。

2.2 電阻率異常特征及解釋

根據(jù)電阻率的變化，普查區(qū)可分為三部分（其分區(qū)與極化率分區(qū)基本一致）：東北部電阻率低值區(qū)、中部和西部電阻率高值區(qū)和南部電阻率低值區(qū)。東北部的電阻率低值區(qū)與極化率高值區(qū)大致對(duì)應(yīng)，只是范圍稍小些，主要是由含黃鐵礦的變閃長(zhǎng)巖和閃長(zhǎng)巖引起；花崗斑巖分布區(qū)的相對(duì)高阻主要體現(xiàn)在接觸帶上，而巖體中心地帶顯示為低阻，這與物性資料不盡吻合；中部和西部顯示出明顯的高阻，對(duì)應(yīng)的極化率為高、低極化率的過(guò)渡帶和極化率低值區(qū)，對(duì)應(yīng)的巖性為變閃長(zhǎng)巖出露區(qū)和新生界覆蓋區(qū)。從異常變化的規(guī)律可以看出，該區(qū)變閃長(zhǎng)巖中的黃鐵礦含量由東北向西南遞減。普查區(qū)南部為電阻率低值區(qū)，對(duì)應(yīng)極化率低值區(qū)，這可能是因新生界覆蓋厚度較大所致，同時(shí)也說(shuō)明該區(qū)新生界之下的地質(zhì)體中金屬硫化物含量很低或不含金屬硫化物。

參考文獻(xiàn)

[1]錢(qián)桂蘭.普通物探[M].北京：地質(zhì)出版社，2007.

————————

作者簡(jiǎn)介：張德成（1969—），男，山西繁峙人，地質(zhì)工程師，1988年畢業(yè)于長(zhǎng)春地質(zhì)學(xué)校，長(zhǎng)期從事地質(zhì)勘查工作。

〔編輯：王霞〕

Fanzhi County Sunzhuang Copper Polymetallic Ore and Geophysical Anomaly Analysis

Zhang Decheng

Abstract： The electrical characteristics of Fanzhi County Sunzhuang Copper polymetallic ore rocks and minerals， the induced polarization anomalies and resistivity anomalies， and its reasons for the interpretation and inference.

Key words： multi-metal ore； rock； metal sulfides； polarization