激發(fā)極化法在山東某銅礦勘查中的應(yīng)用

許　艷,魏　健,孫　斌,殷繼廣,楊　超,張紅亮

(1.國土資源部金礦成礦過程與資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 濟(jì)南 250013；2.山東省金屬礦產(chǎn)成礦過程與綜合利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 濟(jì)南 250013；3.山東省地質(zhì)科學(xué)研究院，山東 濟(jì)南 250013)

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激發(fā)極化法在山東某銅礦勘查中的應(yīng)用

許艷1,2,3,魏健1,2,3,孫斌1,2,3,殷繼廣1,2,3,楊超1,2,3,張紅亮1,2,3

(1.國土資源部金礦成礦過程與資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 濟(jì)南 250013；2.山東省金屬礦產(chǎn)成礦過程與綜合利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 濟(jì)南 250013；3.山東省地質(zhì)科學(xué)研究院，山東 濟(jì)南 250013)

山東省某銅礦區(qū)位于萊蕪銅礦成礦遠(yuǎn)景重點(diǎn)勘查區(qū)北部，為查明該區(qū)域銅礦體空間分布特征，開展了激發(fā)極化法測量工作，并結(jié)合區(qū)內(nèi)地質(zhì)資料、巖礦石特征及已有鉆井資料對取得的測深剖面進(jìn)行了分析解譯。通過以上工作確定了銅礦體主要賦存于沿河流發(fā)育的區(qū)域構(gòu)造內(nèi)部，沿構(gòu)造走向呈串珠狀發(fā)育，具有一定尖滅再現(xiàn)特征，取得了較好的找礦效果，表明激發(fā)極化法在該地區(qū)銅礦勘查中是合理有效的物探方法。

重點(diǎn)勘查區(qū)；激發(fā)極化法；區(qū)域構(gòu)造；找礦效果

1　引　言

山東省銅礦資源不多，探明資源儲量少，然而隨著經(jīng)濟(jì)社會的迅速發(fā)展，對銅礦資源的需求增長很快，因此需要加強(qiáng)銅礦床的勘探工作。本文工作區(qū)位于山東省萊蕪銅礦成礦遠(yuǎn)景重點(diǎn)勘查區(qū)北部[1,2]，在20世紀(jì)50年代末至60年代初，進(jìn)行了一定的地質(zhì)工作，查明了礦床為中低溫?zé)嵋旱V床，礦石類型以硫化礦石為主，但是沒有開展物探及深部鉆探詳查工作，對礦體的深部變化了解不夠。為進(jìn)一步查明礦化體在深部的空間分布特征以及延續(xù)情況，進(jìn)行了此次的物探工作。

激發(fā)極化法是尋找金屬硫化物礦床最有效、最直接、應(yīng)用最廣泛的方法[3,4]，主要應(yīng)用有石英脈型金礦勘查[5-7]、鉛鋅多金屬礦找礦[8-10]、銅礦勘查[11,12]等，均取得了較好的找礦效果，而且該方法在尋找隱伏礦床和深部礦方面更是發(fā)揮了非常重要的作用。山東萊蕪某銅礦勘探的物探野外工作先期對勘探區(qū)進(jìn)行了大面積的激電中梯掃面工作，結(jié)合區(qū)內(nèi)地質(zhì)、礦產(chǎn)特征及巖石物性特征圈定了重點(diǎn)的激電異常區(qū)，在異常區(qū)開展激電測深工作，推斷了礦化體的空間特征，取得了較好的找礦效果。

2　測區(qū)地質(zhì)及地球物理特征

2.1測區(qū)地質(zhì)概況

測區(qū)內(nèi)地層僅見少量第四紀(jì)大站組和沂河組，分布于河流的河床、兩側(cè)階地及山前平地中。巖性以灰黃色、黃褐色含礫砂質(zhì)黏土以及黃色、黃褐色砂、礫、粉砂為主，厚度一般不超過2m。區(qū)內(nèi)大面積出露新太古代晚期傲徠山超單元蔣峪單元、松山單元，中元古代早期牛嵐單元和中生代燕山晚期雪野超單元腰關(guān)單元巖漿巖。測區(qū)內(nèi)規(guī)模最大斷裂構(gòu)造F1位于測區(qū)中軸部，向北尖滅于寒武紀(jì)地層之下，該斷裂北西走向，傾向南西，傾角約80°。斷裂帶內(nèi)侵入有牛嵐單元輝綠巖脈，含銅礦化、含褐鐵礦化石英脈一般充填于輝綠巖兩側(cè)，不連續(xù)且多較為破碎。斷裂為西盤下降、東盤上升的正斷層，斷距不詳。F1斷裂是測區(qū)主要控礦構(gòu)造斷裂。

2.2地球物理特征

收集全區(qū)已有的主要巖礦石物性參數(shù)：工作區(qū)內(nèi)的主要巖礦石有四種，分別是花崗巖、輝綠巖、銅礦石、褐鐵礦石?；◢弾r的平均視極化率低于1%，數(shù)值較低，沒有明顯的激電反映，其視電阻率相對較高，均在1 000Ω·m以上，為全區(qū)的正常背景值；輝綠巖以巖脈的形式侵入構(gòu)造破碎帶內(nèi)，其極化率和電阻率與花崗圍巖相當(dāng)，一般不引起異常；銅礦石產(chǎn)于花崗巖為圍巖的蝕變帶內(nèi)，硅化明顯，黃銅礦物的分布不連續(xù)，屬于低硫石英脈型，視極化率在1%～2%之間，數(shù)值相對較高，會形成相對明顯的激電異常；褐鐵礦石在區(qū)內(nèi)分布較少，多與銅礦石伴生，平均極化率為7.55%，當(dāng)規(guī)模較大時(shí)，可以引起極化率高值異常。這些巖礦石的電性特征不僅為激發(fā)極化法在該區(qū)開展銅礦勘查提供了地球物理前提，同時(shí)也為后期激電異常的解譯提供了一定的依據(jù)。

圖1　 區(qū)域地質(zhì)圖Fig.1　Regional geological map

3　工作方法

根據(jù)工作區(qū)內(nèi)斷裂破碎帶的走向共布置3.1km2的激電中梯面積測量，激電中梯工作比例尺為1：5 000，測網(wǎng)密度為50m×20m。中梯裝置采用AB=1 600m，MN=40m。野外工作供電采用雙向短脈沖，供電周期為16s，接收機(jī)采用延時(shí)100ms，采樣寬度40ms。在施工測量中，最大供電電流為4A，最小供電電流為2.2A，一次場電位Δv1多大于10mV，接地電阻小于10kΩ。激電測深裝置為對稱四極等比裝置，AB/2最大為1 000m，AB∶MN=5∶1。工區(qū)測線布置見圖2。

圖2　測線布置Fig.2　Survey line layout

由于礦區(qū)中軸部發(fā)育全區(qū)最大的河流，前人進(jìn)行過一次中梯掃面工作，當(dāng)時(shí)施工期為夏天豐水期，在河流部位存在較多空點(diǎn)，而該部位對應(yīng)斷裂構(gòu)造，是礦體發(fā)育的重點(diǎn)部位，所以導(dǎo)致中軸部礦化帶部位未見異常，導(dǎo)致激電異常分布形態(tài)的失真甚至消失，影響了后續(xù)地質(zhì)找礦工作。本次激電測量工作是在冬季枯水期施工，在河流區(qū)域礦化帶部位做到了無空點(diǎn)，使該部位的激電異常得到了如實(shí)體現(xiàn)。

4　應(yīng)用效果

4.1激電異常視極化率和視電阻率特征分析

激電中梯面積測量成果見圖3，圖中測線方位角均為75°。圖3(b)為視極化率等值線平面圖，視極化率數(shù)值多在0.7%～2.2%之間變化，以低極化率背景場為主，視極化率高值區(qū)主要集中在兩個區(qū)域，分別為中軸部位和西北部區(qū)域，南部低極化率占主體部分。中軸部的激電異常分布于300線至2 500線的500至700點(diǎn)號之間，近似呈北北西走向條帶狀分布，具有一定的規(guī)模，存在多個峰值，中間部位由于村莊空點(diǎn)無法判斷是否連續(xù)，該異常對應(yīng)著區(qū)域內(nèi)已知的礦化帶部位，也是區(qū)域構(gòu)造發(fā)育部位，是本次銅礦勘查的重點(diǎn)區(qū)域，其在圖3(a)視電阻率等值線平面圖中表現(xiàn)為高阻特征，數(shù)值均在1 000Ω·m以上，為構(gòu)造內(nèi)部后期侵入的沿破碎帶充填的高阻石英脈引起。西北部激電異常分布于1 500線至2 400線的0至300點(diǎn)號之間區(qū)域，分布形狀不規(guī)則，特征不明顯，實(shí)地踏勘1 500線240點(diǎn)處的異常受變電站的干擾影響較大，予以排除。1 900線至2 400線部位為異常的中心區(qū)域，其在圖3(a)視電阻率等值線平面圖中表現(xiàn)為高阻特征，視電阻率峰值在4 500Ω·m以上，電阻率數(shù)值東西向變化較大，其東部邊界梯度變化劇烈，對應(yīng)部位發(fā)育一條規(guī)模較大的石英脈(見圖1)，為測區(qū)地形最高處，實(shí)地踏勘發(fā)現(xiàn)該視極化率異常為石英脈巖石破碎裂隙發(fā)育硫鐵礦化引起，不含黃銅礦物，故該異常區(qū)域未安排在本次工作任務(wù)內(nèi)，未進(jìn)行后續(xù)物探激電測深施工。總體看視極化率數(shù)值和梯度變化均較平穩(wěn)，高極化率數(shù)值相對集中的地區(qū)主要為中軸部河流發(fā)育部位南北兩端和西北部區(qū)域。

圖3　測區(qū)視電阻率(a)、視極化率(b)等值線平面Fig.3　Apparent resistivity (a)、apparent polarization (b) contour maps

4.2激電測深斷面異常分析與推斷解釋

根據(jù)區(qū)域巖礦石的電性特征，充分結(jié)合已有地質(zhì)資料，在高極化率異常并同時(shí)地表存在礦化的部位重點(diǎn)開展激電測深工作。本次工作的重點(diǎn)為測區(qū)中軸部大致沿河流發(fā)育礦化帶部位，即視極化率等值線平面圖中沿工區(qū)中軸部分布于300線至2 500線的500至700點(diǎn)號之間的異常。

異常區(qū)位于測區(qū)中軸部北端，向北未封閉，形態(tài)不規(guī)則，近似呈帶狀分布，總體走向NNW，測區(qū)內(nèi)控制長約800m，橫向?qū)挾茸兓^大。異常區(qū)視電阻率變化范圍較大，但總體看沿著激電異常區(qū)中軸部表現(xiàn)為中高電阻率特征。該異常區(qū)位于沿河流發(fā)育的礦化帶部位，且測區(qū)的主要控礦構(gòu)造F1斷裂也是大致沿著該異常區(qū)軸部發(fā)育。斷裂帶內(nèi)侵入有輝綠巖脈、含銅礦化石英脈。為進(jìn)一步查明異常的空間分布特征，在重點(diǎn)部位異常峰值區(qū)布置了4條激電測深斷面，分別為4線、16線、24線、28線。測線布置見圖2。

圖4為24線的激電測深視極化率和視電阻率斷面圖。24線部位前期施工有一鉆孔ZK2401，鉆孔控制深度132m，傾角75°，位于測深點(diǎn)2 414點(diǎn)位處。ZK2401對應(yīng)的見礦部位孔深為20～40m、118m左右，對應(yīng)部位巖石破碎構(gòu)造發(fā)育，均見含黃銅礦石英脈，礦體主要發(fā)育在斷裂構(gòu)造上盤部位。由圖4可知，24線以視極化率1.6%圈定的高值異常主要集中在2 414～2 422點(diǎn)下方，由AB/2=1 000m深部向上凸起，異常中心高值區(qū)主要分布在AB/2=34～650m，形態(tài)近似條帶狀，寬度由深至淺緩慢變窄，與測線部位激電平面異常的中心部位相對應(yīng)，已有的鉆孔ZK2401見礦部位位于異常范圍內(nèi)，但在峰值區(qū)外部，推斷2 414點(diǎn)位下方深部成礦前景較好，應(yīng)在2 400點(diǎn)至2 414點(diǎn)之間布設(shè)鉆孔對異常中心峰值進(jìn)行深部驗(yàn)證；視極化率異常中深部相對應(yīng)的視電阻率成中高阻特征，在鉆孔部位下方橫向梯度變化劇烈，左側(cè)低右側(cè)高，為高低阻漸變梯階帶特征，推斷為斷裂破碎的反映，傾向西南，與ZK2401揭露的破碎帶部位和特征相吻合，為區(qū)域控礦構(gòu)造F1。

圖4　24線的激電測深視電阻率(a)和視極化率(b)斷面Fig.4　Apparent resistivity (a) and apparent polarization (b) cross sections of the 24 line

其余三條激電測深斷面均存在明顯的視極化率異常與視電阻率異常，而且兩種異?；狙刂恿髯呦蚍植?。視電阻率異常為區(qū)域控礦斷裂構(gòu)造F1的反映。對應(yīng)視極化率異常推斷為礦化體發(fā)育，且沿構(gòu)造走向方向存在視極化率異常幅值增大遞減現(xiàn)象，反映沿構(gòu)造走向礦體具有一定的尖滅再現(xiàn)特征。

5　結(jié)　論

在此次銅礦區(qū)的勘查中，銅礦體賦存于斷裂構(gòu)造部位，其視電阻率和視極化率與圍巖差異明顯，利用這些電性差異開展激發(fā)極化法測量，探明了銅礦體沿區(qū)內(nèi)控礦構(gòu)造分布的空間特征，主要是沿區(qū)內(nèi)控礦構(gòu)造走向發(fā)育，近似呈串珠狀分布，具有尖滅再現(xiàn)特征，而且聯(lián)井測深剖面與已有鉆孔資料揭示的構(gòu)造和礦化體吻合，取得了較好的找礦效果，可以指導(dǎo)后期的地質(zhì)詳查工作。

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Application of Induced Polarization Method in the Exploration of a Copper Mine in Shandong

Xu Yan1,2,3,Wei Jian1,2,3,Sun Bin1,2,3,Yin Jiguang1,2,3, Yang Chao1,2,3,Zhang Hongliang1,2,3

(1.Key Laboratory of Gold Mineralization Processes and Resource Utilization Subordinated to the Ministry of Land and Resources, Jinan Shandong 250013, China;2.Key Laboratory of Metallogenic Geological Process and Resources Utilization in Shandong Province,Jinan Shandong 250013, China;3.Shandong Institute of Geological Sciences, Jinan Shandong 250013, China)

AcoppermineinShandongprovinceislocatedinthenorthernpartoftheprospectingareaoftheLaiwucopperdeposit,inordertofindoutthespatialdistributioncharacteristicsofcopperorebodiesinthearea,themethodofinducedpolarizationmeasurementiscarriedout,andcombinedwiththegeologicaldatainthearea,rockandorefeaturesandexistingdrillingdatatoobtainabathymetricprofileintheanalysisandinterpretation.Throughtheaboveworktodeterminethecopperorebodiesmainlyoccuralongtheriverdevelopmentofregionalinternalstructure,alongthetectonictowasbeadeddevelopment,reproductioncharacteristicswithcertainannihilationandachievedbetterfindmine,indicatingthattheinducedpolarizationmethodintheexplorationinthemineisreasonableandeffectivegeophysicalmethod.

thekeyexplorationarea;inducedpolarizationmethod;regionalstructure;prospectingeffect

1672—7940(2016)03—0307—05

10.3969/j.issn.1672-7940.2016.03.010

山東省地勘基金(編號：魯勘字2013853)

許艷(1981-)，男，工程師，主要從事地質(zhì)勘探物探工作。E-mail:haidaxy@163.com

P631.3

A

2016-01-14