激發(fā)極化法在湖北某銅鉬多金屬礦普查區(qū)的應(yīng)用

張 勇, 周曉寧

(湖北省地質(zhì)調(diào)查院,湖北 武漢 430034)

激發(fā)極化法在湖北某銅鉬多金屬礦普查區(qū)的應(yīng)用

張 勇, 周曉寧

(湖北省地質(zhì)調(diào)查院,湖北 武漢 430034)

為配合湖北某銅鉬多金屬礦普查區(qū)的地質(zhì)普查鉆探工作,在前期地質(zhì)、激電中梯面積測量成果的基礎(chǔ)上,開展剖面性激電測深工作,在區(qū)內(nèi)控礦構(gòu)造(F2)附近發(fā)現(xiàn)了多處高極化異常,推斷為中深部銅鉬多金屬礦(化)體引起,驗(yàn)證鉆孔在高極化異常部位見到多層銅鉬礦化體。測深成果可為普查區(qū)后續(xù)地質(zhì)找礦工作提供有利依據(jù)。

激電測深;銅鉬礦化體;普查區(qū)

激發(fā)極化法(簡稱激電法)是近半個(gè)世紀(jì)以來勘查銅、鉛、鋅、鉬等有色金屬礦產(chǎn)的重要物探方法之一。近年來,在尋找中深部隱伏礦體的新一輪找礦工作中,激發(fā)極化法也發(fā)揮了重要作用,并取得了良好的找礦效果。其中激電中梯面積測量可以快速圈定金屬硫化物富集地段,激電測深可以了解深部極化體的產(chǎn)狀、形態(tài)和空間分布變化情況[1]。

涉及普查區(qū)的地質(zhì)找礦工作主要集中于解放后,先后有多家地質(zhì)單位在該區(qū)開展過小比例尺的地質(zhì)調(diào)查、航空物探、化探等工作。2012年湖北省地質(zhì)調(diào)查院進(jìn)行該地區(qū)1∶5萬礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查工作時(shí)發(fā)現(xiàn)了鉬礦點(diǎn),經(jīng)過異常查證與礦點(diǎn)檢查工作,圈定了多條(銅)鉬礦(化)體,并對其中的主要鉬礦體開展了較系統(tǒng)的地面槽探工程控制,對銅鉬礦體的產(chǎn)狀、礦石結(jié)構(gòu)、礦石類型及礦石品位進(jìn)行了初步了解,為后續(xù)普查工作的展開提供有力的依據(jù);受限于工作程度,對已圈定的(銅)鉬礦化體缺乏深部工程控制。

1960年原地質(zhì)部航測大隊(duì)在長江中下游進(jìn)行過1∶10萬比例尺的航磁工作,1974年湖北省航測隊(duì)在鄂東地區(qū)進(jìn)行了1∶5萬比例尺航磁工作,普查區(qū)皆包括其中。2014年湖北省地質(zhì)局物探隊(duì)完成了涵蓋普查區(qū)范圍的大功率激電中梯面積測量工作(網(wǎng)度500 m×100 m),發(fā)現(xiàn)了多處高極化激電異常;但是普查區(qū)未開展過大比例尺、有針對性的地面物探勘查工作。

本文在利用前人激電中梯面積測量成果的基礎(chǔ)上,結(jié)合普查區(qū)的地質(zhì)、礦化體特征、構(gòu)造控礦條件,有針對性地開展了點(diǎn)距20 m的大比例尺剖面性激電測深工作,根據(jù)激電測深擬斷面成果,大致推斷了礦(化)體的傾向、埋藏深度以及產(chǎn)狀形態(tài),為普查工作中的鉆孔施工提供較好的物探依據(jù)。

1 方法原理介紹

人們在進(jìn)行電阻率法測量時(shí),常常發(fā)現(xiàn)在向地下地質(zhì)體(巖、礦石)供入穩(wěn)定電流的情況下,可觀測到地面上兩個(gè)測量電極的電位差隨時(shí)間緩慢增加,經(jīng)過一定時(shí)間后逐漸趨于穩(wěn)定(飽和值);在斷開供電電流后,會(huì)發(fā)現(xiàn)電極間的電位差在最初一瞬間快速衰減,之后衰減速度變慢,之后衰減至零。這種在向地下巖(礦)石供電及斷電過程中,由于電化學(xué)作用引起的隨時(shí)間緩慢變化的附加電場的現(xiàn)象稱為激發(fā)極化效應(yīng)。激發(fā)極化法(激電法)是利用巖、礦石的導(dǎo)電性、激發(fā)極化特性差異,通過觀測和研究人為形成的激發(fā)極化場的變化規(guī)律,進(jìn)行找礦和解決其他地質(zhì)問題的方法[2]。激電法中引起激電異常的機(jī)制主要是黃鐵礦化、磁黃鐵礦化、黃銅礦化或其他分散的金屬礦化,多金屬礦一般多與金屬硫化物關(guān)系密切,因此激發(fā)極化法可以有效識(shí)別可能的含礦體系,激電測深主要用于進(jìn)一步查證激電中梯圈定的異常,通過逐步加大供電極距的方式來了解勘查目標(biāo)地質(zhì)體從淺部往深部在垂直方向上的電性變化情況,確定異常體在地下的空間分布。

圖1 普查區(qū)激電中梯(ηs)等值線綜合平面圖Fig.1 Comprehensive plan of intermediate gradient contour in census division1.早元古界大別群變火山巖組; 2.早白堊紀(jì);3.地質(zhì)界線;4.實(shí)測、推測斷層及編號(hào);5.銅、鉬礦體;6.銅、鉬礦化體;7.銅礦化體;8.激電測深剖面位置及編號(hào);9.鉆孔位置及編號(hào)。

2 普查區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)特征

普查區(qū)主要出露早元古代大別山巖群變火山巖組地層,另有少量第四系松散沉積物沿溝谷及山間洼地分布。

變火山巖組(Pt1Db2)出露巖性有黑云角閃斜長片麻巖、黑云斜長片麻巖、黑云二長片麻巖、斜長角閃巖等,巖性較為復(fù)雜,原巖為一套酸性火山巖夾中基性火山巖,變形變質(zhì)強(qiáng)烈(圖1)。

巖漿巖主要分布于普查區(qū)東北部,出露巖性以中細(xì)粒黑云二長花崗巖為主,局部可見細(xì)粒鉀長花崗巖,為早白堊系燕山期侵入巖(K1ηγ)。

區(qū)內(nèi)發(fā)育大量的脈巖,主要有石英脈、偉晶巖脈、花崗斑巖脈等,其中沿北東向斷裂充填的石英脈是銅鉬礦的主要載體。

普查區(qū)構(gòu)造主要以北西向(F1)、北東向斷裂構(gòu)造為主(F2、F4),次為受多期構(gòu)造影響形成的褶皺。其中北東向構(gòu)造(F1)是區(qū)內(nèi)主要控礦、儲(chǔ)礦構(gòu)造(圖1)。

北東向斷裂構(gòu)造(F2):區(qū)內(nèi)出露長度約3.5 km,走向約30°,傾向南東120°,傾角50°～85°,寬約30～50 m,帶內(nèi)巖石破碎節(jié)理發(fā)育,可見發(fā)育斷層角礫巖、碎裂巖,具褐鐵礦化、硅化、綠泥石化、高嶺土化。受該斷裂影響,其周緣發(fā)育一系列與斷裂面平行的小裂隙。其內(nèi)發(fā)育有區(qū)內(nèi)主要銅、鉬礦(化)體礦脈,礦體順斷裂帶進(jìn)行充填,在構(gòu)造帶內(nèi)及其附近巖石節(jié)理裂隙中富集。

北東向斷裂構(gòu)造(F4):區(qū)內(nèi)出露長度約3 km,寬約20～30 m,傾向約130°,傾角一般為55°,斷裂帶內(nèi)發(fā)育斷層角礫巖、硅化碎裂巖,角礫呈棱角狀,見有硅化、綠泥石化、高嶺土化,為逆斷層。

北西向斷裂構(gòu)造(F1):區(qū)內(nèi)出露長度約4.7 km,地貌上表現(xiàn)為一深溝,寬約50 m,走向南東130°～150°,傾向40°～60°,傾角50°～60°,帶內(nèi)巖石較雜,主要有鉀長花崗巖、黑云二長花崗巖、斜長角閃巖、黑云斜長角閃片巖等,斷裂帶內(nèi)巖石較為破碎。

區(qū)內(nèi)的銅鉬礦(化)體呈脈狀或似層狀沿北東向斷裂(F2)展布,與斷層產(chǎn)狀基本一致,總體傾向南東102°～137°,平均122°,傾角36°～78°,平均64°,礦體局部產(chǎn)狀反傾向北西。礦石類型以石英脈型為主,次為角礫巖型,其膠結(jié)物多為輝鉬礦、黃銅礦等礦石礦物。

3 物探工作及異常解釋

3.1 工作參數(shù)

激電中梯面積測量采用時(shí)間域縱向中梯裝置,工作線距500 m,測量極距MN=100 m、點(diǎn)距100 m,供電極距AB=1 600 m,供電時(shí)基4 s,供電周期16 s,延時(shí)100 ms,采樣寬度40 ms,疊加次數(shù)2次。

觀測參數(shù)為視極化率ηs(%)和視電阻率ρs(Ω·m)。

根據(jù)普查工作勘探深度要求,剖面激電測深工作采用時(shí)間域?qū)ΨQ四極等比裝置,AB∶MN=10∶1,最大供電極距ABmax=1 600 m,最小供電極距ABmin=18 m,極距個(gè)數(shù)11個(gè),測深點(diǎn)距20 m,極距排列見表1,供電時(shí)基2 s,供電周期8 s,延時(shí)160 ms,4個(gè)采樣窗口,采樣寬度:120 ms、220 ms、420 ms、800 ms,疊加次數(shù)5次。

觀測參數(shù)為視充電率Ms(mV/V)和視電阻率ρs(Ω·m)。

為大致控制普查區(qū)內(nèi)沿北東向斷裂構(gòu)造(F2)分布的銅鉬礦化體往深部延伸情況,共完成了5條勘探剖面的激電測深工作(圖1)。

3.2 巖礦石物性特征

普查區(qū)采集、測定的部分巖礦石的物性測定結(jié)果見表2。

表1 激電測深極距表Table 1 Distance table of IP sounding

表2 部分巖礦石物性測定成果表Table 2 Table of physical properties determination of some rocks and ores

由上表可知,本區(qū)各類巖、礦石極化率測定由低到高的順序排列如下:片麻巖的極化率最低,其值一般低于3%;花崗巖在該區(qū)表現(xiàn)為2.78%～4.83%的中等極化率;各種礦石的極化率最高。區(qū)內(nèi)銅、鉬等礦石與各類巖石的極化率差異明顯,在結(jié)合相關(guān)地質(zhì)資料的情況下,可以通過極化率的差異區(qū)分圍巖和礦(化)體。

普查區(qū)內(nèi)的銅鉬礦化體的礦石類型以石英脈型為主,銅鉬礦化體一般呈高阻、高極化電性特征反映。

3.3 異常解釋

3.3.1 激電中梯異常解釋

異常下限:普查區(qū)的視極化率ηs異常下限按照下式計(jì)算確定。

η下限=η背景+(1.5～2.5)N

式中:N為工區(qū)觀測的視極化率均方誤差值;η背景為全工區(qū)數(shù)據(jù)剔除>3倍標(biāo)準(zhǔn)離差后的平均值;(1.5～2.5)為調(diào)節(jié)系數(shù),決定于異常的置信度,一般取值2。

區(qū)內(nèi)前人發(fā)現(xiàn)的激電中梯高值異常主要分布在巖漿巖(K1ηγ)區(qū)內(nèi)。以視極化率ηs值>4.5%圈定的高值異常區(qū)為一大致北西—南東向展布的雁形區(qū),視電阻率一般在2 000 Ω·m左右,屬于相對高阻、高極化異常;南北方向上有兩個(gè)高值中心,ηs極大值分別為5.5%和6.0%,分別位于北東向斷裂構(gòu)造(F2、F4)附近(圖1),其中北部的高值異常中心部位地表已見銅礦化體出露。

上述激電中梯高值異常區(qū)規(guī)模較大、異常強(qiáng)度高,與北東向斷裂構(gòu)造關(guān)系密切,成礦條件有利,推斷為北東向斷裂構(gòu)造內(nèi)及其附近的銅鉬礦化體引起。

3.3.2 典型剖面激電測深異常解釋

各測深剖面的等值線斷面圖的縱坐標(biāo)采用極距的平方根值進(jìn)行繪制,與重點(diǎn)反映斷面深部信息的算術(shù)縱坐標(biāo)和主要反映淺部信息的對數(shù)縱坐標(biāo)相比,該方法繪制的等值斷面圖所反映的斷面異常信息兼顧深、淺部地電體形態(tài),可以對斷面信息作出較為全面的認(rèn)識(shí)和分析[3]。

從3線視充電率等值線斷面圖可以看出(圖2),在剖面測點(diǎn)1 200～1 280測點(diǎn)下方,在供電極距AB/2=9～500 m之間存在一高值激電異常區(qū),視充電率Ms值>24 mV/V的等值線呈近直立狀往北西方向傾斜延伸,其中視充電率Ms值>28 mV/V高異常主要分布于供電極距AB/2≤40 m的斷面淺部;對應(yīng)高激電異常區(qū),電阻率呈高阻特征,屬于高阻、高極化地質(zhì)體的地球物理響應(yīng)特征。該異常位于北東向斷裂構(gòu)造(F2)附近,推斷為石英脈型銅、鉬礦化體所引起。位于剖面1 280測點(diǎn)附近的驗(yàn)證鉆孔ZK301在上述異常區(qū)內(nèi)從淺部往深部共揭露厚度>1 m的銅鉬礦化體5層,其中最大層厚達(dá)7.24 m、金屬銅含量的平均品位0.38%。驗(yàn)證鉆孔證實(shí)剖面上的高激電異常為多層銅、鉬礦化體引起。

圖2 3線激電測深視充電率等值線斷面圖Fig.2 Cross section of apparent charge rate contour of IP sounding of 3 lines

從4線視充電率等值線斷面圖可以看出(圖3),在剖面測點(diǎn)1 100～1 180測點(diǎn)之間存在一高值激電異常區(qū),視充電率Ms值>18 mV/V的等值線呈近直立狀往北西方向傾斜延伸,其中視充電率Ms值>20 mV/V高異常主要分布于供電極距AB/2=140～240 m的斷面中深部,對應(yīng)高激電異常區(qū),電阻率呈高阻特征,屬于高阻、高極化地質(zhì)體的地球物理響應(yīng)特征(圖4)。異常位于北東向斷裂構(gòu)造(F2)附近,推斷主要為品位較高的石英脈型銅、鉬礦化體所引起。在剖面測點(diǎn)1 220～1 400測點(diǎn)之間存在一弱激電異常區(qū),視充電率Ms值>14 mV/V的等值線呈不連續(xù)帶狀往南東方向傾斜延伸;對應(yīng)高激電異常區(qū),電阻率呈相對高阻特征,屬于高阻、高極化地質(zhì)體的地球物理響應(yīng)特征;推斷主要為品位較低的銅、鉬分散礦化體所引起。位于剖面1 280測點(diǎn)附近的驗(yàn)證鉆孔ZK401在中深部僅揭露厚度為1.1 m的銅鉬礦化1層,金屬銅的品位僅0.08%。

圖3 4線激電測深視充電率等值線斷面圖Fig.3 Cross section of apparent charge rate contour of IP sounding of 4 lines

4 效果分析

本次物探工作所做的5條測深剖面均以控礦的斷裂構(gòu)造(F2)為重點(diǎn)評(píng)價(jià)對象,通過激電測深剖面測量,大致控制了沿構(gòu)造分布的銅鉬礦化體在中深部的分布情況;從激電測深擬斷面圖上可以看出,構(gòu)造位置的視充電率值普遍較高,且視電阻率值相對較高(圖4),總體表現(xiàn)為高極化、高阻特征,為呈高阻、高極化電性特征的石英脈型銅、鉬礦化體所引起;激電法在該區(qū)找礦效果明顯。

從3、4線上已驗(yàn)證施工的鉆探結(jié)果可知,該區(qū)視充電率Ms值≤14 mV/V的相對高值異常為分散的銅、鉬礦化所引起;視充電率Ms值≥24 mV/V高值異常為銅、鉬礦化體所引起,測深成果為地質(zhì)普查下一步鉆探施工提供有利依據(jù)。

圖4 4線激電測深視電阻率等值線斷面圖Fig.4 Cross section of apparent resistivity contour of IP sounding of 4 lines

5 結(jié)論

(1) 通過本次物探工作,在普查區(qū)的北東向斷裂構(gòu)造(F2)附近普遍存在高激電異常,經(jīng)過對部分剖面的激電異常進(jìn)行驗(yàn)證,異常為賦存于構(gòu)造中深部的隱伏銅鉬礦化體所引起。

(2) 綜合對比、分析普查區(qū)的各剖面激電測深成果,位于北東向斷裂構(gòu)造(F2)附近的高激電異常從北往南呈較連續(xù)分布,說明該礦致異常沿構(gòu)造走向規(guī)模較大,具有較大的找礦潛力。

(3) 前人的激電中梯面積測量成果和本次0線剖面激電測深成果顯示在北東向斷裂構(gòu)造(F4)附近均發(fā)育有高激電異常,該異?？赡転橘x存于斷裂構(gòu)造附近、隱伏的銅鉬礦化體引起,建議開展進(jìn)一步地質(zhì)工作,以其擴(kuò)大本區(qū)的礦產(chǎn)儲(chǔ)量規(guī)模。

(4) 由于前期激電中梯面積測量中剖面的點(diǎn)距較大,對賦存與北東向斷裂構(gòu)造內(nèi)的銅鉬礦化體異常反映能力較弱。

[1] 柳建新,曹創(chuàng)華,童孝忠,等.綜合物探方法在青藏高原某鉬多金屬礦的勘查效果[J].地質(zhì)與勘探,2012,48(6):1188-1198.

[2] 張盛業(yè),潘玉玲.應(yīng)用地球物理學(xué)原理[M].武漢:中國地質(zhì)大學(xué)出版社,2009.

[3] 葛為中.繪制電測深等值斷面圖的新方法[J].勘察科學(xué)技術(shù),1997(3):58-61.

Application of Induced Polarization Method in a Survey Areaof a Copper Molybdenum Polymetallic Deposit in Hubei

ZHANG Yong, ZHOU Xiaoning

(HubeiGeologicalSurvey,Wuhan,Hubei430034)

With the geological survey,geological drilling in the early stage of IP in area measurement was carried out on the basis of the results of section of IP sounding work.In the area of ore control structure(F2)was found near multiple high polarization anomaly.It is verified that the drill hole can be found in the high polarization anomaly area.The results provide a favorable basis for the subsequent geological prospecting work in the general survey area.

IP sounding; Cu-Mo mineralized body; survey area

P631.3+24

A

1671-1211(2017)06-0795-04

10.16536/j.cnki.issn.1671-1211.2017.06.025

2017-06-26;改回日期2017-07-27

張勇(1968-),男,高級(jí)工程師,勘查地球物理專業(yè),從事地球物理勘查工作。E-mail:zhang68yong@126.com

數(shù)字出版網(wǎng)址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.P.20171110.1446.008.html數(shù)字出版日期2017-11-10 14:46

費(fèi)雯麗)