激發(fā)極化法在平頭山井銅多金屬礦的應(yīng)用

閆廷亮，李金山，李鵬飛

（甘肅省地礦局四勘院，甘肅 酒泉 735000）

勘查區(qū)地處塔里木-南疆地層大區(qū)，中天山-北山地層分區(qū)，中天山-馬鬃山地層小區(qū)。區(qū)內(nèi)地層出露較全，分布較廣。主要有太古宙—古元古界、長(zhǎng)城系、薊縣系、寒武系、奧陶系、志留系、二疊系、侏羅系、新近系及第四系的地層；構(gòu)造以近東西向斷裂和復(fù)式向斜為主，巖漿活動(dòng)較強(qiáng)烈；區(qū)域礦產(chǎn)以鐵、煤、重晶石為主。

1 測(cè)區(qū)地質(zhì)、地球物理特征

1.1 測(cè)區(qū)地質(zhì)

1.1.1 地層

區(qū)內(nèi)出露地層由老到新為太古宇—古元古界敦煌巖群、長(zhǎng)城系古硐井群、薊縣系平頭山組、寒武系西雙鷹山組和雙鷹山組、奧陶系羅雅楚山組、志留系公婆泉群、二疊系雙堡塘組和紅巖井組、侏羅系水西溝群、新近系苦泉組及第四系全新統(tǒng)。

1.1.2 構(gòu)造

本區(qū)的構(gòu)造特點(diǎn)是褶皺強(qiáng)烈，斷裂發(fā)育。

工作區(qū)地處天山—內(nèi)蒙褶皺系，北山褶皺帶的近中央部分。經(jīng)受各期次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，致使區(qū)內(nèi)構(gòu)造復(fù)雜，褶皺重疊，斷層交織，構(gòu)造線相互干擾。

1.1.3 巖漿巖

區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)頻繁，以華力西中、晚期侵入巖及加里東晚期侵入巖為主，出露面積較大，其產(chǎn)狀有巖基、巖株和巖墻等。巖性復(fù)雜，超基性、基性、中性和酸性巖均有，而以酸性巖為主。脈巖也很發(fā)育，種類(lèi)繁多。

1.1.4 區(qū)域礦產(chǎn)

普查區(qū)位于天山—興蒙造山系、額濟(jì)納旗—北山弧盆系—公婆泉島弧，處于紅十井—牛圈子—白山堂成礦帶（加里東—華力西期營(yíng)毛沱—牛圈山磷、銅、鐵、錳、釩、鈾礦成礦帶），并處于“甘肅北山營(yíng)毛沱－玉石山整裝勘查區(qū)”中，礦種主要有鐵、銅等。

1.2 地球物理特征

巖礦石的電性差異是電法勘探應(yīng)用的前提，也是資料解釋的物質(zhì)基礎(chǔ)，正確、合理的選取巖礦石的電性參數(shù)，不但對(duì)勘探方法可進(jìn)行優(yōu)化組合，同時(shí)還可以提高綜合電法的解釋精度，根據(jù)區(qū)域物性資料及巖性測(cè)定，礦區(qū)內(nèi)銅礦石視極化率最高，ηs在4.5%～19.2%之間，視電阻率相對(duì)較低，ρs在186Ω.m～840Ω.m之間；黑云石英片巖為含礦圍巖ηs在5.0%～8.0%之間，在局部地段金屬硫化物富集，黃鐵礦含量增高、銅含量隨之增高，因此引起“高極化低電阻”異常；陽(yáng)起片巖白云質(zhì)大理巖ηs在2.2%～6.0%之間，其金屬硫化物含量相對(duì)較低，視極化率較低，視電阻較高，其物性參數(shù)特征見(jiàn)表1。

表1 平頭山井銅多金屬礦區(qū)巖礦石電性參數(shù)一覽表

2 工作方法技術(shù)

激發(fā)極化(激電)法是50年代末和60年代初在我國(guó)開(kāi)始試驗(yàn)研究和推廣的。實(shí)踐證明，它是應(yīng)用最廣和效果最好的一類(lèi)電法勘探方法,早期是以直流(時(shí)間域)激電法為主,通過(guò)長(zhǎng)期應(yīng)用和研究取得了許多重要成果,如短導(dǎo)線測(cè)量和近場(chǎng)源激電法等[1]。

表2 供電、測(cè)量電極極距排列表

2.1 基本原理和方法

在穩(wěn)定電流(或直流脈沖)的激發(fā)下，電流場(chǎng)中巖石和礦石產(chǎn)生激發(fā)極化效應(yīng)，研究電場(chǎng)隨時(shí)間變化的特性，稱為直流激發(fā)極化法，又稱時(shí)間域激電法[2]。大多數(shù)直流激電儀同時(shí)觀測(cè)視電阻率和視極化率兩個(gè)參數(shù)。直流激電法野外工作裝置有中間梯度、對(duì)稱四極、三極或聯(lián)剖、偶極—偶極、二極等，是根據(jù)工作要求進(jìn)行電極間的不同排列形式。又根據(jù)觀測(cè)目的不同分為剖面法和測(cè)深法，剖面法追索和圈定異常地質(zhì)體的平面分布范圍;測(cè)深法則探測(cè)和評(píng)價(jià)異常體縱深分布特征，如形態(tài)、產(chǎn)狀、延伸等[2]。

2.2 技術(shù)參數(shù)選擇

（1）激電中梯：通過(guò)極距實(shí)驗(yàn)，選取極距AB=600m，MN=20m，點(diǎn)距=10m。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，供電脈寬選擇8s，延時(shí)為200ms進(jìn)行。

（2）激電測(cè)深：AB=5MN，控制深度150m～500m，測(cè)深拉線方向應(yīng)平行于構(gòu)造或礦體走向。測(cè)深點(diǎn)點(diǎn)距根據(jù)需要取20m～40m不等，以達(dá)到工作目的為原則。其供電、測(cè)量電極排列見(jiàn)表2。

3 成果解釋

平頭山井銅多金屬礦通過(guò)剖面工作，共發(fā)現(xiàn)激電異常3處。其中Ⅰ礦段激電異常經(jīng)鉆探驗(yàn)證由強(qiáng)黃銅礦化黃鐵礦化黑云母石英片巖引起，為礦致異常。Ⅱ礦段發(fā)現(xiàn)激電異常2處，該激電異常可能與含銅陽(yáng)起片巖有關(guān)。下面以Ⅰ礦段M1異常為例，進(jìn)行表述。

3.1 M1異常

M1異常位于Ⅰ礦段中部，異常軸向方位約60°，長(zhǎng)約400m，寬50m～100m，異常呈“高極化低電阻”特征。視極化率一般為7%～11%，最高可達(dá)13%；視電阻率一般為400Ω·m～1000Ω·m，最低為200Ω·m左右。異常中心地表出露巖性以方解石黑云石英片巖為主，局部有金屬硫化物富集，因此地表反應(yīng)出4%～6%極化率。異常中心深部30m以下巖性為黃鐵礦化黃銅礦化方解石黑云石英片巖，因此引起明顯的“高極化低電阻”異常，視極化率最高可達(dá)13%以上，視電阻率最低降至500Ω·m以下。

在M1異常幅值最高處（98/1測(cè)點(diǎn)）實(shí)施鉆孔ZK0101,巖心鑒定顯示異常中心對(duì)應(yīng)巖性為方解石黑云母石英片巖，30m以下發(fā)現(xiàn)黃鐵礦化黃銅礦化。在孔深80m、100m分別見(jiàn)Cu礦體2層。其中80m處銅礦體視厚度1.5m，平均品位0.28%；100處銅礦體視厚度1.87m,平均品位1.64%。

3.2 激電中梯曲線

在94—103/5測(cè)點(diǎn)之間出現(xiàn)“高極化低電阻”異常，視極化率一般為7%～10%，視電阻一般為500Ω·m～1000Ω·m，在點(diǎn)98/5測(cè)點(diǎn)視極化率出現(xiàn)極大值為12.9%，視電阻率最低為230.9Ω·m，異常位置地表所對(duì)應(yīng)巖性為方解石黑云石英片巖，鉆探結(jié)果顯示該激電異常應(yīng)由深處黃鐵礦化黃銅礦化方解石黑云石英片巖引起。88/5測(cè)點(diǎn)以北視極化率降低至4%以下，視電阻率急劇升高，最高達(dá)12482.8Ω·m，與白云質(zhì)大理巖對(duì)應(yīng)。105/5測(cè)點(diǎn)以南視極化率曲線較平穩(wěn)，基本為5%左右，視電阻率略有升高，一般為1200Ω·m～1500Ω·m，對(duì)應(yīng)地段第四系覆蓋，推測(cè)由局部出露的方解石黑云石英片巖引起。

圖1 平頭山井多金屬銅礦M1異常視極化率（ηs）、視電阻率（ρs）平面等值線圖

3.3 激電測(cè)深

視極化率等值線在淺部均較低、且逐漸升高，推測(cè)由于地表存在第四系覆蓋，且淺部地層氧化作用較強(qiáng)，其中金屬硫化物含量較低所致。101/1測(cè)點(diǎn)以北淺部視電阻率等值線幅值較高，該段位于山脊之上，地層出露，故視電阻率升高與地形影響及地層出露有關(guān)。95—104/1測(cè)點(diǎn)深部70m～200m深度處出現(xiàn)“高極化低電阻”異常，視極化率值為7.5%～9.0%，最高達(dá)10%以上，視電阻率值為800Ω·m以下,推測(cè)金屬硫化物較富集、含量較高，是銅礦成礦有利部位，產(chǎn)狀應(yīng)與地層相一致。

圖2 平頭山井銅多金屬礦Ⅰ礦段1線綜合剖面圖

92/1測(cè)點(diǎn)以南深部出現(xiàn)“高電阻低極化異?！保晿O化率值在3%以下，視電阻率值在1400Ω·m以上，應(yīng)由金屬硫化物含量較低的大理巖所引起。

在92—95/1測(cè)點(diǎn)處視電阻率及視極化率等值線梯度帶上應(yīng)存在一斷層，產(chǎn)狀北西傾。104/1測(cè)點(diǎn)以南深部視極化率等值線降低，視電阻率曲線升高，與方解石黑云石英片巖對(duì)應(yīng)。

在98/1點(diǎn)實(shí)施鉆孔ZK0101,孔深220m。巖心鑒定顯示異常中心對(duì)應(yīng)巖性為方解石黑云母石英片巖，30m以下發(fā)現(xiàn)黃鐵礦化黃銅礦化，局部強(qiáng)黃鐵礦化黃銅礦化。在孔深80m、100m分別見(jiàn)Cu礦體2層。其中80m處銅礦體視厚度1.5m，平均品位0.28%；100m處銅礦體視厚度1.87m,平均品位1.64%。對(duì)比分析鉆探結(jié)果與測(cè)深數(shù)據(jù)，可見(jiàn)成礦位置位于低阻帶中部、高極化帶上頂面梯度帶上。此結(jié)論可作為其他測(cè)線布設(shè)鉆孔的依據(jù)。

結(jié)合鉆探資料及本次物探結(jié)果，在M1異常深部80m～100m出現(xiàn)的“高極化低電阻”異常，由金屬硫化物較富集引起，并有銅礦體伴生存在，其產(chǎn)狀北西傾，與地層產(chǎn)狀相一致。

4 結(jié)論

激發(fā)極化法是現(xiàn)階段尋找金屬礦的主要物探方法之一，其工作原理簡(jiǎn)單，方法技術(shù)容易實(shí)現(xiàn)，異常特征簡(jiǎn)單明了，在全國(guó)各地質(zhì)單位得到了廣泛應(yīng)用。銅等其他金屬礦具有高極化低電阻率的地球物理特征，利用激電中梯掃面可以快速發(fā)現(xiàn)并圈定激電異常，繼而利用激電測(cè)深分析極化體的深部賦存狀態(tài)，可以為下一步的工程驗(yàn)證提供充足的地球物理依據(jù)。

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