激電測深法在湖北某銅鉬多金屬礦的應用

張 勇

(湖北省地質調查院,湖北 武漢 430034)

涉及該礦的地質找礦工作主要集中于解放后,先后有多家地質單位在該區(qū)開展過小比例尺的地質調查、航空物探、化探以及部分專題研究等工作。

2012年湖北省地質調查院進行1∶5萬礦產地質調查工作中在該處發(fā)現(xiàn)了鉬礦點,并圈定了多條(銅)鉬礦(化)體,經較系統(tǒng)的槽探工程控制,對銅鉬礦體的產狀、礦石結構、礦石類型及礦石品位進行了初步了解。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,沿傾向上的深部延伸情況,僅通過控礦斷裂的產狀進行推斷,也沒有進行鉆探驗證,不利于礦體深部找礦潛力評價工作的展開。

為配合礦產地質調查中的異常檢查工作,2014年湖北省地質局地球物理勘探大隊完成了涵蓋該區(qū)的大功率激電中梯面積測量50 km2(網度500 m×100 m),在礦點附近發(fā)現(xiàn)了多處高激電異常。區(qū)內未開展過大比例尺、有針對性的剖面物探勘查工作。

本文主要介紹了激電測深法在湖北某銅鉬多金屬礦上的應用效果,結合區(qū)內的地質、構造、礦化體特征,有針對性地開展了點距20 m的大比例尺剖面性激電測深工作,根據激電測深擬斷面成果,大致推斷了銅鉬礦(化)體的傾向、埋藏深度以及產狀形態(tài),為后續(xù)的鉆孔施工工作提供了較好的物探依據。

1 方法原理介紹

激發(fā)極化法(簡稱激電法)是利用巖、礦石的導電性、激發(fā)極化特性差異,通過觀測和研究大地激電效應,以探查地下地質情況的一種勘探方法[1]。多金屬礦(化)體一般多與金屬硫化物關系密切,因此激發(fā)極化法可以有效識別可能的含礦體系。激電測深法主要通過逐步加大供電極距的方式了解勘查目標地質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。

2 地質概況

區(qū)內主要出露早元古代大別山群變火山巖組地層,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;巖性較為復雜,原巖為一套酸性火山巖夾中基性火山巖,變形變質強烈(圖1)。

巖漿巖主要位于區(qū)內東北部,出露巖性以中細粒黑云二長花崗巖為主,局部可見細粒鉀長花崗巖,為早白堊系燕山期侵入巖(K1ηγ)。

區(qū)內發(fā)育大量的脈巖,主要有石英脈、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。

區(qū)內構造主要以北西向(F1)、北東向斷裂構造為主(F2、 F4),其中北東向構造(F2)是區(qū)內主要控礦、儲礦構造(圖1)。

北東向斷裂構造(F2):區(qū)內出露長度約3.5 km,走向約30°,傾向南東120°,傾角50°～85°,產狀較陡,寬約30～50 m;帶內巖石破碎,節(jié)理發(fā)育,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。該斷裂為區(qū)內主要的控礦斷裂,控制了區(qū)內主要銅鉬礦(化)體,礦體一般順斷裂帶進行充填,在構造帶內及其附近巖石節(jié)理裂隙中富集。

圖1 工作區(qū)地質簡圖(附工程布置)Fig.1 Geological map of working area1.早元古界大別群變火山巖組斜長角閃巖;2.早白堊紀中細粒黑云二長花崗巖;3.地質界線;4.實測、推測斷層及編號;5.銅鉬礦體、礦化體;6.銅礦化體;7.激電測深剖面位置及編號;8.鉆孔位置及編號。

表1 激電測深極距表Table 1 Sounding distance table

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

北東向斷裂構造(F4):區(qū)內出露長度約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。

北西向斷裂構造(F1):區(qū)內出露長度約4.7 km,地貌上表現(xiàn)為一深溝,寬約50 m,走向南東130°～150°,傾向北東40°～60°,傾角50°～60°,帶內巖石較雜,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,斷裂帶內巖石較為破碎。

區(qū)內的銅鉬礦(化)體呈脈狀或似層狀沿北東向斷裂(F2)展布,與斷層產狀基本一致,總體傾向南東102°～137°,平均122°,傾角36°～78°,平均64°,礦(化)體局部產狀反傾向北西。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

剖面的激電測深工作采用時間域對稱四極等比裝置,AB∶MN=10∶1,測深點距20 m;根據后續(xù)鉆探設計深度要求,最大供電極距ABmax=1 600 m,最小供電極距ABmin=18 m,極距個數11個,極距排列見表1。供電時間2 s,供電周期8 s,延時160 ms,4個采樣窗口,采樣寬度:120、220、420、800 ms,疊加次數5次。

觀測參數為視充電率Ms(mV/V)和視電阻率ρs(Ω·m)。

激電測深剖面位置見圖1。

3.2 巖礦石物性特征

區(qū)內采集、測定的部分巖礦石的物性測定結果見表2。

由表2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<3%;黑云二長花崗巖在該區(qū)表現(xiàn)為2.78%～4.83%之間的中等極化率;銅、鉬礦石的極化率最高;區(qū)內礦石與各類巖石的極化率差異明顯,在結合相關地質資料的情況下,可以通過極化率的差異區(qū)分圍巖和礦(化)體。

區(qū)內的銅鉬礦(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 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采用極距的平方根值進行繪制,與重點反映斷面深部信息的算術縱坐標及主要反映淺部信息的對數縱坐標相比,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識和分析[2]。

從3線視充電率等值線斷面圖可以看出(圖2左),在剖面1 200～1 280測點下方,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;對應高激電異常區(qū),電阻率呈相對高阻特征,屬于相對高阻、高極化地質體的地球物理響應特征;其中視充電率Ms值>24 mV/V的相對高異常主要位于供電極距AB/2=60～500 m的斷面中深部;對應高激電異常區(qū),電阻率呈相對高阻特征,屬于相對高阻、高極化地質體的地球物理響應特征(圖2右)。該異常位于北東向斷裂構造(F2)附近,推斷為石英脈型銅鉬礦(化)體所引起;位于剖面1 280測點附近的驗證鉆孔ZK301在上述異常區(qū)內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7.24 m，金屬銅含量的平均品位0.38%。驗證鉆孔證實剖面上的高激電異常為多層銅鉬礦(化)體引起。

圖2 3線激電測深等值線斷面圖(左為視充電率，右為視電阻率)Fig.2 Section map of 3 line IP sounding contour1.大別山群變火山巖組;2.早白堊系侵入巖;3.黑云二長花崗巖;4.斜長片麻巖;5.花崗斑巖;6.石英脈;7.礦化體/礦體;8.推測地質界線;9.推測構造;10.推測高阻石英脈;11.推測礦化體。

3.3.2 地形對視電阻率參數的影響

在山區(qū)進行電阻率法勘探時,起伏地形對視電阻率參數的影響是一個重要的干擾因素,一般在山脊等角域頂點附近表現(xiàn)為低阻異常,在山谷角域頂點附近表現(xiàn)為高阻異常;它導致視電阻率的觀測值嚴重畸變,使人們不能作出正確的推斷解釋,降低了電阻率法的應用效果[3]。

從利用原始觀測數據繪制的斷面圖可以看出(圖3),由于起伏地形的影響,位于山谷地形附近的1 180～1 260測點下方中深部位存在視電阻率ρs值>8 000 Ω·m的高阻異常;位于山脊地形附近的1 020～1 060和1 340～1 660測點下方中深部位存在視電阻率ρs值<3 000 Ω·m的低阻異常,斷面反映的信息與實際地層巖性的地電特征不吻合。從采用角域法地形改正軟件對原始觀測數據進行地形改正后繪制的斷面圖可以看出[4],剖面1 200測點下方中深部位的高阻異常消失,位置得到修正;后續(xù)的驗證鉆孔ZK302在該部位見單脈達1 m寬呈高阻特征的花崗斑巖脈;該高阻異常區(qū)為呈中高阻的二云斜長片麻巖與沿斷裂構造(F2)侵入的花崗斑巖的綜合電性反應。

圖3 3線視電阻率地形改正對比圖(左為原始數據,右為地改后數據)Fig.3 Contrast map of 3 line apparent resistivity topographic correction

4 效果分析

本次物探工作所做的5條測深剖面均以控礦斷裂構造(F2)為重點評價對象,通過激電測深剖面測量,大致控制了沿構造分布的銅鉬礦(化)體在中深部的分布情況;測深剖面的激電異常為呈高阻、高極化電性特征的石英脈型銅鉬礦(化)體所引起;激電測深法在該區(qū)找礦效果明顯。

對比分析推斷的礦(化)體異常與鉆探揭露的銅鉬礦(化)體賦存深度,本區(qū)激電測深的有效勘探深度相當于供電極距AB的1/5。

從3線等勘探剖面已驗證施工的鉆探結果可知,該區(qū)視充電率Ms值≤14 mV/V的低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,測深成果為區(qū)內下一步地質鉆探施工提供了有利依據。

采用地形改正處理后的視電阻率數據繪制的斷面圖反映的信息更加接近于實際地電情況,具有實際指示意義。

5 結論

通過本次物探工作,在區(qū)內的北東向斷裂構造(F2)附近普遍存在高激電異常,經過對部分剖面的激電異常進行驗證,異常為賦存于構造中深部的隱伏銅鉬礦(化)體所引起。

綜合對比、分析區(qū)內的各剖面激電測深成果,位于北東向斷裂構造(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造走向規(guī)模較大,具有較大的找礦潛力。

起伏地形會引起假異常,掩蓋地下介質所引起的真異常,進行地形改正是提高起伏地形電法勘探地質效果的一個關鍵。

參考文獻：

[1] 李金銘.地電場與電法勘探[M].北京:地質出版社,2005.

[2] 葛為中.繪制電測深等值斷面圖的新方法[J].勘察科學技術,1997(3):58-60.

[3] 湯井田,辛會翠,王冉.點電源下復雜角域地形影響及校正[J].吉林大學學報(地球科學版)，2012,42(1):254-261.

[4] 張勇.帶地形等值線斷面圖繪制簡法[J].資源環(huán)境與工程,2015,29(4):515-518.