激發(fā)極化法在甘肅瓜州縣輝銅山銅礦外圍隱伏銅礦勘查中的應(yīng)用

李立 陳川 洪江法

摘 ?要：通過分析輝銅山銅礦體特征及礦山開采時(shí)深部找礦成果，發(fā)現(xiàn)礦體具SE向傾伏趨勢，地表被大面積第四系覆蓋。對測區(qū)巖（礦）石進(jìn)行物性測量，發(fā)現(xiàn)區(qū)內(nèi)礦石具高極化中低阻電性特征，與圍巖電性差異明顯，可用激發(fā)極化法進(jìn)行深部地球信息探測。在1∶1萬礦區(qū)地質(zhì)填圖基礎(chǔ)上，采用激電中梯和激電測深2種方法進(jìn)行礦產(chǎn)勘查，圈定2處明顯的激電異常。結(jié)合區(qū)內(nèi)地質(zhì)特征和鉆孔資料，發(fā)現(xiàn)高極化中低阻激電異常與推測的隱伏銅礦體具良好的空間對應(yīng)關(guān)系，顯示該礦區(qū)具良好的深部找礦潛力，為進(jìn)一步詳查工作提供了依據(jù)。

關(guān)鍵詞：甘肅;隱伏礦體;激電中梯;激電測深;輝銅山銅礦

輝銅山銅礦位于測區(qū)西北部，屬矽卡巖型銅礦床。礦體賦存于下中奧陶統(tǒng)花牛山群矽卡巖化大理巖中或與印支期磚紅色鉀長花崗巖的接觸面上，受NNW向擠壓破碎帶控制，走向SE向至NW向。前人在輝銅山銅礦已知礦體中開展自然電位法與磁法工作，發(fā)現(xiàn)異常與礦體吻合較好[1]。2017年在測區(qū)開展激發(fā)極化法測量，先后進(jìn)行激電掃面和激電測深工作，在平面上圈定了兩處激電異常，大致推測出礦體深部埋深及走向，為測區(qū)后期詳查工作提供了依據(jù)。

1 ?地質(zhì)概況

1.1 ?地層與巖體

測區(qū)位于哈薩克斯坦板塊與塔里木板塊對接部位（圖1），三疊紀(jì)晚期的板塊碰撞和對接作用，導(dǎo)致大規(guī)模巖漿侵入[2-3]。進(jìn)入燕山早期，區(qū)內(nèi)深源巖漿和成礦流體沿早期斷裂上升至地殼淺部，形成鉀長花崗巖和相關(guān)金屬礦床（點(diǎn)）[4]。大面積燕山早期磚紅色鉀長花崗巖侵入中、下奧陶統(tǒng)花牛山群大理巖中，在與碳酸鹽巖接觸部位形成矽卡巖型銅及鉛鋅礦床。

測區(qū)出露地層主要有下—中奧陶統(tǒng)花牛山群上巖組，主要由大理巖、角巖、矽卡巖、云母石英片巖組成。該區(qū)蝕變作用強(qiáng)烈，主要以蛇紋石化、矽卡巖化為主，次為角巖化、綠泥石化、鉀長石化、綠簾石化、絹云母化等[5]。研究區(qū)出露巖體主要為北部印支期磚紅色鉀長花崗巖，亦是該礦床的成礦母巖。F2、F3斷裂為區(qū)內(nèi)主要控礦斷層，呈NW向展布。據(jù)舊礦坑內(nèi)斷裂破碎帶特征，推斷這兩組斷裂為導(dǎo)礦構(gòu)造。沿破碎帶兩側(cè)發(fā)育大量層間滑動及次級構(gòu)造裂隙，巖石受變質(zhì)變形、礦化及熱液脈體的穿插改造，呈不均勻浸染狀構(gòu)造。礦體主要賦存于黃綠色蛇紋石化大理巖中（圖1）?。

2 ?巖礦石物性特征及工作方法

2.1 ?巖礦石物性特征

巖礦石電性差異是電法勘探的前提[6-7]。區(qū)內(nèi)巖性主要為矽卡巖、角巖、大理巖、花崗巖等。選用加拿大研發(fā)生產(chǎn)的與GDD大功率激電儀配套的SCIP儀器，采用標(biāo)本架法進(jìn)行物性測試，其中大理巖、矽卡巖、花崗巖視極化率均低于1。電阻率總體呈中低阻特征，礦（化）體電阻率低于矽卡巖、大理巖和花崗巖，總體上呈高極化中低阻電性特征，與圍巖電性差異明顯，為本區(qū)開展激電工作提供了較好的物理?xiàng)l件（表1）。

2.2 ?工作方法

此次工作主要在花崗巖與大理巖接觸部位布置激電掃面工作，圈定平面異常。結(jié)合平面異常與地質(zhì)剖面布設(shè)激電測深剖面，追溯礦體深部走向及空間展布特征。激電掃面工作測網(wǎng)以規(guī)則格網(wǎng)形式布設(shè)，采用中間梯度裝置，選取加拿大生產(chǎn)的GDD大功率激電儀，主要對視極化率（ηs）、視電阻率（ρs）進(jìn)行觀測。工作前對已知礦體進(jìn)行了測量極距選取試驗(yàn)，結(jié)合實(shí)際情況最終選取供電極距AB為1 000 m，測量極距MN為20 m。激電測深采用非等比對稱四極裝置，極距AB/2=（1/3～1/30）MN/2，測深剖面方向垂直于礦體走向，測深點(diǎn)點(diǎn)距為20 m。

3 ?激電異常推斷解釋

異常解釋推斷是將隱藏于實(shí)測數(shù)據(jù)中異常源的地質(zhì)體屬性及幾何參數(shù)等信息提取并表達(dá)出來[8-9]，同時(shí)結(jié)合物性和已有地質(zhì)資料分析異常多解性。

3.1 ?激電中梯異常特征

區(qū)內(nèi)整體視極化率表現(xiàn)為平穩(wěn)的低極化特征（低于3%）。通過對區(qū)內(nèi)視極化率值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，區(qū)內(nèi)均方相對誤差為0.574%，背景場值為0.7%。據(jù)異常下限計(jì)算公式得出區(qū)內(nèi)異常下限為1.91%;據(jù)異常圈定原則在測區(qū)內(nèi)圈定2處激電異常，編號為IP1、IP2（圖2，3）。IP1異常視極化率為1.8%～2.4%，視電阻率為300～600 Ω·m，總體呈高極化中低阻特征，異常長約900 m，寬約300 m，呈不規(guī)則橢圓狀沿NWW向展布，與F1破碎帶出露方向大體一致。經(jīng)地表探槽揭露，兩條蛇紋石化大理巖帶與高極化異常區(qū)明顯對應(yīng)，異常向SE方向延伸，呈逐漸降低趨勢;視電阻率高阻與低阻梯度帶部位與地層和巖體接觸界線基本吻合，推斷該異常是由這兩條蛇紋石化大理巖帶引起。IP2異常位于IP1異常東北約70 m處，視極化率為1.8%～2.2%，最高2.4%，視電阻率為100～400 Ω·m，長約300 m，寬約120 m，呈SE向展布，與F2破碎帶及地表出露的蛇紋石化大理巖對應(yīng)，異常向SE向延伸，呈逐漸增大趨勢，故推斷IP2異常也是由蛇紋石化大理巖引起。

3.2 ?激電測深異常特征

為近一步了解異常垂向及深部展布特征，分別在IP1、IP2異常密集區(qū)布置激電測深剖面。穿過IP1異常并垂直異常體走向布設(shè)40線、44線、48線、12線4條激電測深剖面。測試結(jié)果表明，40線、44線、48線、0線、4線深剖面均有異常分布（圖4，5）。本文主要解釋IP1異常深部特征。

40線視極化率值為0.1%～2.3%，總體由淺到深呈不斷增大趨勢，視電阻率值為0～1 100 Ω·m，呈中低阻特征。80～140號點(diǎn)，深度-40～-110 m處顯示有激電異常。140號點(diǎn)附近地表出露巖性為蛇紋石化大理巖，該巖體位置與延伸方向同異常體基本一致。

44線剖面視極化率、視電阻率特征與40線剖面相似，70～210號點(diǎn)，深度-30 m以下顯示有一處激電異常，異常向南及深部未封閉，總體呈中低阻、高極化組合特征。地表有兩處大理巖露頭，走向NW向，傾向NE，往SE向延伸被第四系覆蓋，為IP1異常區(qū)主要含礦大理巖。

IP1深部異常整體呈NW向展布，視極化率最高達(dá)2.9%，由西向東異常逐漸增大（圖4，5）。結(jié)合研究區(qū)地質(zhì)特征可看出，IP1異常西北角出露兩處蛇紋石化大理巖帶，走向NW向，與異常體延伸方向?qū)?yīng)，傾向NE向，與異常體縱向延伸方向一致，如圖4中44線、48線所示。經(jīng)地表探槽揭露可見較明顯且富集程度較高的孔雀石化、蛇紋石化。因此，確定IP1深部異常是由這兩條蛇紋石化大理巖帶引起的，該異常內(nèi)出露的NW向構(gòu)造破碎帶與異常體吻合，并與異常延伸方向一致。

4 ?鉆探驗(yàn)證效果

綜合激電掃面和激電測深結(jié)果，結(jié)合地表地質(zhì)線索，于IP1異常布置兩處鉆孔，ZK4001位于40線160點(diǎn)至180點(diǎn)之間;ZK4401位于44線230點(diǎn)和250點(diǎn)中間（圖6-b）。

經(jīng)驗(yàn)證，鉆孔ZK4001穿過異常區(qū)且見礦位置與視極化率異常具很好的空間對應(yīng)關(guān)系，鉆孔ZK4001在深度-34～-42 m處見礦，15回次34.27～34.80 m處，巖石呈灰綠色，見大量星點(diǎn)狀分布的磁體礦、黃銅礦;16回次巖石顏色由灰白向灰黑漸變，磁鐵礦與黃銅礦含量逐漸增多，巖石磁性逐漸增強(qiáng)，黃銅礦與磁鐵礦呈斑點(diǎn)狀或細(xì)脈狀分布;17回次至18回次0.9 m巖石呈致密塊狀，具強(qiáng)磁性，巖心表面可見呈細(xì)脈狀、浸染狀分布的黃銅礦。該見礦部位對應(yīng)的激電剖面呈高極化中低阻特征。礦體西北部深部-30～-90 m為黃鐵礦化角巖，故推測80～140點(diǎn)激電異常為該處黃鐵礦化角巖引起（圖6-a）。

鉆孔ZK4401在深-40～-51 m處呈黃綠色，局部為墨綠色，粒狀變晶結(jié)構(gòu)，交代結(jié)構(gòu)，浸染狀、不連續(xù)條帶狀構(gòu)造。該段巖石主要由近25%左右的金屬礦物和約75%的脈石礦物組成，金屬礦物包括黃銅礦和磁鐵礦，以磁鐵礦為主，二者伴生呈細(xì)脈狀充填其中。該層黃銅礦化、磁鐵礦化由淺至深逐漸變?nèi)酰暗V”化富集不均勻。礦體在深部呈SE向延伸，與地表出露的蛇紋石化大理巖延伸方向一致。礦體對應(yīng)的激電中梯異常于170點(diǎn)至250點(diǎn)呈高極化特征，視極化率值大于2.5%;鉆孔ZK4401穿過44線深部異常區(qū)，見礦位置與異常對應(yīng)較好。70～170點(diǎn)激電中梯測量與激電測深剖面顯示有高極化異常，經(jīng)地表探槽揭露，該異常對應(yīng)處有黃鐵礦化角巖出現(xiàn)。結(jié)合地質(zhì)剖面與鉆孔信息，推測該處異常是由黃鐵礦化角巖引起（圖6-b）。

5 ?結(jié)論

本次工作主要根據(jù)輝銅山銅礦成礦模式與矽卡巖型礦床成因類型，重點(diǎn)對輝銅山外圍兩處推測隱伏礦體進(jìn)行激電中梯測量，并于激電異常處布置激電測深剖面來確定異常體深部延伸，得出以下結(jié)論：

（1） 研究區(qū)花崗巖與大理巖接觸面較復(fù)雜，礦體賦存于磚紅色鉀長花崗巖“舌”狀凸出之兩側(cè)凹陷處，礦體與磚紅色鉀長花崗巖的枝狀、或脈狀侵入體平行并列出現(xiàn)。

（2） IP1異常向SE向延伸，據(jù)地表出露線索及鉆孔信息推斷該處異常延伸是由兩條含礦蛇紋石化大理巖帶延伸引起，且向SE向逐漸埋深，推斷IP1異常區(qū)內(nèi)礦體具SE向傾伏趨勢。

（3） 時(shí)間域激發(fā)極化法對侵染狀金屬硫化物礦體具很好的探測效果，此次測量圈定的激電異常與推測的隱伏銅礦體具良好的空間對應(yīng)關(guān)系，且圈定的兩處異常均已見礦，礦體賦存較好。

（4） 經(jīng)鉆孔驗(yàn)證，測區(qū)礦體中富含磁鐵礦，建議在激電異常區(qū)采用磁法勘探區(qū)分礦體與黃鐵礦化角巖，進(jìn)一步確定礦體深部邊界和走向。

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Abstract： By analyzing the ore body characteristics of Huitongshan Copper Mine and the deep prospecting results， it is found that the orebody tends to dip southward and eastward， and the surface is covered by a large area of Quaternary. The physical properties of the rock （ore） in the survey area are measured，It is found that the ore in the area has the electrical characteristics of "high polarization， medium resistance"， which are obviously different from the electrical properties of the surrounding rock. Therefore， the induced polarization method is used to deep ground. Spherical information detection. On the basis of geological mapping of 1：10，000 mining area， two methods of intermediate gradient induced polarization measure，electrical sounding of induced polarization are used to carry out metal mineral exploration， and two obvious IP anomalies are delineated. Combining with geological characteristics and borehole data in the area， it is found that the IP anomalies with high polarization， medium resistance and low resistance have a good spatial correspondence with the conjectured concealed copper orebody， which shows that the mining area has a good deep prospecting potential for further exploration. The detailed investigation work provides the basis.

Key words： Gansu;Concealed orebody;induced electric medium gradient method;induced–polarization sounding;Huitongshan Copper Mine