時域激電法在探索深部斑巖型鉬礦中的應(yīng)用

趙振華，曲為貴，劉鈞沅，劉仕剛，孔祥棟，劉建權(quán)，李磊

（1.天津華北地質(zhì)勘查總院，天津300170；2.中國地質(zhì)調(diào)查局天津地質(zhì)調(diào)查中心，天津300170）

現(xiàn)階段隨著地質(zhì)找礦工作的不斷深入，能夠在地表淺層發(fā)現(xiàn)礦產(chǎn)資源的難度越來越大，物探方法作為一種能夠?qū)崿F(xiàn)中深部找礦目的的間接地質(zhì)勘探手段，在地質(zhì)勘查工作中發(fā)揮出其應(yīng)有的作用[1-2]。金屬礦勘查過程中電法勘探是主要手段，各種電法勘查均以巖礦石的電學(xué)性質(zhì)差異為基礎(chǔ)，但當(dāng)目標勘查體電阻率與圍巖電阻率差異不太時，相對于電阻率法和電磁法，激電法更具優(yōu)勢[1-2]。經(jīng)過大量工程實踐，激電中梯和激電測深方法的組合，在尋找隱伏金屬礦產(chǎn)中效果良好[3-9]。本文將探討河北省豐寧縣楊樹溝鉬多金屬礦區(qū)運用激電法尋找斑巖型鉬礦的效果。

楊樹溝鉬多金屬礦區(qū)位于河北省豐寧縣城南部，建國后先后有多家單位分別進行了地質(zhì)礦調(diào)、礦產(chǎn)勘查和科研工作，基礎(chǔ)資料較為豐富，20世紀80年代五一四地質(zhì)大隊采用物化探等工作手段圈定出4條蝕變帶，為進一步的礦產(chǎn)勘查工作奠定了基礎(chǔ)①時培哲，劉戰(zhàn)鵬，包久榮，等.河北省豐寧滿族自治縣楊樹溝鉬多金屬礦普查地質(zhì)報告[R].天津華北地質(zhì)勘查總院，2015.。2004年以來，天津華北地質(zhì)勘查局先后采用多種地質(zhì)勘查手段、科研手段，對礦區(qū)進行了勘查工作，最終估算了資源量，該鉬礦已達中型規(guī)模[10-14]。本次工作對前人各項勘查成果進行了總結(jié)，并分析了鉬礦床地質(zhì)特征[15-20]，認為本區(qū)有形成斑巖型鉬礦床的條件，但由于前期工作沒有進行深部鉆探工程，缺乏深部地質(zhì)信息，經(jīng)研究使用激電測深長剖面的方式優(yōu)選斑巖體存在的最有利位置，根據(jù)測深結(jié)果布設(shè)鉆孔ZKP1-1、ZKP1-2進行了驗證工作，雖未直接發(fā)現(xiàn)斑巖型鉬礦體，但發(fā)現(xiàn)的多條石英脈狀鉬礦體與激電測深指示位置吻合。

1 地質(zhì)概況

礦區(qū)位于華北地臺（Ⅰ級）北緣燕山臺褶帶（Ⅱ級）之軍都山巖漿巖亞帶（Ⅲ）東卯?dāng)鄩K（Ⅳ）上。區(qū)域成礦物質(zhì)來源豐富，熱液作用強烈，賦礦空間發(fā)育，處于“豐寧-隆化鉛鋅銀鉬多金屬礦遠景區(qū)”上，成礦條件十分有利[11-14]。

工作區(qū)地層簡單（圖1），僅見第四系（Q4）沿溝谷和河床階地分布。湯河斷裂是本區(qū)最主要的斷裂構(gòu)造，亦是本區(qū)最主要的導(dǎo)礦、儲礦構(gòu)造。其自工作區(qū)中部穿過，走向N60°W，推測NE向陡傾，性質(zhì)為逆斷層。區(qū)內(nèi)其它方向斷裂構(gòu)造不發(fā)育，多為巖體內(nèi)部原生節(jié)理，NW、NE向均有分布，規(guī)模較小且較為凌亂，內(nèi)部僅見有黃鐵礦化、高嶺土化、褐鐵礦化等蝕變，與成礦關(guān)系不大。區(qū)內(nèi)巖漿巖多出露，按其穿插關(guān)系主要分為印支期中細粒黑云母花崗巖（γ51）[10]、燕山期花崗閃長巖（γδ52）[10]、燕山期斑狀花崗巖（πγ52）三期，其中成礦作用主要與燕山期巖體成巖作用關(guān)系密切。區(qū)內(nèi)另見有煌斑巖、細粒黑云母花崗巖、細粒花崗閃長巖呈細小的巖脈狀侵入于印支期及燕山期巖體中。

區(qū)內(nèi)礦化蝕變帶及礦體均呈北西向，湯河斷裂以北礦脈南傾，由北東而南西傾角變陡，湯河以南與此相反，而其次級的與之平行的北西向裂隙系統(tǒng)對礦體在巖中的分布具主導(dǎo)控制作用。前人分析認為本區(qū)鉬礦床成因類型應(yīng)屬巖漿熱液-石英細脈型礦床②時培哲，劉戰(zhàn)鵬，包久榮，等.河北省豐寧滿族自治縣楊樹溝鉬多金屬礦普查地質(zhì)報告[R].天津華北地質(zhì)勘查總院，2015.，礦化蝕變帶以一組近乎平行的北西向含礦石英細脈+輝鉬礦微細脈為特征，該組細脈發(fā)育于印支期中細粒黑云母花崗巖及其深部隱伏的燕山期花崗閃長巖、斑狀花崗巖中。

區(qū)內(nèi)礦石中金屬礦物主要由輝鉬礦和少量黃鐵礦、磁鐵礦，微量閃鋅礦、黃銅礦及它們次生的礦物針鐵礦等組成。礦石中輝鉬礦、黃鐵礦、閃鋅礦等共生分布于石英脈中，見輝鉬礦、閃鋅礦沿黃鐵礦的間隙和微裂隙交代和充填，因此判斷礦物的生成順序主要為：黃鐵礦、輝鉬礦、閃鋅礦。

2 工作方法及物性特征

2.1 工作方法

長期以來，激發(fā)極化法即時域激電法在尋找多金屬硫化物礦產(chǎn)方面發(fā)揮了其優(yōu)勢，時域激電法適合于尋找黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦以及金、銀、鎢、錫、鉬等多金屬硫化物礦產(chǎn)，該方法是以地下巖礦石的激發(fā)極化效應(yīng)與導(dǎo)電性差異為物性前提，在人工電場的作用下，觀測和研究激發(fā)極化電場以達到找礦或解決其他地質(zhì)問題的一種電法勘探方法。測量主要參數(shù)為視電阻率、視極化率。

式中：ηs—視極化率值（%）；ΔV2—二次場電位差（mV）；ΔV—總場電位差（mV）。

式中：ρs—視電阻率值（Ω·m）；ΔV1—一次場電位差（mV）；I—供電電流強度（mA）；K—裝置系數(shù)。

激電中梯法是激發(fā)極化法中電剖面法的一種野外工作方式，該方法以固定供電極距，接收極逐點進行測量的方式開展野外測量。激電中梯法具有工作效率高，能快速發(fā)現(xiàn)、追索和圈定異常的分布范圍。激發(fā)極化法的另一種野外工作方式是激電測深法，其多采用對稱四極的裝置形式，以多套組合的供電極距和接收極距逐點進行野外測量。測深法隨供電極距的增大其探測深度也越深，但測量結(jié)果仍為疊加異常，需要經(jīng)過反演處理才能得到客觀真實結(jié)果。在反演處理前如遇畸變點應(yīng)進行相應(yīng)處理，從本測區(qū)P1線激電測深原始數(shù)據(jù)得知，除125-145點間可能存在地表干擾外，其余測段不存在畸變點。

2.2 物性特征

由于區(qū)內(nèi)地表礦化露頭出露較差，巖性標本難以采集，為更有效、更準確的測量區(qū)內(nèi)主要巖性電性參數(shù)，測區(qū)內(nèi)分別從不同鉆孔中采集各類巖芯標本170塊，并采用標本法進行電性參數(shù)測定（表1）。

表1 巖（礦）石電性參數(shù)測定統(tǒng)計表Table 1 Rock (mineral）stone electrical parameter determination statistical table

根據(jù)區(qū)內(nèi)巖（礦）石的電性參數(shù)測定結(jié)果，含礦的輝鉬礦脈中細粒黑云母花崗巖、輝鉬礦脈花崗閃長巖一般呈中高阻和略高的極化率特性，并且鉬礦體多與其它多金屬硫化物（黃鐵礦等）伴生，因此可形成相對的高極化率激電異常，區(qū)內(nèi)中高阻高極化率異常為物探方法的找礦標志。

2.3 工作布置

測區(qū)內(nèi)共發(fā)現(xiàn) H6、H7、H8、H9 四處土壤地球化學(xué)Mo 異常，化探Mo 異常集中在Ⅱ號礦化蝕變帶內(nèi)（圖1），在H7、H8 號化探異常南部，經(jīng)過前期激電中梯剖面工作，剖面長度1 km，供電極距AB=1 600 m，點距20 m，斷電延時200 ms，采樣寬度40 ms，用剖面數(shù)據(jù)繪制出平面圖（圖1）。從圖上不難看出視極化率異常呈帶狀，場值相對較弱，其中Ⅰ號礦化蝕變帶內(nèi)異常中心場值在2%左右，Ⅱ號礦化蝕變帶異常中心場值2.5%左右。通過分析與類比，認為本區(qū)具備形成斑巖型礦床條件。前期的工作并沒有進行深部驗證，所以不能排除深部存在斑巖型鉬礦的可能性，故在穿過H7號化探異常、Ⅰ與Ⅱ號礦化蝕變帶、視極化率異常中心，布設(shè)P1線激電測深長剖面，激電測深點43個，點距50 m，供電極距AB/2范圍6～1 500 m，接收極距MN/2范圍3～40 m，斷電延時200 ms，采樣寬度40 ms。為驗證異常在Ⅰ號礦化蝕變帶布設(shè)鉆孔ZKP1-2，在Ⅱ號礦化蝕變帶布設(shè)鉆孔ZKP1-1。

3 激發(fā)極化法成果解釋

3.1 異常分析與成果解釋

對照P1 線激電測深原始觀測和經(jīng)過反演處理后結(jié)果來看（圖2、圖3、圖4），斷面圖上在15～40測點、95～110測點和125～145測點間有相對明顯、范圍較大的激電異常出現(xiàn)。根據(jù)反演處理結(jié)果分析，在15～20測點位置地表應(yīng)有礦化蝕變體露頭分布，礦（化）體整體向大號點方向傾斜，延深約350 m；在95～110測點間，礦（化）體產(chǎn)狀陡立，埋深范圍50～400 m；在125～145測點間，異常幅值高、范圍大，表現(xiàn)最為明顯，分析原因有地面干擾形成的可能，但根據(jù)異常延深且在電阻率斷面圖上，130～135測點處有陡立狀低阻異常，延深較大、穿過深部的高阻巖體異常，認為該高極化異常所處部位對成礦有利，故推測很可能是有意義的礦化蝕變帶引起。另外，根據(jù)反演處理的極化率斷面結(jié)果，在60～85測點、180～205測點間深部有較為明顯的極化率異常，相應(yīng)部位電阻率表現(xiàn)為高阻特征，推測兩處異常也是礦化體產(chǎn)生，只是埋藏深度較大。分析P1線原始斷面與反演斷面不難看出，原始斷面視極化率異常形態(tài)較為規(guī)整。經(jīng)過反演處理后異常變得相對復(fù)雜，呈現(xiàn)出分散點狀異常的形態(tài)，產(chǎn)生此種現(xiàn)象是時域激電法固有的特性。隨著探測深度的增加，其深部數(shù)據(jù)必然包含淺部異常信息，經(jīng)過反演后將此中包含關(guān)系分離恢復(fù)異常原始狀態(tài)。

前期工作發(fā)現(xiàn)Ⅱ號礦化蝕變帶位于花崗閃長巖分布區(qū)，地表含礦石英單脈數(shù)量眾多，局部含礦微細脈相互交叉形成網(wǎng)脈狀構(gòu)造，Ⅰ與Ⅱ號礦化蝕變帶均發(fā)育一組近乎平行的含鉬石英細脈，此特征與烏蘭德勒鉬礦上部礦帶類似。

綜合分析本區(qū)地質(zhì)特征，有以下幾點有利于斑巖型鉬礦的形成：（1）礦區(qū)位于湯河斷裂兩側(cè)；（2）礦區(qū)內(nèi)礦石類型主要是輝鉬礦；（3）礦區(qū)內(nèi)地表多見含礦石英脈和局部可見含礦微細脈相互交叉形成的網(wǎng)脈狀構(gòu)造；（4）分析礦區(qū)P1線激電測深成果，存在多處高阻高極化和低阻高極化為特征的極化體，分析其多為礦化體引起。經(jīng)過最終的優(yōu)化選擇和過濾，認為P1線40～45號點間和140點為斑巖體存在最有利部位，并布設(shè)鉆孔ZKP1-1、ZKP1-2進行深部驗證。

3.2 鉆探驗證

圖4 P1線激電測深視極化率反演斷面圖及鉆孔見礦情況示意圖Fig.4 P1 line IP sounding apparent polarizability inversion cross-sectional map and the sketch map of borehole mineral occurrence

經(jīng)過鉆探施工（圖4），在鉆孔ZKP1-1內(nèi)見礦15條，厚0.57～2.60 m，鉬品位0.032%～0.092%，鉆孔ZKP1-2見礦8條，厚0.77～3.04 m，鉬品位0.038%～0.474%，另在ZKP1-1、ZKP1-2鉆孔深部均新發(fā)現(xiàn)另一期燕山期斑狀花崗巖巖體②。P1線激電測深視極化率反演斷面圖及鉆孔見礦情況示意圖（圖4）上在鉆孔ZKP1-1標高600～800 m范圍處存在視極化率異常，在鉆孔ZKP1-1中此范圍內(nèi)見到鉬工業(yè)礦體5條和多條鉬低品位礦體，在鉆孔ZKP1-2標高400～600 m范圍內(nèi)存在上下兩處視極化率異常中心，在兩處異常中心附近鉆孔內(nèi)各見到1條鉬工業(yè)礦體。鉆孔內(nèi)雖未直接發(fā)現(xiàn)斑巖型鉬礦體，但發(fā)現(xiàn)的多條石英脈狀鉬礦體與激電測深指示位置吻合，新一期的燕山期斑狀花崗巖的發(fā)現(xiàn)充分表明本區(qū)巖漿活動具備多期次繼承活動的特征，三期次巖體內(nèi)均以含鉬石英細脈+輝鉬礦微細脈為主要礦化類型，雖然本次斑巖型鉬礦找礦線索較少，但仍不能排除深部存在斑巖型鉬礦的可能：

（1）鉆孔內(nèi)各元素分布明顯受線性構(gòu)造控制，無明顯垂直分帶性，推測可能與鉆孔距離熱液活動中心較遠有關(guān)。

（2）2005—2006 年，華北有色地質(zhì)勘查局對相鄰的大草坪礦區(qū)含鉬石英脈流體包裹體進行了測試。大草坪礦區(qū)流體包裹體均一化溫度介于100～360℃之間，多數(shù)介于180～220℃之間。此種溫度明顯低于美國西部Hederson 斑巖型鉬礦床流體包裹體均一溫度（300～600℃）[10]，說明本區(qū)的熱液活動具有低溫?zé)嵋旱奶攸c，或者熱液活動中心很可能位于深部。

4 結(jié)論

通過激電中梯工作的實施，圈定出北、南兩處規(guī)模較大的北西向高極化率異常帶，該異常帶與地表出露的Ⅰ與Ⅱ號礦化蝕變帶完全對應(yīng)。激電測深及反演斷面圖上異常明顯，鉆探結(jié)果表明激電異常形態(tài)及范圍與鉆孔中的鉬多金屬礦化體對應(yīng)一致，高阻異常反映出硅化帶或完整巖體的賦存狀態(tài)，低阻異常則反映巖性破碎帶的位置。P1線反演斷面深部出現(xiàn)的高阻異常與ZKP1-2孔相應(yīng)深度出現(xiàn)的斑狀花崗巖巖體對應(yīng)一致。通過本次激電測深長剖面工作確定出極化體與蝕變礦化體的相互關(guān)系，找到了斑巖型鉬礦成礦的最佳部位，了解了測區(qū)內(nèi)深部極化體的分布特征。雖經(jīng)過鉆探深部驗證沒有發(fā)現(xiàn)斑巖型鉬礦體，但礦區(qū)內(nèi)深部極化體特征以及新發(fā)現(xiàn)的一期燕山期斑狀花崗巖均對以后的工作有著重要的指示作用。