激電法在巢湖市山里許矽卡巖型銅金礦靶區(qū)評價中的應(yīng)用

陳志東,王子豪,劉 升

(安徽省地球物理地球化學(xué)勘查技術(shù)院，安徽 合肥 230001)

0 引言

研究區(qū)位于安徽省巢湖市蘇灣外鎮(zhèn)南東4 km的山里許村一帶。山里許銅(金)礦位于研究區(qū)山里許以東約1 km，礦體呈脈狀、條帶狀展布，走向NE,為矽卡巖銅金礦。該礦床產(chǎn)于巖體與燈影組中段巖層接觸部位，在同類接觸帶其他部位礦化亦較強，因此，燈影組中段巖層也是成礦的主要礦質(zhì)來源。該礦為古老礦區(qū)，大銅窩、小銅窩及十八塔等處見有古掘跡，據(jù)當(dāng)?shù)厝罕娝鶄?，開采年代較久遠(yuǎn)。近年來，地質(zhì)工作者在研究區(qū)開展了勘查工作。由于前期投入物探方法單一，只做過磁測工作，且對研究區(qū)內(nèi)成礦地質(zhì)條件和銅礦(化)分布特征及區(qū)內(nèi)地磁異常未開展系統(tǒng)的綜合研究，找礦工作仍在原1號、2號銅礦(化)體及附近周邊進(jìn)行，沒有取得重大突破，另外，施工的坑道鉆孔和以前的老坑道未編錄及系統(tǒng)采樣[1]。本文在前人地質(zhì)調(diào)查的基礎(chǔ)上，結(jié)合該區(qū)域地質(zhì)特征，采用激電法對研究區(qū)已知矽卡巖型銅金礦體進(jìn)行追索。鑒于激電法對金屬礦(化)體具有較好的效果[2]，本文通過激電中梯掃面工作和激電測深剖面工作成果，并對激電綜合異常進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)激電電導(dǎo)率異常，較好地突出礦致異常，為進(jìn)一步在研究區(qū)西部推測構(gòu)造及圈定找礦靶區(qū)提供有利的地球物理依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

1.1 地質(zhì)概況

山里許銅金礦位于揚子準(zhǔn)地臺的北緣、四級滁縣斷褶系束內(nèi)[3]。毗鄰郯城—廬江、合肥—明港深大斷裂及物探推斷的滁全斷裂，該區(qū)總體為一復(fù)向斜構(gòu)造，軸向NE，北西翼倒轉(zhuǎn)，褶皺及撓曲極為發(fā)育，形態(tài)復(fù)雜[4]。

1.1.1 地層

研究區(qū)為一個軸面NW向傾斜的復(fù)式倒轉(zhuǎn)向斜構(gòu)造，西北側(cè)由老地層震旦系組成，東南側(cè)二級皺褶由新地層寒武系組成(圖1)。

1.第四系砂土；2.矽卡巖；3.蝕變閃長玢巖；4.石英閃長玢巖；5.大理巖；6.上震旦統(tǒng)燈影組白云巖；7.閃長玢巖；8.上震旦統(tǒng)陡山沱組千枚巖夾大理巖；9.上震旦統(tǒng)燈影組白云質(zhì)大理巖；10.測深點及編號；11.地名；12.已知銅礦體及其編號圖1 研究區(qū)地質(zhì)圖Fig.1 Geological map of the study area

1.1.2 構(gòu)造

區(qū)域構(gòu)造主要分布在研究區(qū)西部及東部。西部斷裂為走向斷層，范圍大，延伸長；東部斷裂為橫斷層，一般規(guī)模較小，個別延伸達(dá)3 km以上，為張性斷裂。

研究區(qū)斷裂構(gòu)造不太發(fā)育，僅偶見一些小的斷裂和裂隙，走向NE，傾向及性質(zhì)不明。

1.1.3 巖漿巖

研究區(qū)巖漿巖為燕山期閃長玢巖，出露面積較大，且伴有多條小巖脈。化探分析發(fā)現(xiàn)閃長玢巖巖體存在Au異常，可能為區(qū)內(nèi)金多金屬礦熱液來源[5]。

1.2 礦體地質(zhì)特征

1.2.1 銅礦(化)體特征

銅礦(化)體主要分布于研究區(qū)東部閃長玢巖體與大理巖接觸帶附近的矽卡巖內(nèi)及巖體內(nèi)大理巖捕虜體形成的矽卡巖內(nèi)，為矽卡巖型銅鐵(金)礦體，總體走向與地層走向一致，為NE—NNE。已發(fā)現(xiàn)的研究區(qū)內(nèi)稍具規(guī)模的銅礦(化)體共計2個(圖2)，銅礦化體特征簡述如下。

1號銅礦(化)體地表有出露，通過工程揭露控制，礦化體走向NE，水平厚度2.50～22.00 m，Cu品位一般為0.30×10-2～1.92×10-2，TFe品位一般18.10×10-2～50.00×10-2，最大53.00×10-2，Au品位一般為1.10～5.50 g/t，最大11.70 g/t。

2號銅礦(化)體主要分布在研究區(qū)東部附近矽卡巖內(nèi)，地表礦體沒有出露，為盲礦體，由平硐控制。礦(化)體走向NE，傾向北西，水平厚度5.10 m，未編錄采樣，目估銅品位為0.30×10-2～1.00×10-2，TFe品位為20×10-2～50×10-2。

1.2.2 礦化特征

研究區(qū)內(nèi)主要有黃鐵礦化、磁鐵礦化、褐鐵礦化、黃銅礦化、孔雀石化及金礦化，這些礦化在不同的地質(zhì)構(gòu)造單元中，其礦化組合及強度不同。

1.第四系；2.白堊系；3.寒武系；4.震旦系；5.閃長玢巖；6.雄黃重砂Ⅲ級異常；7.銅金屬量Ⅰ級異常；8.航磁異常；9.地質(zhì)界線；10.研究區(qū)范圍；11.公路；12.斷層圖2 研究區(qū)區(qū)域構(gòu)造簡圖Fig.2 Regional structure of the study area

1.3 研究區(qū)電性特征

鑒于研究區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)情況，結(jié)合對稱四極裝置實測的電性參數(shù)特征(表1)可知，侵入巖與圍巖大理巖的電阻率有明顯差異，幅頻率與巖(礦)石黃鐵礦化、硅化等蝕變程度呈正相關(guān)，表明同類巖石不同生成環(huán)境和巖相及其礦物組成、結(jié)構(gòu)構(gòu)造存在較大差異[6]。

表1 研究區(qū)巖(礦)石的電性參數(shù)統(tǒng)計Tab.1 Statistics of electrical parameters of rocks (ores) in the study area

以銅、金為主的蝕變(礦)化巖石主要表現(xiàn)為中阻、高極化率的物性特征，圍巖整體為相對高阻、低極化率。而從成礦環(huán)境宏觀上分析，礦體多賦存于斷裂破碎帶或接觸帶上，宏觀上賦礦構(gòu)造均顯示為相對低阻，同時金屬礦產(chǎn)多出現(xiàn)富含金屬硫化物共生、伴生，極化率相對較高[7]。這些容礦斷裂或者賦礦空間則表現(xiàn)為低阻、高極化率的電性特征。由此可見，礦體與圍巖存在一定的電阻率與極化率差異，這為研究區(qū)開展電法工作提供了物性前提[8-9]。

2 技術(shù)方法

2.1 設(shè)備及采集參數(shù)

研究區(qū)整體工作按照“面中求點”的思路展開[10]。先投入雙頻激電中梯掃面測量，確定異常平面位置，優(yōu)選異常較好的地段，開展激電測深測量，反演計算異常源的空間位置及賦存形態(tài)、產(chǎn)狀和埋深等。

研究區(qū)雙頻激電中梯測量測網(wǎng)密度為50 m×20 m，測線方向基本垂直地層走向；數(shù)據(jù)采集儀器為SQ-5雙頻激電儀，工作頻率為4 Hz和4/13 Hz；“一發(fā)三收”裝置參數(shù)為:AB=1 200 m，MN=40 m，點距為20 m。激電測深數(shù)據(jù)采集儀器為DJF-10A型大功率電法測量系統(tǒng)，供電周期為16 s，最大極距AB=2 000 m，AB∶MN=5∶1，點距為50 m。

2.2 數(shù)據(jù)繪圖

對數(shù)據(jù)進(jìn)行核算檢查，去掉錯誤數(shù)據(jù)，激電測深大于等于500極距取平均值。

中梯掃面成果數(shù)據(jù)使用克里格網(wǎng)格化方法，網(wǎng)格間距為50 m×20 m，網(wǎng)格結(jié)果使用Surfer軟件生成等值線圖。

中梯剖面異常曲線圖數(shù)據(jù)使用MORPAS 2.0軟件提取，使用Grapher軟件繪制成圖。

測深剖面成果反演計算使用“電法工作站系統(tǒng)WEM2.5”中的常規(guī)電阻率/激電法模塊，反演結(jié)果用Surfer軟件生成等值線斷面圖。

3 異常圈定

3.1 激電中梯掃面異常

主要對研究區(qū)視幅頻率異常下限圈定方法及視電阻率異常特征進(jìn)行描述。為解譯研究區(qū)東部礦致異常，計算激電電導(dǎo)率參數(shù)，結(jié)果表明激電電導(dǎo)率異常與已知礦(化)部位對應(yīng)較好。

3.1.1 視幅頻率異常

研究區(qū)內(nèi)視幅頻率最小值為0.3%，最大值為5.9%，算術(shù)平均值為3.1%。根據(jù)本區(qū)確定的幅頻率異常下限3.1%，圈出6處(Ⅰ～Ⅵ)具有一定規(guī)模的高幅頻率局部異常：Ⅰ～Ⅳ位于區(qū)內(nèi)西部，呈NE向排列；Ⅴ異常位于測區(qū)Ⅰ異常東北側(cè)；Ⅵ異常位于測區(qū)東南角(圖3)。

1.視幅頻率等值線；2.地名；3.已知鉆孔及其編號；4.視幅頻率異常及其編號；5.測深點及其編號圖3 激電中梯視幅頻率平面分布Fig.3 Plane contour map of apparent amplitude frequency in IP gradient

3.1.2 視電阻率異常

研究區(qū)視電阻率最小值為20 Ω·m，最大值為1 434 Ω·m，視電阻率算術(shù)平均值為282 Ω·m。小于282 Ω·m的低阻異常主要分布在測區(qū)中部和東部，呈NE向條帶狀分布。大于282 Ω·m的中高阻異常，主體位于西部且呈NE向串珠帶狀排列，東北部高阻異常呈NE向帶狀排列，東南部高阻異常呈NE向帶狀排列(圖4)。電阻率異常與區(qū)內(nèi)NE向地層走向及巖(礦)體走向一致，同時為區(qū)內(nèi)NE向地層走向提供了驗證依據(jù)。

1.視電阻率等值線；2.地名；3.已知鉆孔及其編號；4.測深點及其編號；5.推測斷層及其編號圖4 激電中梯視電阻率平面分布Fig.4 Plane contour map of apparent resistivity in IP gradient

3.1.3 激電電導(dǎo)率異常

從視幅頻率異常強度(圖3)和連續(xù)性可以看出，研究區(qū)西區(qū)異常明顯大于東區(qū)，東區(qū)基本為低緩場特征，而已發(fā)現(xiàn)的礦(化)體在東區(qū)(圖5)卻顯示低緩異常，單從視幅頻率和視電阻率參數(shù)來看難以解釋。

為有效準(zhǔn)確地評價研究區(qū)礦致異常，求取了全區(qū)激電電導(dǎo)率參數(shù)，由此來提取激電法的二次信息，激電電導(dǎo)率計算結(jié)果見表2。激電電導(dǎo)率(Js)是多變函數(shù)，2個變量之中的任一變化都會引起其變化，局部電阻率低是引起該處激電電導(dǎo)率較高的原因，單純有視電阻率低值無視幅頻率高值而引起的激電電導(dǎo)率異常與金屬礦或礦化不相關(guān)。只有在高視幅頻率、低視電阻率時引起的激電電導(dǎo)率異常時才與金屬礦(化)相關(guān)，對找礦突破有利。

激電電導(dǎo)率異常(圖5)與已知礦(化)部位對應(yīng)較好，據(jù)鉆孔ZK3-1資料，礦體埋深在89～91 m處可見厚度約2 m的含銅磁鐵礦體，其中TFe品位為28.83×10-2，銅礦品位為0.88×10-2，金礦品位為0.17 g/t。鉆孔位置處于激電電導(dǎo)率高值異常區(qū)梯度帶上，1號及2號銅礦(化)體對應(yīng)激電電導(dǎo)率高值異常區(qū)，這進(jìn)一步說明了研究思路的正確性。東區(qū)視幅頻率異常不明顯，可能與礦體埋深及規(guī)模大小、開采情況等因素有關(guān)。

表2 研究區(qū)巖(礦)石激電電導(dǎo)率參數(shù)統(tǒng)計Tab.2 Statistics of the conductivity parameters of induced polarization of rocks (ores) in the study area

1.Js等值線；2.地名；3.已知鉆孔；4.視幅頻率異常編號；5.測深點及其編號；6.已知銅礦體及其編號

圖5 激電中梯激電電導(dǎo)率平面分布

Fig.5PlanecontourmapofIPconductivityinIPgradient

激電電導(dǎo)率與礦源異常相關(guān)性更強[11]，有利于突出目標(biāo)體低阻極化體異常，壓制高阻極化體異常。

從激電電導(dǎo)率異?？梢钥闯?，研究區(qū)東部已知見礦位置的異常圈閉呈等軸狀，這可能與異常源礦體為蜂窩狀有關(guān)。研究區(qū)西部也有一處相似異常，異常中心在山里許西北方向約350 m處，此處異常段是下一步工作重點。

3.2 激電測深剖面異常

為了解研究區(qū)平面高幅頻率、高激電電導(dǎo)率異常重點異常區(qū)的空間分布特征，在具一定規(guī)模幅值范圍的Ⅰ、Ⅱ和Ⅳ異常地段布設(shè)了長度為500 m(2線)和450 m(3線)的2條測線。對2線、3線2條測深剖面進(jìn)行反演處理,反演最大深度為500 m(圖6)。

從圖6(b)來看，標(biāo)高在10 m(AB/2大于150 m)處開始出現(xiàn)明顯異常，在225號點出現(xiàn)最大值，極化率最大值為5.5%(標(biāo)高-390 m，AB/2=1 000 m)；深部異常未圈閉，有向深部延伸的趨勢。

從圖6(c)來看，220～200號點出現(xiàn)明顯的柱狀或橢圓狀電阻率高值區(qū)，220至250號點出現(xiàn)較明顯的低電阻率區(qū)。

綜上，2線剖面大于3.1%的極化率明顯異常段位于220～235號點段，標(biāo)高為0～-400 m，深部還有延伸，呈漏斗狀，該異常段的電阻率為小于420 Ω·m的中低阻，呈中低阻、高極化的特征；而在210～200號點段、標(biāo)高為0～-400 m處的電阻率值范圍為420～600 Ω·m，極化率為3%～3.5%，呈高阻、中高極化的特征。

從圖6(e)來看，在210號點出現(xiàn)的極化率最大值為4.98%(標(biāo)高-100 m，AB/2=300 m)，且高極化體異常有一定延深。

從圖6(f)來看，總體呈“兩高夾一低”形態(tài)，215～200號點段及220～245號點段為高阻反映，215～220號點段為中低阻。

測深斷面異常高低展布與中梯剖面曲線異常(圖6(a)、圖6(d))形態(tài)趨勢基本一致。

綜上，3線剖面極化率明顯異常段位于215～200號點段，標(biāo)高為75～-374 m，深部異常未圈閉，深部異常在標(biāo)高-200 m處向245號點深部方向有延伸，該段異常的電阻率在標(biāo)高-50 m及深部為小于430 Ω·m的中低阻，呈中低阻、高極化特征；215～245號點段，標(biāo)高為0～-350 m，激電異常弱于215～200號點段，電阻率異常也略小于該段；而在210～245號點段、標(biāo)高為60～-360 m處的電阻率值范圍為430～550 Ω·m，極化率為3%～4.2%，呈高阻、中高極化特征。

(a) 2線中梯剖面異常曲線圖 (d) 3線中梯剖面異常曲線圖

4 異常研究與靶區(qū)圈定

通過上述異常研究，結(jié)合研究區(qū)地質(zhì)概況，對異常綜合分析如下。

視幅頻率等值線平面圖中的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ異常分布在區(qū)內(nèi)山里許以西，呈高阻、高極化反映，異常主要處于上震旦統(tǒng)陡山沱組千枚巖夾大理巖與(石英)閃長玢巖地段，且激電綜合異常圖反映的具有一定范圍及深度的高阻異常佐證了上震旦統(tǒng)陡山沱組千枚巖夾大理巖具有一定厚度。

激電綜合異常圖顯示“漏斗狀”及“兩高夾一低”的電性特征，推測由構(gòu)造斷裂及閃長玢巖侵入所致；中低阻、高極化異常與視激電電導(dǎo)率局部異?；緦?yīng)，異常主要處于石英閃長玢巖與閃長玢巖地段，閃長玢巖與矽卡巖關(guān)系較為密切。

視幅頻率等值線平面圖中的Ⅴ和Ⅵ異常，呈中低阻、高極化反映，分布在區(qū)內(nèi)山里許以東，異常主要處于上震旦統(tǒng)燈影組白云質(zhì)大理巖與閃長玢巖地段，且燈影組白云質(zhì)大理巖發(fā)生了蝕變、破碎。

研究區(qū)東部已發(fā)現(xiàn)的銅礦化體為矽卡巖型銅鐵(金)礦體，為“雞窩狀”礦體，規(guī)模較小，且發(fā)現(xiàn)的礦體已開采，而視激電電導(dǎo)率異常很好地突出了矽卡巖型銅金礦(化)帶低阻礦致異常，且在研究區(qū)西部也有一定范圍的異常反映，均與巖體侵入有關(guān)。已知礦(化)體的電性特征表現(xiàn)為中低阻(高低阻接觸帶)、高極化、高激電電導(dǎo)率。

山里許以西高阻、高極化異常主要為大理巖化灰?guī)r蝕變膠結(jié)，為大理巖化、黃鐵礦化、磁鐵礦化所致。山里許以東主要為上震旦統(tǒng)燈影組白云質(zhì)大理巖及侵入巖閃長玢巖，中低阻、高極化異常與閃長玢巖體和大理巖接觸帶關(guān)系密切。區(qū)內(nèi)已知礦(化)體電性特征初步顯示：激電測深剖面2線225號點及3線220號點呈中低阻、高極化、高激電電導(dǎo)率等特征，是尋找銅金礦的有利靶區(qū)。

研究區(qū)視電阻率異常呈西高東低，山里許以北的Ⅰ和Ⅴ異常間出現(xiàn)高、低梯度變化，推測此段間存在2處斷層(圖4)，走向NE，高極化率異常走向與閃長玢巖一致，與區(qū)域構(gòu)造走向?qū)?yīng)。

綜上，激電多參數(shù)與已知礦體綜合分析，能較有效地評價研究區(qū)礦致異常，較好地完成工作目標(biāo)。對工作重點區(qū)山里許以西布設(shè)的激電測深剖面2線225號點(圖6(c))和3線220號點(圖6(f))這2處異常進(jìn)行深部鉆探工程揭露，可對激電異常的性質(zhì)進(jìn)行進(jìn)一步查證。

5 結(jié)論

(1)激電法在研究區(qū)銅金礦勘查中應(yīng)用效果良好，區(qū)內(nèi)中低阻、高極化或高激電電導(dǎo)率可作為地球物理學(xué)方法找銅金多金屬礦的重要間接標(biāo)志。

(2)通過對視電阻率NE向及NNE向條帶狀異常分布的判斷，本區(qū)以NE、NNE向構(gòu)造為主，與地層展布方向一致，推斷了區(qū)內(nèi)F1和F2兩處斷層。

(3)通過視幅頻率及視激電電導(dǎo)率異常分析，較詳盡地了解了礦區(qū)內(nèi)極化體或礦(化)體的位置、走向；激電斷面異常較好地反映了極化體的深部延伸情況，為研究區(qū)西部指明了找礦方向，初步預(yù)測2線225號點和3線220號點周邊為找礦有利的靶區(qū),為下一步鉆探驗證提供了地球物理依據(jù)。

(4)激電電導(dǎo)率提取簡單，對突出低阻極化體效果明顯，通過提取激電二次信息，發(fā)現(xiàn)激電電導(dǎo)率異?？梢暂^好地識別已知銅金礦(化)體，說明研究思路的正確性，為今后在類似礦區(qū)外圍找銅金多金屬礦的地質(zhì)工作者提供了參考。

(5)對研究區(qū)預(yù)測靶區(qū)需要投入大比例尺重磁工作及已知鉆孔巖心物性的測量和收集工作，多種方法相互補充、佐證，進(jìn)一步查明構(gòu)造分布及圈定深部隱伏巖(礦)體分布情況，要加強對研究區(qū)東部Ⅵ異常做進(jìn)一步工作及研究，實現(xiàn)新的找礦突破。