激發極化法在平頭山井銅多金屬礦的應用

閆廷亮，李金山，李鵬飛

（甘肅省地礦局四勘院，甘肅 酒泉 735000）

勘查區地處塔里木-南疆地層大區，中天山-北山地層分區，中天山-馬鬃山地層小區。區內地層出露較全，分布較廣。主要有太古宙—古元古界、長城系、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；構造以近東西向斷裂和復式向斜為主，巖漿活動較強烈；區域礦產以鐵、煤、重晶石為主。

1 測區地質、地球物理特征

1.1 測區地質

1.1.1 地層

區內出露地層由老到新為太古宇—古元古界敦煌巖群、長城系古硐井群、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。

1.1.2 構造

本區的構造特點是褶皺強烈，斷裂發育。

工作區地處天山—內蒙褶皺系，北山褶皺帶的近中央部分。經受各期次構造運動的影響，致使區內構造復雜，褶皺重疊，斷層交織，構造線相互干擾。

1.1.3 巖漿巖

區內巖漿活動頻繁，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，其產狀有巖基、巖株和巖墻等。巖性復雜，超基性、基性、中性和酸性巖均有，而以酸性巖為主。脈巖也很發育，種類繁多。

1.1.4 區域礦產

普查區位于天山—興蒙造山系、額濟納旗—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—華力西期營毛沱—牛圈山磷、銅、鐵、錳、釩、鈾礦成礦帶），并處于“甘肅北山營毛沱－玉石山整裝勘查區”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用的前提，也是資料解釋的物質基礎，正確、合理的選取巖礦石的電性參數，不但對勘探方法可進行優化組合，同時還可以提高綜合電法的解釋精度，根據區域物性資料及巖性測定，礦區內銅礦石視極化率最高，ηs在4.5%～19.2%之間，視電阻率相對較低，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；陽起片巖白云質大理巖ηs在2.2%～6.0%之間，其金屬硫化物含量相對較低，視極化率較低，視電阻較高，其物性參數特征見表1。

表1 平頭山井銅多金屬礦區巖礦石電性參數一覽表

2 工作方法技術

激發極化(激電)法是50年代末和60年代初在我國開始試驗研究和推廣的。實踐證明，它是應用最廣和效果最好的一類電法勘探方法,早期是以直流(時間域)激電法為主,通過長期應用和研究取得了許多重要成果,如短導線測量和近場源激電法等[1]。

表2 供電、測量電極極距排列表

2.1 基本原理和方法

在穩定電流(或直流脈沖)的激發下，電流場中巖石和礦石產生激發極化效應，研究電場隨時間變化的特性，稱為直流激發極化法，又稱時間域激電法[2]。大多數直流激電儀同時觀測視電阻率和視極化率兩個參數。直流激電法野外工作裝置有中間梯度、對稱四極、三極或聯剖、偶極—偶極、二極等，是根據工作要求進行電極間的不同排列形式。又根據觀測目的不同分為剖面法和測深法，剖面法追索和圈定異常地質體的平面分布范圍;測深法則探測和評價異常體縱深分布特征，如形態、產狀、延伸等[2]。

2.2 技術參數選擇

（1）激電中梯：通過極距實驗，選取極距AB=600m，MN=20m，點距=10m。通過實驗，供電脈寬選擇8s，延時為200ms進行。

（2）激電測深：AB=5MN，控制深度150m～500m，測深拉線方向應平行于構造或礦體走向。測深點點距根據需要取20m～40m不等，以達到工作目的為原則。其供電、測量電極排列見表2。

3 成果解釋

平頭山井銅多金屬礦通過剖面工作，共發現激電異常3處。其中Ⅰ礦段激電異常經鉆探驗證由強黃銅礦化黃鐵礦化黑云母石英片巖引起，為礦致異常。Ⅱ礦段發現激電異常2處，該激電異常可能與含銅陽起片巖有關。下面以Ⅰ礦段M1異常為例，進行表述。

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測點）實施鉆孔ZK0101,巖心鑒定顯示異常中心對應巖性為方解石黑云母石英片巖，30m以下發現黃鐵礦化黃銅礦化。在孔深80m、100m分別見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測點之間出現“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98/5測點視極化率出現極大值為12.9%，視電阻率最低為230.9Ω·m，異常位置地表所對應巖性為方解石黑云石英片巖，鉆探結果顯示該激電異常應由深處黃鐵礦化黃銅礦化方解石黑云石英片巖引起。88/5測點以北視極化率降低至4%以下，視電阻率急劇升高，最高達12482.8Ω·m，與白云質大理巖對應。105/5測點以南視極化率曲線較平穩，基本為5%左右，視電阻率略有升高，一般為1200Ω·m～1500Ω·m，對應地段第四系覆蓋，推測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 激電測深

視極化率等值線在淺部均較低、且逐漸升高，推測由于地表存在第四系覆蓋，且淺部地層氧化作用較強，其中金屬硫化物含量較低所致。101/1測點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。95—104/1測點深部70m～200m深度處出現“高極化低電阻”異常，視極化率值為7.5%～9.0%，最高達10%以上，視電阻率值為800Ω·m以下,推測金屬硫化物較富集、含量較高，是銅礦成礦有利部位，產狀應與地層相一致。

圖2 平頭山井銅多金屬礦Ⅰ礦段1線綜合剖面圖

92/1測點以南深部出現“高電阻低極化異常”，視極化率值在3%以下，視電阻率值在1400Ω·m以上，應由金屬硫化物含量較低的大理巖所引起。

在92—95/1測點處視電阻率及視極化率等值線梯度帶上應存在一斷層，產狀北西傾。104/1測點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應。

在98/1點實施鉆孔ZK0101,孔深220m。巖心鑒定顯示異常中心對應巖性為方解石黑云母石英片巖，30m以下發現黃鐵礦化黃銅礦化，局部強黃鐵礦化黃銅礦化。在孔深80m、100m分別見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%。對比分析鉆探結果與測深數據，可見成礦位置位于低阻帶中部、高極化帶上頂面梯度帶上。此結論可作為其他測線布設鉆孔的依據。

結合鉆探資料及本次物探結果，在M1異常深部80m～100m出現的“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，其產狀北西傾，與地層產狀相一致。

4 結論

激發極化法是現階段尋找金屬礦的主要物探方法之一，其工作原理簡單，方法技術容易實現，異常特征簡單明了，在全國各地質單位得到了廣泛應用。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現并圈定激電異常，繼而利用激電測深分析極化體的深部賦存狀態，可以為下一步的工程驗證提供充足的地球物理依據。

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[3]時間域激發極化法技術規程DZT 0070-2016

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[8]鐘長汀,席忠,趙維寬,等.內蒙古大青山地區金礦床類型、控礦規律及找礦方向[J].地質調查與研究,2005,28(4):240-249.

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