輝銅山銅礦激電中梯方法有效性分析

李炳謙

（新疆大學地質與礦業工程學院，新疆烏魯木齊830047）

1 概述

甘肅省北山地區一直為國內眾多地質院校及科研單位的研究熱點地區[1]，區內可見鉆井溝金礦、磨盤山銅礦、輝銅山銅礦、花牛山鉛鋅礦等礦床，是銅、鉛、鋅、金、銀礦床集中區[2]。本區以往地質研究程度較高，但深部礦體的空間分布尚不明確，特此開展激電掃面工作，筆者結合礦區已有地質資料，通過一系列實驗對比圍巖與礦體的電性差異，證明了輝銅山銅礦礦區的激電中梯方法的有效性，并發現CuⅡ礦體北西處相對于南東埋深較淺。

2 礦區地質概況

輝銅山礦區位于甘肅省瓜州縣，距柳園鎮直距約23km，海拔1600～1900m，相對高差約50m[3]。礦區出露的地層由老至新為花牛山群上巖組（O1-2Hnc），巖性主要為大理巖、蛇紋石化大理巖、矽卡巖、云母石英片巖（見圖1）。其中蛇紋石化大理巖為礦區賦礦巖性；墩墩山群（D3Dn），巖性主要為流紋斑巖偶夾大理巖；紅柳園組（C1h），巖性主要為灰綠色砂巖，局部夾灰巖；更新統（Q3al-pl）沖洪積物構成的砂礫石層。礦區北部可見有肉紅色花崗巖（γ42c）侵入花牛山群上巖組（O1-2Hnc）。礦區蝕變主要有孔雀石化、大理巖化、綠泥石化、絹云母化等。

3 地球物理條件及儀器選擇

巖（礦）石的電性差異是開展電法工作的前提，特此采用標本法對輝銅山礦區的巖（礦）石電性參數進行測量[4]，詳見表1。

由表1可以看出，區內主要巖（礦）石電性參數變化較小，各類巖（礦）石電性差異較大。其中黃銅礦礦石的極化率平均18.1%，最大可達30.544%，電阻率最高為圍巖綠簾石化矽卡巖，最高可達1162.441Ω·m，礦體一般具中、低阻，高極化的特征；圍巖具高阻、低極化的特征。從已掌握的礦區地質資料可知，該礦床形成的主要礦石為金屬硫化物礦石，同時并未發現較為明顯的石墨化、炭質地層等強烈干擾地質體，不僅具備激發極化法尋找金屬硫化物礦體的物性條件，同時，通過物性測試，可指導后期激電異常的解譯。

本次激發極化法使用的儀器為加拿大GDD大功率直流激電儀，與傳統直流激電儀不同的是該儀器極化率信息是讀取M1-M20的算數平均值，大大提高了數據的準確性，同時，儀器可采集數據的視電阻率、自然電位、一次電位等參數[5]。

4 激電中梯剖面分析

根據已有地質資料，選取3處有利區開展激電有效性實驗。通過改變供電極距AB，從而研究地下電性體的響應特征。為保證數據的質量，觀測范圍在2/3AB處，供電電極采取除銹、澆鹽水、鋪設鋁皮等手段從而達到減小接地電阻的目的。具體位置見圖2。

結合已有地質資料，因能夠突出激電異常為基本原則，確定激電中梯供電電極AB=800m；MN=20m；供電脈寬2s；發射周期8s；占空比1∶1。于3處有利區開展實驗，實驗結果如下：

表1 礦區主要巖（礦）石電性參數表

位置一共有2條測線，每條測線長140m，線距15m；沿北東方向共有16個測點，點距20m。由于地表覆蓋較多，CuI礦體地表沿走向露頭僅150m，厚度3～5m不等傾向北東，傾角較大，局部近直立。礦體中金屬礦物主要為輝銅礦、黃銅礦、黝銅礦、黃鐵礦等，圍巖為透輝石化矽卡巖，礦體與圍巖具有一定的電性差異。受采坑的影響，測線均部署在已知Cu I礦體沿走向延伸處。經測試可見Cu I礦體沿走向延伸處可見有2.03%、2.16%的視極化率，礦體處呈現有中阻、高極化的特征。就視極化率而言，已知礦體兩側呈現出逐漸遞減的趨勢，具“兩低夾一高”的特征。

位置二位于已知CuⅡ礦體北西處，由于地表覆蓋較多，探礦工程揭露北西處礦體斷續露頭長約250m，寬約5～30m不等，傾向北東，傾角約80°，礦體內金屬礦物以輝銅礦、黃銅礦、斑銅礦為主，圍巖為大理巖、蛇紋石化大理巖。沿已知礦體走向方向部署2條垂直于礦體的測線，單條測線長220m，線距15m，點距20m，共24個測點。經測量發現，CuⅡ礦體于已知礦體走向延伸處有1.7%～1.8%不等的高視極化率，異常較為寬緩，礦體兩側視極化率呈逐漸衰減的趨勢，就視電阻率而言，礦體處呈中阻，與物性測試結果相符。但南西處最大可見視極化率為2.22%的異常，由于其深部地質情況未知，并不能對其做出解釋。

位置三位于已知CuⅡ礦體南東處，根據已有探礦工程揭露發現，北西處礦體傾向北東，傾角85°～95°不等。受構造作用及沖洪積物的影響，南東處礦體走向北東，特此于北西、南東2處部署2條測線，方位45°，單條測線長200m，點距20m，共22個測點。經測量發現，已知礦體沿走向視極化率約1.8%～2.08%，礦體北東處視極化率呈現出降低的趨勢，就視電阻率而言，礦體低阻，圍巖為中、高阻。但南西處視同樣出現異常，最大2.25%。已有地質資料較少，并未對其深部開展工作，因此無法對其進行合理解釋。

在對CuⅡ礦體進行有效性實驗時發現，當供電電極AB=1000m、MN=20m、供電脈寬2s、供電周期8s、占空比1∶1時，南東處的位置三已知礦體處視極化率仍具有“兩低夾一高”的特點。

由圖3中可看出，測點通過位置二中礦體上方時，視極化率變化較小，視電阻率呈現出由南向北逐漸增大的趨勢，因此推測深部未出現高極化的電性體，換言之，深部礦體減滅。而位置三中已知礦體沿走向北東處，仍出現1.8%的視極化率，因礦體為北東傾向，因此推測該高視極化率屬礦致異常。

5 結論

具有效性實驗表明，當測線通過已知礦體時，視極化率表現出“兩低夾一高”的特點，視電阻率的變化趨勢也較為明顯，證明加拿大GDD大功率激電儀在輝銅山礦區效果顯著，并且當供電電極AB=1000m時CuⅡ礦體位置三視極化率仍變化顯著，而位置二從視電阻率還是視極化率中并未表現出明顯的特點，因此推測CuⅡ礦體北西處沿南東走向埋深逐漸增大。

[1]張新虎.甘肅省區域構造及區域成礦找礦研究[D].蘭州大學,2007.

[2]張洲遠.甘肅北山花牛山金礦地質特征和成礦類型研究[D].長安大學,2016.

[3]徐明鉆.北山地區典型Cu礦中元素地球化學分布規律及成礦預測方法技術研究[D].中國地質科學院,2011.

[4]杜瑞慶.深部鐵礦勘探的地球物理找礦模式研究[D].中國地質大學（北京）,2013.

[5]張海斌.“ArcGIS+ArcPad”集成技術在激電中梯工作中的應用研究[D].新疆大學,2012.