激電測深法在湖北某銅鉬多金屬礦的應(yīng)用

張 勇

(湖北省地質(zhì)調(diào)查院,湖北 武漢 430034)

涉及該礦的地質(zhì)找礦工作主要集中于解放后,先后有多家地質(zhì)單位在該區(qū)開展過小比例尺的地質(zhì)調(diào)查、航空物探、化探以及部分專題研究等工作。

2012年湖北省地質(zhì)調(diào)查院進(jìn)行1∶5萬礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查工作中在該處發(fā)現(xiàn)了鉬礦點(diǎn),并圈定了多條(銅)鉬礦(化)體,經(jīng)較系統(tǒng)的槽探工程控制,對銅鉬礦體的產(chǎn)狀、礦石結(jié)構(gòu)、礦石類型及礦石品位進(jìn)行了初步了解。受限于工作程度,對已圈定的(銅)鉬礦(化)體缺乏深部工程控制,沿傾向上的深部延伸情況,僅通過控礦斷裂的產(chǎn)狀進(jìn)行推斷,也沒有進(jìn)行鉆探驗證,不利于礦體深部找礦潛力評價工作的展開。

為配合礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查中的異常檢查工作,2014年湖北省地質(zhì)局地球物理勘探大隊完成了涵蓋該區(qū)的大功率激電中梯面積測量50 km2(網(wǎng)度500 m×100 m),在礦點(diǎn)附近發(fā)現(xiàn)了多處高激電異常。區(qū)內(nèi)未開展過大比例尺、有針對性的剖面物探勘查工作。

本文主要介紹了激電測深法在湖北某銅鉬多金屬礦上的應(yīng)用效果,結(jié)合區(qū)內(nèi)的地質(zhì)、構(gòu)造、礦化體特征,有針對性地開展了點(diǎn)距20 m的大比例尺剖面性激電測深工作,根據(jù)激電測深擬斷面成果,大致推斷了銅鉬礦(化)體的傾向、埋藏深度以及產(chǎn)狀形態(tài),為后續(xù)的鉆孔施工工作提供了較好的物探依據(jù)。

1 方法原理介紹

激發(fā)極化法(簡稱激電法)是利用巖、礦石的導(dǎo)電性、激發(fā)極化特性差異,通過觀測和研究大地激電效應(yīng),以探查地下地質(zhì)情況的一種勘探方法[1]。多金屬礦(化)體一般多與金屬硫化物關(guān)系密切,因此激發(fā)極化法可以有效識別可能的含礦體系。激電測深法主要通過逐步加大供電極距的方式了解勘查目標(biāo)地質(zhì)體從淺部往深部在垂直方向上的電性變化情況,確定異常體在地下的空間分布。

2 地質(zhì)概況

區(qū)內(nèi)主要出露早元古代大別山群變火山巖組地層,另有少量第四系松散沉積物沿溝谷及山間洼地分布。

變火山巖組(Pt1Db2)出露巖性有黑云角閃斜長片麻巖、黑云斜長片麻巖、黑云二長片麻巖、斜長角閃巖等;巖性較為復(fù)雜,原巖為一套酸性火山巖夾中基性火山巖,變形變質(zhì)強(qiáng)烈(圖1)。

巖漿巖主要位于區(qū)內(nèi)東北部,出露巖性以中細(xì)粒黑云二長花崗巖為主,局部可見細(xì)粒鉀長花崗巖,為早白堊系燕山期侵入巖(K1ηγ)。

區(qū)內(nèi)發(fā)育大量的脈巖,主要有石英脈、花崗斑巖脈等,其中沿北東向斷裂充填的石英脈是銅鉬礦的主要載體。

區(qū)內(nèi)構(gòu)造主要以北西向(F1)、北東向斷裂構(gòu)造為主(F2、 F4),其中北東向構(gòu)造(F2)是區(qū)內(nèi)主要控礦、儲礦構(gòu)造(圖1)。

北東向斷裂構(gòu)造(F2):區(qū)內(nèi)出露長度約3.5 km,走向約30°,傾向南東120°,傾角50°～85°,產(chǎn)狀較陡,寬約30～50 m;帶內(nèi)巖石破碎,節(jié)理發(fā)育,發(fā)育斷層角礫巖、碎裂巖,具褐鐵礦化、硅化、綠泥石化、高嶺土化。受該斷裂影響,其周緣發(fā)育一系列與斷裂面平行的小裂隙。該斷裂為區(qū)內(nèi)主要的控礦斷裂,控制了區(qū)內(nèi)主要銅鉬礦(化)體,礦體一般順斷裂帶進(jìn)行充填,在構(gòu)造帶內(nèi)及其附近巖石節(jié)理裂隙中富集。

圖1 工作區(qū)地質(zhì)簡圖(附工程布置)Fig.1 Geological map of working area1.早元古界大別群變火山巖組斜長角閃巖;2.早白堊紀(jì)中細(xì)粒黑云二長花崗巖;3.地質(zhì)界線;4.實測、推測斷層及編號;5.銅鉬礦體、礦化體;6.銅礦化體;7.激電測深剖面位置及編號;8.鉆孔位置及編號。

表1 激電測深極距表Table 1 Sounding distance table

表2 部分巖礦石物性測定成果表Table 2 Results of the measurement of the physical properties of some rocks and ores

北東向斷裂構(gòu)造(F4):區(qū)內(nèi)出露長度約3 km,寬約20～30 m,傾向約130°,傾角一般為55°,斷裂帶內(nèi)發(fā)育斷層角礫巖、硅化碎裂巖,角礫呈棱角狀,見有硅化、綠泥石化、高嶺土化,為逆斷層。

北西向斷裂構(gòu)造(F1):區(qū)內(nèi)出露長度約4.7 km,地貌上表現(xiàn)為一深溝,寬約50 m,走向南東130°～150°,傾向北東40°～60°,傾角50°～60°,帶內(nèi)巖石較雜,主要有鉀長花崗巖、黑云二長花崗巖、斜長角閃巖、黑云斜長角閃片巖等,斷裂帶內(nèi)巖石較為破碎。

區(qū)內(nèi)的銅鉬礦(化)體呈脈狀或似層狀沿北東向斷裂(F2)展布,與斷層產(chǎn)狀基本一致,總體傾向南東102°～137°,平均122°,傾角36°～78°,平均64°,礦(化)體局部產(chǎn)狀反傾向北西。礦石類型以石英脈型為主,次為角礫巖型,其膠結(jié)物多為輝鉬礦、黃銅礦等礦石礦物。

3 物探工作及異常解釋

3.1 工作參數(shù)

剖面的激電測深工作采用時間域?qū)ΨQ四極等比裝置,AB∶MN=10∶1,測深點(diǎn)距20 m;根據(jù)后續(xù)鉆探設(shè)計深度要求,最大供電極距ABmax=1 600 m,最小供電極距ABmin=18 m,極距個數(shù)11個,極距排列見表1。供電時間2 s,供電周期8 s,延時160 ms,4個采樣窗口,采樣寬度:120、220、420、800 ms,疊加次數(shù)5次。

觀測參數(shù)為視充電率Ms(mV/V)和視電阻率ρs(Ω·m)。

激電測深剖面位置見圖1。

3.2 巖礦石物性特征

區(qū)內(nèi)采集、測定的部分巖礦石的物性測定結(jié)果見表2。

由表2可知,本區(qū)各類巖、礦石極化率測定由低到高的順序排列如下:片麻巖的極化率最低,其值一般<3%;黑云二長花崗巖在該區(qū)表現(xiàn)為2.78%～4.83%之間的中等極化率;銅、鉬礦石的極化率最高;區(qū)內(nèi)礦石與各類巖石的極化率差異明顯,在結(jié)合相關(guān)地質(zhì)資料的情況下,可以通過極化率的差異區(qū)分圍巖和礦(化)體。

區(qū)內(nèi)的銅鉬礦(化)體的礦石類型以石英脈型為主,銅鉬礦(化)體一般呈高阻、高極化電性特征反映。

3.3 異常解釋

3.3.1 典型剖面激電測深異常解釋

各測深剖面的等值線斷面圖的縱坐標(biāo)采用極距的平方根值進(jìn)行繪制,與重點(diǎn)反映斷面深部信息的算術(shù)縱坐標(biāo)及主要反映淺部信息的對數(shù)縱坐標(biāo)相比,該方法繪制的等值斷面圖所反映的斷面異常信息兼顧深、淺部地電體形態(tài),可以對斷面信息作出較為全面的認(rèn)識和分析[2]。

從3線視充電率等值線斷面圖可以看出(圖2左),在剖面1 200～1 280測點(diǎn)下方,供電極距AB/2=9～500 m之間存在一高值激電異常區(qū),視充電率Ms值>24 mV/V的等值線呈近直立狀往北西方向傾斜延伸,其中視充電率Ms值>28 mV/V高異常主要分布于供電極距AB/2≤40 m的斷面淺部;對應(yīng)高激電異常區(qū),電阻率呈相對高阻特征,屬于相對高阻、高極化地質(zhì)體的地球物理響應(yīng)特征;其中視充電率Ms值>24 mV/V的相對高異常主要位于供電極距AB/2=60～500 m的斷面中深部;對應(yīng)高激電異常區(qū),電阻率呈相對高阻特征,屬于相對高阻、高極化地質(zhì)體的地球物理響應(yīng)特征(圖2右)。該異常位于北東向斷裂構(gòu)造(F2)附近,推斷為石英脈型銅鉬礦(化)體所引起;位于剖面1 280測點(diǎn)附近的驗證鉆孔ZK301在上述異常區(qū)內(nèi)從淺部往深部共揭露厚度>1 m的銅鉬礦(化)體5層,其中最大層厚達(dá)7.24 m，金屬銅含量的平均品位0.38%。驗證鉆孔證實剖面上的高激電異常為多層銅鉬礦(化)體引起。

圖2 3線激電測深等值線斷面圖(左為視充電率，右為視電阻率)Fig.2 Section map of 3 line IP sounding contour1.大別山群變火山巖組;2.早白堊系侵入巖;3.黑云二長花崗巖;4.斜長片麻巖;5.花崗斑巖;6.石英脈;7.礦化體/礦體;8.推測地質(zhì)界線;9.推測構(gòu)造;10.推測高阻石英脈;11.推測礦化體。

3.3.2 地形對視電阻率參數(shù)的影響

在山區(qū)進(jìn)行電阻率法勘探時,起伏地形對視電阻率參數(shù)的影響是一個重要的干擾因素,一般在山脊等角域頂點(diǎn)附近表現(xiàn)為低阻異常,在山谷角域頂點(diǎn)附近表現(xiàn)為高阻異常;它導(dǎo)致視電阻率的觀測值嚴(yán)重畸變,使人們不能作出正確的推斷解釋,降低了電阻率法的應(yīng)用效果[3]。

從利用原始觀測數(shù)據(jù)繪制的斷面圖可以看出(圖3),由于起伏地形的影響,位于山谷地形附近的1 180～1 260測點(diǎn)下方中深部位存在視電阻率ρs值>8 000 Ω·m的高阻異常;位于山脊地形附近的1 020～1 060和1 340～1 660測點(diǎn)下方中深部位存在視電阻率ρs值<3 000 Ω·m的低阻異常,斷面反映的信息與實際地層巖性的地電特征不吻合。從采用角域法地形改正軟件對原始觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行地形改正后繪制的斷面圖可以看出[4],剖面1 200測點(diǎn)下方中深部位的高阻異常消失,位置得到修正;后續(xù)的驗證鉆孔ZK302在該部位見單脈達(dá)1 m寬呈高阻特征的花崗斑巖脈;該高阻異常區(qū)為呈中高阻的二云斜長片麻巖與沿斷裂構(gòu)造(F2)侵入的花崗斑巖的綜合電性反應(yīng)。

圖3 3線視電阻率地形改正對比圖(左為原始數(shù)據(jù),右為地改后數(shù)據(jù))Fig.3 Contrast map of 3 line apparent resistivity topographic correction

4 效果分析

本次物探工作所做的5條測深剖面均以控礦斷裂構(gòu)造(F2)為重點(diǎn)評價對象,通過激電測深剖面測量,大致控制了沿構(gòu)造分布的銅鉬礦(化)體在中深部的分布情況;測深剖面的激電異常為呈高阻、高極化電性特征的石英脈型銅鉬礦(化)體所引起;激電測深法在該區(qū)找礦效果明顯。

對比分析推斷的礦(化)體異常與鉆探揭露的銅鉬礦(化)體賦存深度,本區(qū)激電測深的有效勘探深度相當(dāng)于供電極距AB的1/5。

從3線等勘探剖面已驗證施工的鉆探結(jié)果可知,該區(qū)視充電率Ms值≤14 mV/V的低值異常為分散的銅鉬礦化所引起;視充電率Ms值≥24 mV/V高值異常為銅鉬礦(化)體所引起,測深成果為區(qū)內(nèi)下一步地質(zhì)鉆探施工提供了有利依據(jù)。

采用地形改正處理后的視電阻率數(shù)據(jù)繪制的斷面圖反映的信息更加接近于實際地電情況,具有實際指示意義。

5 結(jié)論

通過本次物探工作,在區(qū)內(nèi)的北東向斷裂構(gòu)造(F2)附近普遍存在高激電異常,經(jīng)過對部分剖面的激電異常進(jìn)行驗證,異常為賦存于構(gòu)造中深部的隱伏銅鉬礦(化)體所引起。

綜合對比、分析區(qū)內(nèi)的各剖面激電測深成果,位于北東向斷裂構(gòu)造(F2)附近的高激電異常從北往南呈較連續(xù)分布,說明該礦致異常沿構(gòu)造走向規(guī)模較大,具有較大的找礦潛力。

起伏地形會引起假異常,掩蓋地下介質(zhì)所引起的真異常,進(jìn)行地形改正是提高起伏地形電法勘探地質(zhì)效果的一個關(guān)鍵。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李金銘.地電場與電法勘探[M].北京:地質(zhì)出版社,2005.

[2] 葛為中.繪制電測深等值斷面圖的新方法[J].勘察科學(xué)技術(shù),1997(3):58-60.

[3] 湯井田,辛?xí)?王冉.點(diǎn)電源下復(fù)雜角域地形影響及校正[J].吉林大學(xué)學(xué)報(地球科學(xué)版)，2012,42(1):254-261.

[4] 張勇.帶地形等值線斷面圖繪制簡法[J].資源環(huán)境與工程,2015,29(4):515-518.