激發(fā)極化法在閩北官司坪多金屬礦勘探中的應(yīng)用

賴海金

（福建省121 地質(zhì)大隊(duì) 福建龍巖 364021）

激發(fā)極化法是探測(cè)金屬礦的最有效方法之一，特別是在銅、鉛、鋅、鉬等各類(lèi)有色金屬礦床的勘探上發(fā)揮了重要的作用［1-3］。

1 激發(fā)極化法簡(jiǎn)介

大功率激電方法可以輸出較強(qiáng)的電流，壓制各種干擾信號(hào)，提高信噪比。在近年來(lái)的金屬礦產(chǎn)勘查中，特別是在尋找隱伏礦和深部礦產(chǎn)的新一輪找礦中，大功率激電方法發(fā)揮了重要作用并取得了良好的找礦效果［4-6］。

2 工作區(qū)地質(zhì)及地球物理特征

工作區(qū)位于閩北武夷山脈北東的東側(cè)，自20 世紀(jì)80 年代發(fā)現(xiàn)化探異常以來(lái)，該區(qū)周邊的的找礦工作時(shí)斷時(shí)續(xù)。2007年在該區(qū)東邊金竹坑礦區(qū)通過(guò)地質(zhì)、槽探驗(yàn)證了化探異常，圈定了礦（化）體12 條，并認(rèn)為通向本工區(qū)的北東向構(gòu)造可能含礦，給進(jìn)一步找礦提供了外延。為了解區(qū)內(nèi)礦脈的具體分布、走向，擴(kuò)大找礦成果，在區(qū)內(nèi)通過(guò)大功率激發(fā)極化法進(jìn)行了找礦的研究。

2.1 地質(zhì)特征

工區(qū)內(nèi)及周邊附近出露的地層有早侏羅世梨山組（J1l）和古元古代大金山組第二段（Pt1d2）。

區(qū)內(nèi)構(gòu)造以斷裂為主，主要出露北東向及北西向的斷裂，構(gòu)造規(guī)模大小不一，具有多期次活動(dòng)的特征。其中控礦構(gòu)造以北東向?yàn)橹鳎瑯?gòu)造性質(zhì)為先壓后張。后期的破礦構(gòu)造則以張性斷裂為主，其中大部分充填巖脈。

礦區(qū)侵入巖主要為燕山晚期花崗斑巖（γπK1），另外還廣泛見(jiàn)有石英斑巖、花崗斑巖、花崗巖等脈巖。

根據(jù)對(duì)相鄰礦區(qū)金竹坑資料進(jìn)行分析，礦體主要產(chǎn)于早元古代大金山組中，部分產(chǎn)于大金山組與中生代梨山組接觸帶中。受斷裂構(gòu)造控制，礦體主要以脈狀賦存于北東向構(gòu)造破碎帶中，礦體規(guī)模、形態(tài)受構(gòu)造破碎帶控制明顯。

工區(qū)化探異常以Ag、Pb、Zn 為主，伴有Cu、Mo、Co、Mn、Ni、Be、Bi、Sn、Sb、Hg 的異常，其中Ag、Pb、Zn、Cu 具濃度內(nèi)帶，Ag 元素異常面積為15.39 km2，最高值分別為6 440 ng/g、5 670 μg/g、1 258 μg/g、294 μg/g。且異常濃集中心套合非常好，濃度分帶清晰，濃度梯度變化不均。異常中心呈橢圓狀，呈北東向展布。

2.2 地球物理特征

（1）巖礦石電性特征。根據(jù)本區(qū)巖石露頭小四極法測(cè)定結(jié)果（表1），礦化黑云斜長(zhǎng)變粒巖，普遍比無(wú)礦化的黑云斜長(zhǎng)變粒巖、花崗斑巖、梨山組砂巖幅頻率高，電阻率較低。砂巖、黑云斜長(zhǎng)變粒巖的幅頻率差異性不大，但黑云斜長(zhǎng)變粒巖電阻率較低。花崗斑巖幅頻率最低，電阻率最高。說(shuō)明該區(qū)具備開(kāi)展激電工作的物性前提。

表1 巖礦石物性參數(shù)特征表

（2）測(cè)區(qū)磁性特征。根據(jù)前期1∶5 萬(wàn)高精度磁測(cè)結(jié)果，官司坪異常區(qū)內(nèi)△T 異常如圖1 所示：自北向南分為三部分，整體趨勢(shì)為弱負(fù)-中正-弱負(fù)；正磁異常在1∶5 萬(wàn)圖幅內(nèi)表現(xiàn)為圈閉的啞鈴狀異常，有兩個(gè)極值中心，該異常軸向北西，位置基本與區(qū)域斷裂F2對(duì)應(yīng)；啞鈴狀異常中間部位可能存在一斷裂。南、北兩側(cè)表現(xiàn)為低緩的負(fù)磁異常，對(duì)應(yīng)區(qū)域內(nèi)揭露的老地層。

圖1 官司坪△T 異常等值線圖

3 大功率激發(fā)極化法的應(yīng)用與效果

3.1 大功率激電野外工作

3.1.1 工作裝置與電極距

利用激電中梯裝置圈定含礦異常，發(fā)現(xiàn)異常后利用激電測(cè)深對(duì)中梯異常進(jìn)行解剖，以了解礦體產(chǎn)狀、埋深及連續(xù)性。通過(guò)試驗(yàn)結(jié)果確定采用中梯方法時(shí)供電極距AB 為1 500 m，MN 為40 m，測(cè)線長(zhǎng)度1 000 m，線距100 m，點(diǎn)距10 m；采用激電測(cè)深時(shí)，點(diǎn)距40 m，最大供電極距AB 為2 000 m，最小AB 為30 m。

3.1.2 供電電流及參數(shù)設(shè)置

當(dāng)工作地區(qū)的干擾比較小時(shí)，為了保證觀測(cè)數(shù)據(jù)的精度，在直流激電法中要求一次場(chǎng)電位差＞10 mV，二次場(chǎng)電位差＞0.3 mV。為保證觀測(cè)信號(hào)，采用發(fā)射電壓850 V～1 200 V，供電電流在1 500 mA～2 500 mA 之間；供電周期32 s，斷電延時(shí)200 ms，采樣寬度20 ms。

激電測(cè)深時(shí)也盡量加大供電電流，以提高二次場(chǎng)的電位差，保證觀測(cè)精度，參數(shù)設(shè)置與中梯是基本一致。

3.1.3 野外觀測(cè)技術(shù)措施

工區(qū)為淺覆蓋地層，水系切割嚴(yán)重，局部巖石裸露，造成接地電阻很大，使測(cè)量電極電位差不穩(wěn)定。為了獲得可靠的觀測(cè)結(jié)果，相應(yīng)采取了一些措施：①在MN 測(cè)量電極處澆灌鹽水，減小因接地不好引起的電極極化效應(yīng)，使MN 電極間的電位差穩(wěn)定，保證了測(cè)量的精度；②增加重復(fù)觀測(cè)次數(shù)，以獲得可靠的信息；③做激電測(cè)深時(shí)，每個(gè)極距均進(jìn)行重復(fù)測(cè)量，待讀數(shù)一致時(shí)，才記錄數(shù)據(jù)。

3.2 異常特征及推斷解釋

3.2.1 激電中梯平面異常特征及解釋

工區(qū)激電中梯共開(kāi)展21 條剖面，網(wǎng)度為100 m×10 m。

根據(jù)工作區(qū)物性參數(shù)測(cè)定結(jié)果，礦（化）石具有比其他地層巖石高的極化率特征，且差異較為明顯；而視電阻率各地層巖石雖有一定的差異，但受地形因素影響較大，故本區(qū)確定激電異常的電性參數(shù)選取主要為視極化率ηs，視電阻率ρs 作為參考。

圖2、圖3 分別為視極化率等值線圖和視電阻率等值線圖，測(cè)區(qū)視極化率整體呈北高-中部低-南高的規(guī)律。據(jù)此，將工區(qū)區(qū)分為3 個(gè)視極化率帶，分別為北部高視極化率帶、中部低視極化率帶和南西部高視極化率帶。

圖2 測(cè)區(qū)視極化率分區(qū)圖

圖3 測(cè)區(qū)視電阻率異常分區(qū)圖

北部高視極化率區(qū)內(nèi)視極化率異常等值線呈局部球狀，整體呈條帶狀分布，走向北東，對(duì)應(yīng)地質(zhì)填圖的J1l2。視極化率值大部分大于2.5%，局部低于2%，等值線梯度變化大。該區(qū)內(nèi)包含D-1、D-2 兩個(gè)極化率異常區(qū)，南側(cè)D-2 高極化率異常帶對(duì)應(yīng)地質(zhì)揭露的γπ 與J1l2斷裂接觸帶，地表揭露有局部黃鐵礦化、黃銅礦化蝕變，推測(cè)該高視極化率異常帶為斷裂接觸帶中礦化蝕變的反映。

D-1、D-2 高極化率異常均對(duì)應(yīng)相對(duì)低電阻率異常，結(jié)合該區(qū)地質(zhì)揭露的J1l2中含有灰黑、灰色厚層狀細(xì)砂巖、粉砂巖夾中粒砂巖、粉砂巖分析，該地層中可能含有石墨和硫化物從而引起低阻高極化率的干擾反應(yīng)。

中部低視極化率貫穿整個(gè)測(cè)區(qū)，呈狹長(zhǎng)的條帶狀，整體呈北東向展布，東、西側(cè)均有擴(kuò)大趨勢(shì)。該低視極化率異常基本沿著北東向斷層F1展布。絕大部分視極化率值在2.0%以下。該區(qū)北東側(cè)地表揭露為Pt1d2，西南側(cè)地表揭露為J1l2，區(qū)內(nèi)無(wú)化探異常，推測(cè)該低視極化率帶為大金山組變粒巖和梨山組二段細(xì)砂巖、粉砂巖的電性反映。

南西部高視極化率異常區(qū)在測(cè)區(qū)內(nèi)出露面積最大，大于本次激電勘探區(qū)的1/2，該異常區(qū)內(nèi)大部分地質(zhì)揭露為Pt1d2，只有西側(cè)和南側(cè)局部揭露γπK1與J1l2。視極化率特征與北部高視極化率帶類(lèi)似，僅局部小于2.0%。

區(qū)內(nèi)包含了D-3～D-10 共7 個(gè)高極化率異常，其中D-4、D-9、D-10 分別與西側(cè)γπK1和Pt1d2的斷層接觸帶、南側(cè)Pt1d2和J1l2接觸帶對(duì)應(yīng)，推斷是地層接觸帶上礦化蝕變的反應(yīng)；其余異常均分布于Pt1d2內(nèi)，推斷是局部礦化黑云斜長(zhǎng)變粒巖、斜長(zhǎng)角閃變粒巖在電性上的反應(yīng)。

該區(qū)內(nèi)表現(xiàn)為中等視電阻率異常，視電阻率值基本介于1 000 Ω·m～2 000 Ω·m，局部小于500 Ω·m。

總體來(lái)看，3 個(gè)視極化率帶分界清晰，相互間差異明顯，較好的反映出了不同巖性組段之間的分界線、大致勾勒出了大金山組內(nèi)可能的礦（化）體范圍。

3.2.2 激電測(cè)深剖面特征及解釋

為了對(duì)區(qū)內(nèi)激電中梯主要異常進(jìn)行剖析，以了解是否為礦脈及其產(chǎn)狀、埋深和延續(xù)性，通過(guò)與地質(zhì)、化探人員進(jìn)行綜合研究后，在激電中梯異常反應(yīng)較好的157/L5、161/L5、165/L5、169/L5、173/L5（對(duì)應(yīng)異常編號(hào)D-6）進(jìn)行激電對(duì)稱四極測(cè)深，結(jié)果見(jiàn)圖4：L5 線測(cè)深剖面圖視極化率值介于1.8%～5.5%之間，相應(yīng)的視電阻率值在100 Ω·m～2 000 Ω·m 之間，視極化率和視電阻率均變化較大。從橫向上分析，視極化率基本呈現(xiàn)中等-低-高-低的反應(yīng)，相應(yīng)的視電阻率呈現(xiàn)低-中-低-高的反應(yīng)；橫向上電性反應(yīng)的復(fù)雜一定程度上指示了斷層構(gòu)造的存在。

圖4 L5 線激電對(duì)稱四極測(cè)深擬斷面圖

擬斷面圖可劃分出兩個(gè)極化率異常區(qū)，編號(hào)為Ⅰ、Ⅱ，而Ⅱ區(qū)又可劃分為Ⅰ-1 和Ⅱ-2。

（1）極化率異常Ⅰ區(qū)。該區(qū)位于157/L5 號(hào)點(diǎn)AB/2 在50 m～150 m 之間，視極化率值＞3.0%，視電阻率值300 Ω·m～400 Ω·m。從圖4 可以看到，勘探線北西端異常未封閉，結(jié)合該點(diǎn)位附近地表見(jiàn)少量黃鐵礦化石、鉛鋅礦化蝕變，認(rèn)為該激電異常為礦化體所引起。

（2）極化率異常Ⅱ區(qū)。該極化率異常區(qū)范圍較大，呈縱深向發(fā)展，底部未封閉，有向深部擴(kuò)展的的趨勢(shì)，異常主要由165/L5、169/L5 2 個(gè)點(diǎn)控制。其中Ⅱ-1 區(qū)異常中心位于169/L5號(hào)點(diǎn)AB/2 為33 m 附近，視極化率＞3.5%，極值5.5%；視電阻率介于100 Ω·m～600 Ω·m，異常呈圈閉狀，整體呈低阻高極化反應(yīng)。地表揭露有石英脈，帶內(nèi)具褐鐵礦化、黃鐵礦化和鉛鋅礦化蝕變，推斷該激電異常由礦（化）體引起。Ⅱ-2 區(qū)異常位于Ⅱ-1 下部，頂?shù)茁裆钗挥贏B/2 為100 m～150 m 約離地表40 m 處，視極化率＞3.5%，極值4.0%；視電阻率介于600 Ω·m～1400 Ω·m，整體呈中高阻高極化反應(yīng)；異常向深部延伸，未封閉，結(jié)合地表揭露情況推斷該異常為礦（化）脈引起。

基于對(duì)上述激電成果的分析，綜合以往地質(zhì)和化探成果情況，認(rèn)為該區(qū)存在受斷裂構(gòu)造控制的熱液型金屬礦床的可能性很大，故建議在激電異常編號(hào)D-6 進(jìn)行地質(zhì)驗(yàn)證；通過(guò)槽探、地質(zhì)路線控制驗(yàn)證了D-6 異常為賦存在北東走向的大金山組與中生代梨山組接觸性構(gòu)造破碎帶中銅鉛鋅礦化脈引起，達(dá)到了預(yù)期的地質(zhì)效果。

4 結(jié)論

（1）激發(fā)極化法是探測(cè)金屬礦的最有效方法之一，特別是在南方地表浮土覆蓋較厚、地形切割嚴(yán)重的山區(qū)，大功率激電法較常規(guī)電阻率法具有受地形影響小、探測(cè)深度深、可分析參數(shù)多等明顯優(yōu)勢(shì)。

（2）工區(qū)內(nèi)出露的梨山組和漳平組地層局部均有不同程度的炭質(zhì)砂巖、炭質(zhì)粉砂巖存在，給激電異常的辨識(shí)造成了較大的干擾，因此分析激電異常時(shí)一定要綜合考慮地質(zhì)、化探成果，排除因含炭質(zhì)地層引起的激電異常。

（3）通過(guò)激電中梯掃面和激電四極測(cè)深，我們雖然基本圈定了工區(qū)的礦脈走向和大致范圍，但礦體的頂?shù)茁裆罴熬唧w規(guī)模還有待鉆探的進(jìn)一步驗(yàn)證。