基于大功率激電的甘肅北山多金屬礦勘查*

郭偉立 冀顯坤 白運

（1.中國地質調查局西安地質調查中心；2.中國—上海合作組織地學合作研究中心）

北山成礦帶是中國西北地區內生金屬礦床的主要資源基地之一，已經發現銅多金屬礦、鉛鋅礦、金礦、鐵礦等內生金屬礦床幾十處［1］。前人對該地區多金屬礦特征進行了大量研究，但對該區地球物理方法找礦應用的研究相對較少。激發激化法是尋找與硫化物有關的多金屬礦最為有效的一種地球物理勘探方法［2-3］，硫化物的存在往往會引起非常明顯的低阻高極化特征。陳紹裘等［4］研究了激電法在斷裂蝕變帶型金礦中勘查效果；李春成等［5］采用激電法探測大架金礦床隱伏金礦體；劉建權等［6］采用激電法探測銀多金屬礦深部礦體賦存情況。在尋找深部隱伏礦的新一輪找礦行動中，大功率激電發揮了重要的作用［7-9］，通過采用加大供電功率，輸出大電流，可以壓制地表人為干擾信號，提高數據觀測質量，同時大極距條件下可以增加勘探深度。

前期通過地球化學已圈定出多金屬元素異常區，隨后地質填圖亦在該異常區發現數條規模較大的金銅礦化蝕變帶，但地表礦化顯示不佳，因此急需查明是否存在深部隱伏礦化體。踏勘中發現地表礦化巖體中硫化物較為發育，這為采用大功率激電尋找深部多金屬礦奠定了基礎。本次工作首先采用大功率激電中梯掃面工作圈定出多金屬礦成礦有利地段，然后在異常重點區開展對稱四極測深工作，進一步揭示礦化體的空間展布特征，為鉆孔布設提供參考依據。

1 地質及地球物理特征

1.1 地質特征

工作區位于北山中央古陸斷隆帶火石山早古生代火山裂谷盆地中的構造混雜巖帶內，與構造混雜帶中的脆韌性剪切帶密切相關。出露地層主要為志留系公婆泉群下段玄武巖、安山-英安質熔巖、角礫熔巖、火山碎屑巖、凝灰巖、凝灰質砂巖、炭泥質板巖夾灰巖、玄武巖、碧玉巖等。它們多以構造巖塊形式同超基性巖透鏡體呈構造混雜巖產出。區內侵入巖類較發育，有淺色輝長巖、花崗閃長巖、花崗斑巖、閃長巖、輝綠巖等，見有少量超基性巖小露頭。含鎳超基性巖體被大片第四系覆蓋，形態及規模不清，僅見十余平方米露頭（圖1）。所見銅金礦化主要賦存于凝灰巖、安山-英安質角礫熔巖及安山質火山碎屑熔巖中。礦化地段與金、銅礦化有關的花崗斑巖脈、閃長巖脈、輝綠巖脈及石英脈等較發育。

構造上該區為一南翼倒轉的復式背斜構造，背斜核部為志留系公婆泉群下段，兩翼為公婆泉群上段，其間多為斷層接觸。區內斷裂構造主要表現為一系列近北西西向展布的韌脆性剪切帶，是金銅礦化蝕變帶產出的主要空間構造條件。構造混雜巖帶巖石變形強烈，脆韌性剪切帶發育，鎂鐵、超鎂鐵質巖成群產出，沿剪切帶及邊緣大斷裂后期花崗巖及脈巖大量侵入，形成較強的熱液蝕變帶。

1.2 物性特征

根據在工區地表所采集巖石電性標本物性測定統計結果可知（表1），礦區分布的輝長巖、閃長巖、角巖、凝灰巖質砂巖等巖石的視極化率值較低，視電阻率值較高，顯示出高阻低極化率特征，為本區的背景地段。而多金屬礦和含硫化物的黃鐵礦為伴生關系，強蝕變綠泥滑鎂蛇紋巖和全蛇紋石化輝橄巖普遍具微細浸染狀磁黃鐵礦和鎳黃鐵礦化，含硫化物的礦化體表現為低阻高極化的異常特征，與圍巖有較大電性差異，兩者之間明顯的物性差異是大功率激電在該區尋找多金屬礦化體具備應用前提。

2 激電數據采集

2.1 工作方法

本次施工使用的儀器是重慶地質儀器廠生產的DJF-10大功率激電測量系統，經過開工前試驗，選取的激電觀測參數為供電周期16 s，占空比1∶1，供電脈寬±4 s，采樣延時tD=100 ms，采樣寬度t1=40 ms。由于地處戈壁缺水地區，雨水很少，接地條件差。為了改善供電接地條件，本次工作供電電極采用埋設銅皮，并提前澆鹽水以減少接地電阻，增大發射電流，提高觀測數據的信號強度。本次工作的激電中梯裝置供電極距AB=1 500 m，測量極距MN=40 m，點距為20 m，線距為100 m，測線長度1 000 m。觀測范圍一般為AB 的三分之二，旁測線距主測線的距離不超過AB的三分之一；在重點異常區布設激電測深剖面，激電測深裝置采用采樣不等比裝置，MN 極距與相應AB 距的比保持在1/3～1/30，最小供電極距AB/2 為3 m，最大供電極距AB/2為1 500 m，測深點距為40 m。

2.2 工作布置

本次大功率激電工作布置情況如圖1 所示。首先利用激電中梯裝置圈定激電異常，選擇成礦地質條件最為有利的區域作為本次激電中梯測量范圍，面積約3.0 km2，根據區內主要構造線方向及區域化探異常的分布特征，采用線距為100 m，點距20 m，測線方向為南北向。利用激電中梯圈定出極化率異常區域后，結合工區地質及物性資料確定重點異常，再采用激電測深對重點異常體的埋深、產狀等進行解析。

3 探測結果分析

3.1 激電中梯異常特征

激電野外測量數據經過室內整理后，繪制了測區激電中梯視極化率（圖2）和測區激電中梯視電阻率等值線平面圖（圖3），從圖2可以看出存在3個高極化激電異常帶，分別編號為IP-1、IP-2、IP-3號。

IP-1號異常區域在測區西北部，異常區域走向近東西方向，規模80 m×500 m，中心極化率幅值可以達到10%左右，對應電阻率異常值300～500 Ω·m，異常西端未閉合。與拾金灘金礦化蝕變帶相對應，區域有含硫化物蝕變超基性巖露頭，在露頭處用小四極測深得到該巖石的極化率約為4%。探槽揭露顯示，超基性巖體走向呈北西—南東，長度大于180 m，寬20～30 m，向南西陡傾斜，因此推斷該異常由含硫化物蝕變超基性巖體引起。

IP-2 號異常強度最大，異常區域走向大致呈北西—南東，規模200 m×800 m，具多個高值中心，異常中心極化率幅值可以達到12%以上，對應電阻率異常值30～200 Ω·m，異常南東方向未閉合。該異常與測區剪切帶對應關系較好，位于剪切帶兩側。對異常帶西端近東西向次級異常高值中心檢查，發現了含硫化物蝕變超基性巖體露頭，探槽揭露顯示，超基性巖體呈北西—南東向展布，出露長度202 m，寬12～25 m，向南西陡傾斜。推測該異常帶是由東西走向構造帶后期熱液活動充填了一定量的硫化物。結合區域化探及地質資料，認為該激電異常可能是尋找金等多金屬硫化物礦產的有利地段。由于在地表采集的巖石標本及野外露頭測量巖石的極化率值均小于4%，與通過激電中梯測量顯示的高極化率異常存在不一致的情況，由此推斷該極化率異常為地下隱伏巖體引起，并根據圖2 推斷，極化體異常向西延伸。

IP-3 號異常在測區西南角，為中阻高極化異常，異常區域未閉合，引起異常原因有待進一步工作進行查證。

3.2 激電測深異常特征

IP-2 號異常極化率異常強度最大，且位于韌性剪切帶兩側，地表出露硫化物蝕變超基性巖體，處于成礦有利地段。為了更好地剖析IP-2 號異常，揭示高極化異常體的垂向展布形態，在該異常帶上敷設了2條激電測深剖面，分別為Ⅰ、II 號剖面（圖1）。原始數據經過計算整理成RES2DINV非常規數據格式，采用強制平滑的最小二乘方法反演，反演結果如圖4、圖5所示。

Ⅰ號剖面激電測深反演斷面圖如圖4顯示，剖面淺部海拔高程2 140 m 以上，極化率值在4.0%以內，電阻率值小于200 Ω·m，表現為低阻低極化特征，推測由地表砂土、砂礫石覆蓋層引起。剖面中部海拔高程2 000～2 140 m，其極化率值大于5%，電阻率值小于440 Ω·m，表現為中阻高極化率特征，推測為含多金屬硫化物的巖（礦）石所引起。剖面深部海拔高程2 000 m 以下，其極化率值小于5%，電阻率值范圍在480～600 Ω·m，表現為高阻低極化特征，推測為不含多金屬硫化物的弱風化巖體引起。

II 號剖面激電測深反演斷面圖如圖5 顯示，剖面淺部海拔高程2 140 m 以淺，極化率值小于3.4%，電阻率值在200 Ω·m 左右，表現為低阻低極化特征，推測由地表砂土、砂礫石覆蓋層引起。剖面中部海拔高程1 860～2 140 m，極化率最小值為6%，極化率最大值為12%，電阻率值范圍在60～200 Ω·m，表現為低阻高極化率特征，異常體呈不規則橢圓形，中心位置位于剖面距150～200 m，中心埋深為130 m 左右，推測為含多金屬硫化物的巖（礦）石所引起。剖面深部海拔高程1 860 m 以下，極化率值小于5.5%，電阻率值大于220 Ω·m，表現為中阻低極化特征，推測為不含多金屬硫化物的弱風化巖體引起。

通過對激電測量成果研究分析并結合該區地質特征，在Ⅱ號激電測深剖面距180 m 處布設了1 個鉆孔，終孔深度217.0 m。鉆孔驗證揭示，地表出露的礦化巖體為一小巖枝，厚度11.84 m，普遍具銅鎳礦化，鎳品位0.16×10-2，礦化蝕變超基性巖脈兩側圍巖黃鐵礦化強烈。海拔高程2 080～2 140 m 的鉆孔巖心主要為蛇紋石化斜長橄輝巖、輝石橄欖巖、橄欖輝石巖，硫化物普遍發育，含量基本在1%左右，以黃鐵礦、磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦為主，黃鐵礦以細粒集合體呈團塊狀、薄膜狀分布其中。磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦以細粒集合體呈星散狀、團塊狀分布其中。物性測量顯示該段鉆孔巖心極化率值普遍在3%～8%。海拔高程1 960～2 080 m 的鉆孔巖心主要為絹云綠泥片巖、泥質粉砂巖及長石石英砂巖，硫化物比較發育，含量在1%～3%，主要以細粒黃鐵礦集合體呈浸染狀、細脈狀延裂隙發育。物性測量顯示該段鉆孔巖心極化率值普遍在6%～16%，與激電測深剖面低電阻率高極化率異常對應較好。由此推斷引起該極化率異常的主體為絹云綠泥片巖、泥質粉砂巖及長石石英砂巖中含有的黃鐵礦等多金屬硫化物引起。

4 結論

（1）由于測區屬于戈壁地貌，地表土壤干燥且多裸露風化巖石，激電工作時接地電阻較大，供電特別困難，通過采取埋設銅皮、提前澆鹽水等有效措施改善供電條件，并取得了較好的效果，為在戈壁灘等干旱缺水地區開展電法工作提供了思路。

（2）目前激電測量方法是尋找硫化物最直接、有效的物探方法。本次探槽和鉆孔揭露的礦化體與激電異常相關度較高，表明大功率激電在北山地區尋找隱伏多金屬礦是可行的。

（3）本次工作通過大功率激電中梯掃面圈定出3處高極化率異常區域，其中2 處與地表含硫化物超基性巖體對應較好，經鉆孔初步驗證，發現一厚11.84 m含鎳礦化體，有必要開展進一步的勘查工作。