激電三極測深在鐵銅礦勘查中的應用與研究

胡尊平　陶鵬飛　肖明順　陳亞飛

摘? ?要：鐵銅礦床為關鍵的金屬礦產資源，其勘查效率與準確性直接關系到資源的有效開發與利用。聚焦新疆某一鐵銅礦勘查，深入探討激電單側三極測深技術在該區域的具體應用及成效。通過系統分析礦區地質特性與勘查目標，闡述單側三極測深法的基本原理、儀器構成及技術方法，對實際勘查效果進行詳盡論述。

關鍵詞：新疆；鐵銅礦床；激電法；單側三極測深；地質勘查

電阻率測深法為地球物理勘探的重要手段，其裝置類型的選擇直接關系到勘查效率和準確性[1-6]。在對稱四極、單側三極、三極聯合、軸向偶極、赤道偶極等多種裝置形式中，對稱四極裝置因其成熟性和有效性而備受青睞。在實際勘查中，場地條件往往限制了裝置的選擇。當工作區域場地不具備四極跑極條件時，單側三極測深法成為既經濟又有效的替代方案，該方法特別適用于圍巖電阻率較低、產狀陡峭的目標體[7-11]。

新疆某鐵銅礦位于天山西部，該區礦產資源豐富。由于地形地貌復雜、地下水位高、地質結構復雜等原因，該區鐵銅礦勘查一直面臨許多困難和挑戰。因此尋求一種經濟有效的勘查手段和技術，是提高勘查效率和降低勘查成本的重要途徑[12-13]。該情況下三極測深技術具重要的應用價值和研究意義。

1? 地質概況

研究區位于新疆博羅霍洛島弧帶，屬博羅科努鐵銅成礦亞帶。該鐵銅礦床位于上奧陶統呼獨克達板組大理巖化灰巖和大理巖中，主要受華力西早期第一侵入次的花崗閃長巖控制。礦體產于呼獨克達板組大理巖化灰巖和大理巖與華力西早期第一侵入次的花崗閃長巖接觸帶中，含哈勒尕堤銅鐵礦床和阿沙勒含銅磁鐵礦床。

2? 單側三極測深技術基本原理和應用

2.1? 基本原理

單側三極激電測深法是一種電法勘查方法。此方法供電電極B被放置在遠離測深點的位置（通常是測深點A與測量電極M、N間距的5倍以上）。M、N為測量電極，其中心點O被定義為測深點（圖1）。當通過電極A向地下供入穩定直流電時，測量電極M、N能夠捕捉到由地下介質激發極化特性產生的一次場電位差ΔV1和二次場電位差ΔV2。該方法優勢在于其靈活性和適應性，即使在場地條件受限的情況下也能提供準確的地質信息。

通過逐次改變AO和相應的MN極距大小，測量O點不同深度的視電阻率和視極化率值，了解該測深點下不同深度地質斷面的電性情況。在AO極距較小時，主要反映淺部地電信息；當AO極距較大時，主要反映深部地電信息。AMNB極位置見圖1，裝置系數 K 值簡化計算公式見式（1）：

2.2? 主要特點

與對稱四極測深技術相比，三極測深技術具有獨特優勢。①三極測深技術在場地條件受限的情況下更具靈活性。某些復雜地形或難以布置四極裝置的地區，三極測深是經濟且有效的替代方案；②三極測深技術對于低電阻率、陡峭產狀的圍巖目標體具較好的探測效果，能夠更準確地揭示目標體空間分布和賦存狀態。

3? ?地質-地球物理特征

地球物理勘探時，首先是研究區內各類地質體間的物性差異。為確保本次研究的準確性和可靠性，采用撿塊樣法對測區內主要巖礦石和巖心進行系統磁性和電性參數測定。共采集215件巖礦石標本，涵蓋本區大部分巖礦石，具普遍性和代表性。參數測定數據為推斷地質體分布規律、識別地下構造和預測礦產資源提供重要依據（表1）。

3.1? 磁性特征

磁物性測定揭示矽卡巖在全區具顯著的高磁性（圖2），可產生明顯磁異常。而花崗閃長巖和二長花崗巖磁性較弱，為1.5×10-3～2.0×10-3·SI，僅能產生較小磁異常?；◢忛W長巖（巖心）、大理巖（巖心）和大理巖撿塊樣則表現為微弱磁性，平均磁化率為0～0.64×10-3·SI，無法引起有效磁異常。該磁物性差異使矽卡巖與其他地質體在磁場上易于區分，初步分析可揭示矽卡巖淺部分布。此外，花崗閃長巖相較于大理巖的較高磁化率，為識別兩者的接觸構造提供了依據。

3.2? 電性特征

電物性測定結果揭示了不同巖石之間電性特征的顯著差異。其中，矽卡巖表現出最高極化率值，平均達21.9%，能夠引起明顯的極化異常。而其電阻率平均為7 178 Ω·m，在本區屬中等強度，位于大理巖和花崗閃長巖之間。

值得注意的是，大理巖與其巖心在電物性上呈現出明顯不同。相比大理巖巖心，大理巖撿塊樣極化率和電阻率均表現出較高值。

在花崗閃長巖巖心、二長花崗巖和花崗閃長巖3種巖性中，觀察到平均極化率和電阻率均呈遞增趨勢，其電物性數據提供了重要參考信息，有助于深入了解地下巖體電性特征和分布規律（圖3，圖4）。

綜上所述，矽卡巖作為本區的主要含礦巖性，在極化率方面與其他地質體存在顯著差異，該特征為識別矽卡巖提供了重要依據。而在電阻率方面，矽卡巖與其他地質體表現出中等-高阻特點，差異并不明顯，因此還需要結合地表出露和鉆孔資料來判斷含礦地質體的具體空間分布情況。

4? ?測線布置

在研究區沿地質構造走向垂直布置了5條磁法及三極測深綜合剖面，剖面編號自西向東分別為：W03、W04、60、E39、E27線。磁測剖面和測深剖面的點距分別為10 m和40 m（圖5）。

5? 工作方法

測深采用了重慶奔騰生產的WDZ-5B型5KW整流電源、WDFZ-5型5KW發射機及WDJS-2A型接收機。磁測選用了捷克產PMG-2質子旋進式磁力儀。

共設計19個不同的供電極距（AO），分別為5、7、10、15、25、40、60、80、100、120、160、240、320、400、520、640、760、880、1 000 m。其中，測量極距（MN/2）固定為AO的1/10。供電周期為16 s，延時設置為200 ms，采樣寬度為40 ms，疊加次數為2次。

6? 綜合物探成果分析

通過數據處理得到相關磁異常剖面、視極化率和視電阻率擬斷面圖，下面詳細分析其中的兩條斷面。

6.1? W03線物探異常解譯

剖面自南向北布設，地表出露巖性為上新統砂礫巖、砂巖、粘土和第四系坡積物及大理巖和花崗閃長巖。

磁異常特征 磁異常呈現前、后半段不同的變化特點。前半段變化幅度較小，約為30 nT，地表對應砂礫巖、砂巖、粘土、第四系坡積物及大理巖；后半段變化幅度較大，約160 nT，地表對應大理巖與花崗閃長巖接觸帶，同時還出現含礦矽卡巖及花崗閃長巖（圖6）。結合巖（礦）石的磁性參數得出前半段磁異常變化為地層性質的反映，后半段變化較大階段則可能與矽卡巖的存在有關。

激電測深異常特征 視電阻率異常自南向北可分為3個階段（圖6）。前半段主要表現為低阻特征，推測為砂礫巖、砂巖、粘土、第四系坡積物引起。中段表現為上部高、下部低的電阻特征，高阻呈北傾“V”字型，與大理巖殘留體形態、產狀一致。深部280 m處，出現低阻帶，據鉆孔資料分析或為石榴子石矽卡巖引起，矽卡巖中出現兩層較薄銅礦體，厚度分別為1.04 m和1.43 m，銅品位分別為1.03%和0.99%。最深部視電阻率增加，推斷由花崗閃長巖引起，巖石破碎且蝕變強烈。后段表現為中低阻特征，地表對應花崗閃長巖，500點處呈明顯梯度變化帶，推測為巖體與大理巖接觸帶的反映。

本次測深工作對地表出露的大理巖反映較明顯。大理巖巖體平均真厚度約160 m，自南向北逐漸變厚，近乎垂直。由鉆孔資料可知，含礦巖體矽卡巖主要存在于大理巖與花崗閃長巖接觸部位，即460點視電阻率變化梯度帶部位。推斷大理巖殘留體下盤與巖體接觸帶附近的低阻帶是找礦有利部位。

綜上所述，W03線剖面視電阻率特征較好地反映了該剖面巖性特征，尤其是大理巖、花崗閃長巖和矽卡巖的形態特征?？傮w而言，大理巖呈高阻，花崗閃長巖體呈中阻，矽卡巖呈低阻，砂礫巖和砂巖也呈低阻特征。剖面中部呈北傾“V”字型高阻特征，與大理巖殘留體形態和產狀一致。深部出現低阻帶則可能是矽卡巖中銅礦體引起。此外，在大理巖與花崗閃長巖的接觸帶附近，出現明顯的視電阻率變化梯度帶，是有利的找礦區域。

6.2? W39線物探異常解譯

本條剖面自北西向南東布設，主要出露巖性為二長花崗巖、上新統磚紅色砂礫巖、砂巖、粘土。

磁異常特征 前半段呈鋸齒狀突變，變化幅度為540 nT，表明該區構造活動強烈，導致磁性物質富集不均勻，偶見褐鐵礦化和銅礦化，推測可能是由深部大理巖和巖體接觸帶引起。而磁異常后半段變化平穩，呈現低緩負磁特征，變化幅度為360 nT，推測可能是由淺部上新統黃色鈣質礫巖、砂礫巖、砂巖等巖性引起的（圖7）。

激電測深異常特征 剖面南東端淺部顯示為低阻異常，與上新統黃色鈣質礫巖、砂礫巖、砂巖相對應。深部則呈高阻異常。因該線剖面南東端附近已揭露大理巖，推測該高阻異常為上新統之下大理巖引起。

剖面中段淺部顯示高阻異常，地表巖性為花崗閃長巖，推測花崗閃長巖蓋層之下可能為大理巖，高阻異?；蛴纱罄韼r引起。

剖面北西段深部存在明顯高阻異常，且深部尚未封閉，推測可能為花崗閃長巖蓋層之下的大理巖殘留體引起。高阻異常兩側顯示低阻異常，可能為花崗閃長巖引起。北西側低阻異常異常值較低，推測是由于北西側大理巖殘留體與花崗閃長巖接觸帶中矽卡巖化作用較強，導致電阻率降低。在高阻異常和低阻異常的梯度帶（接觸帶）可見極化率異常帶，其中北西側視極化率異常較為顯著。視極化率圈定的異常呈垂向帶狀，埋深約160 m，形態不規則，極化率極大值達6.2%。推測視極化率異常帶可能由大理巖殘留體與巖體接觸帶中的銅礦體（硫化物礦化）引起，該地段地表出露Cu-6銅礦體和褐鐵礦化二長花崗巖蝕變帶呈環狀分布，可能為接觸帶附近的熱液脈狀銅礦（化）體。

與西礦區W03線深部銅礦體規模和視極化率異常對比，推測東礦區E39線大理巖殘留體北西側視極化率異常由規模較大的矽卡巖型銅礦體引起，具極高找礦潛力。為了驗證這一推測，建議進行深部鉆探工作，并期待在找礦研究中取得突破性成果。

7? 結論與意義

（1） 三極測深技術在新疆某鐵銅礦勘查中具極高的應用價值和研究意義。通過測量地下地質體激電信息，可高精度地探測礦體、地下水和地質構造等信息，以優化勘查方案、提高勘查效率和降低勘查成本。隨著技術不斷發展和應用經驗的積累，三極測深技術在未來的礦產勘查中有望得到更加廣泛的應用和深入的研究，為礦產資源合理開發和利用提供有力技術支持。

（2） 綜合物探結果顯示，視電阻率與地質剖面巖性呈現良好的套合關系。據地表及深部鉆孔資料顯示，上新統磚紅色砂礫巖、砂巖、粘土和第四系坡積物呈現低阻異常，大理巖則呈現高阻異常，花崗閃長巖和二長花崗巖呈現中低阻異常。因此，通過激電測深視電阻率反演得到的高阻異常推測為大理巖殘留體引起。視電阻率異常能反映深部大理巖形態及與巖體接觸帶的產狀，為尋找深部矽卡巖型銅多金屬礦提供依據。

（3） 在西礦區已知W03線深部鉆孔控制銅礦體部位，圈定了視極化率異常，極大值為1.3%。異常值較低，可能為該處銅礦體較?。? m）。而東礦區E39線視極化率異常極大值為6.2%，異常值較西礦區W03線高出數倍，且異常規模遠超過W03線。因此，東礦區E39線深部大理巖與巖體接觸帶可能存在較大規模銅多金屬礦體，為鉆孔布置提供了重要依據。

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Application and Research of the IP Three-Pole Sounding in the

Exploration of Iron and Copper Mines

Hu Zunping1， Tao Pengfei1， Xiao Mingshun2， Chen Yafei2

（1.Xinjiang Geological Survey Institute，Urumqi，Xinjiang，830000，China;

2.Central South Geo-Exploration Institute，China Metallurgical Geology Bureau，Wuhan，Hubei，430081，China）

Abstract： As a key metal mineral resource， the efficiency and accuracy of exploration of iron and copper deposits are directly related to the effective development and utilization of resources. This paper focuses on the exploration practice of an iron and copper mine in Xinjiang， and deeply discusses the specific application and effectiveness of the induced polarization single-side three-pole sounding technology in this area. By systematically analyzing the geological characteristics and exploration targets of the mining area， the basic principles， instrument composition， and technical methods of the single-side three-pole sounding method are described， and a detailed discussion is made on the actual exploration results.

Key words： Xinjiang; Iron and copper deposits; Induced polarization method; Single-side three-pole sounding; Geological exploration

收稿日期：2023-12-25；修訂日期：2024-03-11

第一作者簡介：胡尊平（1990-），男，新疆托里人，地球物理工程師，2013年畢業于中國地質大學（武漢）地球物理專業，現主要從事地球物理正反演研究及勘探工作；E-mail： 469341210@qq.com