双频激电法在辽宁某金矿勘查中的应用

2012-10-10刘良志孙清钟赵智能

东华理工大学学报(自然科学版) 2012年4期

刘良志，孙清钟，赵智能

(1.湖南省有色地质勘查研究院，湖南长沙 410000;2.江苏省地质调查研究院，江苏南京 210018)

随着地质找矿工作的不断深入，地表矿、易发现易开采的矿床日益减少，找矿工作逐渐向深部及工作程度较低的地区转移。我国矿山多分布在山区或偏远地区，其交通不便、地形复杂，找矿工作面临诸多挑战。地球物理作为一种便捷、快速的勘探手段，成为找矿工作必不可少的手段之一，并在实际运用中取得优异的成果(龚育龄等，1999;刘庆成，2004;李靖辉等，2006;马德锡等，2008)。双频激电法，其原理是将高频、低频两种频率的电流合成为双频电流，由发射机同时向大地供电，接收机同时接收高频电位差幅值(ΔVH)和低频电位差幅值(ΔVL)，并自动计算出视幅频率Fs值(何继善，1989;2005)。与传统的时间域激电方法相比，更具有仪器轻便、对地形适应能力强、抗干扰、稳定性好、观测精度高、方便快捷等一系列优点。双频激电法地质找矿，尤其是在山区地形、地质和成矿条件复杂地区得到广泛应用，并取得良好的效果(唐杰等，2010;张权，2010)。本文就双频激电法在辽宁某金矿勘查中所取得的地质效果进行探讨。

1 区域地质背景

工作区属丘陵山区，海拔标高一般为300～600 m，最大高差约300 m，地形类别为Ⅳ类。本区大地构造位置处于中朝准地台、内蒙地轴、建平台拱、宝国老断凸上。矿区主要受北东向的凌源－北票断裂构造控制，断裂北部出露地层为太古宙变质杂岩、片麻岩(AnZ)，南部出露地层为中生代侏罗－白垩系义县组(Jky)地层。义县组主要岩性为:灰色、紫色、紫红色安山质晶屑凝灰岩、安山质集块角砾岩、流纹质凝灰岩、流纹质角砾熔岩。

该区岩浆岩发育，二叠系侵入岩为沙金沟单元的黑云母石英闪长岩，分布于区域北东部，出露面积为10 km2，侵入于太古宙变质杂岩中，岩性为角闪辉石岩，呈透镜状。另见有闪长斑岩、石英斑岩、花岗细晶岩、花岗伟晶岩、安山玢岩成脉状穿切地层。

第四系(Q)主要为新生界全新统冲洪积砂砾石，沿沟谷分布。

2 矿区地质特征

图1 矿区地质与物探工作布置简图Fig.1 The map showing geological and geophysical exploration of mining area

矿区广泛出露太古宙变质杂岩，太古宙变质杂岩由高级变质表壳岩残留体和变质深成岩组成。太古宙变质表壳岩主要为磁铁石英岩及斜长角闪岩组成。其中磁铁石英岩呈层状、似层状、透镜状产出，灰黑色粒状变晶结构，条带状、块状构造，成分为磁铁矿、石英及少量角闪石、斜长石等;斜长角闪岩主要呈暗灰绿色，粒状变晶结构，条带状、块状构造，主要矿物为角闪石、斜长石，其次为云母、辉石。变质深成岩为矿区的高级变质岩，构成区内最古老的结晶基底。岩石类型为黑云母角闪斜长片麻岩。岩石呈灰绿色-深灰色，粒状变晶结构，片麻状构造。矿物成分为斜长石、角闪石、石英、黑云母及少量绿泥石、阳起石等蚀变矿物。

燕山期花岗闪长岩在矿区较为发育，主要出露于矿区东北部，呈岩株状产出，大致呈东西向展布，呈侵入关系侵入到太古宙变质杂岩中。在大马山黑云母石英闪长岩中明显可见黑云斜长片麻岩、黑云角山斜长片麻岩的俘虏体。由于岩体的侵入和同化混染作用，是岩体周围的片麻岩产状比较凌乱，同时形成各种混染岩。

矿区主要受断裂控制，可识别出成矿前构造和成矿后两期断裂构造事件。成矿前断裂构造(即控矿构造)，按其走向可分为NW、NE、NNE，其中北西向断裂呈张扭兼压扭的性质，走向为320°～340°，倾角为30°～45°。

成矿后断裂主要为压扭和张扭性断裂。压扭性断裂可识别出NW、NE及金SN向三组张性断裂为近EW向。后期断裂破坏了矿体的完整性、连续性，对开采可能带来不利因素。矿区主要地质特征如图1所示。

3 地球物理特征及工作布置

3.1 岩石物理特征测定

本区内物探工作程度较低，本次工作使用SQ-3C轻便型双频道数字激电仪对区内主要岩性野外露头按对称小四极法进行了参数测定，共获测试数据190组，统计结果如下:

表1 工区岩(矿)石视幅频率统计结果Table1 .The amplitude frequency of study area

从表1可以看出，未蚀变的各类常见岩石视幅频率都比较低，一般低于1%;蚀变破碎带因含有一定量的金属硫化物，视幅频率相对较高(平均值在1.2%左右)，最高可达5.3%;含金矿体视幅频率最高，约在2%左右，最高可达18%。以上视幅频率特征说明，该区岩、矿石视幅频率具有一定的差异，在本区投入双频激电法圈定找金有利部位，确定含矿层空间分布特征，寻找隐伏金矿，具备较好的地球物理前提。

3.2 工作方法及技术

根据矿区地质和地球物理特征，在本区投入1∶10 000幅频率面积性测量工作，在面积性工作基础上，布置了4条对称四极测深剖面。本次激电工作使用的仪器为中南大学何继善院士研发的SQ-3C双频道轻便型激电仪，按照100 m×20 m的物探网设计，布设了东、西两条基线，采用静态GPS放样定出基线端点和测线端点位置，测量误差控制在亚米级，埋设15 cm×15 cm×35 cm的木桩作为固定标志。工作装置采用激电中梯，供电极距AB=1 200 m，观测极距MN=40 m，观测点距为20 m。

双频激电测深选择对称四极法，大致按照20 m间距来设置测深点。测深电极距选择见表2。

表2 工区对称四极激电测深电极距选择Table2 The electrode distance of Symmetry quadrupole induced polarization /m

4 成果解释

笔者在地质情况比较清楚的23号脉(大部分已采空，局部留存)上布置试验剖面，最终选择了二号频点，根据岩矿参数测定结果和全区正常场计算结果，以Fs=1.7%为异常下限，全区共圈定明显激电局部异常三处，分别编号 E1、E2、E3，具体见图2。其中E1异常特征为高阻高极化异常，E2、E3异常特征为低阻高极化局部异常。此外，个别激电异常范围小、分布凌乱、形态不规整，可能是由于本区滚石发育、电缆纵横、竖井以及巷道密布、供电条件以及MN接地条件较差造成，因而可靠性较低。其中地质图上已知矿脉在物探异常图上没有反映，主要是因为图示矿脉已经基本采空，开展本次物探工作的目的就是为了发现隐伏矿脉，延长矿山服务年限。

4.1 E1 异常区

E1异常区:该异常区位于测区南部，测线L120～L130、140～162号点之间。异常总体呈面状，往南西向有延伸，Fs异常范围在2.2% ～3%之间。异常区主要分布在建平群小塔子沟组片麻岩内，按照循序渐进、逐步深入的基本原则，为进一步评价激电异常E1场源性质及空间展布特征，布置了两条测深剖面L120线(图3)和L125线(图4)，各剖面线断面异常特征分析如下:

L120、L125线东西向布置在E1异常内，介于140～162号点之间，2条剖面视幅频率Fs、视电阻率ρs断面异常特征比较类似。Fs异常段对应ρs高值异常带或者低值异常带。根据区内地质特征和激电异常特征，认为低阻高极化异常，是由裂隙型含金硫化物形成，而中－高阻高极化异常由石英脉型含金硫化物形成。根据L120、L125激电拟断面异常分布特征，以Fs异常为主，2条剖面深部共推定了9条矿化异常带(编号1－1～1－9)。矿化异常体产状为东倾、倾角60°左右。测深结果与平面异常等值线图推断结果基本一致。

图2 激电中梯Fs等值线平面图Fig.2 Contour plan of induced-current middle-gradient Fs

4.2 E2 异常区

E2异常:该异常区位于测区中部(23号矿脉的西侧)，异常高值呈带状、近南北向展布，Fs异常值范围在2.5% ～6%之间。幅值为6.7%，高值异常宽度为100 m以上，走向长度为300 m以上。选择L165(图5)、L185(图6)测线的136～164号点，开展激电测深工作，断面异常特征如下:

在该两幅拟断面图中，视幅频率Fs异常分布特征类似，视电阻率ρs异常特征有所差别，主要与层位岩性有关。浅部局部有小的激电异常显示，主要是由尾砂和电缆影响所致。视电阻率值由浅至深逐渐增高，并出现扭曲和凹陷，则与断裂构造有关，岩层经断层破碎后因为裂隙含水而导致视电阻率降低。根据断面激电异常分布特征，2条剖面深部共推定了4条矿化异常带(编号2－1～2－4)。推测产状为东倾、倾角为60°左右。该地段地表见有竖井，并采到金矿脉。物探推测此异常源为含金矿脉引起。但因该处异常带较宽，单条矿脉一般不具此等规模，推测可能为多条矿化脉构造的整体反映。

4.3 E3 异常区

E3异常:该异常分布在洞子沟一带，强度低、范围小，由于存在村屋、地物等干扰，其异常原因不明。但是其处于23号矿脉的北北东延伸带上，有待进一步查明。

5 钻探、坑探验证结果

依据各剖面视幅频率异常中心位置，全区共大致推定了8条矿化异常带。如图7所示，其中①、⑧号异常带与勘探前已知的12号脉和14号脉对应。从物探异常图上看14号脉往南、往北均有较大的延伸，累计延伸长度大于500 m。除了已知矿脉外，新推定的④～⑦号异常带，均已经钻探和坑探验证见金矿工业矿体，矿体走向为南北向或者北北东向、倾向均为东，倾角在60～70°之间，与激电扫面和测深推断解释情况吻合良好。金矿品位多在2～10 g/t之间，局部地段可达30 g/t，矿体厚度一般0.6～2 m，延深一般＞100 m，连续性较好，偶有尖灭或成鸡窝状富集，全区已探知矿脉累计总长2 100 m以上。其中②、③号异常带因为位于E3号异常区内，存在较多的地表尾砂等干扰物影响，尚未投入进一步工作进行验证。