大功率激发极化法在拉拉铜矿落凼北部找矿中的应用

刘晓葳，邱林，柳康伟，廖晓峰

(成都理工大学，四川 成都　610059)



大功率激发极化法在拉拉铜矿落凼北部找矿中的应用

刘晓葳，邱林，柳康伟，廖晓峰

(成都理工大学，四川 成都610059)

四川省拉拉铜矿落凼矿床是我国典型的大型露天铜多金属矿床。工区位于四川省拉拉铜矿落凼矿床北部。虽然前人在拉拉铜矿进行过激发极化法勘探工作，但是一直效果不佳。为了研究该方法在拉拉铜矿的有效性，在充分研究工作区的地质、地球物理特征基础上，采用大功率激发极化法中间梯度装置与激发极化法测深相组合的勘探方法模式进行勘探研究。通过分析激发极化法异常的平面分布特征与激发极化法测深异常特征，发现这些激电异常与已知地质成果基本吻合，证实了大功率激发极化法勘探在拉拉铜矿区是有效的。通过分析激发极化法异常特征，认为拉拉铜矿具有高极化-中低阻率的激发极化异常特征。此研究为激发极化法在拉拉铜矿地区的开展提供了有力的依据。

拉拉铜矿；激发极化法；中间梯度；测深；异常特征

拉拉地区铁铜矿床是四川省、乃至全国的大型矿产生产基地，对其的勘探研究具有重要的战略意义。众多研究者对其进行了成矿作用、成矿时代、矿床成因、地球化学、地球物理等方面的研究工作，获得了重要的成果(孙燕等，1990,2006；肖渊甫等，2010；冉崇英等，1993；李复汉等，1988；杨应选等，1988；肖渊甫等，1992)。拉拉铜矿床自20世纪60年代建厂采矿以来，已经开采50年左右，矿山资源已面临枯竭危机(朱志敏，2011)。因此，在拉拉地区及其外围进行找矿已是一个非常重要课题(张文宽等，2009；陈根文等，2001；周家云等，2008)。地球物理勘探方法在找矿中有其独特的优势，既方便快捷，又经济有效。而激发极化法是探测金属矿产最有效的方法之一。在过去近半个世纪里，对其的应用为我国的找矿事业作出了巨大的贡献 (李帝铨等，2007；高淑芳等，2005；傅良魁等，1979；袁学诚，1979；关键，2002；刘爱平等，2008；刘瑞德等，2006；汤井田，2002)。以往，很多单位在拉拉地区都开展过地球物理勘探工作，但是由于以往勘探设备存在供电功率不足、野外处理手段不够先进等问题，导致勘探效果不佳。通过对拉拉地区地质、地球物理特征的研究，认识到拉拉铁铜矿床是一个层控型的火山-沉积-变质型铁铜矿床，具有中低阻-高级化率的特征。遵循由已知到未知的原则，在拉拉地区选择落凼矿床北部，进行大功率激发极化法中梯与测深组合勘探试验，研究大功率激发极化法在拉拉地区应用的有效性，其成果将对在拉拉地区进行地球物理找矿有着重要的意义。

1　区域成矿地质背景

拉拉铁铜矿床位于康滇地轴中段。东部以小江断裂为界、西部以金河-箐河断裂为界；构造带向北在石棉一带略有收敛；向南交汇于金沙江-江河断裂带；其内部还有几条著名的深大断裂，走向北南向，如有安宁河、绿汁江、普定河等断裂。这些断裂构造活动的特点是长期性的，自元古代到喜山期一直都有活动，且断裂的性质也多次发生过改变。所以，这些构造活动控制着本区的岩浆活动、沉积与成矿作用(孙燕等，1990,2006；肖渊甫等，1992，2010；冉崇英等，1993；李复汉等，1988；杨应选等，1988；朱志敏，2011)。

拉拉地区包括落凼、老虎山、老羊汗滩、天生坝、红泥坡—板山头、石龙、官地、李家坟等矿段(孙燕等，1990；张文宽等，2009；陈根文等，2001；周家云等，2008)。矿区处于区域性近南北向断裂F13与F29之间。西侧的逆断层F13呈北北东—南南西向，且贯穿全区，F13自白云山，经石头沟、锅厂、官地至大足田向南一直延伸；而东侧的逆断层F29自盐水河，经绿湾、松坪、石龙至绿水。在落凼矿区以南是走向近东西向的正断层F1，F1以南是红泥坡向斜(周家云等，2008)。元古界河口群的小铜厂组、大团箐组、落凼组、新桥组、天生坝组，会理群通安组，三叠系白果湾组，第四系等是矿区内主要出露的地层(孙燕等，1990,2006；肖渊甫等,1992，2010；冉崇英等，1993；李复汉等，1988；杨应选等，1988；朱志敏，2011；张文宽等，2009；陈根文等，2001；周家云等，2008)(图1)。

2　拉拉地区岩(矿)石物性研究

岩(矿)石的物性差异是地球物理勘探工作开展的前提。只有根据准确的物性资料才能选择正确的地球物理勘探方法及其组合模式。通过野外补充采集测量部分岩(矿)石样品物性，并在四川省地矿局、凉山矿业等单位收集拉拉地区的物性资料，对收集与测量得到的地层岩(矿)石标本的电性参数资料进行详细的统计分析。

拉拉地区地层、岩(矿)石电性参数测试分析统计结果表明：铜矿石与铁矿石具有中低电阻率-高极化率特征，碳质板岩具有低阻-高级化率特征，钠长岩、片岩、辉长岩等围岩具有高阻-低极化率特征(表1)。

地质资料显示，含矿地层的顶底板均含有碳质板岩，虽然一般将碳质板岩在地球物理中作为干扰，但是不能一概而论。当含矿岩层中含有碳质板岩时，由于碳质板岩的影响，使得含矿岩层的电阻率减小，极化率增大，因此，可以将碳质板岩作为电法勘探的电性标志层，进行找矿追踪与定位。所以碳质板岩既可以说是一种干扰，也可以说是找矿的一种标志。

所以，拉拉铜矿落凼北部岩(矿)石间有明显的电性差异，具备开展大功率激发极化法勘的探物性前提。

1.第四系残坡积物;2.三叠系：页岩、砂质页岩夹薄层砂岩;3.实测及推测正断层;4.实测及推测逆断层;5,元古界会理群通安组：板岩、结晶灰岩及千枚岩;6.元古界会理群河口组六段：石英钠长石岩、碳质板岩、大理岩;7.元古界会理群河口组五段：白云石英片岩、角闪钠长岩、黑云片岩;8.落凼组;9.大团菁组;10.白云钙质片岩;11.绢云母碳质板岩夹变砂岩;12.白云石英片岩夹变质砂岩，局部夹大理岩;13.元古界会理群河口组二段：变质火山岩夹白云石英片岩、角闪岩;14.闪长岩、片状闪长岩;15.钠长岩;16.二云片岩、二云石英片岩;17.黑云母片岩、黑云石英片岩;18.侵入角砾岩、石英脉;19.地层界限;20.不整合地层线;21.实测及推测不明性质断层;22.实测及推测平移断层;23.铁矿;24.铜矿;25.蓝色框为激电中梯范围、蓝色线为激电测深剖面图1　拉拉铁铜矿床地质与激电勘探范围图(据张文宽等修改)Fig.1　The geological of Lala iron-copper deposit and IP exploration area map

地层电阻率(Ω·m)极化率(%)铜矿石260～100022.5铁矿石200～100035.3钠长岩1000～30002.28片岩1000～96502.25辉长岩1860～68302.27碳质板岩<10028.7

3　工作方法

3.1激发极化法仪器

大功率激发极化法发射端采用加拿大凤凰公司的TXU-30发射系统，最高输出功率为20kW，最高输出电压为1kV；接收端采用重庆奔腾仪器厂的WDJS-2微机激电接收系统。供电周期为8s，断电延时为200ms，采样宽度为40ms，测量叠加次数为2次；测量电极采用廊坊所生产的固体不极化电极。

3.2测量装置

(1)激电中间梯度法面积测量，采样短导线方式。基本网度为50m×20m,供电端AB,接收端MN。测量范围在(1/2～2/3)AB之间，要求观测电场均匀稳定，当测线长度较大时，移动AB极，完成整条测线的观测，在相邻观测段有2～3个重复观测点。

(2)激电剖面测深测量。测深装置采用双边三级测深，供电AB与测量MN垂直，A端在测量剖面上，B端在无穷远处，MN在剖面上依次测量。在激电中梯面积测量得到的异常基础上，将测深剖面部署到较好的异常上，以便了解异常体的空间分布特征。

3.3防干扰措施

由于拉拉地区位于攀西高原，气候较为干燥，导致地表较为干燥。所以，在供电端采用20kW的大功率发电机，并将AB供电电极坑尽量挖深，多个电极坑分布排列，并用盐水将电极坑内的泥土搅拌均匀，呈糊状，尽可能减小供电端的接地电阻，尽量提高供电功率，增强供电信号；在测量接收端，将电极坑表面的浮土与杂物去掉，露出结实的泥土，再将电极坑内的泥土用盐水搅拌均匀，呈糊状，尽量较小接收电极的接地电阻，提高信号接收能力。

4　落凼北大功率激发极化法的应用效果

在试验工作区，采用大功率激电中梯先进行了约3.0km2的测试，部分地段由于地形与开矿等原因，导致数据缺失。在得出激电中梯异常特征的基础上，针对异常布置了一条激电测深剖面。激电中梯视极化率与视电阻率平面等值线见图2。

图2　落凼北部试验区激电中梯视极化率(左)与视电阻率(右)平面等值线图Fig.2　The planar isoline map of IP middle-gradient apparent polarizability(left) and apparent resistivity(right) on the north test area of Luodang

从激电中梯视极化率图中(图2)可见，极化率在西北端有一串珠状、走向北东的高极化率异常，编号为IP1，异常分布虽然不连续，但是单个异常的幅值却较大；极化率异常图的中部区域分布有范围较广的中—高极化率异常区，异常区由北往南分别编号为IP2，IP3，IP4。在图的东南分布有IP5、IP6、IP7三处高极化率异常。结合地质资料，分别对7个异常进行如下分析与解释。

IP1异常处局部地表见到铁矿出露，推测IP1异常应该是由铁帽下存在零星分布的高极化体所引起，这些高极化体可能为埋深较浅的含铜铁矿体。

IP2异常的位置与铁矿出露的位置关系较为密切，异常所处位置地表第四系覆盖层中部分含铁品位达10%，且地表已开始进行了初步的开采工作；推测IP2异常应该也是由于地表铁帽下分布的埋深较浅的铜铁矿体所引起。

IP4异常位置与钻孔CK58位置重合，钻孔深度约为98.88m，在钻孔深度约为28.63m时，发现厚度约20m的含铜矿(化)体，由此可见IP4异常应该是由埋深很浅的铜矿体所引起。

IP5、IP6、IP7三个异常的幅值与范围均较小，推测为测区中鸡窝状矿体所引起。

为查明规模最大的IP3异常在地下的延展情况，布置测深剖面一条(图2紫色线)，测线方位为北偏东7°。连接了IP3、IP4两处异常。其测深断面见图3。

图3　落凼矿床北部L95线激电测深剖面视极化率(左)与视电阻率(右)断面等值线图Fig.3　The section of sounding isoline map of IP middle-gradient apparent polarizability(left) and apparent resistivity(right) on the north test area of Luodang

从图3中可以看出，在距地表150m深以上位置，剖面200～350m处可见一低极化高阻异常区域IP8，这与CK58钻遇的铜矿体在沿测深剖面往北逐渐变薄再尖灭符合。在激电测深剖面里程350～700m处，测深断面异常图的中心位置有一向北倾斜隐伏的高极化-中低阻异常体IP9。IP9异常的厚度较大，似层状分布。结合平面等值线图2，其异常特征与矿体异常特征较为吻合，属于中低阻-中高极化异常特征。将激电测深异常体位置投影到平面等值线图上，其对应于平面等值线图上95号测线2400～2700号点段，与IP3异常范围非常吻合。结合以上分析，推断IP3异常是由一个埋深相对较深的矿体所引起，为有利的成矿部位。

大功率激电中梯与测深组合探测研究试验结果与地质资料和已知含矿部位进行对比分析，在激电获得的低阻高极化异常区与已知的矿体在平面位置上具有较好的对应关系。通过对拉拉落凼铜矿区的大功率激电方法技术试验，认为利用大功率激发极化方法在拉拉地区进行中浅部铜多金属矿产勘探可行有效。

5　结论

(1)在开采矿区，干扰信号强，应用大功率激发极化法可以有效压制干扰信号，提高有效信号。

(2)应用大功率激电中梯与激电测深相结合的勘探组合模式，通过激电中梯发现有利的成矿异常区，再通过激电测深确认异常在地下的分布特征。

(3)在拉拉铜矿落凼矿床北部进行的激发极化法试验是成功的，为该方法在拉拉铜矿及其外围找矿勘探提供了依据。

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Application of High-Power Induced Polarization Method on the North Part of the Luodang Deposit in Lala Copper Mining Area

LIU Xiaowei,QIU Lin,LIU Kangwei,LIAO Xiaofeng

(ChengduUniversityofTechnology,Chengdu610059,Sichuan,China)

TheLuodangdepositoftheLalacopperminingareaisatypicalandlargeopen-pitcopperpolymetallicdepositinSichuanProvince.TheworkingareaislocatedinthenorthpartoftheLuodangdepositoftheLalacopperminingarea.AlthoughthepredecessorshadusedtheinducedpolarizationmethodtocarryouttheexplorationworkintheLalacopperminingarea,buttheexploringeffectwasalwaysnotverywell.InordertostudytheavailabilityofinducedpolarizationmethodintheLalaminingarea,thecombinationexplorationmethodaboutthemiddle-gradientofhigh-powerinducedpolarizationandtheinducedpolarizationsoundinghasbeenusedinthetestworkofthisdeposit,accordingtotheanalysisandstudyofthegeologicalandgeophysicalcharacteristicinthearea.Throughanalyzingtheplaneandsoundingabnormaldistributioncharacteristicsofinducedpolarizationmethod,it’sfoundthattheseIPabnormalismatchtotheresultofgeologicalingeneral,provingthattheexplorationofhigh-powerinducedpolarizationmethodiseffectiveintheLaLacopperminingarea.Afteranalyzingandstudyingtheabnormalcharacteristicsofinducedpolarizationmethod,it’sthoughtthattheLalacopperminingareahasthecharacteristicsofhighpolarizabilityandmiddle-lowresistivity.Atlast,thispaperprovidesapowerfulgistforcarryingouttheinducedpolarizationmethodinLalacopperminingarea.

Lalacopperminingarea;inducedpolarizationmethod;middle-gradient;sounding;abnormalcharacteristics

2016-01-06；

2016-05-23

成都理工大学，中国地质调查局成都地质调查中心“康滇地轴铁铜矿矿集区勘查方法技术示范”(12120113095100)

刘晓葳(1990-)，男，汉，山东潍坊，硕士研究生，研究方向为矿产地球物理勘探。E-mail:1004588918@qq.com

P631.3

A

1009-6248(2016)03-0187-06