激发极化法在平头山井铜多金属矿的应用

闫廷亮，李金山，李鹏飞

（甘肃省地矿局四勘院，甘肃 酒泉 735000）

勘查区地处塔里木-南疆地层大区，中天山-北山地层分区，中天山-马鬃山地层小区。区内地层出露较全，分布较广。主要有太古宙—古元古界、长城系、蓟县系、寒武系、奥陶系、志留系、二叠系、侏罗系、新近系及第四系的地层；构造以近东西向断裂和复式向斜为主，岩浆活动较强烈；区域矿产以铁、煤、重晶石为主。

1 测区地质、地球物理特征

1.1 测区地质

1.1.1 地层

区内出露地层由老到新为太古宇—古元古界敦煌岩群、长城系古硐井群、蓟县系平头山组、寒武系西双鹰山组和双鹰山组、奥陶系罗雅楚山组、志留系公婆泉群、二叠系双堡塘组和红岩井组、侏罗系水西沟群、新近系苦泉组及第四系全新统。

1.1.2 构造

本区的构造特点是褶皱强烈，断裂发育。

工作区地处天山—内蒙褶皱系，北山褶皱带的近中央部分。经受各期次构造运动的影响，致使区内构造复杂，褶皱重叠，断层交织，构造线相互干扰。

1.1.3 岩浆岩

区内岩浆活动频繁，以华力西中、晚期侵入岩及加里东晚期侵入岩为主，出露面积较大，其产状有岩基、岩株和岩墙等。岩性复杂，超基性、基性、中性和酸性岩均有，而以酸性岩为主。脉岩也很发育，种类繁多。

1.1.4 区域矿产

普查区位于天山—兴蒙造山系、额济纳旗—北山弧盆系—公婆泉岛弧，处于红十井—牛圈子—白山堂成矿带（加里东—华力西期营毛沱—牛圈山磷、铜、铁、锰、钒、铀矿成矿带），并处于“甘肃北山营毛沱－玉石山整装勘查区”中，矿种主要有铁、铜等。

1.2 地球物理特征

岩矿石的电性差异是电法勘探应用的前提，也是资料解释的物质基础，正确、合理的选取岩矿石的电性参数，不但对勘探方法可进行优化组合，同时还可以提高综合电法的解释精度，根据区域物性资料及岩性测定，矿区内铜矿石视极化率最高，ηs在4.5%～19.2%之间，视电阻率相对较低，ρs在186Ω.m～840Ω.m之间；黑云石英片岩为含矿围岩ηs在5.0%～8.0%之间，在局部地段金属硫化物富集，黄铁矿含量增高、铜含量随之增高，因此引起“高极化低电阻”异常；阳起片岩白云质大理岩ηs在2.2%～6.0%之间，其金属硫化物含量相对较低，视极化率较低，视电阻较高，其物性参数特征见表1。

表1 平头山井铜多金属矿区岩矿石电性参数一览表

2 工作方法技术

激发极化(激电)法是50年代末和60年代初在我国开始试验研究和推广的。实践证明，它是应用最广和效果最好的一类电法勘探方法,早期是以直流(时间域)激电法为主,通过长期应用和研究取得了许多重要成果,如短导线测量和近场源激电法等[1]。

表2 供电、测量电极极距排列表

2.1 基本原理和方法

在稳定电流(或直流脉冲)的激发下，电流场中岩石和矿石产生激发极化效应，研究电场随时间变化的特性，称为直流激发极化法，又称时间域激电法[2]。大多数直流激电仪同时观测视电阻率和视极化率两个参数。直流激电法野外工作装置有中间梯度、对称四极、三极或联剖、偶极—偶极、二极等，是根据工作要求进行电极间的不同排列形式。又根据观测目的不同分为剖面法和测深法，剖面法追索和圈定异常地质体的平面分布范围;测深法则探测和评价异常体纵深分布特征，如形态、产状、延伸等[2]。

2.2 技术参数选择

（1）激电中梯：通过极距实验，选取极距AB=600m，MN=20m，点距=10m。通过实验，供电脉宽选择8s，延时为200ms进行。

（2）激电测深：AB=5MN，控制深度150m～500m，测深拉线方向应平行于构造或矿体走向。测深点点距根据需要取20m～40m不等，以达到工作目的为原则。其供电、测量电极排列见表2。

3 成果解释

平头山井铜多金属矿通过剖面工作，共发现激电异常3处。其中Ⅰ矿段激电异常经钻探验证由强黄铜矿化黄铁矿化黑云母石英片岩引起，为矿致异常。Ⅱ矿段发现激电异常2处，该激电异常可能与含铜阳起片岩有关。下面以Ⅰ矿段M1异常为例，进行表述。

3.1 M1异常

M1异常位于Ⅰ矿段中部，异常轴向方位约60°，长约400m，宽50m～100m，异常呈“高极化低电阻”特征。视极化率一般为7%～11%，最高可达13%；视电阻率一般为400Ω·m～1000Ω·m，最低为200Ω·m左右。异常中心地表出露岩性以方解石黑云石英片岩为主，局部有金属硫化物富集，因此地表反应出4%～6%极化率。异常中心深部30m以下岩性为黄铁矿化黄铜矿化方解石黑云石英片岩，因此引起明显的“高极化低电阻”异常，视极化率最高可达13%以上，视电阻率最低降至500Ω·m以下。

在M1异常幅值最高处（98/1测点）实施钻孔ZK0101,岩心鉴定显示异常中心对应岩性为方解石黑云母石英片岩，30m以下发现黄铁矿化黄铜矿化。在孔深80m、100m分别见Cu矿体2层。其中80m处铜矿体视厚度1.5m，平均品位0.28%；100处铜矿体视厚度1.87m,平均品位1.64%。

3.2 激电中梯曲线

在94—103/5测点之间出现“高极化低电阻”异常，视极化率一般为7%～10%，视电阻一般为500Ω·m～1000Ω·m，在点98/5测点视极化率出现极大值为12.9%，视电阻率最低为230.9Ω·m，异常位置地表所对应岩性为方解石黑云石英片岩，钻探结果显示该激电异常应由深处黄铁矿化黄铜矿化方解石黑云石英片岩引起。88/5测点以北视极化率降低至4%以下，视电阻率急剧升高，最高达12482.8Ω·m，与白云质大理岩对应。105/5测点以南视极化率曲线较平稳，基本为5%左右，视电阻率略有升高，一般为1200Ω·m～1500Ω·m，对应地段第四系覆盖，推测由局部出露的方解石黑云石英片岩引起。

图1 平头山井多金属铜矿M1异常视极化率（ηs）、视电阻率（ρs）平面等值线图

3.3 激电测深

视极化率等值线在浅部均较低、且逐渐升高，推测由于地表存在第四系覆盖，且浅部地层氧化作用较强，其中金属硫化物含量较低所致。101/1测点以北浅部视电阻率等值线幅值较高，该段位于山脊之上，地层出露，故视电阻率升高与地形影响及地层出露有关。95—104/1测点深部70m～200m深度处出现“高极化低电阻”异常，视极化率值为7.5%～9.0%，最高达10%以上，视电阻率值为800Ω·m以下,推测金属硫化物较富集、含量较高，是铜矿成矿有利部位，产状应与地层相一致。

图2 平头山井铜多金属矿Ⅰ矿段1线综合剖面图

92/1测点以南深部出现“高电阻低极化异常”，视极化率值在3%以下，视电阻率值在1400Ω·m以上，应由金属硫化物含量较低的大理岩所引起。

在92—95/1测点处视电阻率及视极化率等值线梯度带上应存在一断层，产状北西倾。104/1测点以南深部视极化率等值线降低，视电阻率曲线升高，与方解石黑云石英片岩对应。

在98/1点实施钻孔ZK0101,孔深220m。岩心鉴定显示异常中心对应岩性为方解石黑云母石英片岩，30m以下发现黄铁矿化黄铜矿化，局部强黄铁矿化黄铜矿化。在孔深80m、100m分别见Cu矿体2层。其中80m处铜矿体视厚度1.5m，平均品位0.28%；100m处铜矿体视厚度1.87m,平均品位1.64%。对比分析钻探结果与测深数据，可见成矿位置位于低阻带中部、高极化带上顶面梯度带上。此结论可作为其他测线布设钻孔的依据。

结合钻探资料及本次物探结果，在M1异常深部80m～100m出现的“高极化低电阻”异常，由金属硫化物较富集引起，并有铜矿体伴生存在，其产状北西倾，与地层产状相一致。

4 结论

激发极化法是现阶段寻找金属矿的主要物探方法之一，其工作原理简单，方法技术容易实现，异常特征简单明了，在全国各地质单位得到了广泛应用。铜等其他金属矿具有高极化低电阻率的地球物理特征，利用激电中梯扫面可以快速发现并圈定激电异常，继而利用激电测深分析极化体的深部赋存状态，可以为下一步的工程验证提供充足的地球物理依据。

[1]李金铭.电法勘探方法发展概况[J].物探与化探,1996,20(4):250-258.[2]蔡运胜,尹洪岩,张进国,等.激发极化法工作原理方法及应用效果探讨[J].矿产勘查,2012,03(2):212-218.

[3]时间域激发极化法技术规程DZT 0070-2016

[4]电阻率剖面法技术规程DZT 0073-2016

[5]杨成德.地质找矿中的物化探技术研究[J].科技传播,2012(12):97+106.

[6]汤超,陈军强,刘晓雪,等.内蒙古达茂旗北部岩浆活动与铜金成矿作用[J].地质与勘探,2013,49(2):224-235.

[7]汤超,陈军强,刘晓雪,等.内蒙古达茂旗北部岩浆活动与铜金成矿作用[J].地质与勘探,2013,49(2):224-235.

[8]钟长汀,席忠,赵维宽,等.内蒙古大青山地区金矿床类型、控矿规律及找矿方向[J].地质调查与研究,2005,28(4):240-249.

[9]杨合群,李文渊,姜寒冰,等.西北地区铬铁矿主要类型[C]//中国地质学会2013年学术年会论文摘要汇编——S14幔源岩浆活动及其岩浆成矿作用:背景、机制与标志分会场.2013.