激发极化法在甘肃瓜州县辉铜山铜矿外围隐伏铜矿勘查中的应用

李立 陈川 洪江法

摘  要：通过分析辉铜山铜矿体特征及矿山开采时深部找矿成果，发现矿体具SE向倾伏趋势，地表被大面积第四系覆盖。对测区岩（矿）石进行物性测量，发现区内矿石具高极化中低阻电性特征，与围岩电性差异明显，可用激发极化法进行深部地球信息探测。在1∶1万矿区地质填图基础上，采用激电中梯和激电测深2种方法进行矿产勘查，圈定2处明显的激电异常。结合区内地质特征和钻孔资料，发现高极化中低阻激电异常与推测的隐伏铜矿体具良好的空间对应关系，显示该矿区具良好的深部找矿潜力，为进一步详查工作提供了依据。

关键词：甘肃;隐伏矿体;激电中梯;激电测深;辉铜山铜矿

辉铜山铜矿位于测区西北部，属矽卡岩型铜矿床。矿体赋存于下中奥陶统花牛山群矽卡岩化大理岩中或与印支期砖红色钾长花岗岩的接触面上，受NNW向挤压破碎带控制，走向SE向至NW向。前人在辉铜山铜矿已知矿体中开展自然电位法与磁法工作，发现异常与矿体吻合较好[1]。2017年在测区开展激发极化法测量，先后进行激电扫面和激电测深工作，在平面上圈定了两处激电异常，大致推测出矿体深部埋深及走向，为测区后期详查工作提供了依据。

1  地质概况

1.1  地层与岩体

测区位于哈萨克斯坦板块与塔里木板块对接部位（图1），三叠纪晚期的板块碰撞和对接作用，导致大规模岩浆侵入[2-3]。进入燕山早期，区内深源岩浆和成矿流体沿早期断裂上升至地壳浅部，形成钾长花岗岩和相关金属矿床（点）[4]。大面积燕山早期砖红色钾长花岗岩侵入中、下奥陶统花牛山群大理岩中，在与碳酸盐岩接触部位形成矽卡岩型铜及铅锌矿床。

测区出露地层主要有下—中奥陶统花牛山群上岩组，主要由大理岩、角岩、矽卡岩、云母石英片岩组成。该区蚀变作用强烈，主要以蛇纹石化、矽卡岩化为主，次为角岩化、绿泥石化、钾长石化、绿帘石化、绢云母化等[5]。研究区出露岩体主要为北部印支期砖红色钾长花岗岩，亦是该矿床的成矿母岩。F2、F3断裂为区内主要控矿断层，呈NW向展布。据旧矿坑内断裂破碎带特征，推断这两组断裂为导矿构造。沿破碎带两侧发育大量层间滑动及次级构造裂隙，岩石受变质变形、矿化及热液脉体的穿插改造，呈不均匀浸染状构造。矿体主要赋存于黄绿色蛇纹石化大理岩中（图1）❶。

2  岩矿石物性特征及工作方法

2.1  岩矿石物性特征

岩矿石电性差异是电法勘探的前提[6-7]。区内岩性主要为矽卡岩、角岩、大理岩、花岗岩等。选用加拿大研发生产的与GDD大功率激电仪配套的SCIP仪器，采用标本架法进行物性测试，其中大理岩、矽卡岩、花岗岩视极化率均低于1。电阻率总体呈中低阻特征，矿（化）体电阻率低于矽卡岩、大理岩和花岗岩，总体上呈高极化中低阻电性特征，与围岩电性差异明显，为本区开展激电工作提供了较好的物理条件（表1）。

2.2  工作方法

此次工作主要在花岗岩与大理岩接触部位布置激电扫面工作，圈定平面异常。结合平面异常与地质剖面布设激电测深剖面，追溯矿体深部走向及空间展布特征。激电扫面工作测网以规则格网形式布设，采用中间梯度装置，选取加拿大生产的GDD大功率激电仪，主要对视极化率（ηs）、视电阻率（ρs）进行观测。工作前对已知矿体进行了测量极距选取试验，结合实际情况最终选取供电极距AB为1 000 m，测量极距MN为20 m。激电测深采用非等比对称四极装置，极距AB/2=（1/3～1/30）MN/2，测深剖面方向垂直于矿体走向，测深点点距为20 m。

3  激电异常推断解释

异常解释推断是将隐藏于实测数据中异常源的地质体属性及几何参数等信息提取并表达出来[8-9]，同时结合物性和已有地质资料分析异常多解性。

3.1  激电中梯异常特征

区内整体视极化率表现为平稳的低极化特征（低于3%）。通过对区内视极化率值进行统计，区内均方相对误差为0.574%，背景场值为0.7%。据异常下限计算公式得出区内异常下限为1.91%;据异常圈定原则在测区内圈定2处激电异常，编号为IP1、IP2（图2，3）。IP1异常视极化率为1.8%～2.4%，视电阻率为300～600 Ω·m，总体呈高极化中低阻特征，异常长约900 m，宽约300 m，呈不规则椭圆状沿NWW向展布，与F1破碎带出露方向大体一致。经地表探槽揭露，两条蛇纹石化大理岩带与高极化异常区明显对应，异常向SE方向延伸，呈逐渐降低趋势;视电阻率高阻与低阻梯度带部位与地层和岩体接触界线基本吻合，推断该异常是由这两条蛇纹石化大理岩带引起。IP2异常位于IP1异常东北约70 m处，视极化率为1.8%～2.2%，最高2.4%，视电阻率为100～400 Ω·m，长约300 m，宽约120 m，呈SE向展布，与F2破碎带及地表出露的蛇纹石化大理岩对应，异常向SE向延伸，呈逐渐增大趋势，故推断IP2异常也是由蛇纹石化大理岩引起。

3.2  激电测深异常特征

为近一步了解异常垂向及深部展布特征，分别在IP1、IP2异常密集区布置激电测深剖面。穿过IP1异常并垂直异常体走向布设40线、44线、48线、12线4条激电测深剖面。测试结果表明，40线、44线、48线、0线、4线深剖面均有异常分布（图4，5）。本文主要解释IP1异常深部特征。

40线视極化率值为0.1%～2.3%，总体由浅到深呈不断增大趋势，视电阻率值为0～1 100 Ω·m，呈中低阻特征。80～140号点，深度-40～-110 m处显示有激电异常。140号点附近地表出露岩性为蛇纹石化大理岩，该岩体位置与延伸方向同异常体基本一致。

44线剖面视极化率、视电阻率特征与40线剖面相似，70～210号点，深度-30 m以下显示有一处激电异常，异常向南及深部未封闭，总体呈中低阻、高极化组合特征。地表有两处大理岩露头，走向NW向，倾向NE，往SE向延伸被第四系覆盖，为IP1异常区主要含矿大理岩。

IP1深部異常整体呈NW向展布，视极化率最高达2.9%，由西向东异常逐渐增大（图4，5）。结合研究区地质特征可看出，IP1异常西北角出露两处蛇纹石化大理岩带，走向NW向，与异常体延伸方向对应，倾向NE向，与异常体纵向延伸方向一致，如图4中44线、48线所示。经地表探槽揭露可见较明显且富集程度较高的孔雀石化、蛇纹石化。因此，确定IP1深部异常是由这两条蛇纹石化大理岩带引起的，该异常内出露的NW向构造破碎带与异常体吻合，并与异常延伸方向一致。

4  钻探验证效果

综合激电扫面和激电测深结果，结合地表地质线索，于IP1异常布置两处钻孔，ZK4001位于40线160点至180点之间;ZK4401位于44线230点和250点中间（图6-b）。

经验证，钻孔ZK4001穿过异常区且见矿位置与视极化率异常具很好的空间对应关系，钻孔ZK4001在深度-34～-42 m处见矿，15回次34.27～34.80 m处，岩石呈灰绿色，见大量星点状分布的磁体矿、黄铜矿;16回次岩石颜色由灰白向灰黑渐变，磁铁矿与黄铜矿含量逐渐增多，岩石磁性逐渐增强，黄铜矿与磁铁矿呈斑点状或细脉状分布;17回次至18回次0.9 m岩石呈致密块状，具强磁性，岩心表面可见呈细脉状、浸染状分布的黄铜矿。该见矿部位对应的激电剖面呈高极化中低阻特征。矿体西北部深部-30～-90 m为黄铁矿化角岩，故推测80～140点激电异常为该处黄铁矿化角岩引起（图6-a）。

钻孔ZK4401在深-40～-51 m处呈黄绿色，局部为墨绿色，粒状变晶结构，交代结构，浸染状、不连续条带状构造。该段岩石主要由近25%左右的金属矿物和约75%的脉石矿物组成，金属矿物包括黄铜矿和磁铁矿，以磁铁矿为主，二者伴生呈细脉状充填其中。该层黄铜矿化、磁铁矿化由浅至深逐渐变弱，“矿”化富集不均匀。矿体在深部呈SE向延伸，与地表出露的蛇纹石化大理岩延伸方向一致。矿体对应的激电中梯异常于170点至250点呈高极化特征，视极化率值大于2.5%;钻孔ZK4401穿过44线深部异常区，见矿位置与异常对应较好。70～170点激电中梯测量与激电测深剖面显示有高极化异常，经地表探槽揭露，该异常对应处有黄铁矿化角岩出现。结合地质剖面与钻孔信息，推测该处异常是由黄铁矿化角岩引起（图6-b）。

5  结论

本次工作主要根据辉铜山铜矿成矿模式与矽卡岩型矿床成因类型，重点对辉铜山外围两处推测隐伏矿体进行激电中梯测量，并于激电异常处布置激电测深剖面来确定异常体深部延伸，得出以下结论：

（1） 研究区花岗岩与大理岩接触面较复杂，矿体赋存于砖红色钾长花岗岩“舌”状凸出之两侧凹陷处，矿体与砖红色钾长花岗岩的枝状、或脉状侵入体平行并列出现。

（2） IP1异常向SE向延伸，据地表出露线索及钻孔信息推断该处异常延伸是由两条含矿蛇纹石化大理岩带延伸引起，且向SE向逐渐埋深，推断IP1异常区内矿体具SE向倾伏趋势。

（3） 时间域激发极化法对侵染状金属硫化物矿体具很好的探测效果，此次测量圈定的激电异常与推测的隐伏铜矿体具良好的空间对应关系，且圈定的两处异常均已见矿，矿体赋存较好。

（4） 经钻孔验证，测区矿体中富含磁铁矿，建议在激电异常区采用磁法勘探区分矿体与黄铁矿化角岩，进一步确定矿体深部边界和走向。

参考文献

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[8]    国土资源部.时间域激发极化法技术规定[M].北京：国土资源部出版社，2016，24-26.

[9]    李金铭.激发极化法方法技术指南[M].北京：地质出版社，2007，1-2.

Abstract： By analyzing the ore body characteristics of Huitongshan Copper Mine and the deep prospecting results， it is found that the orebody tends to dip southward and eastward， and the surface is covered by a large area of Quaternary. The physical properties of the rock （ore） in the survey area are measured，It is found that the ore in the area has the electrical characteristics of "high polarization， medium resistance"， which are obviously different from the electrical properties of the surrounding rock. Therefore， the induced polarization method is used to deep ground. Spherical information detection. On the basis of geological mapping of 1：10，000 mining area， two methods of intermediate gradient induced polarization measure，electrical sounding of induced polarization are used to carry out metal mineral exploration， and two obvious IP anomalies are delineated. Combining with geological characteristics and borehole data in the area， it is found that the IP anomalies with high polarization， medium resistance and low resistance have a good spatial correspondence with the conjectured concealed copper orebody， which shows that the mining area has a good deep prospecting potential for further exploration. The detailed investigation work provides the basis.

Key words： Gansu;Concealed orebody;induced electric medium gradient method;induced–polarization sounding;Huitongshan Copper Mine