激发极化法在闽北官司坪多金属矿勘探中的应用

2021-08-28赖海金

能源与环境 2021年4期

关键词：北东极化电阻率

赖海金

（福建省121 地质大队福建龙岩 364021）

激发极化法是探测金属矿的最有效方法之一，特别是在铜、铅、锌、钼等各类有色金属矿床的勘探上发挥了重要的作用［1-3］。

1 激发极化法简介

大功率激电方法可以输出较强的电流，压制各种干扰信号，提高信噪比。在近年来的金属矿产勘查中，特别是在寻找隐伏矿和深部矿产的新一轮找矿中，大功率激电方法发挥了重要作用并取得了良好的找矿效果［4-6］。

2 工作区地质及地球物理特征

工作区位于闽北武夷山脉北东的东侧，自20 世纪80 年代发现化探异常以来，该区周边的的找矿工作时断时续。2007年在该区东边金竹坑矿区通过地质、槽探验证了化探异常，圈定了矿（化）体12 条，并认为通向本工区的北东向构造可能含矿，给进一步找矿提供了外延。为了解区内矿脉的具体分布、走向，扩大找矿成果，在区内通过大功率激发极化法进行了找矿的研究。

2.1 地质特征

工区内及周边附近出露的地层有早侏罗世梨山组（J1l）和古元古代大金山组第二段（Pt1d2）。

区内构造以断裂为主，主要出露北东向及北西向的断裂，构造规模大小不一，具有多期次活动的特征。其中控矿构造以北东向为主，构造性质为先压后张。后期的破矿构造则以张性断裂为主，其中大部分充填岩脉。

矿区侵入岩主要为燕山晚期花岗斑岩（γπK1），另外还广泛见有石英斑岩、花岗斑岩、花岗岩等脉岩。

根据对相邻矿区金竹坑资料进行分析，矿体主要产于早元古代大金山组中，部分产于大金山组与中生代梨山组接触带中。受断裂构造控制，矿体主要以脉状赋存于北东向构造破碎带中，矿体规模、形态受构造破碎带控制明显。

工区化探异常以Ag、Pb、Zn 为主，伴有Cu、Mo、Co、Mn、Ni、Be、Bi、Sn、Sb、Hg 的异常，其中Ag、Pb、Zn、Cu 具浓度内带，Ag 元素异常面积为15.39 km2，最高值分别为6 440 ng/g、5 670 μg/g、1 258 μg/g、294 μg/g。且异常浓集中心套合非常好，浓度分带清晰，浓度梯度变化不均。异常中心呈椭圆状，呈北东向展布。

2.2 地球物理特征

（1）岩矿石电性特征。根据本区岩石露头小四极法测定结果（表1），矿化黑云斜长变粒岩，普遍比无矿化的黑云斜长变粒岩、花岗斑岩、梨山组砂岩幅频率高，电阻率较低。砂岩、黑云斜长变粒岩的幅频率差异性不大，但黑云斜长变粒岩电阻率较低。花岗斑岩幅频率最低，电阻率最高。说明该区具备开展激电工作的物性前提。

表1 岩矿石物性参数特征表

（2）测区磁性特征。根据前期1∶5 万高精度磁测结果，官司坪异常区内△T 异常如图1 所示：自北向南分为三部分，整体趋势为弱负-中正-弱负；正磁异常在1∶5 万图幅内表现为圈闭的哑铃状异常，有两个极值中心，该异常轴向北西，位置基本与区域断裂F2对应；哑铃状异常中间部位可能存在一断裂。南、北两侧表现为低缓的负磁异常，对应区域内揭露的老地层。

图1 官司坪△T 异常等值线图

3 大功率激发极化法的应用与效果

3.1 大功率激电野外工作

3.1.1 工作装置与电极距

利用激电中梯装置圈定含矿异常，发现异常后利用激电测深对中梯异常进行解剖，以了解矿体产状、埋深及连续性。通过试验结果确定采用中梯方法时供电极距AB 为1 500 m，MN 为40 m，测线长度1 000 m，线距100 m，点距10 m；采用激电测深时，点距40 m，最大供电极距AB 为2 000 m，最小AB 为30 m。

3.1.2 供电电流及参数设置

当工作地区的干扰比较小时，为了保证观测数据的精度，在直流激电法中要求一次场电位差＞10 mV，二次场电位差＞0.3 mV。为保证观测信号，采用发射电压850 V～1 200 V，供电电流在1 500 mA～2 500 mA 之间；供电周期32 s，断电延时200 ms，采样宽度20 ms。

激电测深时也尽量加大供电电流，以提高二次场的电位差，保证观测精度，参数设置与中梯是基本一致。

3.1.3 野外观测技术措施

工区为浅覆盖地层，水系切割严重，局部岩石裸露，造成接地电阻很大，使测量电极电位差不稳定。为了获得可靠的观测结果，相应采取了一些措施：①在MN 测量电极处浇灌盐水，减小因接地不好引起的电极极化效应，使MN 电极间的电位差稳定，保证了测量的精度；②增加重复观测次数，以获得可靠的信息；③做激电测深时，每个极距均进行重复测量，待读数一致时，才记录数据。

3.2 异常特征及推断解释

3.2.1 激电中梯平面异常特征及解释

工区激电中梯共开展21 条剖面，网度为100 m×10 m。

根据工作区物性参数测定结果，矿（化）石具有比其他地层岩石高的极化率特征，且差异较为明显；而视电阻率各地层岩石虽有一定的差异，但受地形因素影响较大，故本区确定激电异常的电性参数选取主要为视极化率ηs，视电阻率ρs 作为参考。

图2、图3 分别为视极化率等值线图和视电阻率等值线图，测区视极化率整体呈北高-中部低-南高的规律。据此，将工区区分为3 个视极化率带，分别为北部高视极化率带、中部低视极化率带和南西部高视极化率带。

图2 测区视极化率分区图

图3 测区视电阻率异常分区图

北部高视极化率区内视极化率异常等值线呈局部球状，整体呈条带状分布，走向北东，对应地质填图的J1l2。视极化率值大部分大于2.5%，局部低于2%，等值线梯度变化大。该区内包含D-1、D-2 两个极化率异常区，南侧D-2 高极化率异常带对应地质揭露的γπ 与J1l2断裂接触带，地表揭露有局部黄铁矿化、黄铜矿化蚀变，推测该高视极化率异常带为断裂接触带中矿化蚀变的反映。

D-1、D-2 高极化率异常均对应相对低电阻率异常，结合该区地质揭露的J1l2中含有灰黑、灰色厚层状细砂岩、粉砂岩夹中粒砂岩、粉砂岩分析，该地层中可能含有石墨和硫化物从而引起低阻高极化率的干扰反应。

中部低视极化率贯穿整个测区，呈狭长的条带状，整体呈北东向展布，东、西侧均有扩大趋势。该低视极化率异常基本沿着北东向断层F1展布。绝大部分视极化率值在2.0%以下。该区北东侧地表揭露为Pt1d2，西南侧地表揭露为J1l2，区内无化探异常，推测该低视极化率带为大金山组变粒岩和梨山组二段细砂岩、粉砂岩的电性反映。

南西部高视极化率异常区在测区内出露面积最大，大于本次激电勘探区的1/2，该异常区内大部分地质揭露为Pt1d2，只有西侧和南侧局部揭露γπK1与J1l2。视极化率特征与北部高视极化率带类似，仅局部小于2.0%。

区内包含了D-3～D-10 共7 个高极化率异常，其中D-4、D-9、D-10 分别与西侧γπK1和Pt1d2的断层接触带、南侧Pt1d2和J1l2接触带对应，推断是地层接触带上矿化蚀变的反应；其余异常均分布于Pt1d2内，推断是局部矿化黑云斜长变粒岩、斜长角闪变粒岩在电性上的反应。

该区内表现为中等视电阻率异常，视电阻率值基本介于1 000 Ω·m～2 000 Ω·m，局部小于500 Ω·m。

总体来看，3 个视极化率带分界清晰，相互间差异明显，较好的反映出了不同岩性组段之间的分界线、大致勾勒出了大金山组内可能的矿（化）体范围。

3.2.2 激电测深剖面特征及解释

为了对区内激电中梯主要异常进行剖析，以了解是否为矿脉及其产状、埋深和延续性，通过与地质、化探人员进行综合研究后，在激电中梯异常反应较好的157/L5、161/L5、165/L5、169/L5、173/L5（对应异常编号D-6）进行激电对称四极测深，结果见图4：L5 线测深剖面图视极化率值介于1.8%～5.5%之间，相应的视电阻率值在100 Ω·m～2 000 Ω·m 之间，视极化率和视电阻率均变化较大。从横向上分析，视极化率基本呈现中等-低-高-低的反应，相应的视电阻率呈现低-中-低-高的反应；横向上电性反应的复杂一定程度上指示了断层构造的存在。

图4 L5 线激电对称四极测深拟断面图

拟断面图可划分出两个极化率异常区，编号为Ⅰ、Ⅱ，而Ⅱ区又可划分为Ⅰ-1 和Ⅱ-2。

（1）极化率异常Ⅰ区。该区位于157/L5 号点AB/2 在50 m～150 m 之间，视极化率值＞3.0%，视电阻率值300 Ω·m～400 Ω·m。从图4 可以看到，勘探线北西端异常未封闭，结合该点位附近地表见少量黄铁矿化石、铅锌矿化蚀变，认为该激电异常为矿化体所引起。

（2）极化率异常Ⅱ区。该极化率异常区范围较大，呈纵深向发展，底部未封闭，有向深部扩展的的趋势，异常主要由165/L5、169/L5 2 个点控制。其中Ⅱ-1 区异常中心位于169/L5号点AB/2 为33 m 附近，视极化率＞3.5%，极值5.5%；视电阻率介于100 Ω·m～600 Ω·m，异常呈圈闭状，整体呈低阻高极化反应。地表揭露有石英脉，带内具褐铁矿化、黄铁矿化和铅锌矿化蚀变，推断该激电异常由矿（化）体引起。Ⅱ-2 区异常位于Ⅱ-1 下部，顶底埋深位于AB/2 为100 m～150 m 约离地表40 m 处，视极化率＞3.5%，极值4.0%；视电阻率介于600 Ω·m～1400 Ω·m，整体呈中高阻高极化反应；异常向深部延伸，未封闭，结合地表揭露情况推断该异常为矿（化）脉引起。

基于对上述激电成果的分析，综合以往地质和化探成果情况，认为该区存在受断裂构造控制的热液型金属矿床的可能性很大，故建议在激电异常编号D-6 进行地质验证；通过槽探、地质路线控制验证了D-6 异常为赋存在北东走向的大金山组与中生代梨山组接触性构造破碎带中铜铅锌矿化脉引起，达到了预期的地质效果。