李炳謙

（新疆大學(xué)地質(zhì)與礦業(yè)工程學(xué)院，新疆烏魯木齊830047）

1 概述

甘肅省北山地區(qū)一直為國內(nèi)眾多地質(zhì)院校及科研單位的研究熱點地區(qū)[1]，區(qū)內(nèi)可見鉆井溝金礦、磨盤山銅礦、輝銅山銅礦、花牛山鉛鋅礦等礦床，是銅、鉛、鋅、金、銀礦床集中區(qū)[2]。本區(qū)以往地質(zhì)研究程度較高，但深部礦體的空間分布尚不明確，特此開展激電掃面工作，筆者結(jié)合礦區(qū)已有地質(zhì)資料，通過一系列實驗對比圍巖與礦體的電性差異，證明了輝銅山銅礦礦區(qū)的激電中梯方法的有效性，并發(fā)現(xiàn)CuⅡ礦體北西處相對于南東埋深較淺。

2 礦區(qū)地質(zhì)概況

輝銅山礦區(qū)位于甘肅省瓜州縣，距柳園鎮(zhèn)直距約23km，海拔1600～1900m，相對高差約50m[3]。礦區(qū)出露的地層由老至新為花牛山群上巖組（O1-2Hnc），巖性主要為大理巖、蛇紋石化大理巖、矽卡巖、云母石英片巖（見圖1）。其中蛇紋石化大理巖為礦區(qū)賦礦巖性；墩墩山群（D3Dn），巖性主要為流紋斑巖偶夾大理巖；紅柳園組（C1h），巖性主要為灰綠色砂巖，局部夾灰?guī)r；更新統(tǒng)（Q3al-pl）沖洪積物構(gòu)成的砂礫石層。礦區(qū)北部可見有肉紅色花崗巖（γ42c）侵入花牛山群上巖組（O1-2Hnc）。礦區(qū)蝕變主要有孔雀石化、大理巖化、綠泥石化、絹云母化等。

3 地球物理條件及儀器選擇

巖（礦）石的電性差異是開展電法工作的前提，特此采用標本法對輝銅山礦區(qū)的巖（礦）石電性參數(shù)進行測量[4]，詳見表1。

由表1可以看出，區(qū)內(nèi)主要巖（礦）石電性參數(shù)變化較小，各類巖（礦）石電性差異較大。其中黃銅礦礦石的極化率平均18.1%，最大可達30.544%，電阻率最高為圍巖綠簾石化矽卡巖，最高可達1162.441Ω·m，礦體一般具中、低阻，高極化的特征；圍巖具高阻、低極化的特征。從已掌握的礦區(qū)地質(zhì)資料可知，該礦床形成的主要礦石為金屬硫化物礦石，同時并未發(fā)現(xiàn)較為明顯的石墨化、炭質(zhì)地層等強烈干擾地質(zhì)體，不僅具備激發(fā)極化法尋找金屬硫化物礦體的物性條件，同時，通過物性測試，可指導(dǎo)后期激電異常的解譯。

本次激發(fā)極化法使用的儀器為加拿大GDD大功率直流激電儀，與傳統(tǒng)直流激電儀不同的是該儀器極化率信息是讀取M1-M20的算數(shù)平均值，大大提高了數(shù)據(jù)的準確性，同時，儀器可采集數(shù)據(jù)的視電阻率、自然電位、一次電位等參數(shù)[5]。

4 激電中梯剖面分析

根據(jù)已有地質(zhì)資料，選取3處有利區(qū)開展激電有效性實驗。通過改變供電極距AB，從而研究地下電性體的響應(yīng)特征。為保證數(shù)據(jù)的質(zhì)量，觀測范圍在2/3AB處，供電電極采取除銹、澆鹽水、鋪設(shè)鋁皮等手段從而達到減小接地電阻的目的。具體位置見圖2。

結(jié)合已有地質(zhì)資料，因能夠突出激電異常為基本原則，確定激電中梯供電電極AB=800m；MN=20m；供電脈寬2s；發(fā)射周期8s；占空比1∶1。于3處有利區(qū)開展實驗，實驗結(jié)果如下：

表1 礦區(qū)主要巖（礦）石電性參數(shù)表

位置一共有2條測線，每條測線長140m，線距15m；沿北東方向共有16個測點，點距20m。由于地表覆蓋較多，CuI礦體地表沿走向露頭僅150m，厚度3～5m不等傾向北東，傾角較大，局部近直立。礦體中金屬礦物主要為輝銅礦、黃銅礦、黝銅礦、黃鐵礦等，圍巖為透輝石化矽卡巖，礦體與圍巖具有一定的電性差異。受采坑的影響，測線均部署在已知Cu I礦體沿走向延伸處。經(jīng)測試可見Cu I礦體沿走向延伸處可見有2.03%、2.16%的視極化率，礦體處呈現(xiàn)有中阻、高極化的特征。就視極化率而言，已知礦體兩側(cè)呈現(xiàn)出逐漸遞減的趨勢，具“兩低夾一高”的特征。

位置二位于已知CuⅡ礦體北西處，由于地表覆蓋較多，探礦工程揭露北西處礦體斷續(xù)露頭長約250m，寬約5～30m不等，傾向北東，傾角約80°，礦體內(nèi)金屬礦物以輝銅礦、黃銅礦、斑銅礦為主，圍巖為大理巖、蛇紋石化大理巖。沿已知礦體走向方向部署2條垂直于礦體的測線，單條測線長220m，線距15m，點距20m，共24個測點。經(jīng)測量發(fā)現(xiàn)，CuⅡ礦體于已知礦體走向延伸處有1.7%～1.8%不等的高視極化率，異常較為寬緩，礦體兩側(cè)視極化率呈逐漸衰減的趨勢，就視電阻率而言，礦體處呈中阻，與物性測試結(jié)果相符。但南西處最大可見視極化率為2.22%的異常，由于其深部地質(zhì)情況未知，并不能對其做出解釋。

位置三位于已知CuⅡ礦體南東處，根據(jù)已有探礦工程揭露發(fā)現(xiàn)，北西處礦體傾向北東，傾角85°～95°不等。受構(gòu)造作用及沖洪積物的影響，南東處礦體走向北東，特此于北西、南東2處部署2條測線，方位45°，單條測線長200m，點距20m，共22個測點。經(jīng)測量發(fā)現(xiàn)，已知礦體沿走向視極化率約1.8%～2.08%，礦體北東處視極化率呈現(xiàn)出降低的趨勢，就視電阻率而言，礦體低阻，圍巖為中、高阻。但南西處視同樣出現(xiàn)異常，最大2.25%。已有地質(zhì)資料較少，并未對其深部開展工作，因此無法對其進行合理解釋。

在對CuⅡ礦體進行有效性實驗時發(fā)現(xiàn)，當供電電極AB=1000m、MN=20m、供電脈寬2s、供電周期8s、占空比1∶1時，南東處的位置三已知礦體處視極化率仍具有“兩低夾一高”的特點。

由圖3中可看出，測點通過位置二中礦體上方時，視極化率變化較小，視電阻率呈現(xiàn)出由南向北逐漸增大的趨勢，因此推測深部未出現(xiàn)高極化的電性體，換言之，深部礦體減滅。而位置三中已知礦體沿走向北東處，仍出現(xiàn)1.8%的視極化率，因礦體為北東傾向，因此推測該高視極化率屬礦致異常。

5 結(jié)論

具有效性實驗表明，當測線通過已知礦體時，視極化率表現(xiàn)出“兩低夾一高”的特點，視電阻率的變化趨勢也較為明顯，證明加拿大GDD大功率激電儀在輝銅山礦區(qū)效果顯著，并且當供電電極AB=1000m時CuⅡ礦體位置三視極化率仍變化顯著，而位置二從視電阻率還是視極化率中并未表現(xiàn)出明顯的特點，因此推測CuⅡ礦體北西處沿南東走向埋深逐漸增大。

[1]張新虎.甘肅省區(qū)域構(gòu)造及區(qū)域成礦找礦研究[D].蘭州大學(xué),2007.

[2]張洲遠.甘肅北山花牛山金礦地質(zhì)特征和成礦類型研究[D].長安大學(xué),2016.

[3]徐明鉆.北山地區(qū)典型Cu礦中元素地球化學(xué)分布規(guī)律及成礦預(yù)測方法技術(shù)研究[D].中國地質(zhì)科學(xué)院,2011.

[4]杜瑞慶.深部鐵礦勘探的地球物理找礦模式研究[D].中國地質(zhì)大學(xué)（北京）,2013.

[5]張海斌.“ArcGIS+ArcPad”集成技術(shù)在激電中梯工作中的應(yīng)用研究[D].新疆大學(xué),2012.