左昌虎, 劉 騰, 廖仲軻, 楊 超

(1.湖南水口山有色金屬有限責(zé)任公司, 湖南 衡陽 421200; 2.湖南省復(fù)雜多金屬礦高效利用工程技術(shù)研究中心, 湖南 衡陽 421513)

1 前言

湖南柏坊銅礦地處衡陽盆地南緣,礦體小而富,礦化類型多樣,礦體形態(tài)各異,成因復(fù)雜[1]。眾多學(xué)者圍繞柏坊銅礦礦床地質(zhì)特征[2]、控礦條件[3-5]、成礦規(guī)律[4]及找礦方向[5-7]等方面進(jìn)行了大量研究,形成了多構(gòu)造疊加控礦理論,礦體的形成與分布與褶皺、斷裂、不整合面、巖溶等密切相關(guān)。經(jīng)過多年的開采,資源逐漸枯竭,自20世紀(jì)80年代始,在生產(chǎn)區(qū)范圍內(nèi)開展了大量勘查和研究工作,找礦難度越來越大,因而向地質(zhì)工作較少的生產(chǎn)區(qū)外圍和深部找礦,是維持礦山持續(xù)發(fā)展的必由之路。為了避免盲目找礦,降低找礦的風(fēng)險(xiǎn),開展柏坊銅礦邊深部勘查不僅需要成礦理論指導(dǎo),還要地球物理勘探方法的支持[8],特別是在生產(chǎn)中的礦山開展地球物理勘探,需要具有較強(qiáng)的抗干擾能力,并能有效分辨礦體(化)異常。

2005年何繼善院士提出了廣域電磁法理論,該方法采用大功率發(fā)射、寬頻帶頻譜信號(hào)發(fā)射-接收等技術(shù),提高了頻率數(shù)據(jù)密度和信噪比,具有勘查深度大、成本低、精度高、抗干擾能力強(qiáng)、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)[9-10],滿足了對(duì)小尺度、大埋深、復(fù)雜地質(zhì)條件等深部精細(xì)探測(cè)要求。目前已廣泛應(yīng)用于油氣、地?zé)?、采空區(qū)、深埋隧道和金屬礦產(chǎn)勘查等多個(gè)領(lǐng)域[11-18],尤其在尋找深部隱伏礦體及大型構(gòu)造控礦型礦床中有較好的指示作用[19]。

本次在柏坊銅礦開展廣域電磁法測(cè)量,在前人研究的基礎(chǔ)上,結(jié)合驗(yàn)證性現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)調(diào)查及多元信息綜合研究,通過系統(tǒng)闡述廣域電磁法數(shù)據(jù)的定性分析、反演解釋及電性特征,探究柏坊銅礦的地質(zhì)-成礦空間架構(gòu),綜合分析礦化空間定位機(jī)制與規(guī)律,建立地質(zhì)-地球物理找礦標(biāo)志,為柏坊銅礦邊深部勘查提供地質(zhì)地球物理信息支撐[20]。

2 地質(zhì)概況及物性特征

2.1 地質(zhì)概況

柏坊銅礦床地處衡陽中生代陸相紅層盆地南緣,塔山東西向構(gòu)造北側(cè),末臨南北向構(gòu)造北端,屬多個(gè)構(gòu)造疊合部位,地質(zhì)圖如圖1所示。區(qū)域地層出露較全,除下泥盆統(tǒng)、中三疊統(tǒng)、新近系缺失外,自元古界冷家溪群至第四系均有出露。區(qū)域構(gòu)造受平江-衡陽華夏系拗陷帶影響,形成了一系列南北向、北西西向褶皺和北西西向、北北東向斷裂構(gòu)造。區(qū)域內(nèi)巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈,主要侵位于印支晚期和燕山早期,多形成中酸性花崗巖體,主要有塔山巖體、大義山花崗巖體、水口山花崗閃長(zhǎng)巖體等。區(qū)域內(nèi)成礦條件良好,形成了一系列金屬和非金屬礦產(chǎn),主要礦種為鎢、錫、鉛、鋅、銅、銀、金、硼、重晶石、煤、高嶺土礦等。

1—株洲-雙牌深大斷裂帶;2—邵陽-郴州基底斷裂帶;3—醴陵-寧遠(yuǎn)深大斷裂帶;4—常德-安仁基底斷裂帶;5—羊角塘-五峰仙基底斷裂帶;6—陽明山-大義山基底斷裂帶圖1 華南構(gòu)造簡(jiǎn)圖及衡陽盆地地質(zhì)圖

柏坊銅礦礦區(qū)內(nèi)廣泛出露晚古生代石炭紀(jì)、二疊紀(jì)及中生代白堊紀(jì)的地層,其他地層缺失。其中,石炭系主要是一套淺海-濱海相碳酸鹽建造;二疊系為一套海陸交互相砂頁巖建造;白堊系紅層以角度不整合覆蓋于石炭系及二疊系之上,是區(qū)內(nèi)砂巖型銅礦的主要賦礦層位。區(qū)內(nèi)構(gòu)造主要為褶皺、斷層、不整合面和巖溶構(gòu)造,其中褶皺主要有柏坊向斜、憩山嶺背斜、銅鼓塘倒轉(zhuǎn)向斜及五背沖背斜等,區(qū)內(nèi)礦體多賦存于褶皺倒轉(zhuǎn)翼和傾伏端;斷裂構(gòu)造主要由北東-北北東向(F11、F24、F33等)和近東西向(F20、F22、F40等)兩組斷裂構(gòu)造組成,F22為區(qū)內(nèi)重要控礦構(gòu)造;不整合面主要為白堊系和下伏石炭統(tǒng)間的接觸面,既是區(qū)內(nèi)容礦構(gòu)造又是導(dǎo)礦構(gòu)造;礦區(qū)內(nèi)不同構(gòu)造體系疊加復(fù)合,呈多期次活動(dòng)的特點(diǎn),控制著區(qū)內(nèi)礦體的形態(tài)、分布及賦存。區(qū)內(nèi)巖溶主要發(fā)育于石炭系灰?guī)r和白云質(zhì)灰?guī)r中,區(qū)內(nèi)淋濾再造型礦體多沿巖溶邊緣分布。區(qū)內(nèi)巖漿巖不發(fā)育,僅在礦區(qū)南部出露有呈串珠狀展布的小巖體,巖性為花崗閃長(zhǎng)斑巖,屬富鉀巖體,以高硅高鋁貧鈣為特征,銅、鉛的背景值較高,銀元素較富集。

2.2 物性特征

物性特征是定性解釋和定量反演的首要約束條件,將地層巖性與物性資料相結(jié)合,可探究不同電性及巖性組構(gòu)地層、分辨地質(zhì)構(gòu)造及礦化地質(zhì)體和分辨侵入巖體界面,為建立地質(zhì)-地球物理模型提供依據(jù)。本次研究系統(tǒng)采集了柏坊礦區(qū)不同類型的巖(礦)石標(biāo)本220件,采用KT-10磁鐵磁化率儀測(cè)定磁化率、采用SQ-3C雙頻激電儀測(cè)量電阻率和極化率,具體參數(shù)見表1,柏坊銅礦不同類型巖(礦)石的物性差異主要表現(xiàn)以下幾個(gè)方面。

表1 柏坊銅礦巖(礦)石物性參數(shù)表

(1)白堊系泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖和斗嶺組碳質(zhì)砂頁巖總體表現(xiàn)為低阻低極化和低-中等磁極化特征;壺天群灰?guī)r具高阻低極化低磁極化特征;閃長(zhǎng)花崗斑巖具中高阻低極化低磁化率特征。

(2)含銅礦石總體表現(xiàn)為低阻高極化高磁極化特征,與地層相比較,明顯電阻率更低、極化率和磁極化率均更高。

(3)區(qū)內(nèi)巖(礦)石的電性差異較明顯,根據(jù)電性體的分布特征可以推測(cè)白堊系與壺天群不整合接觸界面;當(dāng)含礦地質(zhì)體品位較高、厚度達(dá)一定規(guī)模時(shí),也可以較好的通過電性差異進(jìn)行識(shí)別。

(4)區(qū)內(nèi)巖(礦)石的磁性差異較小,壺天群灰?guī)r基本無磁性,白堊系砂泥巖層含鐵銅等金屬元素時(shí)表現(xiàn)出一定的磁化率,含礦巖石的磁化率則更高。

區(qū)內(nèi)不同巖(礦)石較明顯的物性差異,可以為開展廣域電磁法工作和解釋提供基礎(chǔ)。

3 研究方法及工作布置

3.1 研究方法

廣域電磁法是根據(jù)水平電流場(chǎng)源和垂直磁場(chǎng)源在半均勻空間地面的電磁場(chǎng)解析表達(dá)式,建立的以曲面波為核心的電磁勘探理論,構(gòu)建了全息電磁勘探技術(shù)體系,實(shí)現(xiàn)了頻率域電磁法由平面波到曲面波的理論跨越。廣域電磁法將電流-頻率-位置-大地電阻率-磁導(dǎo)率等全部信息考慮在內(nèi),用電磁場(chǎng)的全域精確公式提取視電阻率,增加了探測(cè)深度,同時(shí)通過一次發(fā)送包含多個(gè)頻率成分且振幅接近的偽隨機(jī)信號(hào)電流,提高了觀測(cè)精度和效率。

本次廣域電磁法測(cè)量采用人工電流源激發(fā),觀測(cè)水平電場(chǎng)分量。大地表面水平電偶極源的電場(chǎng)分量為

(1)

廣域視電阻率定義為

(2)

(3)

ΔVMN=Ex·MN

(4)

式中:KE-Ex為裝置系數(shù);φ為方位角;FE-Ex(ikr)為電磁響應(yīng)函數(shù),k為波數(shù),k2=ω2με-iωμσ;ε為介電常數(shù);μ為磁導(dǎo)率;ω為圓頻率;ΔVMN為觀測(cè)電位差;MN為點(diǎn)距;I為發(fā)射電流;dL為供電極距;r為收發(fā)距。

3.2 工作布置

廣域電磁法測(cè)線盡量垂直主要含礦地層或主干構(gòu)造走向,同時(shí)兼顧有小巖體出露的地段,在控制主要控礦構(gòu)造和含礦地層的同時(shí),探測(cè)深部是否存在大型隱伏巖體及其有關(guān)的熱液型礦化。

本次研究布設(shè)7條廣域電磁法測(cè)量剖面,其中北東向廣域電磁法剖面5條,自西向東編號(hào)為SGY1～SGY5,剖面間距500～1 400 m,點(diǎn)距40 m,剖面與區(qū)內(nèi)主干構(gòu)造線基本垂直,基本覆蓋柚子塘礦段、銅鼓塘礦段等;北西向廣域電磁法剖面2條,自北向南編號(hào)為SGY6～SGY7,剖面間距1 400 m,點(diǎn)距40 m,SGY6剖面控制柚子塘礦段、憩山嶺背斜及F11斷裂,SGY7剖面控制礦區(qū)南部出露花崗閃長(zhǎng)斑巖脈及F26斷裂。

4 數(shù)據(jù)采集及處理

4.1 數(shù)據(jù)采集

野外數(shù)據(jù)采集采用廣域電磁法的E-Ex裝置,即采用一對(duì)接地電極形成的電流源作為場(chǎng)源,測(cè)量電場(chǎng)的水平分量中與供電電極方向平行的Ex分量。

場(chǎng)源電極(A、B)根據(jù)實(shí)際地形、地物情況,在30°范圍內(nèi)接受發(fā)射信號(hào),AB場(chǎng)源近乎平行于測(cè)線方向布設(shè),具體如圖2所示,圖中虛線場(chǎng)源①位于蓬塘村,r≈8.7～12 km,AB≈1.20 km,MN=40 m,方位角39.5°,有效電流值100 A左右,與測(cè)線方位角誤差小于1°;場(chǎng)源②位于黃橋村,r≈9.3～10.8 km,AB≈0.95 km,MN=40 m,方位角122.3°,有效電流值107 A左右,與測(cè)線方位角誤差小于1°。

……為廣域電磁測(cè)深測(cè)線,測(cè)線到場(chǎng)源的垂直距離為收發(fā)距圖2 廣域電磁場(chǎng)源與測(cè)線布置示意圖(多線多排列)

4.2 數(shù)據(jù)處理

本次廣域電磁法數(shù)據(jù)處理以及反演采用“地球物理資料綜合處理解釋一體化系統(tǒng)(GME_3DI)”。首先,評(píng)價(jià)原始數(shù)據(jù)質(zhì)量,并進(jìn)行去噪、靜態(tài)校正、數(shù)據(jù)濾波及地形校正等預(yù)處理,計(jì)算廣域視電阻率;其次,進(jìn)行定性分析,分析“頻率-視電阻率”曲線類型,確定地下介質(zhì)在曲線上的響應(yīng),分析視電阻率擬斷面圖,初步確定構(gòu)造系統(tǒng)的劃分和原始數(shù)據(jù)與構(gòu)造區(qū)域的對(duì)應(yīng)關(guān)系;再次,依據(jù)礦區(qū)地質(zhì)、地球物理資料,對(duì)實(shí)測(cè)的電性斷面進(jìn)行地質(zhì)解釋,定性分析頻率域的成果,進(jìn)行后期反演成像與定量解釋;最后,不斷優(yōu)化反演參數(shù),選擇最優(yōu)數(shù)據(jù)處理解釋方案,采取連續(xù)介質(zhì)和層狀介質(zhì)反演,建立地質(zhì)-地球物理找礦標(biāo)志。

5 資料解釋及地質(zhì)分析

5.1 定性分析

通過綜合分析研究初始成果的視電阻率曲線類型、等頻率曲線圖及“頻率-視電阻率”擬斷面圖,可以有效提高定性分析的準(zhǔn)確度。本次對(duì)廣域電磁數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)的處理與定量反演計(jì)算(以SGY2線為例),反演深度2 000 m達(dá)到標(biāo)高-1 800 m。

廣域電磁測(cè)量SGY2線的視電阻率測(cè)深曲線如圖3(a)所示,從曲線形態(tài)上多表現(xiàn)為復(fù)雜的“KH”型,少量簡(jiǎn)單的“K”型、“H”型,表明視電阻率在該剖面總體上從淺到深具低→高→低→高→低→高的變化趨勢(shì),局部點(diǎn)位從淺到深具低→高→低或高→低→高的變化趨勢(shì)。部分地段曲線形態(tài)紊亂(點(diǎn)138～144)代表構(gòu)造發(fā)育、巖性變化或礦化蝕變導(dǎo)致的電性不穩(wěn)定,需重點(diǎn)關(guān)注。統(tǒng)計(jì)視電阻率原始數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)本區(qū)背景視電阻率較大,說明本次廣域視電阻率測(cè)量結(jié)果為相對(duì)視電阻率。

圖3 SGY2線廣域電磁法定性分析

廣域電磁測(cè)量SGY2線的視電阻率等頻率曲線如圖3(b)所示,反映了各頻率在剖面上的變化特點(diǎn),頻率曲線下凹代表該處電阻率相對(duì)較低,向上突起則反映該處視電阻率相對(duì)周邊較高,不同頻率均表現(xiàn)為下凹可能代表該處斷裂發(fā)育導(dǎo)致出現(xiàn)連續(xù)的低阻異常,是綜合分析斷裂構(gòu)造的基礎(chǔ)。

廣域電磁測(cè)量SGY2線的“頻率-視電阻率”擬斷面如圖3(c)所示,可見由淺至深的視電阻率特征大致呈現(xiàn)低→高→低→高變化,結(jié)合電性測(cè)試成果,推測(cè)高阻可能是碳酸鹽巖地層引起,低阻則可能與白堊系砂泥巖層、斗嶺組煤系地層、斷裂構(gòu)造、礦化蝕變、巖石破碎含水等因素有關(guān);橫向電阻率不連續(xù)和低阻縱向上成帶分布說明該段可能構(gòu)造較發(fā)育,視電阻率等值線密集、扭曲和畸變亦為斷裂或巖漿侵入的反映。

5.2 反演解釋

通過分析實(shí)測(cè)的廣域電磁視電阻率,對(duì)比區(qū)內(nèi)各巖(礦)石物性特征及地層柱狀圖,得到初始的地電模型,計(jì)算出該模型在地表的視電阻率理論值,并與實(shí)測(cè)值相對(duì)比;通過不斷調(diào)整反演參數(shù),直至理論值與實(shí)測(cè)值的最小二乘偏差達(dá)到最小,則該模型即為反演成果,它定量給出了不同電性介質(zhì)在地下的分布規(guī)律,反演可以通過人機(jī)交互的方法實(shí)現(xiàn)。

一維反演是假設(shè)地下介質(zhì)的電性僅隨深度發(fā)生變化,沿水平方向不變的一種反演方法,可有效避免人為因素的影響。采用一維連續(xù)介質(zhì)反演方法,假定地下介質(zhì)沿深度(縱向)是連續(xù)變化的,具體如圖4(a)所示,在縱向上需離散化,即用一系列薄層來描述介質(zhì)的電性分布,通過最佳擬合大地電磁響應(yīng)函數(shù),可求得各個(gè)薄層的電阻率值。

圖4 SGY2線廣域電磁法反演解譯斷面圖

二維反演是假定大地電性結(jié)構(gòu)為二維的,即地下介質(zhì)的電性在垂直于勘探剖面的方向上不變,而沿剖面方向和隨深度發(fā)生變化的一種反演方法。本次以二維反演結(jié)果作為地質(zhì)推斷的主要依據(jù),以一維連續(xù)介質(zhì)反演成果作為二維連續(xù)介質(zhì)反演的初始模型,在不受任何先驗(yàn)認(rèn)識(shí)的約束下,將剖面進(jìn)行薄層單元分塊劃分,而后進(jìn)行電性擬合,求得各單元的電阻率,以此進(jìn)行地質(zhì)解釋與推斷。在斷面上呈現(xiàn)出電性分布的等值線具體如圖4(b)所示。

5.3 綜合解釋

本次研究將廣域電磁法的7條測(cè)線按-200 m、-400 m、-600 m、-800 m標(biāo)高編制視電阻率等值線平面圖,具體如圖5所示,在平面上和高程上反映各電性異常體之間的聯(lián)系與變化特征。

圖5 柏坊銅礦廣域電磁法不同標(biāo)高標(biāo)高視電阻率等值線平面圖

(1)地層表現(xiàn):白堊系地層主要發(fā)育于礦區(qū)西南角和西北角,由上至下分布范圍逐漸縮小;壺天群和梓門橋組灰?guī)r主要出現(xiàn)在SGY4線以西、-600 m標(biāo)高以內(nèi),至-800 m標(biāo)高僅在2線和4線中部有零星發(fā)育,即在中部分布范圍大、厚度大、埋藏深,往東深度埋藏淺、往西厚度較薄等特點(diǎn);測(cè)水組及下部地層則主要發(fā)育在SGY4線以東。

(2)斷裂構(gòu)造表現(xiàn):F20在走向和傾向上均有較明顯的異常反映,SGY4線以東F20發(fā)生明顯轉(zhuǎn)折,反映被F11錯(cuò)斷平移的特點(diǎn);主控礦構(gòu)造F22在-600 m標(biāo)高以上SGY4～SGY5線均有較好的異常體現(xiàn),往西被F11錯(cuò)斷后異常特征不明顯;此外,在西部SGY1～SGY3線之間可見三條平面上和高程上均較連續(xù)的的斷裂構(gòu)造,分別為SGY1線TF9～SGY2線TF6(傾向SW)、SGY1線TF5～SGY3線TF4(傾向NNE)、SGY1線TF4～SGY3線TF2(傾向S),其中斷裂構(gòu)造SGY1線TF4～SGY3線TF2與礦區(qū)主要控礦構(gòu)造F22展布規(guī)律基本一致,可能為與F22同期的斷裂構(gòu)造。

通過編制SGY1～SGY5線的聯(lián)合地質(zhì)剖面圖,可以較清晰的看到各測(cè)線上的相同地質(zhì)體和構(gòu)造能較好的對(duì)應(yīng)連接,具體剖面如圖6所示。從聯(lián)合地質(zhì)剖面圖可以看出以下幾個(gè)方面內(nèi)容。

圖6 柏坊銅礦廣域電磁法SGY1～SGY5線聯(lián)合地質(zhì)剖面圖

(1)上古生界與中生界不整合接觸界面呈波狀起伏展布,總體上中北部深部淺、厚度大,往兩側(cè)埋深逐漸增大、厚度減小,在斷裂F20附近顯示為被錯(cuò)斷位移,上盤抬升、下盤下降,并在SGY1線和SGY2線錯(cuò)距較大,往東錯(cuò)距減小,SGY3線和SGY4線的厚度大、分布范圍廣。

(2)斷裂構(gòu)造F20在走向和傾向上延伸穩(wěn)定,主要控礦構(gòu)造F22在SGY4線和SGY5線有較好的電性反映,深部被F22錯(cuò)斷后電性異常不明顯。

(3)SGY5線主要為測(cè)水組下部地層,淺部?jī)H在北面局部發(fā)育棲霞組、壺天群、梓門橋組灰?guī)r等高阻電性體。

(4)SGY5線118～120號(hào)測(cè)點(diǎn)間地表出露花崗閃長(zhǎng)斑巖,因出露規(guī)模較小且被風(fēng)化,表現(xiàn)為中低阻,中深部往北東向陡傾角延伸,表現(xiàn)為中高阻,推測(cè)深部可能存在隱伏巖體。

5.4 分析與討論

柏坊銅礦地處衡陽盆地南緣多構(gòu)造疊加復(fù)合部位,礦體的形成與分布受褶皺、斷裂、不整合面、巖溶等控制,綜合分析區(qū)內(nèi)(原生)銅礦化特征、成礦地質(zhì)條件、控礦因素,總結(jié)區(qū)內(nèi)礦體的空間定位機(jī)制與規(guī)律。

(1)研究區(qū)內(nèi)主要含礦巖系為白堊系和中上石炭統(tǒng)壺天群,其中,白堊系紅色碎屑巖可能為成礦提供了部分成礦物質(zhì)(其銅元素含量為上地殼的6～11倍),且長(zhǎng)石石英砂巖滲透性好、孔隙度大,加之構(gòu)造活動(dòng)形成的一系列節(jié)理裂隙,以及紅色碎屑巖孔隙度底、滲透性差可作為良好的遮擋層,具有利于礦液運(yùn)移、賦存的成礦條件;壺天群灰?guī)r中古巖溶內(nèi)部巖石破碎,具有很好的容礦空間,有利于礦液運(yùn)移賦存。

(2)研究區(qū)處于多個(gè)構(gòu)造體系相交處,早期構(gòu)造控制了后期構(gòu)造的形成,后期構(gòu)造在早期構(gòu)造的基礎(chǔ)上形成、發(fā)展,成礦期及以前的構(gòu)造是礦體賦存的良好空間,控制著礦體的形成和分布,而成礦后期構(gòu)造則對(duì)礦體起到破壞的作用。F22斷裂破碎帶是區(qū)內(nèi)最重要的導(dǎo)礦和容礦構(gòu)造,該斷裂是褶皺倒轉(zhuǎn)翼巖波狀起伏的巖性界面推滑而形成,由于推滑形成的滑脫空間是礦化富集的有利部位,礦體主要賦存在斷裂帶內(nèi)凹部位。

(3)研究區(qū)不整合面為不規(guī)則復(fù)雜曲面,對(duì)成礦起控制作用,一是作為容礦構(gòu)造,不整合面下凹部位的礫巖層厚度大且裂隙發(fā)育,是礦體賦存的有利部位;二是作為導(dǎo)礦構(gòu)造,成礦物質(zhì)沿不整合面下滲,在基底巖層裂隙中聚集成礦。

(4)研究區(qū)內(nèi)巖溶發(fā)育,主要發(fā)育于中上石炭統(tǒng)壺天群和下二疊統(tǒng)棲霞組灰?guī)r中,區(qū)內(nèi)部分原生銅礦體明顯沿中生界/上古生界不整合接觸界面附近的上古生界(主要為壺天群)斷裂破碎帶控制的古構(gòu)造巖溶系統(tǒng)發(fā)育。

根據(jù)廣域電磁法成果,結(jié)合礦體的空間定位機(jī)制與規(guī)律,建立成礦地質(zhì)體-地球物理找礦標(biāo)志:區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造巖石破碎、含水古巖溶、礦化蝕變顯示為串珠狀、帶狀低阻異常特征,且斷裂構(gòu)造常造成地層錯(cuò)斷,體現(xiàn)為電性體被切割、錯(cuò)斷、下拉,可以很好的識(shí)別;白堊系地層與古生界地層之間的不整合接觸界面,裂隙發(fā)育,是破碎角礫巖型銅礦體賦存部位,存在較明顯的電性差異;巖體與圍巖接觸界面通常存在熱液蝕變,往往具有明顯的低視電阻率電性特征,結(jié)合深部隱伏巖體具高視電阻率電性特征,可以圈定深部隱伏巖體的空間分布。

綜上,通過巖(礦)石的電阻率特征,可以反映相關(guān)成礦地質(zhì)體的空間形態(tài)及位置關(guān)系,在研究區(qū)內(nèi)開展成礦預(yù)測(cè)工作(以SGY4線為例)。SGY4線整體電性特征表現(xiàn)為:淺部顯示低阻,往下高阻、低阻交替出現(xiàn),反映地層電性特征;多處局部低阻帶狀電性特征明顯,電阻率曲線被下拉、切割,斷裂構(gòu)造帶低阻帶與圍巖高阻體界線清晰明顯,具體剖面如圖7所示。靶區(qū)甲f-1位于F22與F20斷裂交匯部位,F22斷裂在該處呈彎曲低緩南傾,低阻異常范圍較大、異常值較低;此外CK218、ZK4401在深部揭露F22斷裂破碎帶并見銅礦化,綜合分析認(rèn)為該靶區(qū)具有較好探尋斷裂破碎帶充填型礦體的潛力。

圖7 柏坊銅礦廣域電磁法SGY4線成礦預(yù)測(cè)剖面圖

5.5 鉆探工程驗(yàn)證情況

在SGY4線施工鉆孔ZK2022-2,通過鉆探工程揭露情況可看出:0～6.40 m為第四系紅褐色、棕黃色黏土層;6.40～65.92 m為淺灰色灰?guī)r夾黑色炭質(zhì)頁巖,未見礦化;65.92～369.87 m為淺黃褐色、淺紅褐色含方解石脈白云巖,未見礦化;369.87～472.15 m為青灰色-淺灰白色含方解石脈灰?guī)r,其中384.96～393.00 m見含黃鐵礦角礫及星點(diǎn)狀輝銅礦;472.15～482.72 m為角礫巖,未見礦化;482.72～594.61 m為灰?guī)r,未見礦化;594.61～596.58 m為斷裂破碎帶,未見礦化;596.58～628.25 m為白云質(zhì)灰?guī)r,未見礦化;628.25～648.23 m為硅質(zhì)巖,未見礦化;648.23～1107.06 m為砂巖夾炭質(zhì)砂頁巖,未見礦化。

廣域電磁法推測(cè)F22與F20斷裂交匯部位與工程驗(yàn)證情況較為吻合;地層電性特征淺部顯示低阻與白堊系地層對(duì)應(yīng)較好,往下高阻、低阻交替出現(xiàn)特征反映石炭系灰?guī)r及裂隙帶的發(fā)育,而深部低阻低極化特征相對(duì)應(yīng)的砂巖夾炭質(zhì)砂頁巖應(yīng)為二疊系斗嶺組而非石炭系。綜上,廣域電磁法在本區(qū)地層分層及構(gòu)造識(shí)別中具有較好效果。

6 結(jié)論

(1)系統(tǒng)總結(jié)了柏坊銅礦巖(礦)石電性特征和地質(zhì)體電性規(guī)律,建立地質(zhì)體電性特征空間架構(gòu):不同地層巖(礦)石具有明顯的電性差異,同一地層內(nèi)巖性組構(gòu)變化較小電性差異小,礦石具有明顯的低阻高極化電性特點(diǎn)與圍巖差異明顯;斷裂構(gòu)造常顯示為低阻串珠狀或帶狀異常特征。

(2)依據(jù)廣域電磁法等頻率曲線圖、“頻率-視電阻率”擬斷面圖、反演地質(zhì)解釋擬斷面圖及相關(guān)地質(zhì)資料,開展地質(zhì)解釋工作,推斷了區(qū)內(nèi)主要地層、構(gòu)造、巖漿巖等地質(zhì)體的界線,揭示了區(qū)內(nèi)紅層盆地和基底隆起凹陷的深部形態(tài),并對(duì)礦區(qū)東南部深處是否存在隱伏花崗閃長(zhǎng)斑巖提供了依據(jù)。

(3)綜合分析廣域電磁法成果,結(jié)合礦體的空間定位機(jī)制與規(guī)律,建立成礦地質(zhì)體-地球物理找礦標(biāo)志,有效圈定賦礦靶區(qū);通過鉆孔工程驗(yàn)證,廣域電磁法成果與揭露地層、構(gòu)造帶較為吻合,為后續(xù)找探礦工作部署提供依據(jù)。

(4)廣域電磁法具有勘探深度大、觀測(cè)范圍廣、測(cè)量精度高、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),較好地解決研究區(qū)干擾因素多、礦(化)體識(shí)別難度大的問題,降低了深部鉆探驗(yàn)證的風(fēng)險(xiǎn),為開展邊深部勘查提供了較為充分的地球物理依據(jù)。