高原深切割地区寻找铜多金属矿的物探方法的选择与实践——以四川里伍矿田找矿为例

陈道前， 唐高林， 胡如权， 严利伟， 刘 琪

(1．成都理工大学 地球科学学院，成都 610059;2．四川里伍铜业股份有限公司， 康定 626200)



高原深切割地区寻找铜多金属矿的物探方法的选择与实践
——以四川里伍矿田找矿为例

陈道前1， 唐高林2， 胡如权2， 严利伟2， 刘 琪2

(1．成都理工大学 地球科学学院，成都 610059;2．四川里伍铜业股份有限公司， 康定 626200)

我国西南三江流域和横断山脉地区是高原山区，地形切割强烈，比高大，覆盖强，而这一地区是铜多金属矿的重要产地。选择处于这一地区的四川省九龙县里伍矿田，开展利用物探方法寻找铜多金属矿的应用与实践。结果表明，利用地表发现的零星矿体露头或矿化蚀变带，开展大功率充电和激电，局部异常明显，与矿产勘查成果对应性好，是在该类地区寻找并圈定铜多金属矿的有效方法和重要手段。

深切割地区； 里伍矿田； 铜多金属矿； 物探方法

0 引言

我国西南三江流域和横断山脉地区，成矿条件极为优越，发现了大量的铜、铅锌、金银、铂镍等矿床，该地区的找矿正向通行极为困难的高原深切割地区深入。这些地区海拔高度一般在2 500 m～5 000 m，相对高差在 1 000 m以上，地形切割强烈，比高大，中大比例尺地质填图路线困难，覆盖强，化探有效控制能力降低，遥感分辨能力低，限制了矿化信息的采集，难以寻找和发现异常，圈定矿化蚀变带及矿体。有鉴于此，作者在条件相对成熟的四川里伍矿田，开展用物探手段寻找铜多金属矿的方法应用实践，探索此类地区有效的找矿方法。

1 地形地质概况

里伍矿田位于四川省九龙县南部边缘，地处青藏高原东缘，横断山系大雪山南延部分，雅砻江边，海拔 2 000 m～4 500 m，比高数百米至1 500 m，属中高山构造侵蚀切割地形，地形走向及坡面变化大，陡崖密布，森林覆盖率70%以上，通行十分困难。

图1 里伍铜矿田矿床(点)分布图

里伍矿田受江浪穹隆构造控制，除发现有中型富铜锌矿外，在穹窿西部外缘还发现有黑牛洞、柏香林、挖金沟、中咀、笋叶林及上海底等矿(点)床分布(图1)。中元古界里伍岩群(Pt2l)为该矿田的含矿岩系，以云母石英片岩、云母片岩、片状石英岩夹斜长角闪岩及变基性岩为主要岩性，主要为一套砂、泥质含沉积泥质浊积、火山凝灰质的原岩。构造变形多期次，岩石变形强烈，岩性、厚度变化均较大[1]。矿石矿物主要为黄铜矿、磁黄铁矿、闪锌矿，次为黄铁矿、方铅矿，主要成矿元素为铜、锌，伴生组分为镓、钴、镉、金银、铅、硒、锗等。矿石具块状、角砾状、纹层状、浸染状构造，矿体呈层状、似层状、透镜状，常呈现尖灭再现、雁行状排列于大的矿化蚀变带中。矿体露头多为风化淋滤后形成的氧化铁帽或浸染状矿石组成的低品位矿化。

2 物性特征

岩(矿)石物性特征是地球物理工作前提和异常解释的重要依据之一[2]。物探工作首先系统地对里伍矿田主要岩(矿)石进行标本采集，作了大量物性测试工作(表1)，统计分析结果显示：铜多金属矿体有弱磁性，电性特征明显，极化差异大。磁性及磁异常特征：区内仅发现含磁黄铁矿黑云绢云片岩及含磁黄铁矿的矿石具弱磁性，且不会产生很高的磁异常，磁性体以剩磁为主。近300块磁性检测标本中，90%以上不具有磁性，区域磁场呈无规律的跳跃状反映，在矿体或矿化带上磁场有大小峰值不等的正负异常跳跃变化，块状矿石、浸染状矿石和矿化蚀变极化率几何平均值达22.1%，矿化石英岩、矿化石英片岩及矿化千糜岩的几何平均值为1.7%～3.5%，极化率较低，η的几何平均值在1%左右。由此可见，里伍矿田铜多金属矿体与其他矿化岩石及围岩存在着明显的电性差异，开展物探电法工作具有良好的地球物理前提。

3 几种物探方法的应用比较

四川地矿局404队1990年-1992年分别在里伍矿田的挖金沟、上海底矿区和里伍铜矿外围开展了1∶5 000 甚低频电磁法测量0.48 km2和1∶25 000地面磁法路线剖面测量40.5 km[3]，分别使用DDS-2电磁仪和CS2-61型悬丝式磁力仪，发现近10处异常。甚低频视电阻率反映效果明显，在构造断裂、水系及蚀变矿化较强的地方都有不同程度的低阻异常显示，电阻率在150 Ω·m以下为矿体引起，150 Ω·m～200 Ω·m之间为蚀变矿化带，高于200 Ω·m是围岩。但是，受地形、水体和构造的影响较大。磁法测量也发现有大小不等几处磁异常带，有的异常与低阻体反映的异常位置十分吻合，显示的磁异常主要以正负伴生为主，指示有含磁黄铁矿的矿体或矿化带存在。对深部隐伏矿体或不含磁黄铁矿的矿体没有指示作用。

可控源音频大地电磁法虽然不能直接用于找矿，但可以利用电阻率差异划分出地下地质体的分布特征，定位出赋矿层位的埋深及走向[3]。2000年-2001年成都理工大学(原有色成都地质干部学院)在里伍矿田的藏族堡子—中海底—石笋一带开展此项物探工作，测线9条，测线长 1 000 m，控制面积为 0.6 km2，在测区内圈定有若干平面电场水平分量(Ex)异常，发现低阻异常10个，较好的异常2个。但由于地形的影响和其他干扰因素，未进行异常验证，异常性质未能确定。

1966年-1972年期间，四川省地矿局物探大队703、708分队等单位在上海底一带进行了面积性自电测量5 km2，结合激发极化法和充电法，共发现六条主要的异常带，长度为 2 000 m左右，宽度为50 m～300 m，经钻孔验证，见矿情况较差。在里伍铜矿外围的北东侧、海-1、海-2蚀变带进行的物探工作，在F矿体北侧69-72线一带，按强度-300 mV～600 mV(个别达-800 mV)，圈出自电异常分布较好的三处异常，海-2蚀变带和F矿体的充电异常与该异常相吻合。但由于自电异常的强度有限，区分度不高，需要结合其他方法进行异常解译。

里伍矿田在不同矿区先后进行多次激电测量工作。2008年-2010年期间，四川省地质矿产局404队先后在里伍矿田上海底铜矿区主要含矿层位上，开展了AB=600 m的激电中梯工作，获得零乱且较弱的异常，经少量钻孔与坑探验证所获异常不能指导探矿工作[3]。上海底矿区北侧的③号铜矿段，四川冶金地勘局检测公司在2012年开展1∶10 000 面积1.2 km2的大功率直流激电中梯工作，并在激电异常重点区域布置了对称四极测深点[5]。选取激电中梯的AB极距为1 200 m，使用大功率直流激电仪。以视极化率(ηs)6 %为异常初始等值线共圈定出两个异常带，按ηs高极化异常与ρs低阻异常成较为对应的关系，以 1 000 Ω·m视电阻率(ρs)等值线圈出了多条大致呈东西向的低阻区(图2)。异常的形态、特征及分布与矿体露头和矿化蚀变带较为一致。大部分测深点的测深成果在一定的深度范围内均有较好的激电异常反映，通过成果反演及定量解释并综合考虑地形影响，极化体倾向向北，并有向北延伸的趋势，顶部埋深在185 m左右。经探矿坑道验证，发现两个顶部埋深分别为179 m和196 m的铜矿体，矿体产状与激电异常揭示的一致。该单位在矿田内的挖金沟矿区也进行了同样的工作，发现了较好的激电异常，但因为测区陡崖密布，漏点多，激电测深时AB极距达不到要求，影响了对异常体的定位。

表1 岩矿石标本电性参数测定结果统计表

图2 里伍矿田上海底矿区3号矿段激电中梯成果图

里伍矿田的找矿中运用充电法追索矿体的延伸情况。1970年-1971年，四川地矿局406队对黑牛洞矿点及外围进行了1∶10 000、范围15 km2的充电法测量，发现和圈定了类似于里伍铜矿区的充电场异常，异常分为南北两个次级异常，异常展布与地表出露的矿化蚀变带大致吻合，在交通较为方便的上牛棚施工两个钻孔对南部异常进行了验证，仅有磁黄铁矿矿化在钻孔中显示，不能确定异常性质。

2006年成都地质矿产研究所在黑牛洞矿区PD7平硐内的I-3矿体进行大功率充电，目的是了解黑牛洞主矿体向深部的延伸情况，电位测量位置在黑牛硐以南大水沟一带开展，发现了较大范围连片的充电异常成果[4-5]。以60mV电位异常强度为等值线圈出由北向南减弱，走向北东向，宽度在200 m～400 m之间，控制长度在1 000 m以上比较成型且具有一定的规模的异常范围；充电位置在50线至58线之间北侧的100号测点出现了电位值120 mV～140 mV之间以上异常峰值区，观测受地形条件差影响无法向北侧开展，电位异常值显示向北无法封闭。从异常的分布特征看，该充电电位异常应是受层位控制的异常，由于充电点在铜矿体上且与异常所处位置的平距在500 m以上，并且异常大都处在地形切割强烈，近山脊处充电位置出露基岩较多的，将获得如此好的电位异常进行综合分析，推测认为该电位异常应是铜矿体充电后产生的。根据异常电位值在西南侧范围较宽、且出现缓慢下降的趋势，推测矿体矿体较连续，向下延伸较大，且分布范围较宽，表明矿体从黑牛洞矿区有向南延伸进入大水沟一带的可能。经过2006年-2012年的普查、详查，证实了异常指示的矿体分布与延伸，成功勘探出储量大、品位富、矿体连续性好的黑牛洞中型铜矿。

2008年-2010年期间，四川地矿局404队在上海底矿区铜矿化蚀变带地段布设充电点，开展了充电法梯度观测，由于供电电流小仅为300 mA左右，综合地形引起的异常叠加后获得相对较弱、难以区分的充电梯度异常，找矿目的没有达到。2012年在上海底铜矿南侧由四川冶金地勘局检测公司对①号矿段老硐中的铜矿体进行充电[6]，获得一呈长轴状、呈南西—北东走向的充电电位异常带，从异常的分布特征看，矿段内矿化蚀变带的分布范围与 1 200 mV以上一般电位异常等值线区域较为一致，推测为边界多组矿体组成的异常反映，两者总体走向应一致，据此，在该异常的中部地段布置探矿工程，发现5个矿体，电位异常等值线 1 500 mV以上的区域走向及分布特征与其中3个矿体的较为一致。探矿工程验证矿体或矿化蚀变带的分布范围与电位异常有关，进一步证明物探充电工作在探矿工中的有效性和适应性。

4 充电和激电方法的进一步应用

为进一步了解地形影响及选择恰当的电法方法[7]，近几年对里伍矿田的黑牛硐-大水沟、柏香林-挖金沟、中咀地区三个勘查矿区，开展了包括激电中梯剖面测量、激电测深、瞬变电磁测深及大功率充电电位观察等物探工作。

激电中梯测量显示，在每个工作区均有强度不等的激电视极化率ηs异常及视电阻率ρs异常反映，在矿体部位或找矿有利地段则呈现出高极化低电阻异常特征(ηs在5%以上、ρs在 1 000 Ω·m左右)。

中咀矿区测区东侧充电电位观测结果显示，异常梯度变化较陡，在测区西侧电位值逐渐增大，并有向西及西南方向(或挖金沟矿区一侧)延伸的趋势。因地形影响，充电电位异常在工作区西侧无法继续追索予以封闭，因此充电等位线没有完全反映出异常体(矿体)的分布趋势。中咀主矿体(Z-1)充电异常高值中心分布于北侧充电异常走向的南延部分，有可能为中咀主矿体向北西延至深部的反映。挖金沟矿段，充电电位异常(DW1)呈椭圆状，异常长轴方向约140°，电位值一般在 3 000 mV以上，在充电点附近达 10 000 mV以上；而柏香林矿段充电电位异常(DW2)呈半封闭带状分布，异常的走向约为35°，电位值一般在 1 500 mV以上(图3)。从异常的分布特征看，挖金沟DW1充电异常在南西方向梯度变化小，呈缓慢下降的趋势，且范围较宽，推测挖金沟ⅢB1号铜矿带沿倾斜方向延伸较大，其找矿前景较好；柏香林DW2充电异常在北西侧梯度变化较大，异常范围较窄，但在走向上已延伸至挖金沟矿区，推测柏香林B1-1～B1-6铜矿体(或矿化带)在倾斜方向延伸有限，而在走向上延伸较大，有向挖金沟矿段延伸的趋势。通过2013年实施探矿坑道和钻孔揭露，验证矿体向北东方向延伸，发现两层矿，与物探成果吻合。

瞬变电磁测深，测深点主要布置在三个矿区中激电中梯所获得的高极化低电阻异常部位或推断矿体的延伸方向上。总体上看，各测深点上低视电阻率异常视深度，大致反映了矿体或低阻地质体的埋深情况。

三个工作区的物探工作，除了激电测深效果不理想外，激电中梯、瞬变电磁测深及充电电位观测均有明显的异常反映，对矿体埋深部位或矿体延深方向有较为明显地指示。

图3 挖金沟Ⅲ号、柏香林B-Ⅰ矿体 充电异常分布图

5 结语

经过类似矿区的比较分析和里伍矿田的找矿实践，重力、磁法、电磁法、地震法、自然电场等物探方法，对矿体和围岩密度、磁化率差异较小的浸染状矿体或低品位的矿化体的分辨作用有限，加上地形条件的限制，对该类地区铜多金属矿寻找只能作为辅助手段。

激发极化法是探测铜多金属矿的有效物探方法之一，克服干扰信号方法是通过加大供电电流以大功率激电测量来增加勘测深度[8]。在物探工作中，综合运用激电测深和激电中梯两种装置和方法，对矿体埋深、定位、异常体推断和分布范围都相对快速、准确。充电工作中的充电电位异常能大致圈定或追索矿体的分布情况，对寻找深部隐伏矿脉具有较好的指示意义。

高原深切割地区由于地势陡峻，有些测点不能到位，充电法通过内插法可以完成异常等值线，局部不能封闭的异常可以判断矿体的延展趋势，不影响方法的使用。而激电测深因为极距的限制，会影响该方法的应用。地形起伏大，山脊高沟谷深，影响很多物探方法的使用，但是激电和充电方法通过适当的地形改正后能够消除和降低这种影响[6]，能够正常运用到铜多金属的找矿勘查中。

在实践中，将充电电极布置在新鲜露头、富矿部位、负极布置在地势低洼潮湿部位，增加供电电极接触面积，选用低阻供电导线和高灵敏度检测仪器，增强信噪比，在陡崖密布地区使用无人机辅助排除检测盲点，消除和减轻地形起伏大的影响。

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Study on the geophysical survey for prospecting copper polymetallicdeposit in the deep cutting region of plateau——By the prospecting case of Liwu orefiled in Sichuan province

CHEN Dao-qian1, TANG Gao-lin2, HU Ru-quan2, YAN Li-wei2, LIU Qi2

(1. College Of Earth Sciences, Chengdu University of Technology, Chengdu 610059,China;2. Sichuan Liwu Copper Mining Co.Ltd. , Kangding 626200,China)

The Hengduan mountain and Sanjiang rivers region in the southwest of China are mountainous plateau with intense, terrain cutting, large high ratio and strong coverage. This region is an important producer of copper polymetallic deposits. Study on the geophysical application with copper polymetallic deposit prospect, the paper indicates that there have obvious local abnormal and have good correspondence with the results of mineral exploration , which using the large power charging and induced electrical in the sporadic outcrop of ore body or mineralization alteration belt. The geophysical surveyis the effective methods and primary means in this area for finding and delineating copper polymetallic deposit.

deep cutting region; Liwu orefield; copper polymetallic deposit; geophysical survey

2015-07-15改回日期：2015-08-07

中国地质调查局项目(200851022)

陈道前(1965-)，男，博士，主要从事地质学和矿物学研究，E-mail:lwty2009@163.com。

1001-1749(2015)05-0578-06

P 631.3

A

10.3969/j.issn.1001-1749.2015.05.06