激发极化法在山东某铜矿勘查中的应用

许　艳,魏　健,孙　斌,殷继广,杨　超,张红亮

(1.国土资源部金矿成矿过程与资源利用重点实验室，山东 济南 250013；2.山东省金属矿产成矿过程与综合利用重点实验室，山东 济南 250013；3.山东省地质科学研究院，山东 济南 250013)



激发极化法在山东某铜矿勘查中的应用

许艳1,2,3,魏健1,2,3,孙斌1,2,3,殷继广1,2,3,杨超1,2,3,张红亮1,2,3

(1.国土资源部金矿成矿过程与资源利用重点实验室，山东 济南 250013；2.山东省金属矿产成矿过程与综合利用重点实验室，山东 济南 250013；3.山东省地质科学研究院，山东 济南 250013)

山东省某铜矿区位于莱芜铜矿成矿远景重点勘查区北部，为查明该区域铜矿体空间分布特征，开展了激发极化法测量工作，并结合区内地质资料、岩矿石特征及已有钻井资料对取得的测深剖面进行了分析解译。通过以上工作确定了铜矿体主要赋存于沿河流发育的区域构造内部，沿构造走向呈串珠状发育，具有一定尖灭再现特征，取得了较好的找矿效果，表明激发极化法在该地区铜矿勘查中是合理有效的物探方法。

重点勘查区；激发极化法；区域构造；找矿效果

1　引　言

山东省铜矿资源不多，探明资源储量少，然而随着经济社会的迅速发展，对铜矿资源的需求增长很快，因此需要加强铜矿床的勘探工作。本文工作区位于山东省莱芜铜矿成矿远景重点勘查区北部[1,2]，在20世纪50年代末至60年代初，进行了一定的地质工作，查明了矿床为中低温热液矿床，矿石类型以硫化矿石为主，但是没有开展物探及深部钻探详查工作，对矿体的深部变化了解不够。为进一步查明矿化体在深部的空间分布特征以及延续情况，进行了此次的物探工作。

激发极化法是寻找金属硫化物矿床最有效、最直接、应用最广泛的方法[3,4]，主要应用有石英脉型金矿勘查[5-7]、铅锌多金属矿找矿[8-10]、铜矿勘查[11,12]等，均取得了较好的找矿效果，而且该方法在寻找隐伏矿床和深部矿方面更是发挥了非常重要的作用。山东莱芜某铜矿勘探的物探野外工作先期对勘探区进行了大面积的激电中梯扫面工作，结合区内地质、矿产特征及岩石物性特征圈定了重点的激电异常区，在异常区开展激电测深工作，推断了矿化体的空间特征，取得了较好的找矿效果。

2　测区地质及地球物理特征

2.1测区地质概况

测区内地层仅见少量第四纪大站组和沂河组，分布于河流的河床、两侧阶地及山前平地中。岩性以灰黄色、黄褐色含砾砂质黏土以及黄色、黄褐色砂、砾、粉砂为主，厚度一般不超过2m。区内大面积出露新太古代晚期傲徕山超单元蒋峪单元、松山单元，中元古代早期牛岚单元和中生代燕山晚期雪野超单元腰关单元岩浆岩。测区内规模最大断裂构造F1位于测区中轴部，向北尖灭于寒武纪地层之下，该断裂北西走向，倾向南西，倾角约80°。断裂带内侵入有牛岚单元辉绿岩脉，含铜矿化、含褐铁矿化石英脉一般充填于辉绿岩两侧，不连续且多较为破碎。断裂为西盘下降、东盘上升的正断层，断距不详。F1断裂是测区主要控矿构造断裂。

2.2地球物理特征

收集全区已有的主要岩矿石物性参数：工作区内的主要岩矿石有四种，分别是花岗岩、辉绿岩、铜矿石、褐铁矿石。花岗岩的平均视极化率低于1%，数值较低，没有明显的激电反映，其视电阻率相对较高，均在1 000Ω·m以上，为全区的正常背景值；辉绿岩以岩脉的形式侵入构造破碎带内，其极化率和电阻率与花岗围岩相当，一般不引起异常；铜矿石产于花岗岩为围岩的蚀变带内，硅化明显，黄铜矿物的分布不连续，属于低硫石英脉型，视极化率在1%～2%之间，数值相对较高，会形成相对明显的激电异常；褐铁矿石在区内分布较少，多与铜矿石伴生，平均极化率为7.55%，当规模较大时，可以引起极化率高值异常。这些岩矿石的电性特征不仅为激发极化法在该区开展铜矿勘查提供了地球物理前提，同时也为后期激电异常的解译提供了一定的依据。

图1　 区域地质图Fig.1　Regional geological map

3　工作方法

根据工作区内断裂破碎带的走向共布置3.1km2的激电中梯面积测量，激电中梯工作比例尺为1：5 000，测网密度为50m×20m。中梯装置采用AB=1 600m，MN=40m。野外工作供电采用双向短脉冲，供电周期为16s，接收机采用延时100ms，采样宽度40ms。在施工测量中，最大供电电流为4A，最小供电电流为2.2A，一次场电位Δv1多大于10mV，接地电阻小于10kΩ。激电测深装置为对称四极等比装置，AB/2最大为1 000m，AB∶MN=5∶1。工区测线布置见图2。

图2　测线布置Fig.2　Survey line layout

由于矿区中轴部发育全区最大的河流，前人进行过一次中梯扫面工作，当时施工期为夏天丰水期，在河流部位存在较多空点，而该部位对应断裂构造，是矿体发育的重点部位，所以导致中轴部矿化带部位未见异常，导致激电异常分布形态的失真甚至消失，影响了后续地质找矿工作。本次激电测量工作是在冬季枯水期施工，在河流区域矿化带部位做到了无空点，使该部位的激电异常得到了如实体现。

4　应用效果

4.1激电异常视极化率和视电阻率特征分析

激电中梯面积测量成果见图3，图中测线方位角均为75°。图3(b)为视极化率等值线平面图，视极化率数值多在0.7%～2.2%之间变化，以低极化率背景场为主，视极化率高值区主要集中在两个区域，分别为中轴部位和西北部区域，南部低极化率占主体部分。中轴部的激电异常分布于300线至2 500线的500至700点号之间，近似呈北北西走向条带状分布，具有一定的规模，存在多个峰值，中间部位由于村庄空点无法判断是否连续，该异常对应着区域内已知的矿化带部位，也是区域构造发育部位，是本次铜矿勘查的重点区域，其在图3(a)视电阻率等值线平面图中表现为高阻特征，数值均在1 000Ω·m以上，为构造内部后期侵入的沿破碎带充填的高阻石英脉引起。西北部激电异常分布于1 500线至2 400线的0至300点号之间区域，分布形状不规则，特征不明显，实地踏勘1 500线240点处的异常受变电站的干扰影响较大，予以排除。1 900线至2 400线部位为异常的中心区域，其在图3(a)视电阻率等值线平面图中表现为高阻特征，视电阻率峰值在4 500Ω·m以上，电阻率数值东西向变化较大，其东部边界梯度变化剧烈，对应部位发育一条规模较大的石英脉(见图1)，为测区地形最高处，实地踏勘发现该视极化率异常为石英脉岩石破碎裂隙发育硫铁矿化引起，不含黄铜矿物，故该异常区域未安排在本次工作任务内，未进行后续物探激电测深施工。总体看视极化率数值和梯度变化均较平稳，高极化率数值相对集中的地区主要为中轴部河流发育部位南北两端和西北部区域。

图3　测区视电阻率(a)、视极化率(b)等值线平面Fig.3　Apparent resistivity (a)、apparent polarization (b) contour maps

4.2激电测深断面异常分析与推断解释

根据区域岩矿石的电性特征，充分结合已有地质资料，在高极化率异常并同时地表存在矿化的部位重点开展激电测深工作。本次工作的重点为测区中轴部大致沿河流发育矿化带部位，即视极化率等值线平面图中沿工区中轴部分布于300线至2 500线的500至700点号之间的异常。

异常区位于测区中轴部北端，向北未封闭，形态不规则，近似呈带状分布，总体走向NNW，测区内控制长约800m，横向宽度变化较大。异常区视电阻率变化范围较大，但总体看沿着激电异常区中轴部表现为中高电阻率特征。该异常区位于沿河流发育的矿化带部位，且测区的主要控矿构造F1断裂也是大致沿着该异常区轴部发育。断裂带内侵入有辉绿岩脉、含铜矿化石英脉。为进一步查明异常的空间分布特征，在重点部位异常峰值区布置了4条激电测深断面，分别为4线、16线、24线、28线。测线布置见图2。

图4为24线的激电测深视极化率和视电阻率断面图。24线部位前期施工有一钻孔ZK2401，钻孔控制深度132m，倾角75°，位于测深点2 414点位处。ZK2401对应的见矿部位孔深为20～40m、118m左右，对应部位岩石破碎构造发育，均见含黄铜矿石英脉，矿体主要发育在断裂构造上盘部位。由图4可知，24线以视极化率1.6%圈定的高值异常主要集中在2 414～2 422点下方，由AB/2=1 000m深部向上凸起，异常中心高值区主要分布在AB/2=34～650m，形态近似条带状，宽度由深至浅缓慢变窄，与测线部位激电平面异常的中心部位相对应，已有的钻孔ZK2401见矿部位位于异常范围内，但在峰值区外部，推断2 414点位下方深部成矿前景较好，应在2 400点至2 414点之间布设钻孔对异常中心峰值进行深部验证；视极化率异常中深部相对应的视电阻率成中高阻特征，在钻孔部位下方横向梯度变化剧烈，左侧低右侧高，为高低阻渐变梯阶带特征，推断为断裂破碎的反映，倾向西南，与ZK2401揭露的破碎带部位和特征相吻合，为区域控矿构造F1。

图4　24线的激电测深视电阻率(a)和视极化率(b)断面Fig.4　Apparent resistivity (a) and apparent polarization (b) cross sections of the 24 line

其余三条激电测深断面均存在明显的视极化率异常与视电阻率异常，而且两种异常基本沿着河流走向分布。视电阻率异常为区域控矿断裂构造F1的反映。对应视极化率异常推断为矿化体发育，且沿构造走向方向存在视极化率异常幅值增大递减现象，反映沿构造走向矿体具有一定的尖灭再现特征。

5　结　论

在此次铜矿区的勘查中，铜矿体赋存于断裂构造部位，其视电阻率和视极化率与围岩差异明显，利用这些电性差异开展激发极化法测量，探明了铜矿体沿区内控矿构造分布的空间特征，主要是沿区内控矿构造走向发育，近似呈串珠状分布，具有尖灭再现特征，而且联井测深剖面与已有钻孔资料揭示的构造和矿化体吻合，取得了较好的找矿效果，可以指导后期的地质详查工作。

[1]于学峰,张天祯.山东矿床[M].济南:山东科学技术出版社,2006.

[2]王奎峰,李文平,杨德平,等.山东省铜矿床类型、时空分布、典型矿床特征及成矿远景[J].地质学报,2013,87(4):565-576.

[3]傅良魁.电法勘探教程[M].北京:地质出版社,1983.

[4]李金铭.地电场与电法勘探[M].北京:地质出版社,2005.

[5]陈绍求,陈明伟.激发极化法在石英脉型金矿探测中的应用[J].矿产与地质,1999,13(4):245-248.

[6]闭遗山,张小路,罗润林.高精度磁法和大功率激电在金矿探测中的应用[J].工程地球物理学报,2011,8(6):744-749.

[7]吴国学,李守义,任云生,等.乌拉嘎金矿主要控矿因素与激电法找金效果[J].地球物理学进展,2006,21(4):1 248-1 251.

[8]张光之,周立国,王延浩.综合电法在内蒙古查敖包银铅锌矿区的应用[J].地球物理学进展,2015,30(2):867-871.

[9]刘振山,李娜.内蒙古某铅锌矿区激发极化法找矿效果[J].物探与化探,2013,37(3):433-437.

[10]王猛,梁中朋.大功率激电在内蒙古多金属矿勘查的应用[J].工程地球物理学报,2015,12(2):176-182.

[11]刘爱平,楚福录,郭秀芳,等.激发极化法在冀北某铜钼矿勘查中的应用[J].物探与化探,2008,32(4):363-365.

[12]何光兴.激发极化法在伏牛山铜矿的应用效果[J].地质与勘探,1982(8):12-16.

Application of Induced Polarization Method in the Exploration of a Copper Mine in Shandong

Xu Yan1,2,3,Wei Jian1,2,3,Sun Bin1,2,3,Yin Jiguang1,2,3, Yang Chao1,2,3,Zhang Hongliang1,2,3

(1.Key Laboratory of Gold Mineralization Processes and Resource Utilization Subordinated to the Ministry of Land and Resources, Jinan Shandong 250013, China;2.Key Laboratory of Metallogenic Geological Process and Resources Utilization in Shandong Province,Jinan Shandong 250013, China;3.Shandong Institute of Geological Sciences, Jinan Shandong 250013, China)

AcoppermineinShandongprovinceislocatedinthenorthernpartoftheprospectingareaoftheLaiwucopperdeposit,inordertofindoutthespatialdistributioncharacteristicsofcopperorebodiesinthearea,themethodofinducedpolarizationmeasurementiscarriedout,andcombinedwiththegeologicaldatainthearea,rockandorefeaturesandexistingdrillingdatatoobtainabathymetricprofileintheanalysisandinterpretation.Throughtheaboveworktodeterminethecopperorebodiesmainlyoccuralongtheriverdevelopmentofregionalinternalstructure,alongthetectonictowasbeadeddevelopment,reproductioncharacteristicswithcertainannihilationandachievedbetterfindmine,indicatingthattheinducedpolarizationmethodintheexplorationinthemineisreasonableandeffectivegeophysicalmethod.

thekeyexplorationarea;inducedpolarizationmethod;regionalstructure;prospectingeffect

1672—7940(2016)03—0307—05

10.3969/j.issn.1672-7940.2016.03.010

山东省地勘基金(编号：鲁勘字2013853)

许艳(1981-)，男，工程师，主要从事地质勘探物探工作。E-mail:haidaxy@163.com

P631.3

A

2016-01-14