云南省宾川县白象厂铜矿勘查区地质特征及勘查方法研究

胡安顺

(山东省第五地质矿产勘查院，山东 泰安 271000)

勘查区位于云南省宾川县城210°方向22 km处，属宾川县宾居镇管辖，勘查区面积18.19 km2。研究区工业不发达，以矿产资源开发利用为主，现已建有2个民营硫铁矿矿山，但由于矿山规模小、机械化作业程度低，故经济效益不明显，上缴税收不高，对当地的财政收入未有明显的影响力。通过此次工作，大致查明了重点勘查区内的地层、构造、岩浆岩等成矿地质条件[1-3]。通过ZK4钻孔揭露验证DJH3极化率异常，深部新发现1处金银铅锌多金属矿化，DJH3异常区深部的极化率异常由该多金属矿化引起。研究为勘查区未来矿产资源开发提供了技术支持。

1 勘查区区域位置

普查区位于藏东—滇西成矿带南部，扬子地台(板块)与三江褶皱带的过渡部位，程海—宾川大断裂西侧之盐源—丽江台缘褶皱带、鹤庆—洱海台褶束的东南部。东以程海—宾川大断裂为界，西以小金河—洱海深大断裂(哀牢山大断裂)为界，处于两条深大断裂夹持的倒三角地带。由于攀西裂谷强烈活动，而发育了上二叠统乌龙坝组、红岩子组大陆裂谷双峰式火山岩建造。

2 勘查区地质

2.1 地层

勘查区内出露的地层主要以古生代二叠纪上世乌龙坝组(P2wl)为主，其次为古生代二叠纪下世茅口组(P1m)，新生代第四纪全新统(Q4)在区南侧中部有分布。

2.2 构造

区内构造主要表现为褶皱和脆性断裂。

(1)褶皱构造。区内发育小龙潭向斜，位于勘查区中部偏北。向斜轴向NNW向，长4 km，长宽比4∶1，西翼缓(倾角<30°)，东翼陡(倾角<50°)，为一轴面东倾的斜歪向斜，轴面倾角70°～75°。北西为盆地第四系掩盖，枢纽呈波状起伏，向南东扬起，枢纽倾伏产状324°∠38°。核部为上二叠统乌龙坝组四段(P2wl4)，翼部为乌龙坝组三段(P2wl3)。

(2)断裂构造。前期勘查区地质工作发现有水碓岭断裂(F36)和下杨柳村断裂(F35)，位于勘查区西北。本次工作在重点工作区内新发现断层2条，编号分别为F1、F2，位于勘查区东部。

2.3 岩浆岩

区内岩浆岩活动时期有华力西期和喜马拉雅期。主要以华力西期最为强烈，次为喜马拉雅期。

(1)华力西期。华力西期主要岩石类型以基性、中基性、碱性熔岩和火山碎屑岩为主，自下而上划分为两大喷发旋回：下部旋回由乌龙坝组基性熔岩、基性火山碎屑岩组成；上部旋回为红岩子组碱性和基性熔岩、碱性火山碎屑岩，普查区以下部旋回为主。

(2)喜马拉雅期。喜马拉雅期火山活动较为强烈，多呈分散状的中心式喷发广布全区，在矿区以小岩脉出、露于二叠系乌龙坝组地层中，出露岩脉为石英二长斑岩脉(ηoπ)、煌斑岩脉(x)、花岗斑岩(γπ)及辉绿岩(βμ)，其中石英二长斑岩脉和煌斑岩脉以37号矿点附近出露面积较大，其余零星分布，出露宽度、长度一般10～20 m。

石英二长斑岩(ηoπ)见于工作区东北部，TC0-1、TC2-1及填图揭露石英二长斑岩脉平面上略呈“S”形展布，岩体呈岩脉、岩株状产出，长约500 m，出露宽15～120 m；出露面积约0.25 km2。岩石呈灰色，块状构造，细—中粒斑状结构。主要矿物为钾长石、斜长石，次要矿物有黑云母、角闪石等，副矿物见磁铁矿、磷灰石；岩体内蚀变主要有硅化、高岭土化、绿泥石化。在探槽TC19-1和TC2-1中取石英二长斑岩样品作全分析，岩石化学主要成分见表1。

表1 石英二长斑岩岩石化学主要成分Tab.1 Main chemical composition of quartz monzonite porphyry %

经计算，里特曼指数σ分别为5.8和3.2，分属于碱性岩和钙碱性岩，见表2。

表2 石英二长斑岩岩里特曼指数计算Tab.2 Calculation of Ritman index of quartz monzonite porphyry

2.4 围岩蚀变

区内围岩蚀变有：黏土化、硅化、大理岩化、方解石化、绿泥石化、绿帘石化、钠黝帘石化，其中硅化和大理岩化与矿化关系最为密切，前者主要为铜矿物，后者主要为铁、金矿物。

褐铁矿化为最重要的矿化蚀变类型，工作区金矿体全为褐铁矿型。褐铁矿化使金产生次生富集，是主要的含金载体。

硅化产于岩体及围岩接触处，沿李子园断层西侧产出，地表硅化带出露水平宽度在30～140 m，硅化使岩石变硬，岩石重结晶形成白灰相间的条带状大理岩。

2.5 激电特征

2013年3月5日—5月1日，在勘查区内开展了1∶10 000激电中梯测量工作，取得的勘查区激电特征如下。

2.5.1 岩(矿)石物性特征

根据勘查区岩矿石电阻率极化率特征选取了部分地段针对不同岩性进行了岩石物性测定，物性测量方式采用小装置岩石露头测量及岩石标本相结合的方法。结合实际情况，将各类岩石物性测定结果统一整理，见表3。

测量结果表明：测区内岩性分布较少，极化率变化范围较小，极化率数值0.5%～2.0%。其中，灰岩类岩石极化率较低，在0.5%～1.2%变化；玄武岩类岩石极化率在0.6%～1.6%变化；斑岩类岩石极化率在0.53%～1.69%变化。

本区岩矿石电阻率变化明显，可分为低阻、高阻2类，高阻500～800 Ω·m，主要分布在工作区中部；低阻100～300 Ω·m，主要分布于工作区西部及东部。这种岩石的电阻率、极化率差异为用物探电法探寻成矿有利地带提供了地球物理条件。

通过白象厂地区电性参数表可以看出，工作区岩性极化率差异较为明显，斑岩类ηa较高，灰岩、玄武岩ηa接近，ηa值较小，从各类岩石电阻率参数分析，灰岩、角砾岩电阻率较高，泥岩类电阻率较低，电阻率局部差异较大。

在本区开展激发极化法能有效划定异常范围，虽不能有效区分黄铁矿化和铜矿化，但可以总体反映出硫化物的富集情况，其低阻高极化的特征，与围岩有较为明显的差异。因此，在普查区开展激电中体测量工作为地质勘查工作提供找矿线索，是行之有效的手段。

2.5.2 激电异常的圈定

测区激电测量资料的解释是在充分分析激电中梯和激电测深资料的基础上，结合测区地质条件，以所测参数的基本图件为基础，分析激电异常的找矿意义，圈定金属硫化物富集体的位置及其赋存状态，为工程验证提供施工依据。

该工区激电测量工作所采用的装置为激电中梯和激电测深装置，激电中梯用于面积性的激电测量，激电测深主要用于检查工区内的激电异常在深部的延展情况。

激电异常的圈定：①异常具有一定的规律且连续性较好，ηa曲线在相邻2～3条测线上有异常反映，且每条测线上有连续2～3个点ηa值大于异常下限；②野外地质观测时，异常部位又有矿化现象，推断为有找矿意义的异常；③工作区内ηa值为0.5%～5.0%，普遍在1.0%左右，本区视极化率均方相对误差按3%计算，根据区内视极化率变化特征及地质情况，确定本区ηa下限值大于1.13%时为局部异常。

2.5.3 激电异常特征描述及解释

由测区激电中梯视极化率(ηa)等值线平面如图1所示。

由图1可以看出：该区视极化率背景较高，一般在1.0%左右变化；第四系覆盖区极化率较低，在1%左右，取异常下限为1.13%。在已完成测区内共圈出了3个极化率异常，分别用编号DJH1、DJH2和DJH3来表示。

图1 云南省宾川县白象厂地区激电中梯视极化率(ηa)等值线平面Fig.1 Isoline plane of the gradient apparent polarizability (ηa) of the induced polarization in the Baixiangchang Area of Binchuan County，Yunnan Province

(1)DJH1异常。DJH1异常带位于1∶10 000勘查区东部，由39250线、39350线、…、40850线控制。在8470/39650、8630/40050点附近视极化率达到极大值，分别为3.82%、4.13%，以1.13%等值线为异常下限圈定异常，该异常由南北两个椭圆状异常带组成，整体呈近南北向带状展布。南北长近1 200 m，东西宽100～240 m，由ηa等值线平面图上分析，异常两侧等值线疏密程度近似一致，变化不大，初步推断该处异常倾角较大。从视电阻率(ρa)等值线平面图(图2)上分析：DJH1异常带对应ηa异常，视电阻率表现为高低阻异常梯度带，在异常极大值中心上(8470/39650点、8630/40050点)ρa值一般低于200 Ω·m，视电阻率等值线平面图上低阻异常形态轮廓与高极化率异常形态吻合较好。所以，从整个测区激发极化法工作成果上看，该DJH1异常带具有低阻高极化的特征。

图2 云南省宾川县白象厂地区激电中梯视电阻率(ρa)等值线平面Fig.2 Apparent resistivity(ρa) contours of the induced induced voltage in the Baixiangchang Area of Binchuan County，Yunnan Province

在DJH1异常高值区布设了激电测深研究剖面2条(图3)，共计完成激电测深点32个，综合分析DJH1异常来看，异常规模较大，具有较好的低阻高极化特征且较连续，位于工作区成矿较有利位置，具备一定的找矿意义。

图3 DJH1异常激电探测等值线断面Fig.3 Contour section of DJH1 abnormal IP detection

(2)DJH2异常。DJH2异常位于DJH1西，异常规模较大，异常峰值较DJH1、DJH3低，异常为北西—南东向展布，形态呈条带状，长约1 200 m，宽约200 m，异常中心极大值为3.41%。在异常高值区布设了激电测深研究剖面1条，测线方向为东西向，共计布设激电测深点14个，方位角59°，由激电测深ηa等值线断面图可以看出，在7号—14号点位置，AB/2约200 m以下出现一北东向的高极化体，ηa值在12号点深度约1 000 m处出现极大值达4.95%。

异常等值线延伸至AB/2=1 200 m以下。以2%以上等值线圈定的异常体形态在深部表现为长条带状。再结合激电测深视电阻率(ρa)断面图看，高极化异常对应着低电阻率异常，且低阻区在深部表现为近直立产出，表明该异常倾角较陡。综合看来，DJH2虽极化率整体表现不高，但异常体具备该区域成矿物理条件所要求的低阻高极化的特征，且在异常体梯度带附近有民采矿坑，铜矿化显示较好(图4)。

图4 DJH2异常激电探测等值线断面Fig.4 Contour section of DJH2 abnormal IP detection

(3)DJH3异常。DJH3异常位于物探工区北部，由测线750线、650线控制，异常形态为南北向条带状展布，南北长约250 m，东西宽约160 m，异常向北侧未封闭。异常中心极大值为6.5%。该区多为第四系覆盖，未能获得该异常的物性参数。在异常高值区布设了激电测深研究剖面一条，测线方向为东西向，共计布设激电测深点9个，测深剖面起止点坐标分别为(X=2840700，Y=33647390；X=2 840 700，Y=3 364 7710)，方位角180°。

由激电测深ηa等值线断面图(图5)可以看出，在3号—7号点位置，AB/2近地表以下出现一近似直立的高极化异常体，ηa值在4号点深度约60 m处出现极大值达5.48%。

图5 DJH3异常激电探测等值线断面Fig.5 Contour section of DJH3 abnormal IP detection

以2%以上等值线圈定的异常体在深部延伸至AB/2=900 m以下。再结合激电测深视电阻率(ρa)断面图看，高极化异常对应着高低电阻率异常梯度带区域，且电阻率表现为向东倾斜，因此初步推断该异常倾向东。异常体具备该区域成矿物理条件所要求的低阻高极化的特征，且经后期踏勘，在高值异常区附近发现了铅锌矿石，矿化显示较好。针对该异常布设ZK4钻孔进行揭露查证，从ZK4钻孔编录情况来看，深部极化率异常由深部的矿化蚀变带引起。

3 勘查工作

3.1 勘查方法及工程布置

依据探矿权人普查找矿的目的，结合勘查区以往地质工作成果，组织人员编写了普查设计。普查设计的工作思路为：在勘查区东部开展1：2000地质测量，结合槽、井、坑、钻探工作及取样化验工作对矿(化)体进行系统圈定和揭露[4-6]。

根据设计文件要求，在工作区内开展了1∶2 000地形测量、1∶2 000地质测量、ⅠZK802施工、各类探矿工程的地质编录及各类样品的采集工作。

3.2 勘查工程

3.2.1 山地工程

山地工程的地质编录参照执行了《固体矿产勘查原始地质编录规程(试行)》(DD2006—01)的相关技术要求，地质编录工作质量符合要求。

(1)槽探工程。施工地表槽探工程7条，探槽实际长度10.0～57.2 m，实际宽度1.48～1.69 m，实际深度1.97～3.77 m，实际揭露基岩1. 5～3.4 m。本次施工的7条探槽总编录长度229.05 m，每条探槽对探槽一底一壁进行了编录素描。编录时，地质组长带领编录人员共同观察拟编录探槽中的地质现象，确定编录首选壁、基岩面、分层并布样，素描图比例尺为1∶100。

(2)平硐工程。施工平硐1个，编号为PD1，长度164.5 m。按照施工进度分段编录。编录按“一顶两壁”进行，比例尺为1∶100。坑道口作为坑道起点，基线布设在巷道底部，沿采矿巷道前进方向进行编录。对坑道两壁进行系统的敲打、观察，通过展开法进行绘制坑道素面图。地质记录过程中，除地质内容外，重点收集了平硐中所穿过的基岩裂隙发育情况，进行必要的节理统计。

(3)浅井工程。施工浅井1个，编号为QJ1，长度7.5 m。浅井地质编录选用平整且地质现象出露完整的西壁作为第一壁，而后以西壁、北壁、东壁、南壁依次展开编录素描，浅井壁上各地质现象采用垂直投影法进行编录素描，比例尺1∶50。

3.2.2 钻探工程

本次共施工钻孔2个，编号分别为ⅠZK802、ZK4，工作量分别为650.00、275.29 m；其中由我方施工钻孔为ⅠZK802，该钻孔位置由甲方布设。钻孔施工过程中严格按照《地质岩心钻探规程》(DZ/T 0227—2010)及《铜、铅、锌、银、镍、钼矿地质勘查规范》(DZ/T 0214—2002)执行。

(1)钻孔结构。该钻孔开孔孔径为127 mm，8.65～15.02 m孔径为110 mm，15.02～275.00 m后孔径为91 mm，终孔孔径91 mm满足岩心取样及地质编录需求。

(2)岩心采取率。施工的钻孔中，回次岩心采取率83.30%～100%，岩心平均采取率为98.30%。岩心由施工现场机台人员负责妥善保管，无丢失和散乱；每回次岩矿心洗净后按先后顺序放入岩心箱内无倒心、混心等现象，长度大于10 cm的岩心均用红油漆进行了编号，岩心箱外侧亦用油漆编号。地质人员编录时进行仔细检查。

(3)钻孔弯曲度。钻孔在施工过程中，采用KXP-2A型罗盘测斜仪共进行5次钻孔弯曲度测量，详细测量结果见表4。经测定本次施工钻孔孔斜为1°～1°30′，均在允许误差范围之内，质量符合要求。

表4 ⅠZK802钻孔弯曲度测量结果Tab.4 Curvature measurement results of ⅠZK802 drilling

(4)孔深校正。钻孔在施工过程中，使用标准钢尺共进行6次孔深校正，详细校正结果见表5，误差为0.01～0.06 m，均在允许范围之内，质量符合要求。

表5 ⅠZK802钻孔孔深校正Tab.5 Hole depth correction of ⅠZK802 drilling

(5)简易水文观测。简易水文观测在提钻后及下钻前各观测一次，间隔时间>5 min，并准确记录冲洗液消耗情况。对钻进过程中发生的漏水、涌水、坍塌等异常情况均进行了详细记录。

(6)封孔。ⅠZK802钻孔采用强度等级P.O42.5的普通硅酸盐水泥进行封孔。封孔前清水洗孔，封孔采用泵浆法，孔口已埋设明标，明标上已注明钻孔号、终孔日期和施工单位，并在孔口中心位置刻划“十”字线，符合地质要求。

(7)原始班报表记录。各钻孔班报表记录数字准确、及时、清洁、内容齐全、符合质量要求。并详细记录了孔内各种相关事宜。

3.3 地形测量、地质勘查工程测量

3.3.1 控制测量

(1)GPS点埋设。全区共选埋20个D级GPS控制点，所选点位均有利于卫星信号接收，地面基础稳固，视野开阔，易于保存和扩展。标石的埋设按照《全球定位系统(GPS)测量规范》要求埋设普通标石。标石为水泥预制件，标志中心材料为φ2 cm×20 cm不锈钢标志。控制点埋设好后，均在现场用红油漆涂写编号及标记。

(2)野外观测。GPS网观测技术要求如下：观测卫星静态，卫星数≥4，时段长≥40 min，高度角≥15°，平均全设站数≥2，数据采样间隔5～15 s。

GPS网观测前，制定了详细的网形观测计划，最大限度降低因网形原因造成的人为误差。外业观测时做到统一指挥，同时开机，同时关机。光学对中器应整平对中，对中误差≤2 mm。保证每个时段观测的有效性。观测前，观测员应将GPS接收机天线准确置于测点上方，每时段开机前应准确量取天线高，关机后再量取一次天线高作为校核，两次差值不得大于2 mm，取平均值作为最后结果。观测员认真仔细填写GPS测量野外观测手簿，做到填写及时、正确，在作业过程中严禁作业人员离开现场，防止人和其他物体靠近接收机天线遮挡卫星信号。

(3)数据处理。该项目D级网的基线处理、网平差均采用中海达公司的随机软件HD-2003进行处理，处理的步骤分为基线处理、闭合环检查、WGS-84坐标系下无约束平差、1980西安坐标系下约束平差等。数据处理前，于软件中预先设定为D级网的各项参数要求，全线共完成平差基线边56条，同步环观测18个，异步环观测36个，解算的各项指标均满足GPS测量规范及本项目技术设计书的要求。

(4)基线解算及精度分析。①在检查GPS基线、环闭合差符合要求后，将所有基线组成闭合图形，以三维基线向量及其相应协方差阵作为观测信息，以一个点的WGS-84系三维坐标作为起算数据，进行GPS网的无约束平差。无约束平差提供各控制点在WGS-84系下的三维坐标，各基线向量三个坐标差观测值的总改正数、基线边长以及点位和边长的信息。GPS观测网无约束平差后，基线最弱边中误差为0.006 7 m，最大相对误差为1∶57 384。自由网平差坐标中最大点位中误差为0.007 m。②在无约束平差确定有效的基础上，在国家D级GPS控制网下进行二维约束平差。约束点的已知坐标作为强制约束的固定值。平差结果输出1980年西安坐标系统的二维坐标、基线向量改正数、基线边长、方位以及坐标，基线边长、方位的精度信息，转换参数及相关信息。③GPS观测网二维约束平差后，主要精度指标：基线最弱边中误差为0.004 7 m，相对误差为1∶49 884，最弱点平面相对中误差为0.000 6 m。由此可见，完全满足D级控制网等级要求(控制网详细平差资料见GPS网平差报告)。

3.3.2 地形图测量

地形图表示测量控制点、居民地和垣栅、工矿建(构)筑物、交通及附属设施、电力管线及附属设施、水系及附属设施、境界、地貌和土质、植被等各项地物、地貌要素，以及地理名称注记等。

(1)比例尺、图形分幅、等高距。地形测量的比例尺为1∶2 000。地形测量采用全野外数字化采集方式成图，内业处理采用南方CASS8.1测量软件成图、编辑。由于区内多为山地地貌，地形复杂，陡坎密集，所以1∶2 000地形图的基本等高距设为2 m。

(2)测量控制点及高程密度。地形图所有GPS控制点高程保留3位小数。图上高程注记注至0.01 m。由于区内地形复杂，高程落差较大，所以图上高程点注记一般为每格网8～15个适当多于规范相关要求的数量，高程变化大的地区另外再作适当增加，以能完全反映整个地貌变化为基本要求。

(3)图形内业编辑。为实现测绘成果的统一性，方便地形图的编汇工作，也为了今后与其他信息系统的对接方便，此次测绘成果不仅要求精度高，而且要求空间关系的连续、地物属性的齐全。

(4)管线及附属设施。永久性(相对于临时性而言)的电力管线、电信线均准确实测表示，电杆位置均进行实测。当多种线路在同一线杆上时，只标示了主要的。

(5)水系及附属设施。①河流、池塘、沟渠、等及其他水利设施，均准确测绘表示，有名称的加注了名称。②河流、池塘、沟渠等水涯线按测图时的水位测定，当水涯线与陡坎线在图上投影距离小于2 m时以陡坎线符号表示。图上宽度小于1 m的用单线表示。

3.4 工程点测量

(1)钻孔的放样及定测。钻探工程测量共4个。钻孔放样在控制点上设置仪器，根据钻孔坐标用RTK进行放样，再用全站仪测取放样点的坐标进行检查，放样点位中误差≤10 cm。钻孔定测方法同放样一致(定测出钻孔的实际位置并记录)。

(2)勘探线剖面测量。勘探线剖面测量共测8条，共计4.5 km。用RTK按1∶1 000比例尺进行测量，遇到高低起伏地带都进行了数据采集。勘探线剖面的绘制采用Cass8.1软件进行了绘制。

(3)山地工程测量。对探槽基线起点、基线终点用RTK测定其坐标及高程，实际完成工程点测量50个。

4 结语

(1)大致查明了重点勘查区内的地层、构造、岩浆岩等成矿地质条件。重点勘查区内分布有二叠纪茅口组(P1m)内屑灰岩、含白云质灰岩，乌龙坝组(P2wl)玄武岩、玄武质火山角砾岩；区内东部发育有两条北北西向断裂，断裂及其两侧见岩石具碳酸盐化，局部伴有孔雀石发育；后期侵入有北北西向的石英二长斑岩岩脉、煌斑岩岩脉，东南部有小面积灰质角砾熔岩、矽卡岩产出。

(2)通过ZK4钻孔揭露验证DJH3极化率异常，深部新发现1处金银铅锌多金属矿化，DJH3异常区深部的极化率异常由该多金属矿化引起。通过DJH3异常高值区布设的激电测深研究剖面，发现其深部极化率极大值达5.48%，进一步施工ZK4钻孔验证，在深部的构造破碎带上发现了1处金银铅锌多金属矿化，矿化岩石为构造碎裂岩，岩石普遍具碳酸盐化、不均匀黄铁矿化，局部伴有细粒状黄铜矿或铅锌矿的产出。经取样分析，单样品Au品位最高达7.1×10-6、Ag品位最高82.5×10-6、Pb品位最高0.61×10-2、Zn品位最高0.99×10-2，但样品长度均不足1 m。