劉良志， 孫清鐘， 趙智能

(1.湖南省有色地質(zhì)勘查研究院，湖南 長沙 410000;2.江蘇省地質(zhì)調(diào)查研究院，江蘇 南京 210018)

隨著地質(zhì)找礦工作的不斷深入，地表礦、易發(fā)現(xiàn)易開采的礦床日益減少，找礦工作逐漸向深部及工作程度較低的地區(qū)轉(zhuǎn)移。我國礦山多分布在山區(qū)或偏遠地區(qū)，其交通不便、地形復雜，找礦工作面臨諸多挑戰(zhàn)。地球物理作為一種便捷、快速的勘探手段，成為找礦工作必不可少的手段之一，并在實際運用中取得優(yōu)異的成果(龔育齡等，1999;劉慶成，2004;李靖輝等，2006;馬德錫等，2008)。雙頻激電法，其原理是將高頻、低頻兩種頻率的電流合成為雙頻電流，由發(fā)射機同時向大地供電，接收機同時接收高頻電位差幅值(ΔVH)和低頻電位差幅值(ΔVL)，并自動計算出視幅頻率Fs值(何繼善，1989;2005)。與傳統(tǒng)的時間域激電方法相比，更具有儀器輕便、對地形適應(yīng)能力強、抗干擾、穩(wěn)定性好、觀測精度高、方便快捷等一系列優(yōu)點。雙頻激電法地質(zhì)找礦，尤其是在山區(qū)地形、地質(zhì)和成礦條件復雜地區(qū)得到廣泛應(yīng)用，并取得良好的效果(唐杰等，2010;張權(quán)，2010)。本文就雙頻激電法在遼寧某金礦勘查中所取得的地質(zhì)效果進行探討。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

工作區(qū)屬丘陵山區(qū)，海拔標高一般為300～600 m，最大高差約300 m，地形類別為Ⅳ類。本區(qū)大地構(gòu)造位置處于中朝準地臺、內(nèi)蒙地軸、建平臺拱、寶國老斷凸上。礦區(qū)主要受北東向的凌源－北票斷裂構(gòu)造控制，斷裂北部出露地層為太古宙變質(zhì)雜巖、片麻巖(AnZ)，南部出露地層為中生代侏羅－白堊系義縣組(Jky)地層。義縣組主要巖性為:灰色、紫色、紫紅色安山質(zhì)晶屑凝灰?guī)r、安山質(zhì)集塊角礫巖、流紋質(zhì)凝灰?guī)r、流紋質(zhì)角礫熔巖。

該區(qū)巖漿巖發(fā)育，二疊系侵入巖為沙金溝單元的黑云母石英閃長巖，分布于區(qū)域北東部，出露面積為10 km2，侵入于太古宙變質(zhì)雜巖中，巖性為角閃輝石巖，呈透鏡狀。另見有閃長斑巖、石英斑巖、花崗細晶巖、花崗偉晶巖、安山玢巖成脈狀穿切地層。

第四系(Q)主要為新生界全新統(tǒng)沖洪積砂礫石，沿溝谷分布。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

圖1 礦區(qū)地質(zhì)與物探工作布置簡圖Fig.1 The map showing geological and geophysical exploration of mining area

礦區(qū)廣泛出露太古宙變質(zhì)雜巖，太古宙變質(zhì)雜巖由高級變質(zhì)表殼巖殘留體和變質(zhì)深成巖組成。太古宙變質(zhì)表殼巖主要為磁鐵石英巖及斜長角閃巖組成。其中磁鐵石英巖呈層狀、似層狀、透鏡狀產(chǎn)出，灰黑色粒狀變晶結(jié)構(gòu)，條帶狀、塊狀構(gòu)造，成分為磁鐵礦、石英及少量角閃石、斜長石等;斜長角閃巖主要呈暗灰綠色，粒狀變晶結(jié)構(gòu)，條帶狀、塊狀構(gòu)造，主要礦物為角閃石、斜長石，其次為云母、輝石。變質(zhì)深成巖為礦區(qū)的高級變質(zhì)巖，構(gòu)成區(qū)內(nèi)最古老的結(jié)晶基底。巖石類型為黑云母角閃斜長片麻巖。巖石呈灰綠色-深灰色，粒狀變晶結(jié)構(gòu)，片麻狀構(gòu)造。礦物成分為斜長石、角閃石、石英、黑云母及少量綠泥石、陽起石等蝕變礦物。

燕山期花崗閃長巖在礦區(qū)較為發(fā)育，主要出露于礦區(qū)東北部，呈巖株狀產(chǎn)出，大致呈東西向展布，呈侵入關(guān)系侵入到太古宙變質(zhì)雜巖中。在大馬山黑云母石英閃長巖中明顯可見黑云斜長片麻巖、黑云角山斜長片麻巖的俘虜體。由于巖體的侵入和同化混染作用，是巖體周圍的片麻巖產(chǎn)狀比較凌亂，同時形成各種混染巖。

礦區(qū)主要受斷裂控制，可識別出成礦前構(gòu)造和成礦后兩期斷裂構(gòu)造事件。成礦前斷裂構(gòu)造(即控礦構(gòu)造)，按其走向可分為NW、NE、NNE，其中北西向斷裂呈張扭兼壓扭的性質(zhì)，走向為320°～340°，傾角為30°～45°。

成礦后斷裂主要為壓扭和張扭性斷裂。壓扭性斷裂可識別出NW、NE及金SN向三組張性斷裂為近EW向。后期斷裂破壞了礦體的完整性、連續(xù)性，對開采可能帶來不利因素。礦區(qū)主要地質(zhì)特征如圖1所示。

3 地球物理特征及工作布置

3.1 巖石物理特征測定

本區(qū)內(nèi)物探工作程度較低，本次工作使用SQ-3C輕便型雙頻道數(shù)字激電儀對區(qū)內(nèi)主要巖性野外露頭按對稱小四極法進行了參數(shù)測定，共獲測試數(shù)據(jù)190組，統(tǒng)計結(jié)果如下:

表1 工區(qū)巖(礦)石視幅頻率統(tǒng)計結(jié)果Table1 .The amplitude frequency of study area

從表1可以看出，未蝕變的各類常見巖石視幅頻率都比較低，一般低于1%;蝕變破碎帶因含有一定量的金屬硫化物，視幅頻率相對較高(平均值在1.2%左右)，最高可達5.3%;含金礦體視幅頻率最高，約在2%左右，最高可達18%。以上視幅頻率特征說明，該區(qū)巖、礦石視幅頻率具有一定的差異，在本區(qū)投入雙頻激電法圈定找金有利部位，確定含礦層空間分布特征，尋找隱伏金礦，具備較好的地球物理前提。

3.2 工作方法及技術(shù)

根據(jù)礦區(qū)地質(zhì)和地球物理特征，在本區(qū)投入1∶10 000幅頻率面積性測量工作，在面積性工作基礎(chǔ)上，布置了4條對稱四極測深剖面。本次激電工作使用的儀器為中南大學何繼善院士研發(fā)的SQ-3C雙頻道輕便型激電儀，按照100 m×20 m的物探網(wǎng)設(shè)計，布設(shè)了東、西兩條基線，采用靜態(tài)GPS放樣定出基線端點和測線端點位置，測量誤差控制在亞米級，埋設(shè)15 cm×15 cm×35 cm的木樁作為固定標志。工作裝置采用激電中梯，供電極距AB=1 200 m，觀測極距MN=40 m，觀測點距為20 m。

雙頻激電測深選擇對稱四極法，大致按照20 m間距來設(shè)置測深點。測深電極距選擇見表2。

表2 工區(qū)對稱四極激電測深電極距選擇Table2 The electrode distance of Symmetry quadrupole induced polarization /m

4 成果解釋

筆者在地質(zhì)情況比較清楚的23號脈(大部分已采空，局部留存)上布置試驗剖面，最終選擇了二號頻點，根據(jù)巖礦參數(shù)測定結(jié)果和全區(qū)正常場計算結(jié)果，以Fs=1.7%為異常下限，全區(qū)共圈定明顯激電局部異常三處，分別編號 E1、E2、E3，具體見圖2。其中E1異常特征為高阻高極化異常，E2、E3異常特征為低阻高極化局部異常。此外，個別激電異常范圍小、分布凌亂、形態(tài)不規(guī)整，可能是由于本區(qū)滾石發(fā)育、電纜縱橫、豎井以及巷道密布、供電條件以及MN接地條件較差造成，因而可靠性較低。其中地質(zhì)圖上已知礦脈在物探異常圖上沒有反映，主要是因為圖示礦脈已經(jīng)基本采空，開展本次物探工作的目的就是為了發(fā)現(xiàn)隱伏礦脈，延長礦山服務(wù)年限。

4.1 E1 異常區(qū)

E1異常區(qū):該異常區(qū)位于測區(qū)南部，測線L120～L130、140～162號點之間。異?？傮w呈面狀，往南西向有延伸，F(xiàn)s異常范圍在2.2% ～3%之間。異常區(qū)主要分布在建平群小塔子溝組片麻巖內(nèi)，按照循序漸進、逐步深入的基本原則，為進一步評價激電異常E1場源性質(zhì)及空間展布特征，布置了兩條測深剖面L120線(圖3)和L125線(圖4)，各剖面線斷面異常特征分析如下:

L120、L125線東西向布置在E1異常內(nèi)，介于140～162號點之間，2條剖面視幅頻率Fs、視電阻率ρs斷面異常特征比較類似。Fs異常段對應(yīng)ρs高值異常帶或者低值異常帶。根據(jù)區(qū)內(nèi)地質(zhì)特征和激電異常特征，認為低阻高極化異常，是由裂隙型含金硫化物形成，而中－高阻高極化異常由石英脈型含金硫化物形成。根據(jù)L120、L125激電擬斷面異常分布特征，以Fs異常為主，2條剖面深部共推定了9條礦化異常帶(編號1－1～1－9)。礦化異常體產(chǎn)狀為東傾、傾角60°左右。測深結(jié)果與平面異常等值線圖推斷結(jié)果基本一致。

圖2 激電中梯Fs等值線平面圖Fig.2 Contour plan of induced-current middle-gradient Fs

4.2 E2 異常區(qū)

E2異常:該異常區(qū)位于測區(qū)中部(23號礦脈的西側(cè))，異常高值呈帶狀、近南北向展布，F(xiàn)s異常值范圍在2.5% ～6%之間。幅值為6.7%，高值異常寬度為100 m以上，走向長度為300 m以上。選擇L165(圖5)、L185(圖6)測線的136～164號點，開展激電測深工作，斷面異常特征如下:

在該兩幅擬斷面圖中，視幅頻率Fs異常分布特征類似，視電阻率ρs異常特征有所差別，主要與層位巖性有關(guān)。淺部局部有小的激電異常顯示，主要是由尾砂和電纜影響所致。視電阻率值由淺至深逐漸增高，并出現(xiàn)扭曲和凹陷，則與斷裂構(gòu)造有關(guān)，巖層經(jīng)斷層破碎后因為裂隙含水而導致視電阻率降低。根據(jù)斷面激電異常分布特征，2條剖面深部共推定了4條礦化異常帶(編號2－1～2－4)。推測產(chǎn)狀為東傾、傾角為60°左右。該地段地表見有豎井，并采到金礦脈。物探推測此異常源為含金礦脈引起。但因該處異常帶較寬，單條礦脈一般不具此等規(guī)模，推測可能為多條礦化脈構(gòu)造的整體反映。

4.3 E3 異常區(qū)

E3異常:該異常分布在洞子溝一帶，強度低、范圍小，由于存在村屋、地物等干擾，其異常原因不明。但是其處于23號礦脈的北北東延伸帶上，有待進一步查明。

5 鉆探、坑探驗證結(jié)果

依據(jù)各剖面視幅頻率異常中心位置，全區(qū)共大致推定了8條礦化異常帶。如圖7所示，其中①、⑧號異常帶與勘探前已知的12號脈和14號脈對應(yīng)。從物探異常圖上看14號脈往南、往北均有較大的延伸，累計延伸長度大于500 m。除了已知礦脈外，新推定的④～⑦號異常帶，均已經(jīng)鉆探和坑探驗證見金礦工業(yè)礦體，礦體走向為南北向或者北北東向、傾向均為東，傾角在60～70°之間，與激電掃面和測深推斷解釋情況吻合良好。金礦品位多在2～10 g/t之間，局部地段可達30 g/t，礦體厚度一般0.6～2 m，延深一般 ＞100 m，連續(xù)性較好，偶有尖滅或成雞窩狀富集，全區(qū)已探知礦脈累計總長2 100 m以上。其中②、③號異常帶因為位于E3號異常區(qū)內(nèi)，存在較多的地表尾砂等干擾物影響，尚未投入進一步工作進行驗證。

6 結(jié)論

(1)本次探測共圈定了E1、E2和E3三個異常區(qū)，并對其場源性質(zhì)和極化特征進行推斷，其中E1異常特征為高阻高極化異常，E2、E3異常特征為低阻高極化局部異常。

圖7 物探異常綜合解譯與驗證情況Fig.7 Integrated interpretation and verification on geophysical anomaly

(2)異常規(guī)模較大，并在E1推出9條礦化異常帶，E2推出4條礦化異常帶，礦化異常體產(chǎn)狀均為東傾、傾角60°左右。

(3)雙頻激電工作區(qū)域獲取三個異常區(qū)，區(qū)內(nèi)巖(礦)石視幅頻率與礦區(qū)的巖石呈現(xiàn)良好的對應(yīng)關(guān)系，說明本次雙頻激電法在解決本區(qū)地質(zhì)問題是有效的，可以為本區(qū)找礦及下一步的勘查提供決策依據(jù)。

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