郭偉立 冀顯坤 白運(yùn)

（1.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局西安地質(zhì)調(diào)查中心；2.中國(guó)—上海合作組織地學(xué)合作研究中心）

北山成礦帶是中國(guó)西北地區(qū)內(nèi)生金屬礦床的主要資源基地之一，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)銅多金屬礦、鉛鋅礦、金礦、鐵礦等內(nèi)生金屬礦床幾十處［1］。前人對(duì)該地區(qū)多金屬礦特征進(jìn)行了大量研究，但對(duì)該區(qū)地球物理方法找礦應(yīng)用的研究相對(duì)較少。激發(fā)激化法是尋找與硫化物有關(guān)的多金屬礦最為有效的一種地球物理勘探方法［2-3］，硫化物的存在往往會(huì)引起非常明顯的低阻高極化特征。陳紹裘等［4］研究了激電法在斷裂蝕變帶型金礦中勘查效果；李春成等［5］采用激電法探測(cè)大架金礦床隱伏金礦體；劉建權(quán)等［6］采用激電法探測(cè)銀多金屬礦深部礦體賦存情況。在尋找深部隱伏礦的新一輪找礦行動(dòng)中，大功率激電發(fā)揮了重要的作用［7-9］，通過(guò)采用加大供電功率，輸出大電流，可以壓制地表人為干擾信號(hào)，提高數(shù)據(jù)觀測(cè)質(zhì)量，同時(shí)大極距條件下可以增加勘探深度。

前期通過(guò)地球化學(xué)已圈定出多金屬元素異常區(qū)，隨后地質(zhì)填圖亦在該異常區(qū)發(fā)現(xiàn)數(shù)條規(guī)模較大的金銅礦化蝕變帶，但地表礦化顯示不佳，因此急需查明是否存在深部隱伏礦化體。踏勘中發(fā)現(xiàn)地表礦化巖體中硫化物較為發(fā)育，這為采用大功率激電尋找深部多金屬礦奠定了基礎(chǔ)。本次工作首先采用大功率激電中梯掃面工作圈定出多金屬礦成礦有利地段，然后在異常重點(diǎn)區(qū)開(kāi)展對(duì)稱四極測(cè)深工作，進(jìn)一步揭示礦化體的空間展布特征，為鉆孔布設(shè)提供參考依據(jù)。

1 地質(zhì)及地球物理特征

1.1 地質(zhì)特征

工作區(qū)位于北山中央古陸斷隆帶火石山早古生代火山裂谷盆地中的構(gòu)造混雜巖帶內(nèi)，與構(gòu)造混雜帶中的脆韌性剪切帶密切相關(guān)。出露地層主要為志留系公婆泉群下段玄武巖、安山-英安質(zhì)熔巖、角礫熔巖、火山碎屑巖、凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)砂巖、炭泥質(zhì)板巖夾灰?guī)r、玄武巖、碧玉巖等。它們多以構(gòu)造巖塊形式同超基性巖透鏡體呈構(gòu)造混雜巖產(chǎn)出。區(qū)內(nèi)侵入巖類較發(fā)育，有淺色輝長(zhǎng)巖、花崗閃長(zhǎng)巖、花崗斑巖、閃長(zhǎng)巖、輝綠巖等，見(jiàn)有少量超基性巖小露頭。含鎳超基性巖體被大片第四系覆蓋，形態(tài)及規(guī)模不清，僅見(jiàn)十余平方米露頭（圖1）。所見(jiàn)銅金礦化主要賦存于凝灰?guī)r、安山-英安質(zhì)角礫熔巖及安山質(zhì)火山碎屑熔巖中。礦化地段與金、銅礦化有關(guān)的花崗斑巖脈、閃長(zhǎng)巖脈、輝綠巖脈及石英脈等較發(fā)育。

構(gòu)造上該區(qū)為一南翼倒轉(zhuǎn)的復(fù)式背斜構(gòu)造，背斜核部為志留系公婆泉群下段，兩翼為公婆泉群上段，其間多為斷層接觸。區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造主要表現(xiàn)為一系列近北西西向展布的韌脆性剪切帶，是金銅礦化蝕變帶產(chǎn)出的主要空間構(gòu)造條件。構(gòu)造混雜巖帶巖石變形強(qiáng)烈，脆韌性剪切帶發(fā)育，鎂鐵、超鎂鐵質(zhì)巖成群產(chǎn)出，沿剪切帶及邊緣大斷裂后期花崗巖及脈巖大量侵入，形成較強(qiáng)的熱液蝕變帶。

1.2 物性特征

根據(jù)在工區(qū)地表所采集巖石電性標(biāo)本物性測(cè)定統(tǒng)計(jì)結(jié)果可知（表1），礦區(qū)分布的輝長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)巖、角巖、凝灰?guī)r質(zhì)砂巖等巖石的視極化率值較低，視電阻率值較高，顯示出高阻低極化率特征，為本區(qū)的背景地段。而多金屬礦和含硫化物的黃鐵礦為伴生關(guān)系，強(qiáng)蝕變綠泥滑鎂蛇紋巖和全蛇紋石化輝橄巖普遍具微細(xì)浸染狀磁黃鐵礦和鎳黃鐵礦化，含硫化物的礦化體表現(xiàn)為低阻高極化的異常特征，與圍巖有較大電性差異，兩者之間明顯的物性差異是大功率激電在該區(qū)尋找多金屬礦化體具備應(yīng)用前提。

2 激電數(shù)據(jù)采集

2.1 工作方法

本次施工使用的儀器是重慶地質(zhì)儀器廠生產(chǎn)的DJF-10大功率激電測(cè)量系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)開(kāi)工前試驗(yàn)，選取的激電觀測(cè)參數(shù)為供電周期16 s，占空比1∶1，供電脈寬±4 s，采樣延時(shí)tD=100 ms，采樣寬度t1=40 ms。由于地處戈壁缺水地區(qū)，雨水很少，接地條件差。為了改善供電接地條件，本次工作供電電極采用埋設(shè)銅皮，并提前澆鹽水以減少接地電阻，增大發(fā)射電流，提高觀測(cè)數(shù)據(jù)的信號(hào)強(qiáng)度。本次工作的激電中梯裝置供電極距AB=1 500 m，測(cè)量極距MN=40 m，點(diǎn)距為20 m，線距為100 m，測(cè)線長(zhǎng)度1 000 m。觀測(cè)范圍一般為AB 的三分之二，旁測(cè)線距主測(cè)線的距離不超過(guò)AB的三分之一；在重點(diǎn)異常區(qū)布設(shè)激電測(cè)深剖面，激電測(cè)深裝置采用采樣不等比裝置，MN 極距與相應(yīng)AB 距的比保持在1/3～1/30，最小供電極距AB/2 為3 m，最大供電極距AB/2為1 500 m，測(cè)深點(diǎn)距為40 m。

2.2 工作布置

本次大功率激電工作布置情況如圖1 所示。首先利用激電中梯裝置圈定激電異常，選擇成礦地質(zhì)條件最為有利的區(qū)域作為本次激電中梯測(cè)量范圍，面積約3.0 km2，根據(jù)區(qū)內(nèi)主要構(gòu)造線方向及區(qū)域化探異常的分布特征，采用線距為100 m，點(diǎn)距20 m，測(cè)線方向?yàn)槟媳毕?。利用激電中梯圈定出極化率異常區(qū)域后，結(jié)合工區(qū)地質(zhì)及物性資料確定重點(diǎn)異常，再采用激電測(cè)深對(duì)重點(diǎn)異常體的埋深、產(chǎn)狀等進(jìn)行解析。

3 探測(cè)結(jié)果分析

3.1 激電中梯異常特征

激電野外測(cè)量數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)室內(nèi)整理后，繪制了測(cè)區(qū)激電中梯視極化率（圖2）和測(cè)區(qū)激電中梯視電阻率等值線平面圖（圖3），從圖2可以看出存在3個(gè)高極化激電異常帶，分別編號(hào)為IP-1、IP-2、IP-3號(hào)。

IP-1號(hào)異常區(qū)域在測(cè)區(qū)西北部，異常區(qū)域走向近東西方向，規(guī)模80 m×500 m，中心極化率幅值可以達(dá)到10%左右，對(duì)應(yīng)電阻率異常值300～500 Ω·m，異常西端未閉合。與拾金灘金礦化蝕變帶相對(duì)應(yīng)，區(qū)域有含硫化物蝕變超基性巖露頭，在露頭處用小四極測(cè)深得到該巖石的極化率約為4%。探槽揭露顯示，超基性巖體走向呈北西—南東，長(zhǎng)度大于180 m，寬20～30 m，向南西陡傾斜，因此推斷該異常由含硫化物蝕變超基性巖體引起。

IP-2 號(hào)異常強(qiáng)度最大，異常區(qū)域走向大致呈北西—南東，規(guī)模200 m×800 m，具多個(gè)高值中心，異常中心極化率幅值可以達(dá)到12%以上，對(duì)應(yīng)電阻率異常值30～200 Ω·m，異常南東方向未閉合。該異常與測(cè)區(qū)剪切帶對(duì)應(yīng)關(guān)系較好，位于剪切帶兩側(cè)。對(duì)異常帶西端近東西向次級(jí)異常高值中心檢查，發(fā)現(xiàn)了含硫化物蝕變超基性巖體露頭，探槽揭露顯示，超基性巖體呈北西—南東向展布，出露長(zhǎng)度202 m，寬12～25 m，向南西陡傾斜。推測(cè)該異常帶是由東西走向構(gòu)造帶后期熱液活動(dòng)充填了一定量的硫化物。結(jié)合區(qū)域化探及地質(zhì)資料，認(rèn)為該激電異?？赡苁菍ふ医鸬榷嘟饘倭蚧锏V產(chǎn)的有利地段。由于在地表采集的巖石標(biāo)本及野外露頭測(cè)量巖石的極化率值均小于4%，與通過(guò)激電中梯測(cè)量顯示的高極化率異常存在不一致的情況，由此推斷該極化率異常為地下隱伏巖體引起，并根據(jù)圖2 推斷，極化體異常向西延伸。

IP-3 號(hào)異常在測(cè)區(qū)西南角，為中阻高極化異常，異常區(qū)域未閉合，引起異常原因有待進(jìn)一步工作進(jìn)行查證。

3.2 激電測(cè)深異常特征

IP-2 號(hào)異常極化率異常強(qiáng)度最大，且位于韌性剪切帶兩側(cè)，地表出露硫化物蝕變超基性巖體，處于成礦有利地段。為了更好地剖析IP-2 號(hào)異常，揭示高極化異常體的垂向展布形態(tài)，在該異常帶上敷設(shè)了2條激電測(cè)深剖面，分別為Ⅰ、II 號(hào)剖面（圖1）。原始數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)計(jì)算整理成RES2DINV非常規(guī)數(shù)據(jù)格式，采用強(qiáng)制平滑的最小二乘方法反演，反演結(jié)果如圖4、圖5所示。

Ⅰ號(hào)剖面激電測(cè)深反演斷面圖如圖4顯示，剖面淺部海拔高程2 140 m 以上，極化率值在4.0%以內(nèi)，電阻率值小于200 Ω·m，表現(xiàn)為低阻低極化特征，推測(cè)由地表砂土、砂礫石覆蓋層引起。剖面中部海拔高程2 000～2 140 m，其極化率值大于5%，電阻率值小于440 Ω·m，表現(xiàn)為中阻高極化率特征，推測(cè)為含多金屬硫化物的巖（礦）石所引起。剖面深部海拔高程2 000 m 以下，其極化率值小于5%，電阻率值范圍在480～600 Ω·m，表現(xiàn)為高阻低極化特征，推測(cè)為不含多金屬硫化物的弱風(fēng)化巖體引起。

II 號(hào)剖面激電測(cè)深反演斷面圖如圖5 顯示，剖面淺部海拔高程2 140 m 以淺，極化率值小于3.4%，電阻率值在200 Ω·m 左右，表現(xiàn)為低阻低極化特征，推測(cè)由地表砂土、砂礫石覆蓋層引起。剖面中部海拔高程1 860～2 140 m，極化率最小值為6%，極化率最大值為12%，電阻率值范圍在60～200 Ω·m，表現(xiàn)為低阻高極化率特征，異常體呈不規(guī)則橢圓形，中心位置位于剖面距150～200 m，中心埋深為130 m 左右，推測(cè)為含多金屬硫化物的巖（礦）石所引起。剖面深部海拔高程1 860 m 以下，極化率值小于5.5%，電阻率值大于220 Ω·m，表現(xiàn)為中阻低極化特征，推測(cè)為不含多金屬硫化物的弱風(fēng)化巖體引起。

通過(guò)對(duì)激電測(cè)量成果研究分析并結(jié)合該區(qū)地質(zhì)特征，在Ⅱ號(hào)激電測(cè)深剖面距180 m 處布設(shè)了1 個(gè)鉆孔，終孔深度217.0 m。鉆孔驗(yàn)證揭示，地表出露的礦化巖體為一小巖枝，厚度11.84 m，普遍具銅鎳礦化，鎳品位0.16×10-2，礦化蝕變超基性巖脈兩側(cè)圍巖黃鐵礦化強(qiáng)烈。海拔高程2 080～2 140 m 的鉆孔巖心主要為蛇紋石化斜長(zhǎng)橄輝巖、輝石橄欖巖、橄欖輝石巖，硫化物普遍發(fā)育，含量基本在1%左右，以黃鐵礦、磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦為主，黃鐵礦以細(xì)粒集合體呈團(tuán)塊狀、薄膜狀分布其中。磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦以細(xì)粒集合體呈星散狀、團(tuán)塊狀分布其中。物性測(cè)量顯示該段鉆孔巖心極化率值普遍在3%～8%。海拔高程1 960～2 080 m 的鉆孔巖心主要為絹云綠泥片巖、泥質(zhì)粉砂巖及長(zhǎng)石石英砂巖，硫化物比較發(fā)育，含量在1%～3%，主要以細(xì)粒黃鐵礦集合體呈浸染狀、細(xì)脈狀延裂隙發(fā)育。物性測(cè)量顯示該段鉆孔巖心極化率值普遍在6%～16%，與激電測(cè)深剖面低電阻率高極化率異常對(duì)應(yīng)較好。由此推斷引起該極化率異常的主體為絹云綠泥片巖、泥質(zhì)粉砂巖及長(zhǎng)石石英砂巖中含有的黃鐵礦等多金屬硫化物引起。

4 結(jié)論

（1）由于測(cè)區(qū)屬于戈壁地貌，地表土壤干燥且多裸露風(fēng)化巖石，激電工作時(shí)接地電阻較大，供電特別困難，通過(guò)采取埋設(shè)銅皮、提前澆鹽水等有效措施改善供電條件，并取得了較好的效果，為在戈壁灘等干旱缺水地區(qū)開(kāi)展電法工作提供了思路。

（2）目前激電測(cè)量方法是尋找硫化物最直接、有效的物探方法。本次探槽和鉆孔揭露的礦化體與激電異常相關(guān)度較高，表明大功率激電在北山地區(qū)尋找隱伏多金屬礦是可行的。

（3）本次工作通過(guò)大功率激電中梯掃面圈定出3處高極化率異常區(qū)域，其中2 處與地表含硫化物超基性巖體對(duì)應(yīng)較好，經(jīng)鉆孔初步驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)一厚11.84 m含鎳礦化體，有必要開(kāi)展進(jìn)一步的勘查工作。