基于大功率激电的甘肃北山多金属矿勘查*

郭伟立 冀显坤 白运

（1.中国地质调查局西安地质调查中心；
2.中国—上海合作组织地学合作研究中心）

北山成矿带是中国西北地区内生金属矿床的主要资源基地之一，已经发现铜多金属矿、铅锌矿、金矿、铁矿等内生金属矿床几十处［1］。前人对该地区多金属矿特征进行了大量研究，但对该区地球物理方法找矿应用的研究相对较少。激发激化法是寻找与硫化物有关的多金属矿最为有效的一种地球物理勘探方法［2-3］，硫化物的存在往往会引起非常明显的低阻高极化特征。陈绍裘等［4］研究了激电法在断裂蚀变带型金矿中勘查效果；
李春成等［5］采用激电法探测大架金矿床隐伏金矿体；
刘建权等［6］采用激电法探测银多金属矿深部矿体赋存情况。在寻找深部隐伏矿的新一轮找矿行动中，大功率激电发挥了重要的作用［7-9］，通过采用加大供电功率，输出大电流，可以压制地表人为干扰信号，提高数据观测质量，同时大极距条件下可以增加勘探深度。

前期通过地球化学已圈定出多金属元素异常区，随后地质填图亦在该异常区发现数条规模较大的金铜矿化蚀变带，但地表矿化显示不佳，因此急需查明是否存在深部隐伏矿化体。踏勘中发现地表矿化岩体中硫化物较为发育，这为采用大功率激电寻找深部多金属矿奠定了基础。本次工作首先采用大功率激电中梯扫面工作圈定出多金属矿成矿有利地段，然后在异常重点区开展对称四极测深工作，进一步揭示矿化体的空间展布特征，为钻孔布设提供参考依据。

1.1 地质特征

工作区位于北山中央古陆断隆带火石山早古生代火山裂谷盆地中的构造混杂岩带内，与构造混杂带中的脆韧性剪切带密切相关。出露地层主要为志留系公婆泉群下段玄武岩、安山-英安质熔岩、角砾熔岩、火山碎屑岩、凝灰岩、凝灰质砂岩、炭泥质板岩夹灰岩、玄武岩、碧玉岩等。它们多以构造岩块形式同超基性岩透镜体呈构造混杂岩产出。区内侵入岩类较发育，有浅色辉长岩、花岗闪长岩、花岗斑岩、闪长岩、辉绿岩等，见有少量超基性岩小露头。含镍超基性岩体被大片第四系覆盖，形态及规模不清，仅见十余平方米露头（图1）。所见铜金矿化主要赋存于凝灰岩、安山-英安质角砾熔岩及安山质火山碎屑熔岩中。矿化地段与金、铜矿化有关的花岗斑岩脉、闪长岩脉、辉绿岩脉及石英脉等较发育。

构造上该区为一南翼倒转的复式背斜构造，背斜核部为志留系公婆泉群下段，两翼为公婆泉群上段，其间多为断层接触。区内断裂构造主要表现为一系列近北西西向展布的韧脆性剪切带，是金铜矿化蚀变带产出的主要空间构造条件。构造混杂岩带岩石变形强烈，脆韧性剪切带发育，镁铁、超镁铁质岩成群产出，沿剪切带及边缘大断裂后期花岗岩及脉岩大量侵入，形成较强的热液蚀变带。

1.2 物性特征

根据在工区地表所采集岩石电性标本物性测定统计结果可知（表1），矿区分布的辉长岩、闪长岩、角岩、凝灰岩质砂岩等岩石的视极化率值较低，视电阻率值较高，显示出高阻低极化率特征，为本区的背景地段。而多金属矿和含硫化物的黄铁矿为伴生关系，强蚀变绿泥滑镁蛇纹岩和全蛇纹石化辉橄岩普遍具微细浸染状磁黄铁矿和镍黄铁矿化，含硫化物的矿化体表现为低阻高极化的异常特征，与围岩有较大电性差异，两者之间明显的物性差异是大功率激电在该区寻找多金属矿化体具备应用前提。

2.1 工作方法

本次施工使用的仪器是重庆地质仪器厂生产的DJF-10大功率激电测量系统，经过开工前试验，选取的激电观测参数为供电周期16 s，占空比1∶1，供电脉宽±4 s，采样延时tD=100 ms，采样宽度t1=40 ms。由于地处戈壁缺水地区，雨水很少，接地条件差。为了改善供电接地条件，本次工作供电电极采用埋设铜皮，并提前浇盐水以减少接地电阻，增大发射电流，提高观测数据的信号强度。本次工作的激电中梯装置供电极距AB=1 500 m，测量极距MN=40 m，点距为20 m，线距为100 m，测线长度1 000 m。观测范围一般为AB 的三分之二，旁测线距主测线的距离不超过AB的三分之一；
在重点异常区布设激电测深剖面，激电测深装置采用采样不等比装置，MN 极距与相应AB 距的比保持在1/3～1/30，最小供电极距AB/2 为3 m，最大供电极距AB/2为1 500 m，测深点距为40 m。

2.2 工作布置

本次大功率激电工作布置情况如图1 所示。首先利用激电中梯装置圈定激电异常，选择成矿地质条件最为有利的区域作为本次激电中梯测量范围，面积约3.0 km2，根据区内主要构造线方向及区域化探异常的分布特征，采用线距为100 m，点距20 m，测线方向为南北向。利用激电中梯圈定出极化率异常区域后，结合工区地质及物性资料确定重点异常，再采用激电测深对重点异常体的埋深、产状等进行解析。

3.1 激电中梯异常特征

激电野外测量数据经过室内整理后，绘制了测区激电中梯视极化率（图2）和测区激电中梯视电阻率等值线平面图（图3），从图2可以看出存在3个高极化激电异常带，分别编号为IP-1、IP-2、IP-3号。

IP-1号异常区域在测区西北部，异常区域走向近东西方向，规模80 m×500 m，中心极化率幅值可以达到10%左右，对应电阻率异常值300～500 Ω·m，异常西端未闭合。与拾金滩金矿化蚀变带相对应，区域有含硫化物蚀变超基性岩露头，在露头处用小四极测深得到该岩石的极化率约为4%。探槽揭露显示，超基性岩体走向呈北西—南东，长度大于180 m，宽20～30 m，向南西陡倾斜，因此推断该异常由含硫化物蚀变超基性岩体引起。

IP-2 号异常强度最大，异常区域走向大致呈北西—南东，规模200 m×800 m，具多个高值中心，异常中心极化率幅值可以达到12%以上，对应电阻率异常值30～200 Ω·m，异常南东方向未闭合。该异常与测区剪切带对应关系较好，位于剪切带两侧。对异常带西端近东西向次级异常高值中心检查，发现了含硫化物蚀变超基性岩体露头，探槽揭露显示，超基性岩体呈北西—南东向展布，出露长度202 m，宽12～25 m，向南西陡倾斜。推测该异常带是由东西走向构造带后期热液活动充填了一定量的硫化物。结合区域化探及地质资料，认为该激电异常可能是寻找金等多金属硫化物矿产的有利地段。由于在地表采集的岩石标本及野外露头测量岩石的极化率值均小于4%，与通过激电中梯测量显示的高极化率异常存在不一致的情况，由此推断该极化率异常为地下隐伏岩体引起，并根据图2 推断，极化体异常向西延伸。

IP-3 号异常在测区西南角，为中阻高极化异常，异常区域未闭合，引起异常原因有待进一步工作进行查证。

3.2 激电测深异常特征

IP-2 号异常极化率异常强度最大，且位于韧性剪切带两侧，地表出露硫化物蚀变超基性岩体，处于成矿有利地段。为了更好地剖析IP-2 号异常，揭示高极化异常体的垂向展布形态，在该异常带上敷设了2条激电测深剖面，分别为Ⅰ、II 号剖面（图1）。原始数据经过计算整理成RES2DINV非常规数据格式，采用强制平滑的最小二乘方法反演，反演结果如图4、图5所示。

Ⅰ号剖面激电测深反演断面图如图4显示，剖面浅部海拔高程2 140 m 以上，极化率值在4.0%以内，电阻率值小于200 Ω·m，表现为低阻低极化特征，推测由地表砂土、砂砾石覆盖层引起。剖面中部海拔高程2 000～2 140 m，其极化率值大于5%，电阻率值小于440 Ω·m，表现为中阻高极化率特征，推测为含多金属硫化物的岩（矿）石所引起。剖面深部海拔高程2 000 m 以下，其极化率值小于5%，电阻率值范围在480～600 Ω·m，表现为高阻低极化特征，推测为不含多金属硫化物的弱风化岩体引起。

II 号剖面激电测深反演断面图如图5 显示，剖面浅部海拔高程2 140 m 以浅，极化率值小于3.4%，电阻率值在200 Ω·m 左右，表现为低阻低极化特征，推测由地表砂土、砂砾石覆盖层引起。剖面中部海拔高程1 860～2 140 m，极化率最小值为6%，极化率最大值为12%，电阻率值范围在60～200 Ω·m，表现为低阻高极化率特征，异常体呈不规则椭圆形，中心位置位于剖面距150～200 m，中心埋深为130 m 左右，推测为含多金属硫化物的岩（矿）石所引起。剖面深部海拔高程1 860 m 以下，极化率值小于5.5%，电阻率值大于220 Ω·m，表现为中阻低极化特征，推测为不含多金属硫化物的弱风化岩体引起。

通过对激电测量成果研究分析并结合该区地质特征，在Ⅱ号激电测深剖面距180 m 处布设了1 个钻孔，终孔深度217.0 m。钻孔验证揭示，地表出露的矿化岩体为一小岩枝，厚度11.84 m，普遍具铜镍矿化，镍品位0.16×10-2，矿化蚀变超基性岩脉两侧围岩黄铁矿化强烈。海拔高程2 080～2 140 m 的钻孔岩心主要为蛇纹石化斜长橄辉岩、辉石橄榄岩、橄榄辉石岩，硫化物普遍发育，含量基本在1%左右，以黄铁矿、磁黄铁矿、镍黄铁矿为主，黄铁矿以细粒集合体呈团块状、薄膜状分布其中。磁黄铁矿、镍黄铁矿以细粒集合体呈星散状、团块状分布其中。物性测量显示该段钻孔岩心极化率值普遍在3%～8%。海拔高程1 960～2 080 m 的钻孔岩心主要为绢云绿泥片岩、泥质粉砂岩及长石石英砂岩，硫化物比较发育，含量在1%～3%，主要以细粒黄铁矿集合体呈浸染状、细脉状延裂隙发育。物性测量显示该段钻孔岩心极化率值普遍在6%～16%，与激电测深剖面低电阻率高极化率异常对应较好。由此推断引起该极化率异常的主体为绢云绿泥片岩、泥质粉砂岩及长石石英砂岩中含有的黄铁矿等多金属硫化物引起。

（1）由于测区属于戈壁地貌，地表土壤干燥且多裸露风化岩石，激电工作时接地电阻较大，供电特别困难，通过采取埋设铜皮、提前浇盐水等有效措施改善供电条件，并取得了较好的效果，为在戈壁滩等干旱缺水地区开展电法工作提供了思路。

（2）目前激电测量方法是寻找硫化物最直接、有效的物探方法。本次探槽和钻孔揭露的矿化体与激电异常相关度较高，表明大功率激电在北山地区寻找隐伏多金属矿是可行的。

（3）本次工作通过大功率激电中梯扫面圈定出3处高极化率异常区域，其中2 处与地表含硫化物超基性岩体对应较好，经钻孔初步验证，发现一厚11.84 m含镍矿化体，有必要开展进一步的勘查工作。