大功率激發極化法在拉拉銅礦落凼北部找礦中的應用

劉曉葳，邱林，柳康偉，廖曉峰

(成都理工大學，四川 成都　610059)

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大功率激發極化法在拉拉銅礦落凼北部找礦中的應用

劉曉葳，邱林，柳康偉，廖曉峰

(成都理工大學，四川 成都610059)

四川省拉拉銅礦落凼礦床是我國典型的大型露天銅多金屬礦床。工區位于四川省拉拉銅礦落凼礦床北部。雖然前人在拉拉銅礦進行過激發極化法勘探工作，但是一直效果不佳。為了研究該方法在拉拉銅礦的有效性，在充分研究工作區的地質、地球物理特征基礎上，采用大功率激發極化法中間梯度裝置與激發極化法測深相組合的勘探方法模式進行勘探研究。通過分析激發極化法異常的平面分布特征與激發極化法測深異常特征，發現這些激電異常與已知地質成果基本吻合，證實了大功率激發極化法勘探在拉拉銅礦區是有效的。通過分析激發極化法異常特征，認為拉拉銅礦具有高極化-中低阻率的激發極化異常特征。此研究為激發極化法在拉拉銅礦地區的開展提供了有力的依據。

拉拉銅礦；激發極化法；中間梯度；測深；異常特征

拉拉地區鐵銅礦床是四川省、乃至全國的大型礦產生產基地，對其的勘探研究具有重要的戰略意義。眾多研究者對其進行了成礦作用、成礦時代、礦床成因、地球化學、地球物理等方面的研究工作，獲得了重要的成果(孫燕等，1990,2006；肖淵甫等，2010；冉崇英等，1993；李復漢等，1988；楊應選等，1988；肖淵甫等，1992)。拉拉銅礦床自20世紀60年代建廠采礦以來，已經開采50年左右，礦山資源已面臨枯竭危機(朱志敏，2011)。因此，在拉拉地區及其外圍進行找礦已是一個非常重要課題(張文寬等，2009；陳根文等，2001；周家云等，2008)。地球物理勘探方法在找礦中有其獨特的優勢，既方便快捷，又經濟有效。而激發極化法是探測金屬礦產最有效的方法之一。在過去近半個世紀里，對其的應用為我國的找礦事業作出了巨大的貢獻 (李帝銓等，2007；高淑芳等，2005；傅良魁等，1979；袁學誠，1979；關鍵，2002；劉愛平等，2008；劉瑞德等，2006；湯井田，2002)。以往，很多單位在拉拉地區都開展過地球物理勘探工作，但是由于以往勘探設備存在供電功率不足、野外處理手段不夠先進等問題，導致勘探效果不佳。通過對拉拉地區地質、地球物理特征的研究，認識到拉拉鐵銅礦床是一個層控型的火山-沉積-變質型鐵銅礦床，具有中低阻-高級化率的特征。遵循由已知到未知的原則，在拉拉地區選擇落凼礦床北部，進行大功率激發極化法中梯與測深組合勘探試驗，研究大功率激發極化法在拉拉地區應用的有效性，其成果將對在拉拉地區進行地球物理找礦有著重要的意義。

1　區域成礦地質背景

拉拉鐵銅礦床位于康滇地軸中段。東部以小江斷裂為界、西部以金河-箐河斷裂為界；構造帶向北在石棉一帶略有收斂；向南交匯于金沙江-江河斷裂帶；其內部還有幾條著名的深大斷裂，走向北南向，如有安寧河、綠汁江、普定河等斷裂。這些斷裂構造活動的特點是長期性的，自元古代到喜山期一直都有活動，且斷裂的性質也多次發生過改變。所以，這些構造活動控制著本區的巖漿活動、沉積與成礦作用(孫燕等，1990,2006；肖淵甫等，1992，2010；冉崇英等，1993；李復漢等，1988；楊應選等，1988；朱志敏，2011)。

拉拉地區包括落凼、老虎山、老羊汗灘、天生壩、紅泥坡—板山頭、石龍、官地、李家墳等礦段(孫燕等，1990；張文寬等，2009；陳根文等，2001；周家云等，2008)。礦區處于區域性近南北向斷裂F13與F29之間。西側的逆斷層F13呈北北東—南南西向，且貫穿全區，F13自白云山，經石頭溝、鍋廠、官地至大足田向南一直延伸；而東側的逆斷層F29自鹽水河，經綠灣、松坪、石龍至綠水。在落凼礦區以南是走向近東西向的正斷層F1，F1以南是紅泥坡向斜(周家云等，2008)。元古界河口群的小銅廠組、大團箐組、落凼組、新橋組、天生壩組，會理群通安組，三疊系白果灣組，第四系等是礦區內主要出露的地層(孫燕等，1990,2006；肖淵甫等,1992，2010；冉崇英等，1993；李復漢等，1988；楊應選等，1988；朱志敏，2011；張文寬等，2009；陳根文等，2001；周家云等，2008)(圖1)。

2　拉拉地區巖(礦)石物性研究

巖(礦)石的物性差異是地球物理勘探工作開展的前提。只有根據準確的物性資料才能選擇正確的地球物理勘探方法及其組合模式。通過野外補充采集測量部分巖(礦)石樣品物性，并在四川省地礦局、涼山礦業等單位收集拉拉地區的物性資料，對收集與測量得到的地層巖(礦)石標本的電性參數資料進行詳細的統計分析。

拉拉地區地層、巖(礦)石電性參數測試分析統計結果表明：銅礦石與鐵礦石具有中低電阻率-高極化率特征，碳質板巖具有低阻-高級化率特征，鈉長巖、片巖、輝長巖等圍巖具有高阻-低極化率特征(表1)。

地質資料顯示，含礦地層的頂底板均含有碳質板巖，雖然一般將碳質板巖在地球物理中作為干擾，但是不能一概而論。當含礦巖層中含有碳質板巖時，由于碳質板巖的影響，使得含礦巖層的電阻率減小，極化率增大，因此，可以將碳質板巖作為電法勘探的電性標志層，進行找礦追蹤與定位。所以碳質板巖既可以說是一種干擾，也可以說是找礦的一種標志。

所以，拉拉銅礦落凼北部巖(礦)石間有明顯的電性差異，具備開展大功率激發極化法勘的探物性前提。

1.第四系殘坡積物;2.三疊系：頁巖、砂質頁巖夾薄層砂巖;3.實測及推測正斷層;4.實測及推測逆斷層;5,元古界會理群通安組：板巖、結晶灰巖及千枚巖;6.元古界會理群河口組六段：石英鈉長石巖、碳質板巖、大理巖;7.元古界會理群河口組五段：白云石英片巖、角閃鈉長巖、黑云片巖;8.落凼組;9.大團菁組;10.白云鈣質片巖;11.絹云母碳質板巖夾變砂巖;12.白云石英片巖夾變質砂巖，局部夾大理巖;13.元古界會理群河口組二段：變質火山巖夾白云石英片巖、角閃巖;14.閃長巖、片狀閃長巖;15.鈉長巖;16.二云片巖、二云石英片巖;17.黑云母片巖、黑云石英片巖;18.侵入角礫巖、石英脈;19.地層界限;20.不整合地層線;21.實測及推測不明性質斷層;22.實測及推測平移斷層;23.鐵礦;24.銅礦;25.藍色框為激電中梯范圍、藍色線為激電測深剖面圖1　拉拉鐵銅礦床地質與激電勘探范圍圖(據張文寬等修改)Fig.1　The geological of Lala iron-copper deposit and IP exploration area map

地層電阻率(Ω·m)極化率(%)銅礦石260～100022.5鐵礦石200～100035.3鈉長巖1000～30002.28片巖1000～96502.25輝長巖1860～68302.27碳質板巖<10028.7

3　工作方法

3.1激發極化法儀器

大功率激發極化法發射端采用加拿大鳳凰公司的TXU-30發射系統，最高輸出功率為20kW，最高輸出電壓為1kV；接收端采用重慶奔騰儀器廠的WDJS-2微機激電接收系統。供電周期為8s，斷電延時為200ms，采樣寬度為40ms，測量疊加次數為2次；測量電極采用廊坊所生產的固體不極化電極。

3.2測量裝置

(1)激電中間梯度法面積測量，采樣短導線方式?；揪W度為50m×20m,供電端AB,接收端MN。測量范圍在(1/2～2/3)AB之間，要求觀測電場均勻穩定，當測線長度較大時，移動AB極，完成整條測線的觀測，在相鄰觀測段有2～3個重復觀測點。

(2)激電剖面測深測量。測深裝置采用雙邊三級測深，供電AB與測量MN垂直，A端在測量剖面上，B端在無窮遠處，MN在剖面上依次測量。在激電中梯面積測量得到的異?；A上，將測深剖面部署到較好的異常上，以便了解異常體的空間分布特征。

3.3防干擾措施

由于拉拉地區位于攀西高原，氣候較為干燥，導致地表較為干燥。所以，在供電端采用20kW的大功率發電機，并將AB供電電極坑盡量挖深，多個電極坑分布排列，并用鹽水將電極坑內的泥土攪拌均勻，呈糊狀，盡可能減小供電端的接地電阻，盡量提高供電功率，增強供電信號；在測量接收端，將電極坑表面的浮土與雜物去掉，露出結實的泥土，再將電極坑內的泥土用鹽水攪拌均勻，呈糊狀，盡量較小接收電極的接地電阻，提高信號接收能力。

4　落凼北大功率激發極化法的應用效果

在試驗工作區，采用大功率激電中梯先進行了約3.0km2的測試，部分地段由于地形與開礦等原因，導致數據缺失。在得出激電中梯異常特征的基礎上，針對異常布置了一條激電測深剖面。激電中梯視極化率與視電阻率平面等值線見圖2。

圖2　落凼北部試驗區激電中梯視極化率(左)與視電阻率(右)平面等值線圖Fig.2　The planar isoline map of IP middle-gradient apparent polarizability(left) and apparent resistivity(right) on the north test area of Luodang

從激電中梯視極化率圖中(圖2)可見，極化率在西北端有一串珠狀、走向北東的高極化率異常，編號為IP1，異常分布雖然不連續，但是單個異常的幅值卻較大；極化率異常圖的中部區域分布有范圍較廣的中—高極化率異常區，異常區由北往南分別編號為IP2，IP3，IP4。在圖的東南分布有IP5、IP6、IP7三處高極化率異常。結合地質資料，分別對7個異常進行如下分析與解釋。

IP1異常處局部地表見到鐵礦出露，推測IP1異常應該是由鐵帽下存在零星分布的高極化體所引起，這些高極化體可能為埋深較淺的含銅鐵礦體。

IP2異常的位置與鐵礦出露的位置關系較為密切，異常所處位置地表第四系覆蓋層中部分含鐵品位達10%，且地表已開始進行了初步的開采工作；推測IP2異常應該也是由于地表鐵帽下分布的埋深較淺的銅鐵礦體所引起。

IP4異常位置與鉆孔CK58位置重合，鉆孔深度約為98.88m，在鉆孔深度約為28.63m時，發現厚度約20m的含銅礦(化)體，由此可見IP4異常應該是由埋深很淺的銅礦體所引起。

IP5、IP6、IP7三個異常的幅值與范圍均較小，推測為測區中雞窩狀礦體所引起。

為查明規模最大的IP3異常在地下的延展情況，布置測深剖面一條(圖2紫色線)，測線方位為北偏東7°。連接了IP3、IP4兩處異常。其測深斷面見圖3。

圖3　落凼礦床北部L95線激電測深剖面視極化率(左)與視電阻率(右)斷面等值線圖Fig.3　The section of sounding isoline map of IP middle-gradient apparent polarizability(left) and apparent resistivity(right) on the north test area of Luodang

從圖3中可以看出，在距地表150m深以上位置，剖面200～350m處可見一低極化高阻異常區域IP8，這與CK58鉆遇的銅礦體在沿測深剖面往北逐漸變薄再尖滅符合。在激電測深剖面里程350～700m處，測深斷面異常圖的中心位置有一向北傾斜隱伏的高極化-中低阻異常體IP9。IP9異常的厚度較大，似層狀分布。結合平面等值線圖2，其異常特征與礦體異常特征較為吻合，屬于中低阻-中高極化異常特征。將激電測深異常體位置投影到平面等值線圖上，其對應于平面等值線圖上95號測線2400～2700號點段，與IP3異常范圍非常吻合。結合以上分析，推斷IP3異常是由一個埋深相對較深的礦體所引起，為有利的成礦部位。

大功率激電中梯與測深組合探測研究試驗結果與地質資料和已知含礦部位進行對比分析，在激電獲得的低阻高極化異常區與已知的礦體在平面位置上具有較好的對應關系。通過對拉拉落凼銅礦區的大功率激電方法技術試驗，認為利用大功率激發極化方法在拉拉地區進行中淺部銅多金屬礦產勘探可行有效。

5　結論

(1)在開采礦區，干擾信號強，應用大功率激發極化法可以有效壓制干擾信號，提高有效信號。

(2)應用大功率激電中梯與激電測深相結合的勘探組合模式，通過激電中梯發現有利的成礦異常區，再通過激電測深確認異常在地下的分布特征。

(3)在拉拉銅礦落凼礦床北部進行的激發極化法試驗是成功的，為該方法在拉拉銅礦及其外圍找礦勘探提供了依據。

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Application of High-Power Induced Polarization Method on the North Part of the Luodang Deposit in Lala Copper Mining Area

LIU Xiaowei,QIU Lin,LIU Kangwei,LIAO Xiaofeng

(ChengduUniversityofTechnology,Chengdu610059,Sichuan,China)

TheLuodangdepositoftheLalacopperminingareaisatypicalandlargeopen-pitcopperpolymetallicdepositinSichuanProvince.TheworkingareaislocatedinthenorthpartoftheLuodangdepositoftheLalacopperminingarea.AlthoughthepredecessorshadusedtheinducedpolarizationmethodtocarryouttheexplorationworkintheLalacopperminingarea,buttheexploringeffectwasalwaysnotverywell.InordertostudytheavailabilityofinducedpolarizationmethodintheLalaminingarea,thecombinationexplorationmethodaboutthemiddle-gradientofhigh-powerinducedpolarizationandtheinducedpolarizationsoundinghasbeenusedinthetestworkofthisdeposit,accordingtotheanalysisandstudyofthegeologicalandgeophysicalcharacteristicinthearea.Throughanalyzingtheplaneandsoundingabnormaldistributioncharacteristicsofinducedpolarizationmethod,it’sfoundthattheseIPabnormalismatchtotheresultofgeologicalingeneral,provingthattheexplorationofhigh-powerinducedpolarizationmethodiseffectiveintheLaLacopperminingarea.Afteranalyzingandstudyingtheabnormalcharacteristicsofinducedpolarizationmethod,it’sthoughtthattheLalacopperminingareahasthecharacteristicsofhighpolarizabilityandmiddle-lowresistivity.Atlast,thispaperprovidesapowerfulgistforcarryingouttheinducedpolarizationmethodinLalacopperminingarea.

Lalacopperminingarea;inducedpolarizationmethod;middle-gradient;sounding;abnormalcharacteristics

2016-01-06；

2016-05-23

成都理工大學，中國地質調查局成都地質調查中心“康滇地軸鐵銅礦礦集區勘查方法技術示范”(12120113095100)

劉曉葳(1990-)，男，漢，山東濰坊，碩士研究生，研究方向為礦產地球物理勘探。E-mail:1004588918@qq.com

P631.3

A

1009-6248(2016)03-0187-06