時域激電法在探索深部斑巖型鉬礦中的應用

趙振華，曲為貴，劉鈞沅，劉仕剛，孔祥棟，劉建權，李磊

（1.天津華北地質勘查總院，天津300170；2.中國地質調查局天津地質調查中心，天津300170）

現階段隨著地質找礦工作的不斷深入，能夠在地表淺層發現礦產資源的難度越來越大，物探方法作為一種能夠實現中深部找礦目的的間接地質勘探手段，在地質勘查工作中發揮出其應有的作用[1-2]。金屬礦勘查過程中電法勘探是主要手段，各種電法勘查均以巖礦石的電學性質差異為基礎，但當目標勘查體電阻率與圍巖電阻率差異不太時，相對于電阻率法和電磁法，激電法更具優勢[1-2]。經過大量工程實踐，激電中梯和激電測深方法的組合，在尋找隱伏金屬礦產中效果良好[3-9]。本文將探討河北省豐寧縣楊樹溝鉬多金屬礦區運用激電法尋找斑巖型鉬礦的效果。

楊樹溝鉬多金屬礦區位于河北省豐寧縣城南部，建國后先后有多家單位分別進行了地質礦調、礦產勘查和科研工作，基礎資料較為豐富，20世紀80年代五一四地質大隊采用物化探等工作手段圈定出4條蝕變帶，為進一步的礦產勘查工作奠定了基礎①時培哲，劉戰鵬，包久榮，等.河北省豐寧滿族自治縣楊樹溝鉬多金屬礦普查地質報告[R].天津華北地質勘查總院，2015.。2004年以來，天津華北地質勘查局先后采用多種地質勘查手段、科研手段，對礦區進行了勘查工作，最終估算了資源量，該鉬礦已達中型規模[10-14]。本次工作對前人各項勘查成果進行了總結，并分析了鉬礦床地質特征[15-20]，認為本區有形成斑巖型鉬礦床的條件，但由于前期工作沒有進行深部鉆探工程，缺乏深部地質信息，經研究使用激電測深長剖面的方式優選斑巖體存在的最有利位置，根據測深結果布設鉆孔ZKP1-1、ZKP1-2進行了驗證工作，雖未直接發現斑巖型鉬礦體，但發現的多條石英脈狀鉬礦體與激電測深指示位置吻合。

1 地質概況

礦區位于華北地臺（Ⅰ級）北緣燕山臺褶帶（Ⅱ級）之軍都山巖漿巖亞帶（Ⅲ）東卯斷塊（Ⅳ）上。區域成礦物質來源豐富，熱液作用強烈，賦礦空間發育，處于“豐寧-隆化鉛鋅銀鉬多金屬礦遠景區”上，成礦條件十分有利[11-14]。

工作區地層簡單（圖1），僅見第四系（Q4）沿溝谷和河床階地分布。湯河斷裂是本區最主要的斷裂構造，亦是本區最主要的導礦、儲礦構造。其自工作區中部穿過，走向N60°W，推測NE向陡傾，性質為逆斷層。區內其它方向斷裂構造不發育，多為巖體內部原生節理，NW、NE向均有分布，規模較小且較為凌亂，內部僅見有黃鐵礦化、高嶺土化、褐鐵礦化等蝕變，與成礦關系不大。區內巖漿巖多出露，按其穿插關系主要分為印支期中細粒黑云母花崗巖（γ51）[10]、燕山期花崗閃長巖（γδ52）[10]、燕山期斑狀花崗巖（πγ52）三期，其中成礦作用主要與燕山期巖體成巖作用關系密切。區內另見有煌斑巖、細粒黑云母花崗巖、細?；◢忛W長巖呈細小的巖脈狀侵入于印支期及燕山期巖體中。

區內礦化蝕變帶及礦體均呈北西向，湯河斷裂以北礦脈南傾，由北東而南西傾角變陡，湯河以南與此相反，而其次級的與之平行的北西向裂隙系統對礦體在巖中的分布具主導控制作用。前人分析認為本區鉬礦床成因類型應屬巖漿熱液-石英細脈型礦床②時培哲，劉戰鵬，包久榮，等.河北省豐寧滿族自治縣楊樹溝鉬多金屬礦普查地質報告[R].天津華北地質勘查總院，2015.，礦化蝕變帶以一組近乎平行的北西向含礦石英細脈+輝鉬礦微細脈為特征，該組細脈發育于印支期中細粒黑云母花崗巖及其深部隱伏的燕山期花崗閃長巖、斑狀花崗巖中。

區內礦石中金屬礦物主要由輝鉬礦和少量黃鐵礦、磁鐵礦，微量閃鋅礦、黃銅礦及它們次生的礦物針鐵礦等組成。礦石中輝鉬礦、黃鐵礦、閃鋅礦等共生分布于石英脈中，見輝鉬礦、閃鋅礦沿黃鐵礦的間隙和微裂隙交代和充填，因此判斷礦物的生成順序主要為：黃鐵礦、輝鉬礦、閃鋅礦。

2 工作方法及物性特征

2.1 工作方法

長期以來，激發極化法即時域激電法在尋找多金屬硫化物礦產方面發揮了其優勢，時域激電法適合于尋找黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦以及金、銀、鎢、錫、鉬等多金屬硫化物礦產，該方法是以地下巖礦石的激發極化效應與導電性差異為物性前提，在人工電場的作用下，觀測和研究激發極化電場以達到找礦或解決其他地質問題的一種電法勘探方法。測量主要參數為視電阻率、視極化率。

式中：ηs—視極化率值（%）；ΔV2—二次場電位差（mV）；ΔV—總場電位差（mV）。

式中：ρs—視電阻率值（Ω·m）；ΔV1—一次場電位差（mV）；I—供電電流強度（mA）；K—裝置系數。

激電中梯法是激發極化法中電剖面法的一種野外工作方式，該方法以固定供電極距，接收極逐點進行測量的方式開展野外測量。激電中梯法具有工作效率高，能快速發現、追索和圈定異常的分布范圍。激發極化法的另一種野外工作方式是激電測深法，其多采用對稱四極的裝置形式，以多套組合的供電極距和接收極距逐點進行野外測量。測深法隨供電極距的增大其探測深度也越深，但測量結果仍為疊加異常，需要經過反演處理才能得到客觀真實結果。在反演處理前如遇畸變點應進行相應處理，從本測區P1線激電測深原始數據得知，除125-145點間可能存在地表干擾外，其余測段不存在畸變點。

2.2 物性特征

由于區內地表礦化露頭出露較差，巖性標本難以采集，為更有效、更準確的測量區內主要巖性電性參數，測區內分別從不同鉆孔中采集各類巖芯標本170塊，并采用標本法進行電性參數測定（表1）。

表1 巖（礦）石電性參數測定統計表Table 1 Rock (mineral）stone electrical parameter determination statistical table

根據區內巖（礦）石的電性參數測定結果，含礦的輝鉬礦脈中細粒黑云母花崗巖、輝鉬礦脈花崗閃長巖一般呈中高阻和略高的極化率特性，并且鉬礦體多與其它多金屬硫化物（黃鐵礦等）伴生，因此可形成相對的高極化率激電異常，區內中高阻高極化率異常為物探方法的找礦標志。

2.3 工作布置

測區內共發現 H6、H7、H8、H9 四處土壤地球化學Mo 異常，化探Mo 異常集中在Ⅱ號礦化蝕變帶內（圖1），在H7、H8 號化探異常南部，經過前期激電中梯剖面工作，剖面長度1 km，供電極距AB=1 600 m，點距20 m，斷電延時200 ms，采樣寬度40 ms，用剖面數據繪制出平面圖（圖1）。從圖上不難看出視極化率異常呈帶狀，場值相對較弱，其中Ⅰ號礦化蝕變帶內異常中心場值在2%左右，Ⅱ號礦化蝕變帶異常中心場值2.5%左右。通過分析與類比，認為本區具備形成斑巖型礦床條件。前期的工作并沒有進行深部驗證，所以不能排除深部存在斑巖型鉬礦的可能性，故在穿過H7號化探異常、Ⅰ與Ⅱ號礦化蝕變帶、視極化率異常中心，布設P1線激電測深長剖面，激電測深點43個，點距50 m，供電極距AB/2范圍6～1 500 m，接收極距MN/2范圍3～40 m，斷電延時200 ms，采樣寬度40 ms。為驗證異常在Ⅰ號礦化蝕變帶布設鉆孔ZKP1-2，在Ⅱ號礦化蝕變帶布設鉆孔ZKP1-1。

3 激發極化法成果解釋

3.1 異常分析與成果解釋

對照P1 線激電測深原始觀測和經過反演處理后結果來看（圖2、圖3、圖4），斷面圖上在15～40測點、95～110測點和125～145測點間有相對明顯、范圍較大的激電異常出現。根據反演處理結果分析，在15～20測點位置地表應有礦化蝕變體露頭分布，礦（化）體整體向大號點方向傾斜，延深約350 m；在95～110測點間，礦（化）體產狀陡立，埋深范圍50～400 m；在125～145測點間，異常幅值高、范圍大，表現最為明顯，分析原因有地面干擾形成的可能，但根據異常延深且在電阻率斷面圖上，130～135測點處有陡立狀低阻異常，延深較大、穿過深部的高阻巖體異常，認為該高極化異常所處部位對成礦有利，故推測很可能是有意義的礦化蝕變帶引起。另外，根據反演處理的極化率斷面結果，在60～85測點、180～205測點間深部有較為明顯的極化率異常，相應部位電阻率表現為高阻特征，推測兩處異常也是礦化體產生，只是埋藏深度較大。分析P1線原始斷面與反演斷面不難看出，原始斷面視極化率異常形態較為規整。經過反演處理后異常變得相對復雜，呈現出分散點狀異常的形態，產生此種現象是時域激電法固有的特性。隨著探測深度的增加，其深部數據必然包含淺部異常信息，經過反演后將此中包含關系分離恢復異常原始狀態。

前期工作發現Ⅱ號礦化蝕變帶位于花崗閃長巖分布區，地表含礦石英單脈數量眾多，局部含礦微細脈相互交叉形成網脈狀構造，Ⅰ與Ⅱ號礦化蝕變帶均發育一組近乎平行的含鉬石英細脈，此特征與烏蘭德勒鉬礦上部礦帶類似。

綜合分析本區地質特征，有以下幾點有利于斑巖型鉬礦的形成：（1）礦區位于湯河斷裂兩側；（2）礦區內礦石類型主要是輝鉬礦；（3）礦區內地表多見含礦石英脈和局部可見含礦微細脈相互交叉形成的網脈狀構造；（4）分析礦區P1線激電測深成果，存在多處高阻高極化和低阻高極化為特征的極化體，分析其多為礦化體引起。經過最終的優化選擇和過濾，認為P1線40～45號點間和140點為斑巖體存在最有利部位，并布設鉆孔ZKP1-1、ZKP1-2進行深部驗證。

3.2 鉆探驗證

圖4 P1線激電測深視極化率反演斷面圖及鉆孔見礦情況示意圖Fig.4 P1 line IP sounding apparent polarizability inversion cross-sectional map and the sketch map of borehole mineral occurrence

經過鉆探施工（圖4），在鉆孔ZKP1-1內見礦15條，厚0.57～2.60 m，鉬品位0.032%～0.092%，鉆孔ZKP1-2見礦8條，厚0.77～3.04 m，鉬品位0.038%～0.474%，另在ZKP1-1、ZKP1-2鉆孔深部均新發現另一期燕山期斑狀花崗巖巖體②。P1線激電測深視極化率反演斷面圖及鉆孔見礦情況示意圖（圖4）上在鉆孔ZKP1-1標高600～800 m范圍處存在視極化率異常，在鉆孔ZKP1-1中此范圍內見到鉬工業礦體5條和多條鉬低品位礦體，在鉆孔ZKP1-2標高400～600 m范圍內存在上下兩處視極化率異常中心，在兩處異常中心附近鉆孔內各見到1條鉬工業礦體。鉆孔內雖未直接發現斑巖型鉬礦體，但發現的多條石英脈狀鉬礦體與激電測深指示位置吻合，新一期的燕山期斑狀花崗巖的發現充分表明本區巖漿活動具備多期次繼承活動的特征，三期次巖體內均以含鉬石英細脈+輝鉬礦微細脈為主要礦化類型，雖然本次斑巖型鉬礦找礦線索較少，但仍不能排除深部存在斑巖型鉬礦的可能：

（1）鉆孔內各元素分布明顯受線性構造控制，無明顯垂直分帶性，推測可能與鉆孔距離熱液活動中心較遠有關。

（2）2005—2006 年，華北有色地質勘查局對相鄰的大草坪礦區含鉬石英脈流體包裹體進行了測試。大草坪礦區流體包裹體均一化溫度介于100～360℃之間，多數介于180～220℃之間。此種溫度明顯低于美國西部Hederson 斑巖型鉬礦床流體包裹體均一溫度（300～600℃）[10]，說明本區的熱液活動具有低溫熱液的特點，或者熱液活動中心很可能位于深部。

4 結論

通過激電中梯工作的實施，圈定出北、南兩處規模較大的北西向高極化率異常帶，該異常帶與地表出露的Ⅰ與Ⅱ號礦化蝕變帶完全對應。激電測深及反演斷面圖上異常明顯，鉆探結果表明激電異常形態及范圍與鉆孔中的鉬多金屬礦化體對應一致，高阻異常反映出硅化帶或完整巖體的賦存狀態，低阻異常則反映巖性破碎帶的位置。P1線反演斷面深部出現的高阻異常與ZKP1-2孔相應深度出現的斑狀花崗巖巖體對應一致。通過本次激電測深長剖面工作確定出極化體與蝕變礦化體的相互關系，找到了斑巖型鉬礦成礦的最佳部位，了解了測區內深部極化體的分布特征。雖經過鉆探深部驗證沒有發現斑巖型鉬礦體，但礦區內深部極化體特征以及新發現的一期燕山期斑狀花崗巖均對以后的工作有著重要的指示作用。