地球物理勘查技術在銅鉬多金屬礦探查過程中的應用分析

蔡光龍

近幾年，地質找礦作業難度明顯提高，為保證地質找礦質效，技術人員指出應充分利用物探技術，以礦石、巖石在放射性、密度和磁性等方面所存在差異為依據，借助地球物理儀器及相關探查方法，對地球物理場所發生變化進行勘查，根據探查所獲得數據，對地球物理資料進行分析，確定探查區域礦產分布特征、地質構造情況，為后續各項工作的開展奠定良好基礎。

1 項目介紹

查區以山前沖積平地、中低山殘蝕丘陵為主，該區域包括兩座山峰，分別是海拔為392.2m 的楓山、海拔為274.9m 的銅山牌，陡峻山峰殘蝕所形成丘陵的海拔在70m ～150m 之間，平地海拔約為50m。

查區內擁有大量勞動力，所種植農作物以水稻為主，配合種植少量大豆、小麥和玉米。經濟作物種類較多，包括但不限于林木、油料還有麻類。具有種類相對豐富的礦產資源，例如，水泥灰巖、銅、鉬及鉛鋅，受礦山規模影響，上述礦產資源儲量普遍較少。

查區地處亞熱帶，為典型的季風氣候，年氣溫平均值為15℃，歷史最低溫度為-10.7℃，最高溫度則達到了40℃。年降水量平均值約為1500mm，大部分降雨均發生在每年的4月～8月。該區域植被長勢良好，導致山地通視及通行條件不佳，且山前丘陵以田地為主。

2 物探工作概述

本次開展物探的目的是尋找銅鉬礦，強調以電法測量、磁法掃面等技術手段為依托，結合化探成果、地質成果給出相應的定性解釋，確保日后地質找礦等各項工作擁有堅持的理論基礎，本次工作共歷時14 個月，在此期間，技術人員準確運用物探技術，對金屬礦進行了系統且全面的探查，由此獲得了與實際情況相符的磁電結果。項目工作量、設備及人員配置情況如下：

其一，物探網測量需要設置60 個測深點，對勘查區、附近D級控制工作所取得成果進行收集，運用南方9600GPS 定位儀對GPS 點及GPS 網進行布設，保證所布設點網均滿足E 級要求。中梯測量剖面的工作量為9km，高精度磁測的范圍為23km2，要求以E 級控制成果為依據，由專業人員運用靜態GPS 及全站儀對主基線進行敷設，通過手持GPS 的方式，對測點位置加以確定并標記。保證點距在20m 左右，對應線距以100m 為最佳。其二，按照1：2000 的比例尺進行中梯剖面測量，工作量為3.23km，需要確定視電阻率以及視極化率，本項目實測物理點的數量為328個，對應點距是10m。而按照1：5000 的比例尺進行中梯剖面測量，工作量約為5km，同樣需要確定視電阻率以及視極化率，實測物理點的數量為253個，對應點距是20m，線距為100m。其三，高精度磁測需要提前布設物理點，在本項目中，除水體覆蓋區外，實測物理點的數量為6486 個。其四，激電測深需布設60 個實測點，要求點距為50m，AB 最大長度不超過2000m。

另外，本項目對設備及人員進行配置的情況如下：設備包括四臺質子磁力儀，型號為PM-2；五臺GPS 定位儀，型號為南方9600；四臺手持定位儀；一臺5″全站儀，品牌為拓普康；一套分布式測量系統，型號為WGMD-5/5A；一套直流激電系統，型號為DJF10-2?，F場人員包括一名高級物探工程師，三名工程師，一名測量工程師。

3 物探區域特征

勘查區位于楓山背斜核部偏南翼，出露地層有奧陶系、志留系及白堊系地層、溝谷為第四系，斷裂和巖漿巖發育?，F將該區主要地質特征簡述如下。

（1）地層?？辈閰^及其附近出露地層有奧陶系下統侖山組、紅花園組、大灣組、牯牛潭組，中統大田壩組、寶塔組，上統湯頭組、五峰組；志留系下統高家邊組，中統墳頭組；白堊系上統浮山組及第四系地層，各組地層特征分述如下：

（2）構造。楓山背斜：屬楓山—鐵家沖背斜南西段，軸向73°，兩端延伸出圖，區內出露7.5 公里，寬8.5 公里。背斜中段，北東段延伸出圖，軸向70°～35°，核部地層為寒武系黃柏嶺含炭頁巖段，兩翼地層為寒武系黃柏嶺頁巖段至志留系高家邊頁。北西翼傾向北西，傾角45°～85°，南東翼傾向南東，傾角40°～88°，局部直立，軸面產狀變化大。區內出露背斜西段，核部地層為奧陶系侖山組白云巖。北西翼由于斷層影響和第四系覆蓋；出露地層為志留系高家邊組頁巖，偶見奧陶系紅花園組灰巖、湯頭組瘤狀灰巖、五峰組含炭、硅質頁巖。地層傾向北西，傾角32°～88°。古塘一帶受斷層影響產狀倒轉，傾向南東東。南東翼出露地層為奧陶系侖山灰巖至志留系高家邊組頁巖。地層傾向南東，傾角44°～65°。沿核部巖漿熱液活動強烈，沿背斜軸有中酸性花崗斑巖、花崗閃長斑巖脈侵入，火龍巖一帶地層破碎、硅化、黃鐵礦化強烈，局部富集成礦。

區內斷層發育有北北東向、北東東向、北西向及北東向四組，其中最主要的為北北東，其次為北東向。北北東向斷裂：長度大于6 公里，走向15°，傾向南東東，傾角70°～85°，先壓扭后張的逆平移斷層。斷層左行切穿楓山背斜，南部為閉合的線狀，北部發育了一條百余米的斷層破碎帶，破碎帶內發育斷層泥，呈破碎片理構造，擠壓透鏡體，硅化糜棱巖，局部角礫巖，該破碎帶控制脈巖、巖枝侵入及李灣火山巖產出，中部被第四系覆蓋。該方向斷裂在本內是重要的控巖、控礦構造。

（3）巖漿巖。區內巖漿巖發育，巖體受楓山背斜核部控制，出露有李灣、趙莊、楓山等巖體。侵入時代自燕山早期至燕山晚期。

一是李灣巖體，為巴山巖體南東邊緣相的一部分。巖體分布于查區中、西北部楓山背斜核部，北東走向，出露面積約0.30 平方公里。據區調資料，為燕山早期-晚期多期次形成的復式侵入巖體，巖性包括正長斑巖、花崗斑巖、花崗閃長斑巖等，其受近東西向斷層控制，該巖體及其南接觸帶（外帶）均強烈蝕變和銅鉬礦化。該區巖漿巖結構較復雜，石英斑巖、花崗斑巖、閃長玢巖、石英閃長玢巖等類型中見球粒結構，交織結構，杏仁構造等，說明巖體為淺成相或近于“次火山巖”相?？傮w是偏基性巖體應晚于偏酸性巖體。

二是趙莊巖體，分布于楓山背斜南東翼牌樓溝—趙莊一帶，呈現東西向延伸，與背斜軸向近一致。東端受北北東向斷層影響北折呈現巖枝狀。出露面積約0.36 平方公里。傾向南東，傾角55°，淺成相、淺剝蝕。圍巖為奧陶系白云巖、灰巖、瘤狀灰巖及志留系下統高家邊組砂頁巖。巖石灰白、灰綠色，風化后淺黃色，褐紅色，斑狀構造、塊狀構造。三是楓山巖體，分布于楓山背斜核部的“楓山”山頂附近，呈現北東向延伸，地表出露寬70m ～350m，延伸950 米，圍巖為奧陶系侖山組白云巖。此外區內發育有數十條大小不等的脈巖，總體沿楓山背斜軸向分布，巖石類型主要為花崗閃長斑巖、花崗斑巖，次為石英閃長玢巖和石英脈。

（4）變質及蝕變特征?？辈閰^變質作用強烈，一是動力變質及變質巖，主要發育在斷層，特別是北北東向斷層帶內。在以北西—南東向為主的應力作用下，原巖破碎、揉搓形成規模不等構造角礫巖。二是熱變質作用，奧陶系侖山白云巖及白云質灰巖普遍大理巖化，褪色，帶寬近百余米。形成白云石大理巖、大理巖，主要分布于牌樓溝、李灣深部。三是接觸交代作用，主要分布在李灣銅鉬礦點，偶見于楓山地表和婆豬形地區。巖體與奧陶系侖山白云巖、灰巖接觸，發生接觸交代作用，形成透輝石矽卡巖、蛇紋石矽卡巖、硅灰石矽卡巖、柘榴子石矽卡巖、透輝石蛇紋石矽卡巖等。四是其它熱液蝕變，黃鐵礦化分布最廣，主要發育在構造破碎帶及其附近，以及火成巖脈、圍巖中，風化后形成孔洞或褐鐵礦，局部形成鐵帽。硅化主要沿背斜轉折端分布。絹英巖化主要分布于火成巖中。

4 地球物理特征

為準確掌握礦區相關特征，相關人員決定對鄰區所開展物性工作的成果進行收集、分析，發現鄰區存在近20 種巖/礦石，其中，數量最多的巖/礦石為奧陶灰巖，共有185 塊，數量最少的巖/礦石為磁鐵礦，共有26 塊。

4.1 磁性特征

結合收集成果可知，趙莊地區沉積地層多為弱磁性地層、無磁性地層，偏基性原巖、中酸性原巖的磁性中等，存在較強蝕變的部分，其磁性普遍較周圍區域更弱。磁黃鐵礦、磁鐵礦所表現出磁性相對較強，與沉積層磁性的差異十分明顯。

4.2 極化率特征

不存在礦化蝕變情況的巖體、沉積巖，其極化率相對較低，通常處于0.26%～3.01%這一范圍，最大值不會超過4%。而蝕變巖石和礦化圍巖的極化率較大，取值范圍為6.21%～37.8%，導致其極化率提高的原因，主要是蝕變巖石、礦化圍巖均含有磁鐵礦、黃鐵礦等金屬硫化物。

4.3 磁電特征

對磁電相關參數進行對比分析，可得出以下結論：其一，正常巖區極化率較低，對應電阻率在N×1000Ω·m 以上。其二，磁鐵礦化、黃鐵礦化等礦化體，受目的礦體影響，其電性往往會表現出較為明顯的差異，極化率也會隨著礦化、蝕變程度的增加而逐漸提高。其三，磁鐵礦、巖體磁性和無礦化地層間的差異較大。其四，考慮到巖石極易被含水性所影響，對其電阻率進行分析時，應綜合考慮激電測深、激電中梯測量所得出數據，確保最終結論具有實際意義。

綜上，該區礦化地質所表現出特征如下：一是極化率高、電阻率低，二是磁性中等。由此可見，該區地質體物性和無礦化巖石間存在顯著差異，在該區開展物探工作很有必要。

4.4 電阻率特征

本項目查區無礦化巖體和一般沉積巖的電阻率相對較高，與其他巖體間的差距能夠達到1 個級次～2 個級次，對應數值為2000Ω·m ～14300Ω·m。礦化體、礦體巖石對應電阻率普遍偏低，取值范圍為N×100Ω·m ～3000Ω·m。

5 物探技術的應用

以地質普查所提出要求為依據，將本次探查工作的要點歸納如下：其一是有序開展中梯剖面測量、電測深還有高精度磁測的工作，明確視電阻率、視極化率以及△T 的數值。其二是視情況對比例尺進行確定，中梯剖面測量的比例尺有兩個，分別是1：2000 和1：5000，測深剖面的比例尺為1：5000，而高精度磁測的比例尺為1：10000。

5.1 敷設物探網

（1）控制測量。在本項目中，相關人員決定以D 級測量成果為基礎，借助南方9600 定位儀對控制網進行布設，保證所布設控制網密度和精度均滿足E 級網要求。結合控制網所取得成果，整理出相應的文字資料，為日后檢校GPS 精度、對物探網進行敷設等工作的開展提供便利。一般情況下，所敷設控制網各點所處高度的擬合殘差均不得超過5cm，對應平面點位所存在偏差則應被控制在3cm 以內。

（2）精度評述。本區的特點為山體植被較為密集，沿測線山地的通視和通行條件不理想。相關人員到達工區后，根據出露地質體的走向對測線進行布設，保證二者的位置關系為相互垂直，對應測量剖面方位取值為330°?？紤]到規定比例尺是1：10000，最終決定同時運用兩種不同的網度開展測量工作，第一種網度的點距為20m、線距是100m，第二種網度的點距為40m、對應線距為100m。以測量所得數據為依據，在通視、通行條件相對理想的區域，運用拓普康所生產5″全站儀對物探網進行敷設。通視效果不符合條件的野外測點和測線，同樣需要運用全站儀完成布點工作，剩余地段則需要相關人員手持先進GPS 定位儀進行準確定位，若現場信號條件不理想，可酌情引入測繩和羅盤等工具，由測繩負責測量距離、羅盤負責定向，保證所敷設物探網位置符合要求，磁測主機線和設計方案的偏差不超過5″。比例尺為1：2000 時，相關人員應根據要求完成布設中梯剖面測量所需物探網的工作，保證布設成果與本項目所提出精度要求相符，比例尺改為1：5000 后，則需要以磁測成果為依據，在查區的南部完成布網工作，保證剖面長度在5000m 左右，對應點距以20m 為最佳。

5.2 物探技術說明

（1）電測深法。除特殊情況外，相關人員均應保證電測深、精測剖面處于同線施工的狀態，以對稱四級為原則，有序開展布極、施測等工作。運用全站儀對測深點進行放樣并定位，保證測點距在50m 左右。在野外開展此項工作時，則需要視情況對工具加以運用，一般情況出，小極距電極可通過皮尺進行量距，而大極距電極需要專業人員手持相關工具進行定位。在野外環境下進行施工，應嚴格遵守行業要求，保證電極平面所存在點位偏差不超過4m，通過同側且同時位移的方式，對位移給點位偏差帶來的影響加以控制。此外，剖面方位、電極排列方位間所存在偏差應被控制在5°以內。

（2）高精度磁測法。在探查金屬礦期間，需要用到四臺質子磁力儀，本項目所購入質子磁力儀的型號為PM-2，其中，一臺磁力儀負責日變觀測工作，剩余磁力儀負責對現場情況、相關參數進行測量。在前期準備階段，由專業人員分別測量各臺磁力儀的探頭、主機，測量結果如下：各臺磁力儀均有良好的一致性，對同點進行觀測所得數值差不超過4.72nT。一探頭和四探頭的一致性可達到項目要求，探查期間可交替使用，保證探查工作如期完成。將日變觀測點設在工區東北側解放南河邊，該區域無明顯干擾因素，地層礦化程度較低。在日常工作中，相關人員應保證觀測時間包含野外測量時間。在日邊觀測點周圍恰當區域設置磁測基點，將連續測量時長控制在2h 及以上，測量所得地磁場數值約為48900nT。相關人員對比查區所得數值范圍，得出“48900nT 為正常場值”的結論。

在野外開展測量工作時，相關人員應做到嚴格去磁，若現場存在磁鐵性物質，則需要在距該物質4m以外的區域進行測量，同時保證測量區域內GPS 設備已被盡數轉移。對于測量期間所發現的突變點、異常點，相關人員應做到反復測量，如實記錄測量所得出點位數據，為日后處理、分析資料等工作的開展提供便利。

如果現場有高壓線或其他可能給測量準確性造成干擾的物質存在，相關人員應盡量避開該物質，同時對該物質所處位置進行記錄，這樣做能夠確保測量所得出數據真實且有效。每日的工作告一段落后，相關人員應根據所獲得數據，對系統所保存數據進行更新。

（3）大功率中梯激電法。在本項目中，對中梯進行測量所用系統為直流激電系統，系統型號為DJF10-2，屬于典型的大功率系統。相關人員以規范要求為依據，在野外開展測量工作，測量剖面為供電極距離中段1/3AB ～1/2AB 這一范圍，其中，AB 的長度為2000m，中梯1 線～中梯5 線的比例尺為1：5000。要求以主剖面為圓心，以AB/5 為半徑，在該范圍內的恰當位置對旁測剖面進行布置，相關人員以現場情況為依據，分別在主剖面的兩側對旁測剖面進行布置，旁測剖面的數量為2 條，測點距離為20m，線距在100m 左右。中梯7 線～中梯11 線對應AB 的長度為1500m，以地質剖面為參照物進行測量，其比例尺為1：2000，測點距離約為10m。經專業人員測量，電極平面點位所存在偏差未達到3m，考慮到工區內存在水塘，在躲避該水塘期間，需要相關人員對電機組進行同向且同時的位移。

5.3 測量成果評述

在本項目中，考慮到設備數量、人員數量有限，為保證探查工作可按照計劃有序開展，相關人員決定以保證工期為前提，以一同三不同為指導原則，分別針對磁測、電法所提出需求，對切實可行的測量方案進行制定。其中，磁測方案為不同儀器、不同時間、不同人員與相同點進行互檢，而電法質檢的關鍵是對不同時間、不同人員與相同儀器、相同點進行測量。要求剖面測量的質檢率在10%及以上，面積性測量的質檢率在3%及以上，同時用均方相對誤差對精度進行衡量。結果表明，本次物探工作所得到數據及資料真實、可靠，對應精度均能夠達到行業要求。

6 結論

綜上，通過物探工作獲得了完整且詳細的資料，相關人員對物探成果進行分析，結果表明，該查區擁有相對理想的成礦條件，東南部存在△T 異常的情況，雖然經專業人員分析，導致異常出現的原因主要是受中酸性巖體影響，但中酸性巖體和金屬礦化間存在著極為密切的關系。另外，探測結果還表明，查區地質體普遍具有高阻高級化還有低阻高級化的情況，日后，相關人員可根據電磁異常情況完成找礦工作，確保該查區價值可得到最大程度的實現。