大功率激發(fā)極化法在拉拉銅礦落凼北部找礦中的應(yīng)用

劉曉葳，邱林，柳康偉，廖曉峰

(成都理工大學(xué)，四川 成都　610059)

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大功率激發(fā)極化法在拉拉銅礦落凼北部找礦中的應(yīng)用

劉曉葳，邱林，柳康偉，廖曉峰

(成都理工大學(xué)，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(qū)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(jìn)行過激發(fā)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(qū)的地質(zhì)、地球物理特征基礎(chǔ)上，采用大功率激發(fā)極化法中間梯度裝置與激發(fā)極化法測深相組合的勘探方法模式進(jìn)行勘探研究。通過分析激發(fā)極化法異常的平面分布特征與激發(fā)極化法測深異常特征，發(fā)現(xiàn)這些激電異常與已知地質(zhì)成果基本吻合，證實(shí)了大功率激發(fā)極化法勘探在拉拉銅礦區(qū)是有效的。通過分析激發(fā)極化法異常特征，認(rèn)為拉拉銅礦具有高極化-中低阻率的激發(fā)極化異常特征。此研究為激發(fā)極化法在拉拉銅礦地區(qū)的開展提供了有力的依據(jù)。

拉拉銅礦；激發(fā)極化法；中間梯度；測深；異常特征

拉拉地區(qū)鐵銅礦床是四川省、乃至全國的大型礦產(chǎn)生產(chǎn)基地，對其的勘探研究具有重要的戰(zhàn)略意義。眾多研究者對其進(jìn)行了成礦作用、成礦時代、礦床成因、地球化學(xué)、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(fù)漢等，1988；楊應(yīng)選等，1988；肖淵甫等，1992)。拉拉銅礦床自20世紀(jì)60年代建廠采礦以來，已經(jīng)開采50年左右，礦山資源已面臨枯竭危機(jī)(朱志敏，2011)。因此，在拉拉地區(qū)及其外圍進(jìn)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(dú)特的優(yōu)勢，既方便快捷，又經(jīng)濟(jì)有效。而激發(fā)極化法是探測金屬礦產(chǎn)最有效的方法之一。在過去近半個世紀(jì)里，對其的應(yīng)用為我國的找礦事業(yè)作出了巨大的貢獻(xiàn) (李帝銓等，2007；高淑芳等，2005；傅良魁等，1979；袁學(xué)誠，1979；關(guān)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(qū)都開展過地球物理勘探工作，但是由于以往勘探設(shè)備存在供電功率不足、野外處理手段不夠先進(jìn)等問題，導(dǎo)致勘探效果不佳。通過對拉拉地區(qū)地質(zhì)、地球物理特征的研究，認(rèn)識到拉拉鐵銅礦床是一個層控型的火山-沉積-變質(zhì)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(qū)選擇落凼礦床北部，進(jìn)行大功率激發(fā)極化法中梯與測深組合勘探試驗(yàn)，研究大功率激發(fā)極化法在拉拉地區(qū)應(yīng)用的有效性，其成果將對在拉拉地區(qū)進(jìn)行地球物理找礦有著重要的意義。

1　區(qū)域成礦地質(zhì)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(gòu)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(nèi)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(gòu)造活動的特點(diǎn)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(zhì)也多次發(fā)生過改變。所以，這些構(gòu)造活動控制著本區(qū)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(fù)漢等，1988；楊應(yīng)選等，1988；朱志敏，2011)。

拉拉地區(qū)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(qū)處于區(qū)域性近南北向斷裂F13與F29之間。西側(cè)的逆斷層F13呈北北東—南南西向，且貫穿全區(qū)，F(xiàn)13自白云山，經(jīng)石頭溝、鍋廠、官地至大足田向南一直延伸；而東側(cè)的逆斷層F29自鹽水河，經(jīng)綠灣、松坪、石龍至綠水。在落凼礦區(qū)以南是走向近東西向的正斷層F1，F(xiàn)1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(tuán)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(qū)內(nèi)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(fù)漢等，1988；楊應(yīng)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(qū)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(jù)準(zhǔn)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(bǔ)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(yè)等單位收集拉拉地區(qū)的物性資料，對收集與測量得到的地層巖(礦)石標(biāo)本的電性參數(shù)資料進(jìn)行詳細(xì)的統(tǒng)計(jì)分析。

拉拉地區(qū)地層、巖(礦)石電性參數(shù)測試分析統(tǒng)計(jì)結(jié)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(zhì)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(zhì)資料顯示，含礦地層的頂?shù)装寰刑假|(zhì)板巖，雖然一般將碳質(zhì)板巖在地球物理中作為干擾，但是不能一概而論。當(dāng)含礦巖層中含有碳質(zhì)板巖時，由于碳質(zhì)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(zhì)板巖作為電法勘探的電性標(biāo)志層，進(jìn)行找礦追蹤與定位。所以碳質(zhì)板巖既可以說是一種干擾，也可以說是找礦的一種標(biāo)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(fā)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(zhì)頁巖夾薄層砂巖;3.實(shí)測及推測正斷層;4.實(shí)測及推測逆斷層;5,元古界會理群通安組：板巖、結(jié)晶灰?guī)r及千枚巖;6.元古界會理群河口組六段：石英鈉長石巖、碳質(zhì)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(tuán)菁組;10.白云鈣質(zhì)片巖;11.絹云母碳質(zhì)板巖夾變砂巖;12.白云石英片巖夾變質(zhì)砂巖，局部夾大理巖;13.元古界會理群河口組二段：變質(zhì)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(shí)測及推測不明性質(zhì)斷層;22.實(shí)測及推測平移斷層;23.鐵礦;24.銅礦;25.藍(lán)色框?yàn)榧る娭刑莘秶?、藍(lán)色線為激電測深剖面圖1　拉拉鐵銅礦床地質(zhì)與激電勘探范圍圖(據(jù)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(zhì)板巖<10028.7

3　工作方法

3.1激發(fā)極化法儀器

大功率激發(fā)極化法發(fā)射端采用加拿大鳳凰公司的TXU-30發(fā)射系統(tǒng)，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(jī)激電接收系統(tǒng)。供電周期為8s，斷電延時為200ms，采樣寬度為40ms，測量疊加次數(shù)為2次；測量電極采用廊坊所生產(chǎn)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(dǎo)線方式?；揪W(wǎng)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(wěn)定，當(dāng)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(fù)觀測點(diǎn)。

(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(yuǎn)處，MN在剖面上依次測量。在激電中梯面積測量得到的異?；A(chǔ)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(qū)位于攀西高原，氣候較為干燥，導(dǎo)致地表較為干燥。所以，在供電端采用20kW的大功率發(fā)電機(jī)，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(nèi)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(qiáng)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(jié)實(shí)的泥土，再將電極坑內(nèi)的泥土用鹽水?dāng)嚢杈鶆?，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(fā)極化法的應(yīng)用效果

在試驗(yàn)工作區(qū)，采用大功率激電中梯先進(jìn)行了約3.0km2的測試，部分地段由于地形與開礦等原因，導(dǎo)致數(shù)據(jù)缺失。在得出激電中梯異常特征的基礎(chǔ)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(yàn)區(qū)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(xù)，但是單個異常的幅值卻較大；極化率異常圖的中部區(qū)域分布有范圍較廣的中—高極化率異常區(qū)，異常區(qū)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(jié)合地質(zhì)資料，分別對7個異常進(jìn)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(yīng)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(guān)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(dá)10%，且地表已開始進(jìn)行了初步的開采工作；推測IP2異常應(yīng)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(fā)現(xiàn)厚度約20m的含銅礦(化)體，由此可見IP4異常應(yīng)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(qū)中雞窩狀礦體所引起。

為查明規(guī)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(qū)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(jié)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(yīng)于平面等值線圖上95號測線2400～2700號點(diǎn)段，與IP3異常范圍非常吻合。結(jié)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(yàn)結(jié)果與地質(zhì)資料和已知含礦部位進(jìn)行對比分析，在激電獲得的低阻高極化異常區(qū)與已知的礦體在平面位置上具有較好的對應(yīng)關(guān)系。通過對拉拉落凼銅礦區(qū)的大功率激電方法技術(shù)試驗(yàn)，認(rèn)為利用大功率激發(fā)極化方法在拉拉地區(qū)進(jìn)行中淺部銅多金屬礦產(chǎn)勘探可行有效。

5　結(jié)論

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

(2)應(yīng)用大功率激電中梯與激電測深相結(jié)合的勘探組合模式，通過激電中梯發(fā)現(xiàn)有利的成礦異常區(qū)，再通過激電測深確認(rèn)異常在地下的分布特征。

(3)在拉拉銅礦落凼礦床北部進(jìn)行的激發(fā)極化法試驗(yàn)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(jù)。

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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(xué)，中國地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心“康滇地軸鐵銅礦礦集區(qū)勘查方法技術(shù)示范”(12120113095100)

劉曉葳(1990-)，男，漢，山東濰坊，碩士研究生，研究方向?yàn)榈V產(chǎn)地球物理勘探。E-mail:1004588918@qq.com

P631.3

A

1009-6248(2016)03-0187-06