雙頻激電儀在牡丹江地區(qū)某銅鉬礦的新應(yīng)用

董傳統(tǒng),楊增武，謝天坤

黑龍江省有色金屬地質(zhì)勘查局七〇二隊(duì)，黑龍江 牡丹江 157020

0 引言

在勘查金屬硫化物型礦床時(shí)，尤其是對熱液型礦床中斑巖型礦種所特有的地質(zhì)屬性，物探的激發(fā)極化法發(fā)揮了重要作用[[1--2]。但在激發(fā)極化法的應(yīng)用中，如果碳質(zhì)地層與含金屬硫化物的巖體或地層混雜在一起時(shí)，激電參數(shù)都會很高，導(dǎo)致全部為激電異常，礦致異常和非礦異常無法區(qū)分。在金屬硫化物礦產(chǎn)勘查中經(jīng)常遇到此類問題，尤其在中國東北地區(qū)植被覆蓋普遍發(fā)育且部分地段覆蓋較厚，化探土壤測量工作無法取到目標(biāo)層[3]，就更增加了找礦的難度。由于長時(shí)間的熱液作用，使含礦巖體產(chǎn)生退磁現(xiàn)象，所以高磁工作在礦化范圍內(nèi)，經(jīng)常出現(xiàn)一個(gè)相對于圍巖更為平靜的磁場低值帶[4]，而圍巖(碳質(zhì)地層)的場值與礦化巖體磁場場值又沒有明顯區(qū)別，導(dǎo)致高磁工作也失去作用。激電中梯掃面工作會全部是激電異常，導(dǎo)致區(qū)分不出哪里為礦致異常，哪里為非礦異常(由含碳地質(zhì)體引起)。據(jù)筆者多年工作經(jīng)驗(yàn)，解決這一問題的實(shí)驗(yàn)依據(jù)是：在頻率域激發(fā)極化方法中，碳(含碳地質(zhì)體或地層)與金屬(金屬硫化物)二次場對不同頻率響應(yīng)是不同的，基于這一點(diǎn)在牡丹江地區(qū)某銅鉬礦進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究并取得良好的地質(zhì)找礦成果，使物探激電工作在礦區(qū)及外圍勘查工作中發(fā)揮重要作用。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

1.東北東部火山巖帶；2.遼吉東部火山巖帶；3.斷裂；4.推覆體前緣接觸帶；5.礦區(qū)；6.國界線。圖1 大地構(gòu)造位置簡圖Fig.1 Sketch map of tectonic location

研究區(qū)位于西太平洋活動陸緣控制下的中國東北東部火山巖帶與遼吉東部火山巖帶交匯部位，大地構(gòu)造位置處于興凱湖—布列亞山地塊區(qū)張廣才嶺—太平嶺邊緣隆起帶的北東段，敦化—密山深大斷裂的東南側(cè)(圖1)。屬延邊斑巖銅金礦成礦帶，其成礦特征與濱太平洋地槽系相似。太平嶺褶皺束上，燕山期由于太平洋板塊向歐亞大陸俯沖，使黑龍江省山系與大型盆地相間出現(xiàn)[5--6]，并產(chǎn)生一系列的走滑斷裂和推覆構(gòu)造[7]，同時(shí)形成強(qiáng)烈的陸相火山噴發(fā)，這使得中國東部中生代火山巖廣泛分布，尤其以東北東部中生代火山巖分布最為廣泛，構(gòu)成北東向東寧—雞東中生代火山巖帶及侵入巖帶，并有較多的中酸性淺成超淺成--中深成侵入體出現(xiàn)。部分地區(qū)還出露有印支晚期花崗巖。構(gòu)造單元上，廣泛出露著上元古代地層，斷裂構(gòu)造北東向最為明顯[8]。此外，還有南北向、北西向斷裂構(gòu)造。太平嶺金銅多金屬成礦帶是黑龍江省東部地區(qū)重要的成礦遠(yuǎn)景區(qū)之一。目前已發(fā)現(xiàn)金場溝銅鉬礦床、洋灰洞子銅鉬礦床、金廠金礦床和九佛溝金鉛鋅礦床等。礦床基本均處于兩組構(gòu)造，即北東向構(gòu)造與北西向構(gòu)造或南北向與北東向構(gòu)造的交匯部位，成礦與燕山晚期中--酸性超淺成--淺成侵入體關(guān)系密切。

研究區(qū)位于黑龍江省東南部的太平嶺隆起和老黑山晚古生代斷陷的銜接部位[8]，太平嶺隆起的邊緣，共和—雙橋子北東向斷裂帶的北東部和太平嶺金、銅多金屬成礦帶的中亞帶上。出露的地層主要為上元古界黃松群楊木組(Pt3y)和閻王殿組(Pt3yn)[9]，上古生界二疊系雙橋子組和少量的中生界下侏羅統(tǒng)綏芬河組及第三系船底山組玄武巖。其中閻王殿組(Pt3yn)地層主要為含碳絹云母千枚巖，其次為黑云母石英片巖、斜長石英片巖，在研究區(qū)大面積分布。

區(qū)域內(nèi)巖漿活動強(qiáng)烈，巖漿巖分布廣泛，以中深成的花崗巖為主，主要有新元古代南華紀(jì)花崗閃長巖(Nhγδ)，三疊紀(jì)二長花崗巖(Tηγ)、花崗閃長巖(Tγδ)，早白堊世花崗閃長巖(K1γδ)、花崗閃長斑巖(K1γδπ)、流紋斑巖(K1λπ)及花崗斑巖(K1γπ)。新元古代南華紀(jì)侵入巖：主要分布于區(qū)域的北西部干飯盆、東南部的三道溝兩側(cè)及南西側(cè)綏陽鎮(zhèn)附近，呈巖基狀侵入于黃松群閻王殿組地層中，出露面積約400 km2，系太平嶺巖體的一部分，其巖性為花崗閃長巖(Nhγδ)。三疊紀(jì)侵入巖：呈巖株?duì)罘植加诠ぷ鲄^(qū)北西部和南部，侵入到閻王殿組地層和二疊系地層及新元古代南華紀(jì)花崗閃長巖(Nhγδ)體內(nèi)，其巖性為二長花崗巖(Tηγ)和花崗閃長巖(Tγδ)，其中二長花崗巖(Tηγ)出露在雙橋子—綏陽之間，呈巖株?duì)町a(chǎn)出，侵入到新元古代南華紀(jì)花崗閃長巖(Nhγδ)中，紅哥山銅金礦點(diǎn)產(chǎn)于該巖體中；花崗閃長巖(Tγδ)出露于陸角嶺西，呈巖株?duì)町a(chǎn)出。早白堊世侵入巖分布于研究區(qū)西部、南部和中部，呈巖株?duì)町a(chǎn)出，北東向展布，侵入到閻王殿組地層，其巖性主要為花崗閃長巖(K1γδ)、花崗閃長斑巖(K1γδπ)、流紋斑巖(K1λπ)和花崗斑巖(K1γπ)，其中花崗閃長斑巖(K1γδπ)出露于礦區(qū)內(nèi)及外圍研究區(qū)，呈規(guī)模不等的巖脈、巖株群產(chǎn)出，為銅鉬礦床成礦母巖[10]；花崗閃長巖(K1γδ)主要分布于研究區(qū)內(nèi)；花崗斑巖(K1γπ)分布在陸角嶺的西側(cè)和南側(cè)，呈巖株?duì)町a(chǎn)出，侵入到三疊紀(jì)和新元古代南華紀(jì)花崗閃長巖體內(nèi)中；流紋斑巖(K1λπ)出露在雙橋子西部(圖2)。

1.低河漫灘堆積層；2.絹云母千枚巖；3.黑云母石英片巖；4.花崗閃長斑巖；5.似斑狀花崗閃長巖；6.花崗閃長巖；7.石英脈；8.霏細(xì)巖；9.云斜煌斑巖；10.黑云母--石英--絹云母化帶；11.石英--絹云母化帶；12.綠泥石--綠簾石--碳酸鹽化帶；13.見礦鉆孔；14.未見礦鉆孔；15.外圍勘查區(qū)。圖2 牡丹江地區(qū)某銅鉬礦床綜合地質(zhì)圖(據(jù)礦區(qū)綜合地質(zhì)圖修編)Fig.2 Comprehensive geological map of a copper molybdenum mine in Mudanjiang area

1.1 礦體特征

礦區(qū)的銅、鉬礦(化)較多，其中只對主要礦體進(jìn)行了編號，包括8條鉬礦體、1條銅礦體及1條金礦體，均為盲礦體。礦體的空間位置明顯受北東向花崗閃長斑巖控制。礦體主要賦存在Ⅴ號花崗閃長斑巖體內(nèi)及其外接觸帶中，礦體形態(tài)受巖體形態(tài)產(chǎn)狀制約[11]。

Ⅰ號鉬礦體分布在40--44線，長250 m，寬150 m，厚0.63～1.26 m，走向40°，傾向SE，傾角67°，平均品位0.068%，圍巖巖性為花崗閃長斑巖，由ZK40--1、ZK44--1、ZK44--2三個(gè)鉆孔控制；Ⅱ號鉬礦體分布在44線，長100 m，寬90 m，均厚2.34 m，走向40°，傾向SE，傾角55°，平均品位0.048%，圍巖巖性為花崗閃長斑巖，由ZK44--1鉆孔控制；Ⅲ號鉬礦體分布在44--56線，長500 m，寬150 m，平均厚1.59～2.62 m，走向48°～54°，傾向SE，傾角62°～74°，平均品位0.049%，圍巖巖性為黑云母石英片巖、花崗閃長斑巖，由ZK0704、ZK0703、ZK0702三個(gè)鉆孔控制；Ⅳ號鉬礦體分布在56線，長100 m，寬260 m，平均厚度0.27～1.06 m，走向54°，傾向SE，傾角63°，平均品位0.136%，圍巖巖性為花崗閃長斑巖，由ZK0701、ZK0702、ZK0606三個(gè)鉆孔控制；Ⅴ號鉬礦體分布在52--56線，長250 m，寬115 m，平均厚度0.53～1.34 m，走向54°，傾向SE，傾角63°，平均品位0.076%，圍巖巖性為花崗閃長斑巖，由ZK0701、ZK0702、ZK0703三個(gè)鉆孔控制；Ⅵ號鉬礦體分布在56線，長60 m，寬160 m，平均厚度0.34～0.97 m，走向54°，傾向SE，傾角66°，平均品位0.072%，圍巖巖性為花崗閃長斑巖，由ZK0701、ZK0702兩個(gè)鉆孔控制；Ⅶ號鉬礦體分布在56線，長100 m，寬107 m，平均厚度0.59～1.50 m，走向54°，傾向SE，傾角59°，平均品位0.067%，圍巖巖性為花崗閃長斑巖，由ZK0701鉆孔控制；Ⅷ號鉬礦體分布在72線，長100 m，寬90 m，平均厚0.95 m，走向50°，傾向SE，傾角70°～72°，平均品位0.155%，圍巖巖性為花崗閃長斑巖，由ZK7201鉆孔控制。

Au①礦體走向48°，傾向SE，傾角75°，由44線ZK44--2鉆孔控制，平均品位3.63 g/t，賦存在黑云母石英片巖中。Cu①礦體走向48°，傾向SE，傾角73°，由80線ZK8001鉆孔控制，平均品位0.40%，賦存在絹云千枚巖中。

由于覆蓋層較厚，各礦體地表均未出露。

1.2 礦床成因

如前所述，礦區(qū)所處的大地構(gòu)造條件優(yōu)越，成礦巖體受北東向閻王殿背斜軸和南北向斷裂的交匯部位控制，呈被動侵位。成礦巖體屬于淺成侵入體，巖石類型屬于花崗閃長巖類，其化學(xué)類型屬中酸性、鈣堿性、鋁過飽和系列的巖石。礦體受巖體及其與圍巖接觸帶控制，其形態(tài)和產(chǎn)狀與巖體及接觸帶相一致。礦床發(fā)育廣泛的硅化、絹云母化等熱液蝕變，綠泥石化、綠簾石化和碳酸鹽化也很發(fā)育， 并且具有較明顯的蝕變分帶(圖3)。 硫同位素組成具均一性，硫同位素組成測定值為2.7～3.8，接近隕石型，說明成礦物質(zhì)主要來源于地殼深部或上地幔。銅、鉬礦石呈細(xì)脈浸染狀，品位低，礦化均勻，品位穩(wěn)定。且工業(yè)礦體均受斑巖體及內(nèi)外接觸帶控制，上述特征說明礦床應(yīng)屬于斑巖型銅鉬礦床。

1.上元古界閻王殿組絹云母千枚巖；2.早白堊世花崗閃長斑巖；3.硅化--絹云母化帶；4.綠泥石化--綠簾石化--碳酸鹽化帶；5.銅鉬礦體；6.鉆孔位置及編號；7.鉆孔孔深。圖3 外圍108線綜合剖面圖Fig.3 Comprehensive cross-sectional profile of peri pheral 108 line

1.3 找礦潛力評價(jià)

已發(fā)現(xiàn)的洋灰洞子銅礦床的成礦母巖為花崗閃長斑巖，地表距南東側(cè)礦區(qū)以外的大面積花崗閃長斑巖體400～1 000 m，成礦巖體向南東傾伏，深部有增大趨勢，而普查區(qū)剛好包含外延的花崗閃長斑巖巖體。推測成礦巖體與大面積花崗閃長斑巖有成因上的聯(lián)系，為母子關(guān)系。礦區(qū)中花崗閃長斑巖體的南東側(cè)深部仍有小的花崗閃長斑巖巖脈群，且普遍含有星點(diǎn)的黃銅礦化，淺部原生暈測量仍有銅的異常，豐度為800×10-6。研究區(qū)深部具有找礦的良好條件，擁有進(jìn)行找礦和深部驗(yàn)證的迫切需要?？刂瞥傻V巖體沿北東方向展布的閻王殿背斜軸向，基本上平行于區(qū)域上的花崗巖與圍巖的接觸帶。研究區(qū)巖體由北東向南西的侵位深度越來越大，沿背斜軸向南西方向上有斷裂構(gòu)造交匯部位為尋找新的隱伏含礦巖體的前提條件，應(yīng)進(jìn)一步進(jìn)行找礦工作。綜上所述，優(yōu)越的區(qū)域地質(zhì)背景為形成斑巖型礦床及其他類型熱液礦床提供完備的成因要素。太平嶺金、銅等多金屬成礦帶綿延幾百km，寬數(shù)十km，成礦帶以往的地質(zhì)工作和研究工作程度均較低，迄今為止在相同的地質(zhì)背景條件下，又發(fā)現(xiàn)金場溝斑巖型銅鉬礦床和砍椽溝斑巖型鉬礦床，可工作的空白區(qū)廣闊，潛力巨大,已成為中國東部金、銅等多金屬重要的成礦區(qū)段。

1.4 物探以往工作存在的主要問題

由于含碳絹云母千枚巖類在工作區(qū)的廣泛分布及金屬硫化物特別發(fā)育(圖1)，導(dǎo)致激電中梯掃面工作成果全部為異常(圖4)。幅頻率最低為0.4%，最高達(dá)24.8%，一般>3%，因此，對下一步的工作失去指導(dǎo)意義。由于含碳絹云母千枚巖類與含礦巖體的磁化率近乎相等，致使地面高精度磁測成果顯示平靜的負(fù)磁場或平靜的正磁場，對指導(dǎo)地質(zhì)工作也失去作用。由于植被覆蓋厚，化探土壤測量采樣深度不夠，異常僅為分散的點(diǎn)異常,因此，化探效果不明顯。

圖4 研究區(qū)激電中梯視幅頻率Fs等值線平面圖Fig.4 Plane map of equivalent line of apparent amplitude-frequency rate(Fs) in study area

2 雙頻激電儀創(chuàng)新應(yīng)用試驗(yàn)

2.1 實(shí)驗(yàn)依據(jù)

不同性質(zhì)的極化體對不同工作頻率的頻散率異常響應(yīng)是不同的[12]。圖5給出了不同性質(zhì)的極化體上不同工作頻率的視頻散度剖面水槽實(shí)驗(yàn)結(jié)果。由圖5可以看出，不同性質(zhì)極化體的Ps異常大小與工作頻率有密切關(guān)系。如對石墨而言，Ps異常峰值隨工作頻率的升高而減小(由12%減小至5%，再降至不及1%)；但對銅板來說，與石墨相反，它的Ps異常峰值則是隨著工作頻率的升高而增大的(由10%增加到12%，再增至19%)；而在浸染石墨板上，可以看到Ps異常峰值當(dāng)工作頻率改變時(shí)，基本無變化(3組工作頻率的異常峰值均近于8%)。

中間梯試裝置：AB=100 cm, MN=20 cm, h=2 cm1-f1=0.1 Hz, f2=1 Hz; 2-f1=0.3 Hz, f2=3 Hz; 3-f1=1 Hz, f2=10 Hz。圖5 不同性質(zhì)極化體上不同工作頻率的Ps實(shí)驗(yàn)剖面曲線[12]Fig.5 Ps experimental profiles of different working frequencies on different properties of polarizable bodies

2.2 物性條件

為使測出的參數(shù)值更為精確，把采集的標(biāo)本切割成規(guī)則的長方體，并把標(biāo)本用當(dāng)?shù)氐奶烊凰?72 h 。測量儀器采用湖南繼善高科生產(chǎn)的SQ--3C型雙頻激電儀[13]。選擇強(qiáng)迫電流法[14]進(jìn)行測量。頻率為：低頻f1=1/13 Hz，f2=1 Hz(儀器的0頻點(diǎn))；高頻f1=8/13 Hz，f2=8 Hz(儀器的3頻點(diǎn))。測量結(jié)果統(tǒng)計(jì)見表1。

表1 巖(礦)石標(biāo)本幅頻率參數(shù)高低頻比值統(tǒng)計(jì)表

從表1可以看出，含碳絹云母千枚巖和礦石(含大量金屬硫化物花崗閃長斑巖)的幅頻率對高低頻的響應(yīng)有較明顯的差異，高低頻比值變化范圍上雖有極少一部分重疊，大部分高低分明，含碳絹云母千枚巖比值范圍在0.84～1.21；礦石(含大量金屬硫化物花崗閃長斑巖)比值變化范圍則在0.91～1.87。兩者比值的算數(shù)平均值分別為1.07和1.43，礦石(含大量金屬硫化物花崗閃長斑巖)比含碳絹云母千枚巖和礦石高出0.36,這為采用多頻點(diǎn)區(qū)分地層與礦體提供物性依據(jù)。

2.3 研究剖面試驗(yàn)

在研究區(qū)通過已知礦體布設(shè)一條剖面，采用中梯裝置：供電極距AB=600 m，測量極距MN=20 m。儀器采用湖南繼善高科生產(chǎn)的SQ--3C雙頻激電儀。頻點(diǎn)選擇同參數(shù)測量，即0頻點(diǎn)：f1=1/13 Hz，f2=1 Hz；3頻點(diǎn)：f1=8/13 Hz，f2=8 Hz。從圖6可以看出，含碳絹云母千枚巖與含礦巖體之間接觸帶曲線跳躍明顯，為下一步物探激電工作打開思路。

圖6 研究區(qū)剖面實(shí)驗(yàn)Fsh/Fsl曲線圖Fig.6 Fsh/Fsl curves of section experiment in study area

3 礦區(qū)外圍工作

根據(jù)物性的測定結(jié)果及剖面試驗(yàn)成果，在礦區(qū)外圍開展了1∶10 000網(wǎng)度的激電中梯測量。儀器仍然采用湖南繼善高科生產(chǎn)的SQ--3C雙頻激電儀。頻點(diǎn)選擇同參數(shù)測量，即0頻點(diǎn)：f1=1/13 Hz，f2=1 Hz；3頻點(diǎn)：f1=8/13 Hz，f2=8 Hz。采用中梯裝置：供電極距AB=1 200 m，測量極距MN=20 m。

測量成果見圖7，數(shù)據(jù)的測量精度：視幅頻率的均方相對誤差MF=1.35%±。在Fsh/Fsl比值>1.15的異常區(qū)域鉆孔均見礦，F(xiàn)sh/Fsl比值<1.15的范圍內(nèi)均未見礦。從2頻點(diǎn)的視幅頻率Fs等值曲線看，測量成果全部為異常，分辨不出哪里是礦致異常，何處是含碳絹云母千枚巖(圖8)。

圖7 外圍8區(qū)激電中梯Fsh/Fsl等值線平面圖Fig.7 Fsh/Fsl contour plan of IP intermediate gradient in peripheral zone 8

圖8 外圍8區(qū)2頻點(diǎn)激電中梯視幅頻率Fs等值線平面圖Fig.8 Fs contour plan of 2nd frenquency IP intermediate gradient in peripheral zone 8

4 結(jié)論

(1)證實(shí)含碳地層與含金屬硫化物礦體對高低頻響應(yīng)存在較明顯差異，用此可以將含碳地層與礦(化)體區(qū)分開，從而解決了利用激電參數(shù)不能區(qū)分礦致異常和非礦異常的難題。

(2)對于確定礦體或礦化體(有一定厚度的)的空間產(chǎn)狀，可采用此方法的垂向測深法也是行之有效的。

(3)物探的激電工作利用雙頻激電法在有碳質(zhì)地層干擾的環(huán)境中也能取得良好的地質(zhì)找礦效果。

(4)由于工作中采用兩個(gè)頻點(diǎn)工作，相當(dāng)于每個(gè)測點(diǎn)測量兩次，因此工作效率降低一倍，因此建議采用湖南繼善高科生產(chǎn)的多頻偽隨機(jī)測量，可提高效率近一倍。