激发极化法覆盖区找矿应用发现矿体

激发极化法在覆盖区矿产勘查中的应用
——以内蒙古昌图锡力锰银铅锌多金属矿勘查为例

马一行^1,2，颜廷杰^1,2，何鹏³，刘祖鉴⁴，苏航⁵，郭硕³

1．中国地质调查局发展研究中心

2．自然资源部矿产勘查技术指导中心

3．中国地质调查局天津地质调查中心

4．中国自然资源航空物探遥感中心

5．黑龙江省地质调查研究总院齐齐哈尔分院

作者简介：马一行，博士，高级工程师，主要从事地球物理勘查工作。

导读：

内蒙古昌图锡力锰银铅锌多金属矿属于陆相火山岩型矿床，最初通过1：5万土壤测量发现，矿体分布与火山构造和火山机构密切关系密切。但区内覆盖较厚，地表露头识别困难。为进一步确定找矿有利部位，马一行等通过激电中梯及测深工作圈定极化率异常，反演数据处理和综合分析测深剖面地下极化体规模和空间位置，准确圈定了找矿靶区范围，经钻探验证发现多层矿体，证实了激发极化法在区内找矿的有效性，勘探成果为该区下一步找矿提供了重点靶区，研究成果为该类覆盖区找矿提供重要了参考。

 

内容提纲

0 引言

1 研究区地质背景

2 岩（矿）石电性特征

3 工作方法

4 激电异常平面特征

5 激电异常深部特征与找矿

6 结论

0  引言

近年来，中国地质调查局天津地质调查中心通过筛选1：5万土壤测量结果在研究区内发现了昌图锡力锰银铅锌多金属矿，该矿位于大兴安岭成矿带中南段西坡的东乌旗地区，地质背景特殊，成矿条件优越，在区域上已发现花敖包特铅锌多金属矿床、朝不愣铁锌多金属矿床等一系列大中型多金属矿床。但由于研究区内覆盖较厚，地表露头识别困难，地质填图和化探方法难以完全满足勘查需求。为进一步确定找矿有利部位，本次研究基于矿石与围岩的电性差异，通过开展1：1万激电中梯测量及测深工作，圈定有利激电异常，结合测深结果分析地下极化体规模和空间位置，有效缩小了找矿靶区范围，经钻探证实了矿体的存在，证明了激发极化法在区内进行找矿的有效性，为下一步找矿工作提供了重要依据，并详细总结了本次勘查工作的成果，为该类覆盖区找矿提供参考。

1  研究区地质背景

研究区位于中国东部造山—裂谷系大兴安岭岩浆弧东乌珠穆沁旗—多宝山俯冲-碰撞型火山—侵入岩带内。中生代火山活动强烈，火山岩及其浅成脉岩分布广泛，火山构造及火山机构发育，具有良好的成矿地质背景，中生代火山活动结束后，区域上处于相对稳定的沉积环境，发育了贺斯格乌拉盆地、乌拉盖盆地等。

研究区内出露的地层（图1）主要有上侏罗统玛尼吐组安山岩、安山质火山角砾岩等，下白垩统白音高老组流纹岩、流纹质熔结凝灰岩等，上新统宝格达乌拉组泥岩、含砾砂岩等，第四系全新统湖冲洪积层等地层总体走向呈NE向，目前发现的矿体主要发育在下白垩统白音高老组地层内。

图1  昌图锡力地区地质简图

1—全新统冲积层；2—全新统冲洪积层；3—全新统湖积层；4—上新统宝格达乌拉组；5—下白垩统白音高老组；6—上侏罗统玛尼吐组；7—流纹岩脉；8—安山玢岩脉；9—地质界线；10—断层；11—火山口；12—火山断层；13—矿化带及编号；14—激电测量范围；15—钻孔及编号

前人初步研究认为昌图锡力锰银铅锌矿是陆相火山岩型矿床，与火山构造和火山机构有密切关系。已有资料显示区内断裂构造较发育，主要构造线方向有NE、NW和近SN向，控制了工作区内沉积作用、岩浆活动及成矿作用。断裂构造具隐伏特点，多被第四系覆盖，目前已知的断裂除少数露头可见外，其余多依据地球物理特征推测而得。

化探方面，区域上完成的1：5万土壤测量结果（图2）显示，昌图锡力地区存在明显化探异常，以Mn、Ag、Pb、Zn多金属组合异常为主，其中Ag、Pb元素异常中、内带较为发育，Mn、Zn元素异常相对较弱，但局部亦有明显聚集，各元素异常整体呈NW向发育，异常规模及范围较大。为进一步确定找矿有利部位，以化探异常的范围为依据，布设激电测量工作（图2黑框所示），通过化探异常叠加激电异常，提高区内寻找隐伏矿体的准确性。

图2  昌图锡力地区1：5万土壤测量Mn-Ag-Pb-Zn元素异常

1—异常外带；2—异常中带；3—异常内带；4—激电测量范围

2  岩（矿）石电性特征

因研究区覆盖较厚，地表采样困难，本次工作只在研究区内已有钻孔中采集了9种主要岩（矿）石样品共计158块，进行了电阻率和极化率测量。

物性测量结果（表1）显示，研究区内锰银铅锌矿石、矿化岩石和围岩在电性特征上有明显差异。区内矿石以菱锰矿、软锰矿、硬锰矿、方铅矿、闪锌矿（银的矿物成分有待进一步确定）为主，矿石内含有较多金属硫化物，在所有岩（矿）石中电阻率最低、极化率最高，表现为明显的低阻、高极化特征，电阻率平均值为65.81Ω·m，，极化率平均值为13.84%；矿化的蚀变岩石与矿石有一定的差别，表现为中低阻、中高极化特征，电阻率平均值为148.12Ω·m，极化率平均值为5.33%；其他岩石中，蚀变英安岩电阻率平均值较低，为204.35Ω·m，角砾熔岩极化率平均值较高，为2.64%，各围岩电阻率和极化率表现为中高阻、中低—低极化率特征，与矿石和矿化岩石有较明显的差别。由此可以认为，研究区具备使用激发极化法开展找矿工作的物性前提。

表1  岩(矿)石物性参数统计

3  工作方法

激发极化法按照供电电流性质的不同，可分为直流（时间域）激发极化法和交流（频率域）激发极化法，本次使用的方法为直流（时间域）激发极化法。根据研究区的实际情况，首先利用面积性激电中梯（短导线）测量在工区圈定激电异常，随后结合地质、化探资料选择有利部位开展激电测深，分析矿（化）体的规模及空间位置。面积性激电中梯（短导线）测量比例尺为1：10000，网度为100mX40m，测线方位角为40°，测量面积为25km²。为达到预期探测深度，选择供电极距AB=1600m，接收极距MN=40m；为提高信噪比，保障采集数据的可靠性，选择加拿大产GDD发射机和国产DJS-9接收机，供电周期为32s，断电延时为100ms，取样宽度为80ms；激电测深使用加拿大产GDD发射机和16通道接收机，采用多通道双向三极装置开展测量，无穷远极为7.5km，最大AO=880m，MN=40m，点距为40m，共完成测深剖面4条。

4  激电异常平面特征

从物性资料可知，研究区内锰银铅锌矿体与其他岩石相比具有明显的高极化特征，故极化率参数能更好地指导区内找矿工作。视极化率测量结果（图3）显示：区内大部分测点视极化率小于3%，视极化率值范围0%-4.8%，整体而言属低极化背景区。因锰银铅锌矿体主要以脉状产出，且区内覆盖较厚，地表能够观测到的视极化率值不会太高，故本次工作以1.5%为视极化率异常下限，在区内圈定了7处激电异常，依次为Jd1~Jd7。从视电阻率测量结果（图4）来看，7处激电异常范围内视电阻率特征不尽相同，但大部分视电阻率值在110~310Ω·m，表现为中-高阻特征。根据激电中梯扫面成果（图3、图4）和已知地质、化探资料，结合各处激电异常的规模和走向，进一步分析了引起7处激电异常的原因。

图3  视极化率等值线平面 

图4  视电阻率等值线平面

1）Jd1中低阻、中高极化异常和Jd3中高阻、高极化异常：两处异常走向一致均为NW向，与矿区已知断裂方向一致，异常宽度相近，可能是同一地质体引起，视极化率最大值分别为3.6%和4.8%，对比而言Jd3异常视极化率均值比Jd1异常大。通过地表踏勘检查发现，Jd3异常地势较高，覆盖较浅，地表可见氧化矿石碎块，Jd1异常地势较低，覆盖较厚，异常范围能可见硅化凝灰岩，有热液活动特征。该异常带化探特征（图2）明显，激电异常与化探异常套合较好，且激电异常范围小于化探异常范围，有效反映了异常体的规模，缩小了找矿靶区。综合分析推测该异常带为由东向西埋深增大的含锰银铅锌矿体北西向构造所引起。

2）Jd2中高阻、中极化异常：NW向异常，延伸较短，视极化率最大值小于3%，视电阻率值在160~290Ω·m，化探在该范围内有一定显示，通过地表踏勘检查发现，Jd2异常地势较高，覆盖较浅，周围可见凝灰岩和凝灰熔岩碎块，部分硅化，未发现氧化矿石，故推测该异常为矿化岩石引起。

3）Jd4中高阻、中极化异常：该异常位于玛尼吐组与白音高老组地层分界线附近，走向NW与矿区已知断裂方向一致，异常主要由两条中高阻、中极化NW向条带状异常组成，视极化率最大值小于3%，视电阻率值在70~270Ω·m，化探异常较弱。通过地表踏勘检查发现，Jd4异常地势较低，覆盖较厚，周围硅化发育，局部可见叶片状硅酸岩，指示热液活动强烈，且距热源较近，但地表未发现氧化矿石，故推测该异常为埋深较深的含矿北西向构造引起。

（4）Jd5中低阻、中高极化异常：NNW向异常，延伸较短，视极化率最大值3%，视电阻率值在70~110Ω·m，化探异常较强。踏勘检查发现异常范围内陆表有氧化矿石碎块，异常范围外发现硅化凝灰，氧化矿石，激电异常规模小于化探异常，故推测该异常为埋深较浅的矿体引起，规模不大。

5）Jd6中高阻、中高极化异常：为矿区东部的大规模面状异常，走向NE，视极化率最大值为3.8%视电阻率值在50-110Ω·m，此处化探异常规模不大，可能与覆盖较厚，采样困难有关。通过地表踏勘检查发现，Jd6异常覆盖较厚，周围可见硅化凝灰岩，但与西部异常相比，硅化强度较弱，未发现氧化矿石，地质资料显示该处可能存在隐伏NE向构造。综合分析推测引起该面状异常的原因有两种：一是存在多条隐伏NE向含矿构造，走向与测线方向相近，异常在垂向上被拉伸；二是与西部其他异常相比，该处地层中存在大面积硫化物，电性结构发生变化。整体而言，该处异常找矿潜力最大。

6）Jd7中低阻、中极化异常：为矿区东南部规模较小的异常，视极化率小于3%，视电阻率值在50-110Ω·m，此处存在单点化探异常，规模不大。通过地表踏勘检查发现，Jd7异常地势较低，覆盖较厚，未硅化岩石或氧化矿石，故推测该异常为规模较小的矿化岩石引起。

5  激电异常深部特征与找矿

受工作量和研究程度限制，为更好地了解可能为矿体引起的激电异常的垂向特征，指导下步找矿工作和增储勘查，本次激电测深工作首先结合已知地质资料、化探异常特征和地表踏勘结果，对各平面激电异常进行筛选，认为：Jd3异常和Jd4异常地表有氧化矿石碎片或强硅化岩石出露，指示矿体或热液活动迹象，是明显的地质找矿标志，且两处激电异常范围内均存在浓度较强的化探异常，地、物、化要素套合较好，是矿体引起异常的可能性较大；Jd6异常虽然规模较大，但因覆盖更厚，相关地质研究工作开展程度较低，地表地质找矿标志和化探异常未有明确显示，仅依据激电异常开展找矿预测工作存在较大不确定性，有待于进一步开展综合研究明确激电异常起因后，再布置测深及钻探验证工作更为妥当。因此，本次选择地、物、化要素套合较好的NW向Jd3异常和Jd4异常开展多通道双向三极测深工作，测线布置为NE向垂直穿过Jd3异常中心392线、Jd3异常东侧372线、64线和Jd4异常南侧388线（图5）。

图5  激电测深剖面位置示意

1—激电异常靶区及编号；2—激电测深点位及编号；3—钻孔及编号

392线垂直穿过Jd3异常中心，从反演结果来看（图6），以极化率15‰（加拿大GDD电法仪测量极化率参数的单位千分比mV/V，下同）为异常下限，392线下方存在明显极化率异常，其中在该线点位2020-2220m处下方100m（高程850m）以浅存在一个强极化率异常，异常呈似矩形，南侧厚于北侧，倾角较缓，最大宽度约200m，最大厚约110m，极化率最大值为133‰，该异常形态完整，北侧向下与近直立的弱极化率异常相连，电阻率上表现为中低阻，异常规模不大，结合地质等资料推测该异常为埋深在100m以浅、宽200m的锰银铅锌矿体引起，近直立的弱极化率异常可能为矿体下方运移通道内的矿化反映，白音高老组围岩表现为低极化率、中高阻特征，部分局部高阻异常可能为流纹岩引起。天津地调中心和内蒙地调院先后在该剖面完成了4个钻孔的工程验证，分别为ZK0003、ZK39201、ZK39202、ZK0005（图5，图6），钻探结果表明该线2020-2220m处下方100m以浅发现多层矿体，其中浅部为氧化后的锰矿体，深部为未氧化的原生锰银铅锌矿体。ZK39201钻孔中100m以浅初步圈定工业品位矿体总厚度50.1m，101-158m未发现矿体；ZK39202钻孔中60m以浅初步圈定工业品位矿体总厚度为16.79m，61-349m未发现矿体，局部见星点状硫化物或黄铁矿化，矿化蚀变较弱。两孔见矿效果与激电测深反演结果吻合较好，根据激电异常特征判断矿体宽度仅为200m，沿南北向无延伸，ZK0003和ZK0005钻孔施工于异常体南北两侧，均未在钻孔中发现工业品位矿体。4个钻孔很好地验证了激电方法在该区内的有效性，指示区内受火山构造控制的浅部矿体在激电异常上有较好的显示，但激电异常也可能为矿化围岩引起，而没有激电异常的部位找矿可能性较小。

372线和364线布设于Jd3异常东侧，其目的是研究异常体在Jd3东侧下部的延伸情况。该区域内早前以NW向构造与NE向构造交汇部位存在局部面状激电异常为依据施工ZK37401，见矿效果极好，初步圈定工业品位锰矿体12.14m、银矿体22.78m、铅矿体74.51m、锌矿体47.73m。ZK37401距372线、364线西侧分别为50m和250m，将其投影至两剖面反演结果（图6）上可以发现，372线2120­2360m下方150m以浅存在一个中阻、高极化率异常，倾向NE，极化率最大值为120‰，由ZK37401钻孔投影穿过该极化率异常可知，锰银铅锌矿体是引起该异常的原因。此外，由372线2560m下方存在近直立的高级化率异常推测372线北东侧仍有锰银铅锌矿体；364线2160-2360m下方存在一个囊肿高阻、中高极化异常，极化率最大值为60‰，与372线对应的异常相比电阻率变大，极化率变小，ZK37401钻孔投影仍穿过该极化率异常中心，由此判断该异常仍为矿体引起，但矿体的规模和品位较西侧变差，指示矿体继续向东延伸的可能性不大。此外，364线下方围岩电阻率值明显强于372线，围岩电性结构的变化可能揭示了围岩岩性的变化，即白音高老组地层在NE方向深部存在大面积硅化，使凝灰岩等围岩电阻率升高，或高电阻率异常是玛尼吐组安山岩、安山质火山角砾岩的反映，这对区内找矿有一定的参考作用。

Jd4异常处于玛尼吐组与白音高老组地层分界线附近，亦推测为一条NW向含矿构造，通过布设垂直于Jd4异常的388线测深剖面，研究其激电异常的纵向分布特征，提出钻探施工依据，判断Jd4异常的含矿性。从反演结果来看（图6），388线1020~1140m下方70~150m处存在中阻、中极化率异常，极化率最大值为30‰，异常规模不大，产状较陡，可能为陡立的脉状矿（化）体引起的异常。剖面北侧地表见大量硅化凝灰岩、叶片状硅酸岩，下方表现为中阻、中低极化异常，可能是矿化、硅化的白音高老组围岩引起，这指示了热源的位置是在剖面北东方向。根据激电异常特征，天津地调中心在388线1080m处施工了ZK38801，初步圈定工业品位以上矿体5.55m，边界品位以上（低品位矿体）14.15m，矿化体3m，表明Jd4异常浅部具有较好的找矿前景。 

图6  各测深剖面极化率(左)、电阻率(右)反演结果 

6  结论

1）本次昌图锡力覆盖区找矿的主要目标是陆相火山岩型矿床上部受构造控制赋存在白音高老组地层内的锰银铅锌矿体，其高极化率特征与白音高老组凝灰岩、流纹岩和下部玛尼吐组火山角砾岩、安山岩等围岩存在明显差异。因此，工区内具备开展激电勘探的物性前提。

2）通过此次激电扫面工作圈定7处激电异常，结合地质和化探资料，推测Jd1中低阻、中高极化异常和Jd3中高阻、高极化异常为同一NW向含矿构造引起，Jd4中高阻、中极化异常为另一条NW向含矿构造引起，有效缩小了化探异常找矿靶区的范围。Jd6中高阻、中高极化异常为本区面积最大的激电异常，对区内实现找矿更大突破有重要指示意义。

3）深经钻探验证，激电测能够较好地反映Jd3和Jd4异常的深部含矿性和矿体空间分布。由反演结果可知，锰银铅锌矿体主要分布在150m以浅的白音高老组地层内，深部延伸不大，150-400m存在矿化特征，可能是次火山岩体顶部的网脉状矿化带，指示深部仍有找矿潜力；电阻率的变化说明由西向东白音高老组地层深部可能出现大面积硅化，或玛尼吐组地层东部比西部埋深较浅，这表明地层可能西缓东陡，火山机构存在于地层产状转换位置的可能性较大。此外，钻探工作验证了激发极化法识别区内隐伏矿体的有效性。依据此认识，可以认为规模最大的Jd6异常具有较大找矿潜力，应作为下一步区内勘查工作的重点方向。

4）本次昌图锡力覆盖区找矿工作表明在具备激电工作开展的物性前提下，通过在化探异常发现的靶区内开展激电工作可以有效的缩小找矿靶区范围，较好的评价靶区深部的含矿特征和岩性结构，有效指导钻探工程部署和区内找矿工作。

来源：马一行，颜廷杰，何鹏，等. 激发极化法在覆盖区矿产勘查中的应用一一以内蒙古昌图锡力锰银铅锌多金属矿勘查为例[J].物探与化探，2019，43(4)：709－717．http：//doi．org/10．11720/wtyht．2019．1432

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    作者从事地球物理勘查工作，矿产和工程方面均有涉及，平时会收集一些行业论文，也会原创一些方法应用，在工作闲暇之余推送，仅方便大家交流学习；一般视频会上传至B站：（UP:nanqug）。

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