赞比亚铜带省层控型铜矿物探电性异常特征
引用本文
曾高福, 敬荣中, 邓贵安, 曾晖, 张学良, 张建, 刘峰. 赞比亚铜带省层控型铜矿物探电性异常特征[J]. 物探与化探, 2015,39(5): 948-953.
ZENG Gao-Fu, JING Rong-Zhong, DENG Gui-An, ZENG Hui, ZHANG Xue-Liang, ZHANG Jian, LIU Feng. Researches on geophysical anomalies over stratabound copper deposits in the copper belt province of Zambia[J]. Geophysical and Geochemical Exploration, 2015,39(5): 948-953.
Doi:10.11720/wtyht.2015.5.12
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ZENG Gao-Fu, JING Rong-Zhong, DENG Gui-An, ZENG Hui, ZHANG Xue-Liang, ZHANG Jian, LIU Feng. Researches on geophysical anomalies over stratabound copper deposits in the copper belt province of Zambia[J]. Geophysical and Geochemical Exploration, 2015,39(5): 948-953.
Doi:10.11720/wtyht.2015.5.12
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《物探与化探》编辑部
赞比亚铜带省层控型铜矿物探电性异常特征
作者简介: 曾高福(1983-),男,本科学历,中国有色桂林矿产地质研究院有限公司工程师,从事地球物理勘查与研究工作。
摘要
赞比亚铜带省的主要铜矿床为层控型,铜矿体赋存于加丹加(Katanga)超群下罗恩亚群岩层中。在了解层控型铜矿床地质特征的基础上,在该地区3个已知典型层控型铜矿床上进行了激电中梯和EH-4高频大地电磁系统的试验,通过已知矿体和物探异常的对比研究,总结了该区域含矿岩石和主要围岩的电性异常规律,并建立了主要围岩和矿体的地球物理电性示意模型,为寻找同类型的矿床提供依据和指导。
关键词:
层控型铜矿床; 物探异常; 激电中梯; EH-4; 电性模型; 赞比亚铜带省
中图分类号:P631
文献标志码:A
文章编号:1000-8918(2015)05-0948-06
doi: 10.11720/wtyht.2015.5.12
Researches on geophysical anomalies over stratabound copper deposits in the copper belt province of Zambia
Abstract
Stratabound copper deposits constitute the main kind of copper deposits in the copper belt province of Zambia. Copper deposits occur within sediments of Lower Roan Formation, Katanga Supergroup. Based on geological features of stratabound copper deposits, the authors studied geophysical anomalies of known orebodies in three stratabound copper deposits by using IP intermediate gradient and EH-4 electromagnetic sounding. On such a basis, the authors summarized the regularity of electrical anomaly from ore-bearing rocks and main wall rocks, and established geophysical electrical signal model for main wall rocks and ores, which can guide the prospecting for the same kind of copper deposits in the copper belt province of Zambia.
Keyword:
stratabound copper deposit; geophysical anomaly; IP intermediate gradient; EH-4; electrical signal model; copper belt province of Zambia
赞比亚矿产资源丰富, 赞比亚铜矿带是世界著名的巨型铜钴矿带, 其铜钴资源在世界上占据有重要地位。铜带省是赞比亚铜矿带中非常重要的成矿区域, 以层控型铜(钴)矿为主。研究铜带省已知典型层控型铜矿的物探电性异常特征具有重要意义, 可为寻找同类型的矿床提供依据和指导。
1 地质概况和物性特征
赞比亚铜矿带分布在非洲中部卢富里安(Lufilian)褶皱带加丹加(Katanga)沉积盆地内, 区域地层由基底杂岩和上覆新元古界加丹加(Katanga)超群沉积盖层组成(图1)。基底之上的加丹加超群沉积岩层厚度达9 000 m, 其下部的下罗恩亚群地层是赞比亚— 刚果(金)铜钴矿带的主要含矿层位。
 | 图1 赞比亚— 刚果铜矿带区域地质简要(据Cailteux 等[2005]修改) |
基底杂岩包括卢弗布(Lufubu)和穆瓦(Muva)两个岩系, 其中, 卢弗布(Lufubu)片岩和片麻岩是该区出露最老、分布较广的岩层, 穆瓦系变质沉积岩不整合于其上[1], 加丹加超群盖层呈不整合超覆于基底之上。加丹加超群自下而上划分为罗恩群(Roan)、穆瓦夏群(Mwashia)和孔德龙古群(Kundelungu), 而罗恩群又可细分为下罗恩亚群(Lower Roan)和上罗恩亚群(Upper Roan)。
赞比亚铜带省铜矿带是赞比亚铜矿带中重要的成矿区域, 其主要矿床为页岩型层控铜(钴)矿床, 主要含矿层为下罗恩亚群下部的泥质岩, 少数产于下罗恩亚群底部的砂岩、石英岩中。铜带省层控型铜矿体大多具有如下规律:① 矿体赋存于下罗恩亚群的页岩、石英岩和泥质岩等岩层中, 呈似层状[2]或层状; ② 矿化受地层控制, 绝大多数矿床在下罗恩亚群的含矿建造中产出, 矿体与围岩整合接触。下罗恩亚群最下部的角砾岩和杂砂岩地层呈不整合上覆于基底花岗岩、卢富布系和穆瓦系的花岗质片麻岩、片岩和石英岩之上(图2)。
 | 图2 赞比亚铜带省层控型铜矿纵剖面示意 |
本次岩石电性测定工作共采集标本126块, 用强迫电流法对标本进行测定, 标本电性参数测定结果见表1。含矿(化)岩石具有中低阻、中高幅频率异常特征; 基底岩石具有高阻、高幅频率异常特征; 一般的沉积岩具有中高阻、低幅频率异常特征。因此, 沉积岩石、基底岩石及矿(化)岩石在电性上存在明显差别, 具备开展电法勘探的前提。
 | 表1 测区岩矿石电性参数统计 |
2 方法技术及数据处理
本次工作进行了双频激电法和EH-4高频大地电磁系统测量[3, 4, 5]。双频激电测量采用中间梯度装置, AB=1 200 m, MN=40 m, 点距20 m, 工作频率选择4 Hz和4/13 Hz。计算所得的视幅频率Fs是表征激电效应的一种参数[3], 它的大小表征了激发极化效应的强弱, Fs与视极化率η s的物理意义是等效的。
对EH-4高频大地电磁系统野外采集的时间序列数据进行预处理后, 再进行FFT变换[6, 7], 获得电场和磁场虚、实分量和相位数据, 并现场进行一维BOSTIC反演[8, 9]。在此基础上, 利用EH-4的二维成像软件进行快速自动二维电磁成像。为了提高分辨率, 二维电磁成像的系数选为0.1或0.3, 同时选择较小的像素, 使反演数据得到加密, 从而突出相对微弱电阻率异常。对反演得到的数据在x-z平面上进行Kringing网格化, x轴和z轴采用各向异性的方法进行半径搜索, 从而满足电性各向异性的实际情况。
3 成果解释
3.1 MASHIBA矿区
该区矿体顶部埋深较浅, 矿体受基底顶界面形态控制。根据矿区地质特征, 在MASHIBA矿区已知剖面SS60线开展了激电中梯和EH-4测量试验, 已知矿体由MO383、MO322和MO56等多个钻孔控制。
图3为SS60线物探综合剖面。图中激电中梯异常(Fs)主要反映浅层地质体电性特征。在测线0~160 m和400~900 m出现多处高阻、高幅频率异常, 应为基底局部凸起引起, 剖面图中中深部的高阻等值线形态反映了基底的起伏情况。已知矿体受基底顶界面形态控制, 与剖面图的中低阻异常对应。
 | 图3 MASHIBA矿区SS60线物探综合剖面 |
通过测量试验, 查明了该区矿层和基底岩层等地质体的电性特征。综合物性参数、已知地质资料及钻探结果, 认为:矿体表现为中低阻、中高幅频率异常特征, 异常幅值主要集中于电阻率100~500 Ω · m, 视幅频率2.2%~3.5%; 基底表现为明显的高阻、高幅频率异常特征, EH-4电阻率断面图中的中深部高电阻率(卡尼亚电阻率)异常等值线形态很好地反映了基底起伏情况。该矿区矿体严格受基底顶界面形态控制。
3.2 MWAMBASHI-B矿区
该区矿体顶部埋深较浅, 矿体受基底顶界面形态控制。根据矿区地质特征, 在矿床的AB线上开展了激电中梯和EH-4测量试验(图4), 已知矿体由多个钻孔控制。
 | 图4 MWAMBASHI-B矿区AB线物探综合剖面 |
图4显示, 激电异常与EH-4浅部电阻率异常对应较好。在测线250 m处出现明显的低阻、高幅频率异常, 该异常与矿体顶部位置对应; 在50~250 m处出现明显的高阻、高幅频率异常, 该异常为基底局部凸起所致。
在EH-4电阻率断面图中, 电阻率等值线形态很好地反映了矿层的产状和基底顶界面的形态:地层总体向东倾斜, 基底顶界面起伏较小。通过对已知矿体和物探异常的对比研究可知, 矿体主要分布于剖面图中电阻率(卡尼亚电阻率)100~250 Ω · m的范围, 埋深在400 m以内。激电中梯和EH-4高频大地电磁测深在该矿床的探测效果显著。
3.3 CHAMBISHI矿区
矿区矿体埋深较深, 矿体受基底顶界面形态控制。在该区西矿体14线开展了EH-4高频大地电磁法测量试验(图5)。剖面中的已知矿体由多个钻孔控制。
 | 图5 CHAMBISHI西矿体14线物探综合剖面 |
由图5可看出, 电阻率异常较好地反映了基底花岗片麻岩与下罗恩亚群地层分界面的空间分布情况, 矿体在电阻率断面图中无明显异常反应。根据物性参数及地质资料推测, 剖面0~550 m、标高400~1 000 m处的高阻异常为下罗恩亚群高阻的石英砂岩所致。
4 测区地球物理电性模型
通过在已知矿体上的剖面测量可知, 激电中梯异常能很好地反映浅部矿体在平面上的分布情况, EH-4电阻率断面图能较好地反映基底岩层与下罗恩亚群地层界线的空间展布特征, 说明利用EH-4高频大地电磁系统在该矿区圈定基底岩层与下罗恩亚群地层的界面是可行的, 可用于间接找矿。
根据地质矿床成因、矿产类型和3个已知典型层控型铜矿床物探异常特征, 建立了地球物理电性示意模型(图6)。
 | 图6 赞比亚铜带省层控型铜矿地球物理电性示意模型 |
测区岩石及矿石的物探电性异常特征可概括为以下几点:
(1) 氧化矿为中低阻(210~600 Ω · m)、中高幅频率(1.55%~2.5%)异常特征, 硫化矿为低阻(50~300 Ω · m)、高幅频率(2.5%~8%)异常特征。因此, 中低阻、中高幅频率异常区和低阻、高幅频率异常区是找矿的重点区域。
(2) 基底岩石具有明显的高阻、高幅频率异常特征, EH-4电阻率等值线能较清晰地反映基底形态, 基底顶界面大多在断面图中卡尼亚电阻率值为400~800 Ω · m的区域内。
(3) 构造引起的异常大多为明显的低阻异常, 且在激电视电阻率异常平面等值线图和EH-4电阻率拟断面图中呈现为条带状低阻异常。
(4) 其他沉积类围岩主要为中高阻、中低幅频率异常特征。
5 结论
本次勘探研究效果显著, 达到了预期目的。针对矿(化)体顶部埋深较浅的层控型铜矿床, 可先开展激电中梯测量, 圈定浅部矿(化)体的平面分布范围, 再开展EH-4高频大地电磁测量, 圈定基底岩层顶界面的空间位置, 结合地质情况在中深部进行间接找矿。针对矿(化)体埋深较深的层控型铜矿床(如CHAMBISHI矿区), 可直接开展EH-4高频大地电磁法测量, 圈定基底岩层顶界面的空间位置, 结合地质情况在中深部进行间接找矿。
建立的地球物理电性示意模型可推广到铜带省类似的层控型铜矿勘探应用中。
The authors have declared that no competing interests exist.
参考文献
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