0 引言
四极梯度测深是寻找隐伏金属矿或深部矿的有效手段之一,但其野外工作效率受地形影响较大。智利某铜矿区地形复杂,垂向切割较大,该矿区之前进行过一系列地质、化探及物探工作,均因矿区施工难度大,找矿工作迟迟没有突破。为了克服复杂地形给四极梯度测深工作带来的困难,结合矿区的实际情况,在充分分析对称四极装置和中间梯度装置各自优势的情况下,革新了传统的布极方式,研究出联合装置(对称四极+中间梯度)测深法。通过野外实践,联合装置能节省大量的跑极工作量、提高测深工作的效率、降低跑错极的几率。依据联合装置测深成果布设的钻孔,成功地在预定深度见矿,进一步表明该方法具有很好的实用价值。
1 矿区地质概况
该区在大地构造位置上处于西部海岸山褶皱带与东部斑岩成矿带的中间地带——低温热液多金属成矿带。西侧紧邻延长一千多公里的南北向阿塔卡玛断裂,东侧为南北向的多明戈断裂。该区位于坎德拉里亚大型铜矿床的东南15 km处,处于智利北部重要的成矿带上[1]。
区内出露地层主要为白垩纪及第四纪地层(图1)。白垩纪地层主要岩性为火山角砾岩、火山凝灰岩、流纹岩、流纹质英安岩、安山质熔岩、砂岩等。以安山岩的出露面积最大,局部受热液影响发生较强的绿泥石和绿帘石化。第四系岩性为杂色砾石和钙质砂土,分选较差,磨圆一般,物质来源比较复杂,为松散堆积,厚度从数米到上百米,主要分布在山前沟谷或比较平坦的山顶。
图1
受阿塔卡玛和多明戈断裂带的影响,区内的断裂构造十分发育,主要构造为断裂和广泛发育两组断裂交汇处的火山喷气构造,主要走向有NW向、近SN向和NE向。
区内出露岩浆岩面积较大,属于区域性嘎白沙德巴卡(Cabeza.de.Vaca)岩体的一部分。区内出露岩性主要为石英二长闪长岩,局部有花岗闪长岩、闪长岩、二长闪长岩、细粒二长斑岩小岩株或岩脉出露。
区内主要蚀变有硅化、绢云母化、钠化、电气石化、镜铁矿化、黄铜矿化、高岭土化、绿泥石及绿帘石化等。
区内地表发现铜矿化点多处,局部达工业品位。
2 矿区地球物理特征
在区内选择部分典型的岩矿(化)石进行了物性测试,下表中矿化岩石主要以黄铜矿化为主,其统计结果见表1。由表可知,区内矿化岩石与未矿化岩石极化率、电阻率均存在较大的差异,这种物性差异是在区内实施激电测深工作的地球物理前提,是利用激电测深方法寻找硫化矿物的依据。
表1 岩矿石极化率、电阻率测试统计
| 岩性描述 | 标本数 | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| 晶屑凝灰岩 | 30 | 1.02~3.29 | 1.57 | 274~1835 | 827 |
| 凝灰岩 | 21 | 1.02~3.02 | 1.77 | 1094~6351 | 3023 |
| 电气石角砾岩 | 12 | 1.72~3.82 | 2.63 | 729~859 | 755 |
| 安山岩 | 18 | 1.92~3.64 | 2.32 | 242~8265 | 1976 |
| 花岗闪长岩 | 19 | 0.18~1.54 | 0.41 | 955~1255 | 4279 |
| 矿化绢云岩 | 6 | 5.69~13.21 | 8.04 | 253~1624 | 557 |
| 矿化电气石角砾岩 | 8 | 7.42~19.27 | 14.38 | 145~926 | 345 |
| 矿化角砾凝灰岩 | 26 | 8.42~23.43 | 16.61 | 162~1384 | 479 |
| 矿化石英二长岩 | 28 | 6.54~15.23 | 9.29 | 303~2052 | 662 |
3 联合装置与对称四极装置测深成果对比
3.1 装置形式介绍
图2
中间梯度测深法的优点是在野外跑极的时候,由于供电极大部分时间固定不动,仅需移动相距较近的两个测量电极,这样就节省了大量的跑极工作量,提高了测深的工作效率,降低了跑错极的几率。由于中梯测深装置还可以在主测线外的平行测线上同时进行测量,也可由多台单道接收机同时观测,该装置的优势进一步凸显,工作效率相较于其他装置成倍提高,工作成本大幅度下降。
对称四极测深装置是电极A、M、N、B按照一定的间距依次排列在一条直线上,当测量时,四个电极按照固定间距同时间、同方向移动点位进行剖面测量,再按一定比例向外移动供电极和测量电极,不断扩大供电极距,又再同向移动点位进行剖面测量,如此反复,即为对称四极测深剖面测量(图3)。
图3
对称四极测深法应用较普遍,因其解释理论成熟,异常形态较直观,且浅层分辨率较高,所以一般作为生产单位的首选测深方法。但其缺点也很明显,因其独特的装置形式,致使野外跑极工作量大增,导致工作效率低下,工作成本较高,特别是在地形复杂区域更是如此。
本次工作采用了联合测深装置(对称四极+中间梯度)开展激电测深工作,就是借鉴了两种测深装置的优点。在小极距时采用对称四极进行测深,获取高分辨率的浅部地电信息,在大极距时采用中梯装置进行测深,其效率较高,并能获取更多的深部地电信息。
3.2 成果对比
本次联合装置采用“浅部利用对称四极测深+深部利用中梯测深”的混合四极测深方式,其中对称四极装置的AB/2=30,50,100,150,200,300 m;中间梯度装置的AB/2=400,500,650,800,1 000,1 200,1 500 m;当AB/2=30 m时,MN/2=5 m;当AB/2=50~150 m时,MN/2=10 m;当AB/2=200~500 m时,MN/2=20 m;当AB/2=650~1 000 m时,MN/2=30 m;当AB/2=1 200~1 500 m时,MN/2=40 m。对称四极装置采用与联合装置一致的极距对,在此不再复述。
图4
由图4可以看出,极化率主异常体位于剖面190 m和355 m处,对应的电阻率异常特征为西倾且产状较陡的二个并排状低阻异常体,异常体总体表现为低阻、高极化异常特征,结合岩性电性参数特征,推断低阻应为断裂带所致,高极化应为断裂带内赋存的硫化矿物所致。在平面位置上,这两个低阻异常体所处位置恰好与F1、F5断裂带吻合,从而进一步表明该处具有良好的成矿地质条件,应开展钻探深部验证工作。
根据上述分析,在剖面150 m处布置ZK1对剖面190 m、355 m处极化体进行深部验证。该孔开孔倾角75°、开孔方位90°,设计孔深600 m,目的是打穿这两个低阻高极化异常体。该孔终孔深度571.2 m,其中在孔深193.2~194.8 m、246.5~248.8 m、268.5~275.8 m和462.6~467.6 m处共计揭露4层铜矿体,矿体视厚度共计16.2 m,矿体均受断裂破碎蚀变带控制。该钻孔在设计深度见到了铜矿体,进一步表明这两种装置测深反演结果具有等效性,以及依托这两种反演结果所进行的分析与推断解释具有较高的准确性。
4 结论
参考文献
梯度电测深剖面法及其应用
[J].<p>针对常规直流电测深的应用情况,改革布极方式,研究提出梯度测深剖面法。该法能简化布极工序,可用多台接收机或多通道电测仪在多个电测深点上同时(连续)观测,大大提高工作效率。其装置有三极测深、四极测深和中梯测深等,其观测剖面上由于采用供电极稀设方式,能很好地适应二维正反演计算网格,宜于获得带地形的电阻率、极化率断面,实现电测深数据的层折成像。目前,该梯度测深方法已应用于金属矿勘查和工程勘察之中,取得成效。</p>
Rapid least-squares inversion of apparent resistivity pseadosections by a quasi-Newton method
[J].DOI:10.1111/gpr.1996.44.issue-1 URL [本文引用: 1]
A comparision of smooth and blocky inversion methods in 2D electrical imaging surveys
[J].DOI:10.1071/EG03182 URL [本文引用: 1]
利用归一化总梯度方法实现中梯激电剖面数据的解释
[J].<p>将归一化总梯度数据处理技术运用于中间梯度剖面视极化率观测数据的延拓处理, 研制了一套实用的中梯激电数据解释软件系统。实验数据与野外数据的处理结果表明, 在选择合理的计算参数基础上, 归一化总梯度能给出激电异常较为可靠的解释。</p>
Rapid 2-D/3-D crosshole resistivity imaging using the analytic sensitivity function
[J].DOI:10.1190/1.1484518 URL [本文引用: 1]
多极距中梯观测与反演研究
[J].<p>针对传统中梯激电效率高、数据量少等特点,提出多极距中梯观测技术,配合现有的多通道发射、接收机,可在不增加太多工作量的情况下,尽可能采集更多的视电阻率和视极化率数据,以获取更多的地电信息,进行二维反演,实现中梯断面成像。模型正演合成和初步实测数据的反演表明,多极距中梯观测与反演的结果可基本等效于对称四极测深效果,但工作效率成倍提高,可推广应用。</p>
梯度电测深方法在沂南金矿勘查中的应用
[J].
DOI:10.11720/j.issn.1000-8918.2013.2.07
Magsci
[本文引用: 1]
应用梯度电测深新方法,在不降低测量效果的前提下,使激电测深工作可以在勘探区内广泛开展,进而获取更加详细的地电断面资料,提高解释精度。在沂南金矿区应用梯度电测深方法,对实测数据进行二维反演计算,得到了极化率和电阻率断面。与实际地质剖面对比的结果表明,该方法能较好地反映实际地质特征,工作效率高,效果良好。
