地球物理勘查技术在铜钼多金属矿探查过程中的应用分析

蔡光龙

近几年，地质找矿作业难度明显提高，为保证地质找矿质效，技术人员指出应充分利用物探技术，以矿石、岩石在放射性、密度和磁性等方面所存在差异为依据，借助地球物理仪器及相关探查方法，对地球物理场所发生变化进行勘查，根据探查所获得数据，对地球物理资料进行分析，确定探查区域矿产分布特征、地质构造情况，为后续各项工作的开展奠定良好基础。

1 项目介绍

查区以山前冲积平地、中低山残蚀丘陵为主，该区域包括两座山峰，分别是海拔为392.2m 的枫山、海拔为274.9m 的铜山牌，陡峻山峰残蚀所形成丘陵的海拔在70m ～150m 之间，平地海拔约为50m。

查区内拥有大量劳动力，所种植农作物以水稻为主，配合种植少量大豆、小麦和玉米。经济作物种类较多，包括但不限于林木、油料还有麻类。具有种类相对丰富的矿产资源，例如，水泥灰岩、铜、钼及铅锌，受矿山规模影响，上述矿产资源储量普遍较少。

查区地处亚热带，为典型的季风气候，年气温平均值为15℃，历史最低温度为-10.7℃，最高温度则达到了40℃。年降水量平均值约为1500mm，大部分降雨均发生在每年的4月～8月。该区域植被长势良好，导致山地通视及通行条件不佳，且山前丘陵以田地为主。

2 物探工作概述

本次开展物探的目的是寻找铜钼矿，强调以电法测量、磁法扫面等技术手段为依托，结合化探成果、地质成果给出相应的定性解释，确保日后地质找矿等各项工作拥有坚持的理论基础，本次工作共历时14 个月，在此期间，技术人员准确运用物探技术，对金属矿进行了系统且全面的探查，由此获得了与实际情况相符的磁电结果。项目工作量、设备及人员配置情况如下：

其一，物探网测量需要设置60 个测深点，对勘查区、附近D级控制工作所取得成果进行收集，运用南方9600GPS 定位仪对GPS 点及GPS 网进行布设，保证所布设点网均满足E 级要求。中梯测量剖面的工作量为9km，高精度磁测的范围为23km²，要求以E 级控制成果为依据，由专业人员运用静态GPS 及全站仪对主基线进行敷设，通过手持GPS 的方式，对测点位置加以确定并标记。保证点距在20m 左右，对应线距以100m 为最佳。其二，按照1：2000 的比例尺进行中梯剖面测量，工作量为3.23km，需要确定视电阻率以及视极化率，本项目实测物理点的数量为328个，对应点距是10m。而按照1：5000 的比例尺进行中梯剖面测量，工作量约为5km，同样需要确定视电阻率以及视极化率，实测物理点的数量为253个，对应点距是20m，线距为100m。其三，高精度磁测需要提前布设物理点，在本项目中，除水体覆盖区外，实测物理点的数量为6486 个。其四，激电测深需布设60 个实测点，要求点距为50m，AB 最大长度不超过2000m。

另外，本项目对设备及人员进行配置的情况如下：设备包括四台质子磁力仪，型号为PM-2；五台GPS 定位仪，型号为南方9600；四台手持定位仪；一台5″全站仪，品牌为拓普康；一套分布式测量系统，型号为WGMD-5/5A；一套直流激电系统，型号为DJF10-2。现场人员包括一名高级物探工程师，三名工程师，一名测量工程师。

3 物探区域特征

勘查区位于枫山背斜核部偏南翼，出露地层有奥陶系、志留系及白垩系地层、沟谷为第四系，断裂和岩浆岩发育。现将该区主要地质特征简述如下。

（1）地层。勘查区及其附近出露地层有奥陶系下统仑山组、红花园组、大湾组、牯牛潭组，中统大田坝组、宝塔组，上统汤头组、五峰组；志留系下统高家边组，中统坟头组；白垩系上统浮山组及第四系地层，各组地层特征分述如下：

（2）构造。枫山背斜：属枫山—铁家冲背斜南西段，轴向73°，两端延伸出图，区内出露7.5 公里，宽8.5 公里。背斜中段，北东段延伸出图，轴向70°～35°，核部地层为寒武系黄柏岭含炭页岩段，两翼地层为寒武系黄柏岭页岩段至志留系高家边页。北西翼倾向北西，倾角45°～85°，南东翼倾向南东，倾角40°～88°，局部直立，轴面产状变化大。区内出露背斜西段，核部地层为奥陶系仑山组白云岩。北西翼由于断层影响和第四系覆盖；出露地层为志留系高家边组页岩，偶见奥陶系红花园组灰岩、汤头组瘤状灰岩、五峰组含炭、硅质页岩。地层倾向北西，倾角32°～88°。古塘一带受断层影响产状倒转，倾向南东东。南东翼出露地层为奥陶系仑山灰岩至志留系高家边组页岩。地层倾向南东，倾角44°～65°。沿核部岩浆热液活动强烈，沿背斜轴有中酸性花岗斑岩、花岗闪长斑岩脉侵入，火龙岩一带地层破碎、硅化、黄铁矿化强烈，局部富集成矿。

区内断层发育有北北东向、北东东向、北西向及北东向四组，其中最主要的为北北东，其次为北东向。北北东向断裂：长度大于6 公里，走向15°，倾向南东东，倾角70°～85°，先压扭后张的逆平移断层。断层左行切穿枫山背斜，南部为闭合的线状，北部发育了一条百余米的断层破碎带，破碎带内发育断层泥，呈破碎片理构造，挤压透镜体，硅化糜棱岩，局部角砾岩，该破碎带控制脉岩、岩枝侵入及李湾火山岩产出，中部被第四系覆盖。该方向断裂在本内是重要的控岩、控矿构造。

（3）岩浆岩。区内岩浆岩发育，岩体受枫山背斜核部控制，出露有李湾、赵庄、枫山等岩体。侵入时代自燕山早期至燕山晚期。

一是李湾岩体，为巴山岩体南东边缘相的一部分。岩体分布于查区中、西北部枫山背斜核部，北东走向，出露面积约0.30 平方公里。据区调资料，为燕山早期-晚期多期次形成的复式侵入岩体，岩性包括正长斑岩、花岗斑岩、花岗闪长斑岩等，其受近东西向断层控制，该岩体及其南接触带（外带）均强烈蚀变和铜钼矿化。该区岩浆岩结构较复杂，石英斑岩、花岗斑岩、闪长玢岩、石英闪长玢岩等类型中见球粒结构，交织结构，杏仁构造等，说明岩体为浅成相或近于“次火山岩”相。总体是偏基性岩体应晚于偏酸性岩体。

二是赵庄岩体，分布于枫山背斜南东翼牌楼沟—赵庄一带，呈现东西向延伸，与背斜轴向近一致。东端受北北东向断层影响北折呈现岩枝状。出露面积约0.36 平方公里。倾向南东，倾角55°，浅成相、浅剥蚀。围岩为奥陶系白云岩、灰岩、瘤状灰岩及志留系下统高家边组砂页岩。岩石灰白、灰绿色，风化后浅黄色，褐红色，斑状构造、块状构造。三是枫山岩体，分布于枫山背斜核部的“枫山”山顶附近，呈现北东向延伸，地表出露宽70m ～350m，延伸950 米，围岩为奥陶系仑山组白云岩。此外区内发育有数十条大小不等的脉岩，总体沿枫山背斜轴向分布，岩石类型主要为花岗闪长斑岩、花岗斑岩，次为石英闪长玢岩和石英脉。

（4）变质及蚀变特征。勘查区变质作用强烈，一是动力变质及变质岩，主要发育在断层，特别是北北东向断层带内。在以北西—南东向为主的应力作用下，原岩破碎、揉搓形成规模不等构造角砾岩。二是热变质作用，奥陶系仑山白云岩及白云质灰岩普遍大理岩化，褪色，带宽近百余米。形成白云石大理岩、大理岩，主要分布于牌楼沟、李湾深部。三是接触交代作用，主要分布在李湾铜钼矿点，偶见于枫山地表和婆猪形地区。岩体与奥陶系仑山白云岩、灰岩接触，发生接触交代作用，形成透辉石矽卡岩、蛇纹石矽卡岩、硅灰石矽卡岩、柘榴子石矽卡岩、透辉石蛇纹石矽卡岩等。四是其它热液蚀变，黄铁矿化分布最广，主要发育在构造破碎带及其附近，以及火成岩脉、围岩中，风化后形成孔洞或褐铁矿，局部形成铁帽。硅化主要沿背斜转折端分布。绢英岩化主要分布于火成岩中。

4 地球物理特征

为准确掌握矿区相关特征，相关人员决定对邻区所开展物性工作的成果进行收集、分析，发现邻区存在近20 种岩/矿石，其中，数量最多的岩/矿石为奥陶灰岩，共有185 块，数量最少的岩/矿石为磁铁矿，共有26 块。

4.1 磁性特征

结合收集成果可知，赵庄地区沉积地层多为弱磁性地层、无磁性地层，偏基性原岩、中酸性原岩的磁性中等，存在较强蚀变的部分，其磁性普遍较周围区域更弱。磁黄铁矿、磁铁矿所表现出磁性相对较强，与沉积层磁性的差异十分明显。

4.2 极化率特征

不存在矿化蚀变情况的岩体、沉积岩，其极化率相对较低，通常处于0.26%～3.01%这一范围，最大值不会超过4%。而蚀变岩石和矿化围岩的极化率较大，取值范围为6.21%～37.8%，导致其极化率提高的原因，主要是蚀变岩石、矿化围岩均含有磁铁矿、黄铁矿等金属硫化物。

4.3 磁电特征

对磁电相关参数进行对比分析，可得出以下结论：其一，正常岩区极化率较低，对应电阻率在N×1000Ω·m 以上。其二，磁铁矿化、黄铁矿化等矿化体，受目的矿体影响，其电性往往会表现出较为明显的差异，极化率也会随着矿化、蚀变程度的增加而逐渐提高。其三，磁铁矿、岩体磁性和无矿化地层间的差异较大。其四，考虑到岩石极易被含水性所影响，对其电阻率进行分析时，应综合考虑激电测深、激电中梯测量所得出数据，确保最终结论具有实际意义。

综上，该区矿化地质所表现出特征如下：一是极化率高、电阻率低，二是磁性中等。由此可见，该区地质体物性和无矿化岩石间存在显著差异，在该区开展物探工作很有必要。

4.4 电阻率特征

本项目查区无矿化岩体和一般沉积岩的电阻率相对较高，与其他岩体间的差距能够达到1 个级次～2 个级次，对应数值为2000Ω·m ～14300Ω·m。矿化体、矿体岩石对应电阻率普遍偏低，取值范围为N×100Ω·m ～3000Ω·m。

5 物探技术的应用

以地质普查所提出要求为依据，将本次探查工作的要点归纳如下：其一是有序开展中梯剖面测量、电测深还有高精度磁测的工作，明确视电阻率、视极化率以及△T 的数值。其二是视情况对比例尺进行确定，中梯剖面测量的比例尺有两个，分别是1：2000 和1：5000，测深剖面的比例尺为1：5000，而高精度磁测的比例尺为1：10000。

5.1 敷设物探网

（1）控制测量。在本项目中，相关人员决定以D 级测量成果为基础，借助南方9600 定位仪对控制网进行布设，保证所布设控制网密度和精度均满足E 级网要求。结合控制网所取得成果，整理出相应的文字资料，为日后检校GPS 精度、对物探网进行敷设等工作的开展提供便利。一般情况下，所敷设控制网各点所处高度的拟合残差均不得超过5cm，对应平面点位所存在偏差则应被控制在3cm 以内。

（2）精度评述。本区的特点为山体植被较为密集，沿测线山地的通视和通行条件不理想。相关人员到达工区后，根据出露地质体的走向对测线进行布设，保证二者的位置关系为相互垂直，对应测量剖面方位取值为330°。考虑到规定比例尺是1：10000，最终决定同时运用两种不同的网度开展测量工作，第一种网度的点距为20m、线距是100m，第二种网度的点距为40m、对应线距为100m。以测量所得数据为依据，在通视、通行条件相对理想的区域，运用拓普康所生产5″全站仪对物探网进行敷设。通视效果不符合条件的野外测点和测线，同样需要运用全站仪完成布点工作，剩余地段则需要相关人员手持先进GPS 定位仪进行准确定位，若现场信号条件不理想，可酌情引入测绳和罗盘等工具，由测绳负责测量距离、罗盘负责定向，保证所敷设物探网位置符合要求，磁测主机线和设计方案的偏差不超过5″。比例尺为1：2000 时，相关人员应根据要求完成布设中梯剖面测量所需物探网的工作，保证布设成果与本项目所提出精度要求相符，比例尺改为1：5000 后，则需要以磁测成果为依据，在查区的南部完成布网工作，保证剖面长度在5000m 左右，对应点距以20m 为最佳。

5.2 物探技术说明

（1）电测深法。除特殊情况外，相关人员均应保证电测深、精测剖面处于同线施工的状态，以对称四级为原则，有序开展布极、施测等工作。运用全站仪对测深点进行放样并定位，保证测点距在50m 左右。在野外开展此项工作时，则需要视情况对工具加以运用，一般情况出，小极距电极可通过皮尺进行量距，而大极距电极需要专业人员手持相关工具进行定位。在野外环境下进行施工，应严格遵守行业要求，保证电极平面所存在点位偏差不超过4m，通过同侧且同时位移的方式，对位移给点位偏差带来的影响加以控制。此外，剖面方位、电极排列方位间所存在偏差应被控制在5°以内。

（2）高精度磁测法。在探查金属矿期间，需要用到四台质子磁力仪，本项目所购入质子磁力仪的型号为PM-2，其中，一台磁力仪负责日变观测工作，剩余磁力仪负责对现场情况、相关参数进行测量。在前期准备阶段，由专业人员分别测量各台磁力仪的探头、主机，测量结果如下：各台磁力仪均有良好的一致性，对同点进行观测所得数值差不超过4.72nT。一探头和四探头的一致性可达到项目要求，探查期间可交替使用，保证探查工作如期完成。将日变观测点设在工区东北侧解放南河边，该区域无明显干扰因素，地层矿化程度较低。在日常工作中，相关人员应保证观测时间包含野外测量时间。在日边观测点周围恰当区域设置磁测基点，将连续测量时长控制在2h 及以上，测量所得地磁场数值约为48900nT。相关人员对比查区所得数值范围，得出“48900nT 为正常场值”的结论。

在野外开展测量工作时，相关人员应做到严格去磁，若现场存在磁铁性物质，则需要在距该物质4m以外的区域进行测量，同时保证测量区域内GPS 设备已被尽数转移。对于测量期间所发现的突变点、异常点，相关人员应做到反复测量，如实记录测量所得出点位数据，为日后处理、分析资料等工作的开展提供便利。

如果现场有高压线或其他可能给测量准确性造成干扰的物质存在，相关人员应尽量避开该物质，同时对该物质所处位置进行记录，这样做能够确保测量所得出数据真实且有效。每日的工作告一段落后，相关人员应根据所获得数据，对系统所保存数据进行更新。

（3）大功率中梯激电法。在本项目中，对中梯进行测量所用系统为直流激电系统，系统型号为DJF10-2，属于典型的大功率系统。相关人员以规范要求为依据，在野外开展测量工作，测量剖面为供电极距离中段1/3AB ～1/2AB 这一范围，其中，AB 的长度为2000m，中梯1 线～中梯5 线的比例尺为1：5000。要求以主剖面为圆心，以AB/5 为半径，在该范围内的恰当位置对旁测剖面进行布置，相关人员以现场情况为依据，分别在主剖面的两侧对旁测剖面进行布置，旁测剖面的数量为2 条，测点距离为20m，线距在100m 左右。中梯7 线～中梯11 线对应AB 的长度为1500m，以地质剖面为参照物进行测量，其比例尺为1：2000，测点距离约为10m。经专业人员测量，电极平面点位所存在偏差未达到3m，考虑到工区内存在水塘，在躲避该水塘期间，需要相关人员对电机组进行同向且同时的位移。

5.3 测量成果评述

在本项目中，考虑到设备数量、人员数量有限，为保证探查工作可按照计划有序开展，相关人员决定以保证工期为前提，以一同三不同为指导原则，分别针对磁测、电法所提出需求，对切实可行的测量方案进行制定。其中，磁测方案为不同仪器、不同时间、不同人员与相同点进行互检，而电法质检的关键是对不同时间、不同人员与相同仪器、相同点进行测量。要求剖面测量的质检率在10%及以上，面积性测量的质检率在3%及以上，同时用均方相对误差对精度进行衡量。结果表明，本次物探工作所得到数据及资料真实、可靠，对应精度均能够达到行业要求。

6 结论

综上，通过物探工作获得了完整且详细的资料，相关人员对物探成果进行分析，结果表明，该查区拥有相对理想的成矿条件，东南部存在△T 异常的情况，虽然经专业人员分析，导致异常出现的原因主要是受中酸性岩体影响，但中酸性岩体和金属矿化间存在着极为密切的关系。另外，探测结果还表明，查区地质体普遍具有高阻高级化还有低阻高级化的情况，日后，相关人员可根据电磁异常情况完成找矿工作，确保该查区价值可得到最大程度的实现。