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激电测深法在印尼塔里阿布岛铅锌多金属矿区勘查中的应用

更新时间:2009-03-28

印尼塔里阿布岛归属于苏拉群岛,是环太平洋成矿带的重要组成部分,也是东南亚锡铁成矿带的延伸地区。苏拉群岛以铁矿为主,其东的蒙哥利岛东部已发现较大面积的滨海铁砂矿,其西的苏拉威西岛南东部有红土型镍铁矿及铬铁矿,非金属矿产以高硫煤为主,此外,还有锡、铅、锌、铜、铋、锰和金等金属矿产,北东部主要产低温热液型金-银矿及斑岩铜矿等铜多金属矿床,加里曼丹岛产锡、金和金刚石等矿床。2013—2014年,笔者在苏拉群岛塔里阿布岛利用直流激电中梯扫面和直流激电测深方法寻找硫化物型铅锌多金属矿。直流激电测深法在金属矿找矿方面的研究成果较多[1-11],主要探测一定深度范围内极化体引起的异常信息,并结合区内地质、矿产特征及岩石物理特性,圈定可能属铅锌矿体(化)引起的异常,从物探勘测角度对测区做出评价,为进一步开展地质工作提供基础资料和依据[12]。近些年来提出的综合找矿理念中,电法勘探作为主要的物探手段之一,为地质勘探找矿提供参考和依据[13-15]。本文主要介绍直流激电测深法在印尼塔里阿布岛铅锌多金属矿区勘查中的应用效果。

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1 矿区地质特征

1.1 地 层

该区出露的地层为第四系残坡积层、冲积层及腐植层,新近纪含砾石英砂岩,晚石炭世板岩、粉砂质泥岩、大理岩、炭质硅质板岩、次生石英岩、变质砂岩,地层总体倾向NE,局部受强烈的区域动力作用影响,呈直立状或倾向SW的陡倾斜。与成矿有关的地层为晚石炭世大理岩及板岩(图1)。

  

图1 塔里阿布岛铅锌多金属矿区地质图及激电测深剖面位置Fig. 1 Geological map and the locations of IP sounding sections of the Lead-Zinc polymetallic ore area on Taliabu Island

1.2 构 造

1.2.1 褶皱

知识经济和经济全球化是21世纪世界经济的两大特征。美国著名管理学家德鲁克认为,“知识正成为当今唯一有意义的资源”[1]。然而,与一般商品不同,知识具有准公共物品属性,这就要求知识转移和知识共享必须突破组织边界。在互联网和人工智能环境下,企业仅仅依靠自身力量开发使用知识显然不够,还需要通过与其他组织之间的合作获取外部知识。由此,企业与大学、科研机构、上下游企业甚至竞争对手之间,常通过知识流动来实现知识共享和知识创造,从而形成了知识链。

激发极化法是以地壳中不同岩矿石的激电效应差异为基础,通过观测与研究人工建立的直流(时间域)或交流(频率域)激电场的分布规律进行找矿或解决地质问题的一种电法勘探分支方法[16]。鉴于研究区的勘查对象为硫化物型铅锌矿床,具有良好的激发极化效应,前期在该区曾投入激电中梯扫面工作,通过扫面结果发现矿体(化)可引起足够强度的激电异常,且异常特征与围岩具有明显区别。本次选择激电测深法,工作装置为对称四极装置。在前期激电中梯扫面圈出的异常部位布置2条激电测深剖面(图1), 由北向南分别为I和II。为方便后期地质物探综合研究,测深剖面与地质勘探线同方向布置,剖面线方向为90°,大致与矿体(化)和赋矿层位走向垂直。I号剖面长800 m,II号剖面长380 m,测深点间距为20 m,共计61个测深点,所有测点在开始测量之前均使用全站仪进行放点并埋设标志桩。工作中各测点的供电、测量电极排列与剖面方向一致,均为东西向排列。

本次激电测深采用重庆奔腾数控技术研究所研制生产的WDA-1超级数字直流激电仪,供电电极采用长60 cm的钢制电极,测量电极为硫酸铜不极化电极。采用对称四极测量装置,AB极距等比增加,除了小极距外(AB/2<10 m),其他的极距AB/MN=10。供电源为电池箱,最大供电电压为1 200 V,采用标准正负供电模式供电,供电时间为8 s,延时200 ms,积分时间20 ms。记录参数包括测量极电位差VP、自然电位SP、视电阻率ρs、视极化率Ms、半衰时TH,其中用于本次工作成果分析的参数主要为 ρs 和 Ms。工作过程中执行标准为《时间域激发极化法技术规定》(DZ/T0070-1993)。

硅质岩具有高阻中高极化的特征,大理岩具有中高阻中低极化的特征;板岩为中等电阻率中高等极化,板岩中常见黄铁矿,其极化率与所含黄铁矿成正比。矽卡岩呈中低阻低极化,与矿体低阻高极化特征具有明显差异。板岩与硅质岩也可引起高极化异常,与矿致高极化异常不易区分,在解译推断时必须结合电阻率参数加以区别。本次勘查对象与围岩具有明显的电性差异,在研究区开展激电勘探工作具备地球物理前提条件。

研究区主要发育SN向断裂,贯穿于研究区中部,为区内发育最早、与次级背斜轴向近一致的压扭性断裂,发育于上石炭统变质砂岩(上盘西侧)与上石炭统中部大理岩(下盘东侧)之间。中部板岩层位中发育顺层断裂并含铜铅锌多金属矿体,该顺层断裂总体倾向为NE向—NEE向,倾角变化较大(45°~85°),局部近乎直立,初步研究认为是成矿前为压性、成矿期转变为张性的层间断裂,是该区热液型多金属矿体的导矿容矿构造

1.3 矿化及围岩蚀变

对研究区内出露的主要岩石和矿体进行物性测定,测定方法为露头小四极法和标本面团法,电性参数测量结果统计见表1。

2 岩(矿)石电性特征

研究区矿化主要为闪锌矿化、方铅矿化、黄铁矿化、磁铁矿化、黄铜矿化、磁黄铁矿化,其次为少量异极矿化、孔雀石化、蓝铜矿化、褐铁矿化。主要围岩蚀变有硅化、矽卡岩化、大理岩化、绿泥石化、云英岩化。

根据电性参数测量结果统计(表1)可知,研究区

设计意图:从学生举例出发,对条件、结论及其否定进行自由组合,并从8种简化到4种,对学生来说,这是一个发现、认识的过程,给学生一个自主思维的空间,让他们在思维整合及表现过程中培养观察、发现、归纳、总结的能力,事实证明学生学习积极主动热情高.

 

表1 研究区主要岩石及矿体的电性参数测量结果统计

 

Table 1 Electrical property parameters of the main rocks and ore bodies

  

岩石样本数电阻率/(Ω·M)极化率/%最小值最大值几何平均值最小值最大值算术平均值备注板岩11397.727065.9690.71.18.793.06露头测定大理岩9598.811201.74420.41.234.022.42矿体369.72746.1103.41.438.7210.44矽卡岩1718.6574.8103.00.599.822.51硅质岩22977.241473.78331.70.6411.676.73板岩3425830.340.41197.4440.080.059.96标本测定大理岩5119556.0141.92790.0413.760.053.01矽卡岩244809.828.7824.311.430.032.88矿体422282.73.4177.3913.760.16.27

1.2.2 断裂

3 工作方法

其中μ和b分别为变量x的位置和尺度参数,为方便获取噪声,设μ=0,则尺度参数为b的Laplace分布记为lap(b).

研究区位于塔里阿布岛西部穹窿复式背斜东侧NW—SE走向的次级背斜南东倾伏端北东翼。背斜核部由上石炭统下部变质砂岩构成,大部分已被花岗岩体侵位,仅在研究区西南部出露;研究区中东部由上石炭统中部大理岩(夹板岩、硅质岩)及上石炭统上部泥(板)岩构成倾向NE向—E向单斜。

为了减小接地电阻,增加供电电流提高信噪比,测量中尽量使用大电流供电,增加供电电极数量,将电极垂直测线方向在供电点打成一排,各电极间距大于两倍入土深度,沿垂直测线方向移动供电极布设位置,移动距离控制在供电极距的2%以内。

4 异常特征及解译推断

研究区地形起伏较大且切割强烈,对电法测量结果的解释具有一定影响。地形起伏将造成视电阻率测量值发生变化,形成视电阻率假异常。而且,地形起伏将影响极化率异常埋深及产状。实测拟断面可以在水平方向准确反映出异常位置,但是由于受地形起伏的影响,实测拟断面反映的极化率异常埋深往往与实际位置不符,因此直接利用激电测量获得的实测拟断面进行地质解译推断往往与实际情况不同,尤其是研究区地形起伏较大的情况下,不采取消除地形起伏影响的反演处理,将使解释结果严重失真。

为了减小地形起伏对反演处理结果的影响,本次激电测深数据运用RES2DINV电法二维反演软件进行处理。实测原始拟断面图与模型正演理论拟断面图对比结果显示正演拟合效果较好,反演出的异常体在原始数据中均有对应信息显示。 将反演结果与剖面已知地质信息对比,发现反演结果中浅表的异常与地表发现的矿化在位置上亦有较好的对应。所以,本次电法测深采用的数据正反演方法合理且有效,取得的反演成果可靠。

4.1 I线异常特征及解释推断

研究区I线视电阻率反演断面和视极化率反演断面分别如图2和图3所示。I线为EW走向,西端测点与剖面0 m点EW向水平距离为450 m,东端测点与0 m点EW向水平距离为120 m。根据视电阻率和视极化率反演结果,结合物性参数和测线踏勘地质信息对反演结果进行解译推断。

  

图2 I线视电阻率反演断面图Fig. 2 Inversion profile of apparent resistivity of Line I

  

图3 I线视极化率反演断面图Fig. 3 Inversion profile of apparent polarizability of Line I

-450 m至-350 m区间,视电阻率及视极化率反演结果(图2,图3)显示为高阻低极化体,符合大理岩电性特征,解译为大理岩发育区。-350 m至-225 m区间为高阻高极化体,地表宽约100 m,厚度不均匀,最厚处约50 m,符合硅质岩电性特征,推断为硅质岩。大理岩与硅质岩接触部位,有1条向东缓倾的低阻区,对应位置的极化率较高,呈低阻高极化特征,推断为矿化。根据反演结果,矿化主要位于浅表附近,赋矿层位为硅质岩与下部大理岩接触带,倾向向东,倾角约40°。-100 m附近浅表处可见1处低阻高极化异常,推断为矿体,反演结果显示该异常延深规模不大。-50 m以西大规模低阻低极化区推断为大理岩,由于大理岩发生矽卡岩化和破碎,其电阻率明显下降。剖面最西端深部高极化异常,推断由大理岩含黄铁矿引起。剖面东侧大规模高极化异常,其上部和西侧部分位置对应低阻区,符合矿体低阻高极化的电性特征,产状较陡,近于直立。此外,该处异常大部分位置对应高阻区,应为黄铁矿化大理岩或者硅质岩和黄铁矿化板岩互层,I线解译推断结果见图4。

  

图4 I线解译推断成果图Fig. 4 Interpreted result image of Line I

4.2 Ⅱ线异常特征及解释推断

Ⅱ线为EW走向,西端测点与剖面0 m点东西向水平距离为180 m,东端测点与0 m点水平距离为200 m。Ⅱ线视电阻率和视极化率反演结果分别见图5和图6。

  

图5 Ⅱ线视电阻率反演断面图Fig. 5 Inversion image of apparent resistivity of Line Ⅱ

  

图6 Ⅱ线视极化率反演断面图Fig. 6 Inversion image of apparent polarizability of Line Ⅱ

  

图7 Ⅱ线解译推断成果图Fig. 7 Interpreted result image of Line Ⅱ

结合物性参数和测线踏勘地质资料对Ⅱ线异常特征进行解译推断。电阻率<350 Ω·m推断为板岩,电阻率>350 Ω·m推断为大理岩。视电阻率反演结果(图5)显示该剖面大部分为低阻区,野外施工时,在沟东侧山体中发现多处涌水点,推测岩层破碎程度高,且裂隙含水量较大,与电阻率反演结果吻合。两处高极化率异常均对应于低阻位置,极化率异常形态规整,均为低阻高极化异常特征,符合矿致异常特征。但从异常规模看,完全推断为矿致异常尚需谨慎,也可能为裂隙水中溶带矿物颗粒和离子导致极化率异常范围扩大。推测矿体赋存于浅部的大理岩与板岩接触部位以及深部板岩内部极化率异常中心位置(图7)。

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在I线布置地表槽探和钻孔对物探解译推断成果进行验证,结果(图8)显示,在-350 m地表大理岩和硅质岩接触部位有矿化;钻孔ZK04在-100 m附近在板岩和大理岩接触面处钻遇矿体;钻孔ZK01和ZK02中见大范围矿化,见矿位置和矿化体产状与该剖面主要物探异常位置及形态吻合;根据ZK01、ZK02和ZK03对该剖面东侧深部大规模高阻高极化体钻探结果,该高阻高极化体外表为大理岩,厚约10 m,内部为板岩和硅质岩互层。ZK01显示硅质岩厚度约为10 m,足以引起明显高极化率异常,该处高阻高极化异常由板岩和硅质岩互层引起。在0 m以东地表探槽中见矿体,电法勘探结果显示为低阻低极化特征,电阻率反演结果符合矿体电性特征,极化率无高异常显示,可能因浅表附近矿体氧化,无法产生极化率高异常。

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5 结 论

(1)矿体主要赋存于板岩和大理岩接触部位以及板岩内部,矿体产状较陡。I线钻探验证结果表明低阻高极化异常与矿体对应关系较好,可有效指导该区的布钻工作。

  

图8 I线地质剖面图Fig. 8 Geological section of Line I

(2)引起极化率高值异常的为矿体和硅质岩。大理岩中黄铁矿含量也可引起高极化率异常,是矿致极化率高异常的干扰因素,需结合电阻率特征排除相关干扰。研究区矿致异常特征为低阻高极化,硅质岩和大理岩的电阻率为矿体电阻率的数十倍。

(3)研究区位于热带雨林,局部地段岩层破碎程度较高,大量含矿溶液充盈在裂隙之中,导致岩石电阻率明显降低,极化率升高。Ⅱ线剖面激电测量结果显示其电阻率值整体较低,导致其分辨率较低,极化率大范围呈正异常。解释推断的难点是矿体规模的确定,需结合地质资料谨慎操作,提高解译推断成果的合理性和可靠性。

改革开放初期,我国进口香料面对的困难与尴尬远不止如此。“就算我们愿意把钱送出去,也不一定买得到。”孙宝国回忆,“那时内地是没有采购渠道的,香港是购进030和719的唯一地区。采购人员每次都要跑到香港去,采购完再运回来,过程很艰难。”

注释

❶ 华东有色地质矿产勘查开发院.印尼北马鲁古省塔里阿布G区铅锌多金属矿普查报告.2017.

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朱俊,欧阳凯,陈敦理
《华东地质》 2018年第01期
《华东地质》2018年第01期文献

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