【矿业澳洲点评】澳大利亚Charity Well金矿地表被第四系覆盖，地表未见明显的找矿标志，本次研究引入了在该矿区较少使用的双频激电地球物理勘查方法。测试数据显示矿区金矿石与围岩视幅频率Fs值具有明显差异，矿石的视幅频率Fs一般都在3.3%以上，而非矿岩石的视幅频率一般小于1.9%，岩石Au品位越高，幅频率一般也越高；赋矿位置与金属硫化物分布范围基本一致，矿区具有开展双频激电法找矿的基础；使用双频激电法在矿区内划分了一个重点找矿靶区和三个一般找矿靶区，利用激电测深展示了异常体在深部的延伸情况，同时也间接地展现了矿化体在深部可能的延伸方向和规模。双频激电法在该区的成功使用为西澳大利亚地区的找矿工作提供了新的思路。
《双频激电法在澳大利亚Charity Well金矿寻找隐伏矿体的应用》
双频激电法是何继善院士首创的一种地球物理方法，具有抗干扰能力强，稳定性好，探测深度大，观测精度高等优点。近年来，学者们对该方法的数据处理过程和正、反演算法的研究使其进一步完善。双频激电法作为重要的物探方法在国内外矿产勘查实践中应用广泛，已经在复杂地形区多金属矿勘查、石油、地下水和地质构造勘察等领域取得了比较满意的成果。
Charity Well金矿位于西澳大利亚Pilbara地台中部的Mallina盆地内。以往地质工作在Mallina盆地内发现了大量金矿点，如Withnell、Toweranna等金矿，但因地表主要为第四系风成沙和冲积物，地表找矿标志不明显。前人在该区进行了航空磁测、航空重力测量和区域地球化学测量，仅地球化学测量显示该区具有明显的Au异常。矿区岩(矿)石物性参数测量统计结果显示矿石与围岩具有明显的幅频率差异，因此在本区开展双频激电法测量可以实现矿化异常区的圈定。本文通过对异常区进行解译和分析，结合矿区及周边地质特征，讨论异常区与金矿化之间的关系，并利用已有的钻探资料进行验证，结果表明双频激电法可有效应用于该区的隐伏矿产勘查工作。
【1 地质概况】
澳大利亚Mallina盆地主要为太古宙De Grey群(De Grey Group)Mallina组(Mallina Formation)变质粉砂－中粒杂砂岩、粉砂岩和Constantine组(Constantine Formation)中粗粒亚长石砂岩和杂砂岩，岩屑及颗粒斜长石和石英，Constantine组不整合覆于Mallina组之上。区域构造线方向为近东西向，为大型褶皱和分划性剪切带，Mallina韧性剪切带是Mallina盆地内的主要构造，其东西向横穿整个盆地，在剪切带内或其近旁次级构造带内现已经发现多个大小规模不等的金矿。区内侵入岩以中酸性最为发育，活动频繁，花岗岩体规模较大，南部有Peawah花岗闪长岩，北部为Portree花岗混合岩，岩浆侵位时间早于2900 Ma。
Charity Well金矿区位于Mallina韧性剪切带的西缘，矿区地形平坦，地表主要为第四系层积物(冲积物、崩积物、残积物、风成物和钙质结砾岩)，地层主要为太古代Mallina组变质粉砂－中粒杂砂岩、粉砂岩、砂岩和页岩。矿区内构造主要为北东－南西向，为Mallina韧性剪切带在该区的北东向次级构造的一部分，构造主要表现为规模不等的韧性剪切断层、紧闭直立褶皱和晚期脆韧性断层。矿区局部见有少量太古代花岗闪长岩、花岗混合岩以及基性－超基性岩体(脉)(图1)。
土壤地球化学显示矿区具有明显的Au、As和Sb异常，异常区相互叠加，根据区域上勘查工作经验，Au、As和Sb异常的重叠区域往往Au品位较高，富集规模较好。
矿石中金属矿物主要有黄铁矿、磁黄铁矿、毒砂等金属硫化矿物；脉石矿物主要为石英、方解石、绢云母、黑云母等；含矿岩石主要为为页岩和含石英－碳酸盐脉砂岩；矿石结构有自形－半自形粒状结构、它形粒状结构、碎裂结构、残余结构等；矿石构造主要有浸染状构造、角砾状构造，其次为脉状、网脉状构造、揉皱状构造等；围岩蚀变主要类型有:硅化、碳酸盐化、磁黄铁矿化、黄铁矿化、绿泥石化、绢云母化、褐铁矿化等。总体表现特征是沿含矿剪切带发育。
【2 地球物理特性及工作布置】
【2.1 岩矿石物性测定】
在矿区选择具有代表性的新鲜岩石、矿石进行了地球物理物性参数测量，共采集到各类岩石、矿石标本212块。统计结果显示(表1)，矿区内各种岩矿石的视幅频率Fs值由高到低依次为:页岩型矿石(赋矿岩石为页岩)、砂岩型矿石(含石英脉较多，赋矿岩石为砂岩)、页岩、杂砂岩、砂岩。非矿岩石与矿石之间视幅频率Fs存在着明显的差异:矿石的视幅频率Fs一般都在3.3%以上，而非矿岩石的视幅频率Fs一般小于1.9%；砂岩型矿石幅频率均值3.38/3.27，页岩型矿石幅频率均值4.42/4.09；页岩、杂砂岩、砂岩等矿体围岩幅频率较低，页岩幅频率2.07/1.88略高于杂砂岩1.57/1.41。矿区矿物种类单一，矿物成分相对简单，矿体内金属硫化物含量较高，具有明显的激发极化效应，可以通过寻找金属硫化物引起的激电异常达到间接找矿的目的。矿区岩石和矿石之间的电性差异是开展电法勘探工作的前提，利用双频激电法可以圈定极化体和电阻率异常范围。
通过对矿区岩石的幅频率的统计发现(表1)，矿区页岩中Au平均品位高于砂岩。矿化蚀变信息表明页岩矿化蚀变明显高于砂岩和粉砂岩，因此对其幅频率和Au品位进行统计(图2)。从图2中可以看出矿石金品位与幅频率大体呈现近似线性正相关的关系:Au品位越高，幅频率一般也越高，这与矿区Au品位越高，其黄铁矿含量也越高是一致的。但幅频率的高低不仅与黄铁矿含量的多少有关，而且与黄铁矿在矿石中的分布形态有关，还与赋矿岩性有关；矿区含金页岩中黄铁矿一般为团块状或条带状，而砂岩中多为细脉状或细小网脉状，围岩中黄铁矿含量普遍低于金矿石，因此会有上述近似线性的分布，同时也佐证了矿区采用电法进行勘探的地球物理方法是可行的。
【2.2 工作方法及布置】
【2.2.1 仪器设备】
本次工作使用湖南继善高科生产的SQ－3C双频激电仪全套仪器，包括发送机、接收机两大部分。发送机将高、低两种频率(8Hz及8/13Hz；4Hz及4/13Hz；2Hz及2/13Hz；1Hz及1/13Hz)的电流合成双频电流供入地下，双频接收机同时接收地下目标对双频电流的响应，测量两个频率的响应电位差(ΔVH、ΔVL)，用公式(1)和公式(2)分别计算视幅频率Fs和视电阻率ρs(何继善，2006，2007)。
【2.2.2 激电扫面测量】
本次激电扫面测量采用规则网，根据矿区地质－地球物理特征，以近似垂直于构造线方向为原则布置测线21条，测线距100m，测点距20m，使用RTK进行测点定位，平均坐标误差为亚米级。工作方法选用偶极－偶极装置，电极距AB=MN=a=40m，隔离因子n=3(AB、MN中点连线OO'长度L=(n+1)a，n为整数)；记录点为MN的中点，观测的参数为视幅频率Fs和视电阻率ρs。
【2.2.3 激电测深测量】
在矿区布置两条测深剖面分别为S1和S2(图3)，选用对称四极测深装置，AB/2距离最大达到260m，测深点距40m。激电测深主要用来对扫面工作确定的异常体埋藏深度进行确定，根据测深剖面的视幅频率Fs、视电阻率ρs的等值断面图，达到查明断面中异常体分布和产状的目的。参数设置如表2。根据矿区周边已经开采的金矿矿体特征分析，矿体顶板深度一般不会超过50m，因此上述装置可满足勘探深度的要求。
【3 异常特征及推断解译】
【3.1 激电扫面异常特征】
激电测量结果显示矿区视幅频率异常明显(图3a)，异常涉及范围主要集中在东南部接近中心区域的位置，异常体(E1)的走向近于北东向展布，异常强度较大，幅频率值都在4%以上。以4.2%的幅频率值圈定的异常体(E1)在走向长约400m，宽约180m，异常封闭；东北边缘、西南边缘、西北边缘也存在视幅频率异常(E2、E3、E4)，但规模较小，且这类异常等值线往往不闭合，推测这些幅频率异常可能是工作区外部激电异常体的边缘部位的反映，如果进一步扩大工区范围，有望在工区的外围发现规模较大的激电异常。
矿区视电阻率异常明显(图3b)，高阻异常主要集中在西南边缘(G1)、东南部接近中心区域(G2)和东北边缘(G3)；电阻率高阻异常体自南西向北东方向规模逐渐变小的趋势，三处异常体分散不连通，中间存在中高阻、低阻间隔，形成密集电阻率梯级带；三处高阻异常体连线走向近于北东向展布；高阻电阻率异常幅值很大，在500Ω•m以上；工区西北边缘也有高阻异常显示，异常主体不在工区范围之内。
【3.2 激电测深异常特征】
设计的S1和S2两条测深剖面均穿过矿区主要异常体E1和高阻异常体G2。
S1线激电测深反演结果(图4)显示，在电阻率二维反演断面0～240m之间有一明显高阻异常体，呈条带状，并且在对应的幅频率二维反演断面上对应深度的下方呈现高极化特征。极化体呈2个近似对称的圆形体，顶板距地面约40m，图中左侧异常体向下延伸约40m，宽约40m，右侧异常体向下延伸约50m，宽约60m，推测为硫化金矿体、金矿化、黄铁矿化的综合反映。在电阻率二维反演断面上右侧360～430m之间，存在一高阻异常体，顶板距地面约30m，向下延伸约70m以上，宽约70m，在与电阻率反演断面左侧的高阻异常之间的部位对应幅频率反演结果中的右侧的高极化异常体，推测为高阻围岩背景下的成矿有利地段。
S2线激电测深反演结果(图5)显示，在电阻率二维反演断面20～80m、120～260m之间都有一明显高阻异常体，呈椭圆状。与S1线的反演结果略有不同的是，高阻异常的幅值更大一些，并且异常形态不再呈带状变化，80～120m之间的中高阻异常的高阻异常分界线作用更为明显。同时与S1线的电阻率二维反演断面类似，测线大号点方向在360～430m之间也有一高阻异常体，异常体产状较陡，特征与S1线的情况大体相近。在幅频率二维反演断面上，S2线与S1线有相同之处又有不同的地方。相似之处在于高极化特征的异常体顶板埋深一般都在40m以下，异常主要集中在高阻异常体下部或是两个高阻异常体之间的部位；不同之处是高极化体的特征不同，S1线的极化体呈近似对称的圆形状，异常范围在120～160m、260～320m之间，S2线中120～320m的异常体呈哑铃状，中间并没有间断。由S1线、S2线的空间位置可知，高极化体异常可能是由在S1线及其西南侧呈北东70°走向的2条分支异常体构成的，异常在走向上接近S2线向其北东向延伸有着分支复合、合二为一的特点。
反演结果总体显示激电异常比较明显，反演之后的幅频率幅值可达到6%以上，背景值一般在4%以下，在电阻率二维反演断面0～260m及360～420m范围内均有明显高阻异常体，在高阻异常体之间或其下部可见有明显的高极化率异常，高极化率异常体埋藏深度均在地面25m以下，宽度大于40m，向深部延伸深度超过70m，倾角较直立。
【4 结论】
(1)对Charity Well金矿进行双频激电方法应用结果表明，矿区激电异常明显，非矿岩石和矿石之间存在明显的电性差异，矿区具有开展电法勘查工作的地质－地球物理基础。
(2)矿区岩体与地层接触部位发育有金属硫化物，赋矿位置也往往存在于岩体与地层的接触部位，利用金属硫化物的激电特征可以达到间接寻找金矿化的目的。
(3)本次工作在矿区内圈定四个找矿靶区，其中一个重点找矿靶区和三个普通找矿靶区，结合前期钻探资料表明双频激电法在该区的隐伏矿体勘查工作中具有较好的效果；利用激电测深展示了异常体在深部的延伸情况，同时也间接地展现了矿化体在深部的可能延伸方向和规模。
(4)在找矿勘查活动中，综合研究区域成矿特征和成矿规律，选择合理的地球物理工作方法可以取得较好的找矿工作效果；同时双频激电扫描和测深工作显示双频激电法具有特有的优势，完全可以在矿区及其周边未来的勘查找矿工作中进行大规模应用。
——李希，高航校，杨旭，朱磊
——(长安大学，地球科学与资源学院；西北有色地质矿业集团有限公司；西北有色地质研究院有限公司，陕西西安)
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