綜合物探方法在河北省沽源縣大官廠鈾鉬礦區的應用

高明山 楊鎖 時志興 嚴振合 王平

天津華北地質勘查局核工業二四七大隊，寶坻 301800

綜合物探方法在河北省沽源縣大官廠鈾鉬礦區的應用

高明山 楊鎖 時志興 嚴振合 王平

天津華北地質勘查局核工業二四七大隊，寶坻 301800

本文簡要介紹了EH4連續電導率成像系統的原理和工作方法，并通過在河北省大官廠鈾鉬礦區中結合激發極化法和射氣測量物探方法，準確的捕獲了斷裂FH(Ⅱ)—2的位置，提高了大官廠地區的找礦效果。

EH4連續電導率；激發極化法；射氣測量；鈾鉬礦

EH4 ContinuouCs onductivitIy magery System；inducepd olarizat ion method；emanastuiorvn ey；U-Mo deposits

引言

自物探方法誕生以來，就以其多解性的弊端困擾著廣大地質工作者。而且每種物探方法的針對性不同，根據不同的地質需要，布設不同的物探方法。但是在一些礦區或則工程上，由于地質條件復雜，影響因素不同，單一物探方法的效果往往不是很好，對指導地質工作或則解決工程問題的作用不是很明顯，如果能合理選擇不同的方法驗證使用，對于提高工作成果、提高找礦效率將有很大的幫助。大官廠礦區地表四系覆蓋較厚，普通地質方法在覆蓋區尋找斷裂愛莫能助，因此在本區布設了大功率機電、EH4連續電導率和射氣測量綜合方法尋找斷裂FH(Ⅱ)—2。通過在大官廠地區使用綜合物探方法，找出了斷裂FH(Ⅱ)—2的準確位置，并對其進行了驗證，發現了多層隱伏鉬礦體。

1 礦區地質概況

1.1 礦區地質特征

大官廠鈾鉬礦床位于沽源盆地中的蔡家營-雙腦包火山構造洼陷帶的東部，獨石口-沽源南北向斷裂與北東東向斷裂F45交匯部位，口道營-雙腦包火山斷陷凹槽中的寶石山次級隆起（見圖1）。

1.1 地層

礦區出露地層簡單，主要有張家口組二段的粗面巖和三段的酸性火山巖，南部見有白堊系西瓜園組地層分布。

1.2 構造

斷裂構造和隱伏裂隙式火山機構組成該區基本構造格局。近于平行的北東東向斷裂FH（Ⅰ）-Ⅰ（F45）和FH（Ⅱ）-2組成該區地塹式火山斷陷盆地，酸性火山巖及次火山巖沿FH（Ⅱ）-2噴溢和侵入形成礦區隱伏次火山機構。

北東東向斷裂組：F H（Ⅰ）-Ⅰ（F45）盆緣斷裂：它是區域性蔡家營—大官廠張家口組三段火山斷陷盆地北部盆緣斷裂，具有先壓后張多期活動特征，下通基底，上切蓋層。斷裂下盤為粗面巖，上盤為鉀長流紋巖流紋質晶屑凝灰巖。斷裂走向北東50～70°，傾向南東、傾角40～50°。沿構造有碎裂巖、和片理化，并有水云母化、硅化等蝕變現象。（見附圖1）

FH（Ⅱ）-2控礦斷裂：距：FH（Ⅰ）-Ⅰ斷裂1200-1800m，呈北東東70°方向展布，傾向北北西，傾角45～80°。西部地表有出露，東部為隱伏斷裂，斷層寬度20～30m，斷距大于700m，具有多期活動的特點。蝕變有水云母化、螢石化、硅化。該斷層沿走向和傾向均呈舒緩波狀產出，是礦床主要的控礦構造。經鉆探揭露，沿該構造有隱伏次流紋斑巖體的侵入并伴隨上覆巖層的隱爆震碎現象。與其平行的還有FH（Ⅱ）-1、FH（Ⅱ）-3、FH（Ⅱ）-5斷層。

北北西向斷裂組：該組斷裂分布在礦床的東部及其外圍。其中FHt（Ⅰ）-Ⅰ是根據地表和鉆孔資料推測的，走向北北西，傾向北東東，傾角75°。斷層為正斷層，寬約10m。該構造也是本礦床的主要控礦構造，鈾工業礦體主要分布與該構造以西。其余4條是據普通物探和水文資料推斷的。

1.3 次火山巖

礦床內侵入巖不發育，僅在礦床中部的部分鉆孔中見次流紋斑巖。呈巖株狀或脈狀產出，分布在7-25號勘探線之間，深度在280m以下，沿FH（Ⅱ）-2控礦構造侵入。

次流紋斑巖，巖石呈暗肉紅色、青灰色，斑狀結構，斑晶為渾圓狀石英和板狀長石，含量10～20%。石英斑晶大小為1～2mm，見有熔蝕邊和碎裂現象。長石斑晶為鉀長石，大小1～4mm，最大為3～6mm。基質為微晶-霏細結構。硅化比較強烈，并見有鉛礦化現象。次流紋巖體的分布特征：次巖體在5～25號勘探線之間深200～350m，空間沿北東東西向FH（Ⅱ）-2侵入，由西向東側伏，長約500m，視厚度8～87.3m，在15線、21、25線揭露的次流紋斑巖體中見鉬、鉛礦體和礦化體。由于次巖體的侵位及巖漿期后熱液活動，使上部圍巖產生隱爆、氣爆，形成了巖體頂部的鉀質流紋巖的隱爆角礫巖、氣屑角礫巖，為后期成礦創造了有力的成礦空間和物質交換條件。

2 EH4大地電磁測深、大功率激電測深和射氣測量工作方法

2.1 EH4大地電磁測深工作方法

音頻大地電磁法采用美國E M I和Geometrics公司聯合生產的EH4型Stratagem電磁成像系統。EH4是通過發射和接收地面電磁波來進行電阻率或電導率大地電磁測深的，連續的測深點陣組成地下二維電阻率斷面圖像。將大地近似看作水平層狀介質，空間中天然電磁場是垂直投射到地下的平面電磁波，在地面上用儀器觀測到相互正交的電磁場分量Ex、Hy；Ey、Hx，通過測量兩組正交的電場分量和磁場分量，由公式可以確定出地下介質的電阻率值，其計算公式為：

式中：f為電磁場頻率（Hz）；ρ為地下介質電阻率（Ω.m），由于實際的地下介質是不均勻的，因而計算的ρ值稱為視電阻率。探測深度理論上為個趨膚深度，計算公式為：

式中 δ為趨膚深度（m）。

由于該區的地磁干擾很小，采用天然源，單點張量觀測方式，測量兩個相互正交的電場和磁場分量，接收大地電磁信號的頻率范圍為10Hz-100kHz。

野外采用CEMP電磁矩陣排列觀測，電極距20米，疊加次數一般至少8次。采用的時間序列資料進行預處理后，再現場進行FFT變換，獲得電場和磁場虛實分量和相位資料。并且進行一維的BOSTIC反演。在一維反演的基礎上，進行TE和TM模式的聯合二維反演，利用儀器自帶的二維反演軟件快速自動成像，為了提高分辨率，二維成像的圓滑系數選擇0.3，同時，選擇較小的像素（橫向和縱向都為95），使數據得到加密，從而突出相對微弱的低阻異常。

2.2 大功率激電測深工作方法

大功率激電儀器采用北京地質儀器廠的DJF-10A數字直流激電儀，測量參數V1、ηs，測量過程為手動按鍵后自動進行，儀器中所觀測到的數據使用隨機通訊軟件通過傳輸線輸入計算機，輸入的測量數據為一次場、視極化率等。供電時間2秒，周期8秒，斷電延時200ms。發電機組使用日本產本田10KW發電機組。

供電極距AB/2在6m～1000m之間變化，測量極距MN/2在3m～40m之間變化，跑極按供電極距AB/2和測量極距MN/2組合表(見表1)進行，采用對稱四極裝置。

表1 供電極距AB/2和測量極距MN/2組合表

2.3 射氣測量工作方法

測量工作按照測點位置，用大錘和鋼釬打孔，孔深一般為0.6～1m，盡量保持各測點同樣孔深，以保證取氣深度一致。打好孔后，把取樣器放入孔內，取樣器地表處緊緊貼著孔眼壁，將Ra金屬片放入高壓取樣器內，卡死高壓取樣器，將閥門放到吸氣位置，用抽氣筒抽氣，一般2～3次，抽氣完畢，將閥門放到關位置，按下高壓按鈕，開始加高壓，警報響后，快速取出Ra金屬片放入測量器內，儀器開始自動測量，測量完畢，將閥門放到排氣位置，排除氣體后，準備下一個點的測量。

3 測量結果及解釋

根據已有探礦工程控制，推測在25～29線之間FH（Ⅱ）-2斷裂的位置應向南移，并且存在受斷裂和隱伏次流紋斑巖控制的鈾多金屬礦化。為確定控礦斷裂的位置，在25線、29線各布置10個激電測深點，點距20米；旨在為鉆探驗證提供依據。從圖4-1（右）可以看出，整個斷面整體視極化率不高，在0.35～1.35%之間，多呈團塊狀分布，推測為局部礦化體引起，而碎屑狀、角礫狀破碎的巖石也限制了二次場的產生，所以視極化率值不高。視電阻率值基本都在200Ω.m以下，推測為沉凝灰巖、凝灰質砂巖等一套低電阻率巖體的電性反映。淺部存在一低阻覆蓋層，視電阻率在幾歐姆米到50歐姆米之間，為地表第四系的浮土覆蓋層的電性反應，厚達50米左右。在標高1350米以下，視電阻率等值線梯度陡立，可分為左右兩個部分，推測FH（Ⅱ）-2斷裂從此通過。左側電阻率（110Ω.m以下）低于右側電阻率（110～200Ω.m），但是左右之間的界限不明顯。所以又增加了對構造反應靈敏的EH4大地電磁法，經過采集數據、反演、成圖。得出的結果與大功率激電成果極為一致，見圖2（左）。EH4電阻率斷面成果也顯示在標高1350米以下視電阻率等值線梯度很陡，兩種方法都捕獲到了斷裂FH（Ⅱ）-2的位置。大官廠地區地表都是莊稼地，覆蓋厚，普通物探方法很難準確判斷斷裂FH（Ⅱ）-2通過地表的位置。物探組提出用放射性射氣測量方法，點距加密到10米，測量結果見圖3。0～60米氡濃度基本在2000Bq/m3左右，60～120米段氡濃度基都在2000 Bq/m3以上，峰值出現在80米處，值為4064 Bq/ m3。120～180米段沒有明顯的波峰，值都在1000～2000 Bq/m3之間。推測80米處為斷裂通過地表處，氡氣沿構造上升至地表使得測點處濃度最高。

結合三種方法推斷，斷裂FH（Ⅱ）-2在29線從地表80米處通過，北傾，傾角在80°左右。

25線和29線情況類似，淺部覆蓋層北段比南段稍厚，南北兩側的視電阻率等值線梯度更明顯，視極化率極值更高。射氣測量曲線整體相對29線平緩，極值點出現在90米處，極值3513 Bq/m3。

經過項目組一致討論決定在29線布設鉆孔ZK29-10，傾角85°，方位角160°。最終鉆孔施工深度425.36米，在標高1400米到1100米見到多層鉬礦體。鉆孔巖性基本為張家口組三段五層和六層的塊狀鉀長流紋巖、沉凝灰巖、凝灰質砂巖和晶屑玻屑凝灰巖。這也解釋了低電阻率的原因。

4 結語

大官廠鈾鉬礦床礦床產于其上盤與次級斷裂FH(Ⅱ)—2控礦斷裂呈“入”字型交接形成的次級火山斷陷凹槽內，與其配套的北北西向斷裂控制了礦體的定位分布，并為礦液的運移提供了通道和存儲空間。FH(Ⅱ)—2斷裂有直接控制著次流紋斑巖體沿侵位。隱伏的次流紋斑巖體侵位又是在封閉環境下發生隱爆作用（至少兩期）主導因素，隱爆作用使圍巖形成隱爆角礫巖、震碎角礫巖，是晚期鈾鉬鉛金屬礦化的有利場所。因此，準確捕獲斷裂FH(Ⅱ)—2的位置對于擴大大官廠鈾鉬資源儲量有著十分重要的意義。此次物探方法在大官廠地區的合理應用，提高了找礦效果，對下一步在25線鉆孔布設提供了有力的依據。

在大官廠地區使用普通物探和放射性物探綜合找礦驗證了物探方法的準確性和一致性。通過鉆探施工說明物探方法配合使用可以很好的解決地質問題。

[1]程志平主編.電法勘探教程[M].北京：冶金工業出版社，2007.

[2]嚴振合等.河北省沽源縣大官廠鈾鉬多金屬礦區物探報告[R].天津：核工業二四七大隊

this paper briefly introduceths e principale nd work methodo f EH4 ContinuouCs onductivitIy mage ry System. And usingi nducepd olariza! tion method and emanation survey with it in Daguangchang U-Mo deposits, Hebei,f inding accuratelyt he positiono f FH(Ⅱ)—2 fracture. Improvintg he impact of finding mine in Daguangchang area.

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.10.007

高明山（1985-），男，江蘇鹽城人，2008年畢業于廣西桂林工學院勘查技術與工程專業，獲工學學士學位，助理工程師 。

圖2 (左)29線EH4電阻率測深斷面 (右)29線大功率激電測深斷面

圖3 29、25線射氣測量剖面圖

圖4 (左)25線EH4電阻率測深斷面 (右)25線大功率激電測深斷面