物探方法在石墨找礦中的應(yīng)用

丁子建（中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心河北總隊，河北 保定 071051）

物探方法在石墨找礦中的應(yīng)用

丁子建
（中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心河北總隊，河北 保定 071051）

【摘 要】本文闡述了物探方法在石墨找礦中的應(yīng)用。以河北省張北縣義哈德一帶石墨找礦為例，敘述物探電法在地表蓋層較厚的情況下，根據(jù)激電中梯成果找尋石墨礦化異常。為張家口、內(nèi)蒙古地區(qū)石墨找礦提供參考依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】石墨；物探；激電中梯；低阻高充電率

石墨具有耐高溫、導(dǎo)電、導(dǎo)熱、潤滑、化學(xué)穩(wěn)定、可塑、抗熱震等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于冶金、機(jī)械、耐火、電器電子、環(huán)保、新能源汽車、航空航天、國防等工業(yè)領(lǐng)域，是支撐高新技術(shù)發(fā)展的戰(zhàn)略物資。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對石墨也開發(fā)了許多新用途，特別是2004年，從石墨中分離出石墨烯，石墨烯的出現(xiàn)在科學(xué)界激起了巨大的波瀾。

目前，我國優(yōu)質(zhì)的大鱗片石墨基礎(chǔ)儲量減少較快，資源保障程度低，保障年限僅13年，如果按照目前的開采方式和速度，國內(nèi)已探明的石墨資源將消耗殆盡，屆時我國將從國外高價進(jìn)口石墨，由石墨大國變成石墨貧國。因此，尋找晶質(zhì)石墨礦產(chǎn)資源對我國科技發(fā)展、國防建設(shè)有著重要意義。

河北省張家口壩上地區(qū)以及相鄰的內(nèi)蒙古地區(qū)，是華北一帶石墨的重要產(chǎn)區(qū)，以往發(fā)現(xiàn)過多處大、中型石墨礦床。但受獨(dú)特的地質(zhì)條件影響，大部分石墨含礦層被第四系或新地層覆蓋，地表很難發(fā)現(xiàn)露頭，對石墨礦床的規(guī)模難以確定。因此，常采用物探的方法結(jié)合其他探礦手段進(jìn)行石墨找礦。

1　地質(zhì)背景

本次物探找礦試驗區(qū)在張家口壩上地區(qū)的張北縣義哈德一帶，該處大地構(gòu)造位置為華北地臺(Ⅰ)內(nèi)蒙地軸(Ⅱ)之張北臺拱(Ⅲ)內(nèi)，石墨礦的主要含礦地層為太古界紅旗營子群(Ar3h)。巖性以一套含石墨的片麻巖、變粒巖為主，主要巖性有：石墨(含石墨)片麻巖、石墨(含石墨)變粒巖、石墨(含石墨)黑云斜長片麻巖等。主要礦物成分為斜長石、石英、鉀長石、黑云母、石墨等，石墨含量一般為1%～5%，其次為絹云母、白云母、高嶺土等。局部可見磁鐵礦，褐鐵礦化較強(qiáng)。地層中常見有石英脈，石英脈長1～500m，寬0.1～15m，產(chǎn)狀復(fù)雜，以北西、北北西向為主，局部見團(tuán)塊狀石英。

由于該處地理位置位于內(nèi)蒙古高原南緣，屬高原丘陵地帶，地形高差較小。地表多被新生界第四系上更新統(tǒng)和全新統(tǒng)地層所覆蓋，覆蓋層一般0.5～30m。僅在少數(shù)低矮山丘處可見太古界地層出露，但出露范圍有限，見圖1。

2　物探特征分析

根據(jù)找礦試驗區(qū)地質(zhì)特征分析，石墨礦床屬區(qū)域變質(zhì)礦床，礦體形態(tài)呈似層狀、透鏡狀，礦石質(zhì)量較穩(wěn)定，礦區(qū)構(gòu)造較簡單，巖漿巖分布較少。石墨含礦巖層大部分被第四系所覆蓋，因此，物探采用大功率激電中梯測量及剖面測量。

2.1 物性特征

試驗區(qū)內(nèi)物性(電性)測量結(jié)果見表1。

由表1可知：區(qū)內(nèi)所采四種標(biāo)本的極化率值均較低，均值在1%左右，僅褐鐵礦化變質(zhì)花崗巖的極化率最大值為3.06%，電阻率值大致可以分為低、中、高三個等級，其中片麻巖為低阻，電阻率幾何均值為318Ω·m；褐鐵礦化變質(zhì)花崗巖和安山玄武巖為中阻，電阻率均值在1 100～1 200Ω·m之間；大理巖的電阻率值最高，均值達(dá)到5 000Ω·m。根據(jù)附近礦區(qū)巖芯電性資料可見：石墨化變粒巖、黃鐵礦化變粒巖及鉛鋅礦的極化率值均較高；鉛鋅礦的極化率最小，均值達(dá)到7.6%；石墨化變粒巖的極化率值最高，達(dá)到14.2%，但是石墨化變粒巖及鉛鋅礦的電阻率值均較低，最大不超過235Ω·m；黃鐵礦化變粒巖的電阻率值較高，均值達(dá)到3 045Ω·m。

由試驗區(qū)實測的視充電率值的大小，可以分為高充電率(＞100ms，相當(dāng)于極化率16.7%)、中等充電率(40～100ms，相當(dāng)于極化率6.7%～16.7%之間)和低充電率(＜40ms，相當(dāng)于極化率＜6.7%)三個等級，同理按照野外實測剖面的視電阻率值的大小，可以將本區(qū)分為高阻(＞300Ω·m)、中阻(100～300Ω·m)和低阻(＜100Ω·m)三個等級。

2.2 剖面異常

試驗區(qū)內(nèi)1～4剖面在西部具有明顯的低阻高充電特征，在剖面的中間部位的電阻率變化梯級帶附近具有明顯的次一級的高充電率特性，以4剖面為例說明如下：

4剖面視充電率值(見圖2)在1.05～165.6ms之間，幅值變化較大，異常明顯，初步推斷視充電率有兩處異常，分別命名為Ms1和Ms2異常，視充電率Ms1異常中心在剖面的西部，極高值在262號點(diǎn)處，達(dá)165.6ms。結(jié)合地質(zhì)剖面可明顯看出，視充電率高值異常Ms1分布于紅旗營子群出露地段的邊緣，根據(jù)異常向北東向范圍有增寬的趨勢，且該激電異常所處的位置在紅旗營子群變粒巖與白堊系張家口組地層的交界部位，初步判斷異常與斷裂構(gòu)造破碎帶內(nèi)賦存的極化體有關(guān)。

由試驗區(qū)1～4剖面繪制的視充電率、視電阻率等值線平面圖(圖3、圖4)可見：試驗區(qū)內(nèi)可圈定四處激電異常(編號Ms1、Ms2、Ms3、Ms4)。Ms1為明顯的低阻高充電特征，異常走向為北東向，南西窄、北東寬，異常向兩側(cè)均沒有封閉，因此推斷向北東或南西方向有延伸。

根據(jù)以上各種數(shù)據(jù)綜合分析認(rèn)為，Ms1的視充電率值明顯的高于圍巖及實測鉛鋅礦標(biāo)本的視充電率值，視電阻率值又較低，低于100Ω·m，判斷異常Ms1為石墨礦化引起的激電異常，因此Ms1范圍附近有發(fā)現(xiàn)隱伏石墨礦可能，且異常向兩側(cè)均沒有封閉，因此，有向北東或南西方向延伸的可能。

2.3 取樣測試結(jié)果

圖1　河北省張家口壩上地區(qū)地質(zhì)簡圖

為了驗證試驗區(qū)內(nèi)的Ms1異常，在4剖面的248號點(diǎn)進(jìn)行了鉆探驗證。鉆孔編號HZK-1，鉆孔傾角75.42°，鉆孔方位角136°，孔深359.3m，孔內(nèi)取樣62件。鉆孔內(nèi)樣品固定碳分析結(jié)果見表2。

表2　HZK-1樣品分析結(jié)果

圖2　試驗區(qū)4剖面激電中梯視充電率、視電阻率剖面平面圖

圖3　試驗區(qū)激電中梯視充電率等值線平面圖

圖4　試驗區(qū)激電中梯視電阻率等值線平面圖

由表2可知，固定碳含量≥2.5%的樣品22件，其中H39～H59樣品固定碳含量均達(dá)到邊界品位(H47、H51、H55、H56固定碳含量未達(dá)到2.5%，但十分

接近)，代表孔深65.4～86.4m，連續(xù)21m，因此，推斷該層石墨礦體厚度較大。

3　結(jié)論

根據(jù)試驗區(qū)物探激電中梯分析結(jié)果，Ms1異常低阻高充電率特征，結(jié)合Ms1異常附近為太古界紅旗營子群含石墨地層的地質(zhì)特征，判斷異常為石墨礦化引起的異常，經(jīng)過鉆探驗證，該處的石墨礦體厚度巨大，且Ms1異常區(qū)向兩側(cè)均沒有封閉，石墨礦體有向北東或南西方向延伸的可能，因此，該處具備發(fā)現(xiàn)石墨礦床的前景。

張家口壩上地區(qū)以及相鄰的內(nèi)蒙古地區(qū)含石墨地層相似，地質(zhì)條件特征相似，都為大面積第四系地層所覆蓋，綜合上述物探電法在該地區(qū)石墨找礦實例，對該地區(qū)石墨找礦具有一定的參考價值。今后可在物探電法資料分析的基礎(chǔ)上，注意低阻高充電率異常的分析，以期發(fā)現(xiàn)新的石墨礦點(diǎn)。

【礦產(chǎn)資源】

【勘查技術(shù)】

【收稿日期】2015-01-16

【文章編號】1007-9386(2015)04-0026-03

【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A

【中圖分類號】P619.252；P631.321