激發(fā)極化法在礦產(chǎn)資源勘探中的應(yīng)用研究

徐文武，何振忠，張志靜，劉 廣

（安徽省地勘局311地質(zhì)隊(duì)，安徽 安慶 246003）

激發(fā)極化法是根據(jù)巖石、礦石的激發(fā)極化效應(yīng)來(lái)尋找金屬和解決水文地質(zhì)、工程地質(zhì)等問(wèn)題的一組電法勘探方法。它又分為直流激發(fā)極化法（時(shí)間域法）和交流激發(fā)極化法（頻率域法（SIP））。常用的電極排列有中間梯度排列、聯(lián)合剖面排列、固定點(diǎn)電源排列、對(duì)稱四極測(cè)深排列等。也可以用使礦體直接或間接充電的辦法來(lái)圈定礦體的延展范圍和增大勘探深度。

隨著激發(fā)極化法在新領(lǐng)域的應(yīng)用、新技術(shù)的突破與發(fā)展，礦產(chǎn)資源的勘探越來(lái)越受關(guān)注，因而掌握該類型礦床的探測(cè)手段具有重要的理論意義及現(xiàn)實(shí)意義。目前在礦區(qū)通過(guò)激發(fā)極化法物探工作，為地質(zhì)找尋晶質(zhì)礦產(chǎn)提供了較好的依據(jù)，取得了良好的應(yīng)用效果[1]。

1 研究礦區(qū)概況

1.1 研究礦區(qū)地質(zhì)概況

研究區(qū)主體位于秦嶺-大別造山帶大別構(gòu)造帶內(nèi)，郯廬斷裂帶分支——桐城-太湖斷裂（簡(jiǎn)稱桐-太斷裂）西北，磨子潭-曉天斷裂以南。桐-太斷裂以東屬下?lián)P子地塊，磨子潭-曉天以北為北淮陽(yáng)構(gòu)造帶。受控于郯廬斷裂帶的礦產(chǎn)資源極為豐富，多種礦藏量和產(chǎn)量居我國(guó)第一。

研究區(qū)夾持于桐-太斷裂和磨子潭-曉天斷裂之間，兩斷裂帶附近，斷裂構(gòu)造發(fā)育。桐-太斷裂北西側(cè)，其重要分支——桐城-菖蒲斷裂經(jīng)過(guò)查區(qū)東南部，向西南再分支出桐城-龍井關(guān)斷裂；桐城-菖蒲與桐-太斷裂間，發(fā)育一系列次級(jí)北東向斷裂。

區(qū)內(nèi)除兩大區(qū)域性斷裂外，斷裂構(gòu)造也較發(fā)育，包括北東向、北西向及近東西向斷裂；變質(zhì)表殼巖及變形變質(zhì)侵入體分布區(qū)巖石韌性變形較強(qiáng)，主要表現(xiàn)為形成早期韌性剪切帶，變質(zhì)表殼巖組合及桐城片麻巖套發(fā)生糜棱巖化作用及片理、片麻理發(fā)生塑性流變褶皺，導(dǎo)致區(qū)內(nèi)晶質(zhì)石墨礦體（石墨片巖）沿走向、傾向扭曲變形發(fā)育[2]。

1.2 研究礦區(qū)礦石物性特征

根據(jù)物性測(cè)定成果，研究區(qū)內(nèi)主要礦石的電性特征如下表1。

表1 研究區(qū)內(nèi)主要礦石的電性特征

由表中可看出：

圖1 研究區(qū)中梯測(cè)量ρs、ηs剖面平面圖

（1）片麻巖的極化率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他各類巖性的極化率，此類巖性所形成的異常極值將大大高于其他各類巖性所形成的異常極值。

（2）測(cè)區(qū)片麻巖類、角閃巖類、花崗巖類、混合巖類等巖性的電性很不均勻，各類巖性無(wú)論是極化率或電阻率都不大。

上述礦石電性差異為本次物探工作的開展提供了物性前提。

2 測(cè)量方法及布置

中梯激發(fā)極化法測(cè)量布線垂直研究區(qū)構(gòu)造線走向方向。儀器設(shè)置參數(shù)為正向供電3s，停供3s，反向供電3s,停供3s，一周期共12s;取樣延時(shí)時(shí)間200ms，取樣寬度時(shí)間40ms。激電中梯點(diǎn)距為20米，測(cè)量極距MN為40米，供電極距AB為2000米，觀測(cè)范圍在AB距中部的二分之一范圍內(nèi)。

激發(fā)極化法測(cè)深點(diǎn)選擇在激發(fā)極化法中梯測(cè)量的異常點(diǎn)位置。

供電脈沖采用5秒,供電周期為2周期；激發(fā)極化法測(cè)深為對(duì)稱四極垂向測(cè)深，裝置選擇在模數(shù)為6.25的雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙取平均間距為1cm左右的極距均勻分布；最小極距AB/2為3米，最大極距AB/2為500米，點(diǎn)距40米。

3 激發(fā)極化法測(cè)量成果

3.1 中梯剖面測(cè)量異常特征

中梯剖面測(cè)量布置了中梯剖面6條，剖面均垂直構(gòu)造線與穿過(guò)已知礦體布置。中梯成果剖面平面圖如圖1，由圖可知：視電阻率值與視極化率在礦體上方均出現(xiàn)了明顯激發(fā)極化異常；視電阻率特點(diǎn)是ρs在傾斜方向上明顯降低，在反傾斜方向上則ρs有所升高，在ρs極小值的那一邊指明了礦體的傾向，視電阻率ρs的異常極大值點(diǎn)，離開礦頂向反傾斜方向位移；視極化率特點(diǎn)是ηs在傾斜方向異常值較大且梯度變化小，反傾斜方向上ηs異常值小，但梯度變化比較大，另外視極化率ηs的異常極大值點(diǎn)，離開礦頂向傾斜方向位移，這也指明了礦體的傾向。

以上中梯剖面測(cè)量異常特征與測(cè)區(qū)的各礦體位置對(duì)應(yīng)良好，直接指導(dǎo)了礦體的勘查工作。

3.2 激電剖面測(cè)量成果及鉆孔驗(yàn)證

我們?cè)谥刑轀y(cè)量出現(xiàn)的異常段布置了4條激電測(cè)深剖面，下面就其中主要剖面P00線與P04線解釋如下：

（1）研究區(qū)P00線

激電中梯測(cè)量數(shù)據(jù)表明：該剖面500-820號(hào)測(cè)點(diǎn)視極化率值連續(xù)大于3%，其中760-800號(hào)測(cè)點(diǎn)之間視極化率大于4%，對(duì)應(yīng)視電阻率相對(duì)較低，在780號(hào)測(cè)點(diǎn)附近地表出露石墨層，礦層傾向南東，產(chǎn)狀較緩；測(cè)點(diǎn)1280-1300號(hào)測(cè)點(diǎn)之間視極化率值亦大于3%，對(duì)應(yīng)視電阻率相對(duì)較低，地表探槽中見(jiàn)石墨層出露，石墨層傾向南東，產(chǎn)狀較緩。

該剖面激電測(cè)深成果顯示，在剖面480-840測(cè)點(diǎn)之間，為極化率異常，異常于測(cè)點(diǎn)760附近向上延伸到地表，異常值較高，視極化率極值為5.56%，出現(xiàn)在800號(hào)測(cè)點(diǎn)的AB/2為70米的極距處，異常范圍較大，異常向下延伸未封閉，對(duì)應(yīng)異常的ρs值總體較低。

測(cè)點(diǎn)760-780間地表探槽見(jiàn)石墨礦體，石墨層傾向南東，傾角較小。剖面1280測(cè)點(diǎn)，為直立的極化率異常，異常極值為6.76%，出現(xiàn)在AB/2為50米的極距處，異常中心明顯，異常值較高，異常向下延伸未封閉，對(duì)應(yīng)異常的ρs值為低阻。

該剖面860-880號(hào)測(cè)點(diǎn)間施工ZK0001直孔，孔深140米，于孔深40米處開始見(jiàn)石墨礦體。該孔淺部為殘坡積層，厚7.5米，其下主要為角閃斜長(zhǎng)片麻巖，孔深40.6-85.57米之間見(jiàn)三層礦體，上面兩層為盲礦體。

從鉆孔揭露情況看，P00線760-920測(cè)點(diǎn)間中淺部的低阻異常為隱伏的石墨礦體引起，礦體連續(xù)性較好，礦體對(duì)應(yīng)高極化率異常。

該剖面1360號(hào)測(cè)點(diǎn)附近施工ZK0002孔，孔深300米，于井深39米處見(jiàn)薄層石墨礦化體。該孔淺部為殘坡積層，厚4.5米，其下主要為片麻巖、石英質(zhì)脈巖及角閃巖。從鉆孔揭露情況看，P00線1280測(cè)點(diǎn)低阻高極化率異常為礦體引起的異常[3]。

（2）研究區(qū)P04線

該剖面680-780號(hào)測(cè)點(diǎn)中梯測(cè)量視極化率值連續(xù)大于3%，對(duì)應(yīng)視電阻率相對(duì)較低，在720號(hào)測(cè)點(diǎn)附近地表TC0401中出露礦層，傾向南東，產(chǎn)狀較緩；測(cè)點(diǎn)1400-1420之間視極化率值亦大于3%，對(duì)應(yīng)視電阻率相對(duì)較低，在1340號(hào)測(cè)點(diǎn)附近地表出露礦層，傾向南東，產(chǎn)狀較緩。

該剖面激電測(cè)深成果顯示，在剖面660-740測(cè)點(diǎn)之間，為極化率異常，異常產(chǎn)狀近直立，異常值較高，視極化率極值為6.87%，出現(xiàn)在700號(hào)測(cè)點(diǎn)的AB/2為25米的極距處，異常向下延伸未封閉，對(duì)應(yīng)異常的ρs值總體表現(xiàn)為低阻。該剖面中深部視極化率值較高，連續(xù)性較好，異常值高。

該剖面780號(hào)測(cè)點(diǎn)附近施工ZK0401直孔，孔深120.35米。該孔淺部為殘坡積層，厚5.7米，其下主要為角閃斜長(zhǎng)片麻巖，于孔深70.97-72.63m米92.45-93.62之間見(jiàn)兩層層石墨礦體。

3.3 綜合認(rèn)識(shí)

（1）研究區(qū)礦石的極化率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他各類巖性的極化率，此類巖性所形成的異常極值將大大高于其他各類巖性所形成的異常極值。

（2）礦石的電性差異很大，此類巖性的離散程度很大，其引起的異常以高極化率、低電阻率異常形式出現(xiàn)。

（3）測(cè)區(qū)片麻巖類、角閃巖類、花崗巖類、混合巖類等巖性的電性很不均勻，各類巖性極化率值與或電阻率值都不大。

（4）礦石和其他各類巖性的極化率（ηs）相差懸殊，所引起的異常易與研究區(qū)大面積出露的花崗巖類、片麻巖類等巖性的電性不均勻而產(chǎn)生的異常的區(qū)分。

（5）中梯剖面視電阻率值與視極化率在礦體上方均出現(xiàn)了明顯異常；視電阻率特點(diǎn)是ρs在傾斜方向上明顯降低，在反傾斜方向上則有所升高，在極小值的那一邊指明了礦體的傾向，視電阻率的異常極大值點(diǎn)，離開礦頂向反傾斜方向位移；視極化率特點(diǎn)是ηs在傾斜方向異常值較大且梯度變化小，反傾斜方向上異常值小，但梯度變化比較大，另外視極化率的異常極大值點(diǎn)，離開礦頂向傾斜方向位移，這也指明了礦體的傾向。

以上中梯剖面測(cè)量異常特征與測(cè)區(qū)的各礦體特征對(duì)應(yīng)良好，具有直接指導(dǎo)礦體的勘查工作的意義。

（6）測(cè)區(qū)內(nèi)礦石地段，激電中梯視極化率有明顯的高異常反映，而對(duì)應(yīng)異常區(qū)域的激電測(cè)深ηs擬斷面圖上也顯示地下存在一高極化體，視極化率值較高，對(duì)應(yīng)異常的ρs值表現(xiàn)為低阻，屬于低阻高極化異常，這與礦體的電性特征相吻合[4]。

測(cè)區(qū)各見(jiàn)礦孔均位于中梯剖面的低阻高極化段，并且激電測(cè)深剖面均有相應(yīng)異常對(duì)應(yīng)；未見(jiàn)礦孔其對(duì)應(yīng)的激電中梯剖面與激電測(cè)深剖面大部分不具有以上的綜合異常特征。

4 結(jié)語(yǔ)

結(jié)合地質(zhì)資料和礦物性特征，研究區(qū)認(rèn)為角閃斜長(zhǎng)片麻巖組為區(qū)內(nèi)主要的含礦層。

通過(guò)激電中梯剖面測(cè)量及激電測(cè)深剖面測(cè)量工作，基本了解了區(qū)內(nèi)礦體及其圍巖的電性特征，并通過(guò)對(duì)其物探異常特征的綜合分析研究，認(rèn)為測(cè)區(qū)礦體、礦石具有明顯的低阻高極化的傾斜板狀體特征，其特征可進(jìn)一步指導(dǎo)下步工作的開展與找礦工程布設(shè)。建議下一步普查工作應(yīng)加強(qiáng)各種物探方法的綜合應(yīng)用與研究，以達(dá)到事半功倍的良好找礦效果。