物探方法在鋁土礦找礦中的應(yīng)用

韋勝永 胡濤

摘要：鋁土礦是我國重要的戰(zhàn)略資源，加快鋁土礦找礦工作，提高資源儲備水平對于保障我國經(jīng)濟(jì)社會持續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義。當(dāng)前鋁土礦找礦處于攻深找盲階段，物探方法可有效地運(yùn)用鋁土礦或其含礦巖系與圍巖的物性差異，確定含礦巖系及鋁土礦的空間分布，為開展精確找礦、減小地勘風(fēng)險(xiǎn)具有重要作用。本文主要結(jié)合某研究區(qū)鋁土礦地質(zhì)特征，分析了音頻大地電磁法和直流電測深這兩種物探方法在鋁土礦找礦中的應(yīng)用效果，研究表明這兩種物探方法在鋁土礦找礦中的應(yīng)用是極為有效、可以推廣的。

關(guān)鍵詞：音頻大地電磁法；直流電測深；鋁土礦

引言

在鋁土礦找礦工作中，由于各礦區(qū)不同，礦體的埋深、覆蓋層厚度及規(guī)模大小等存在差異，相關(guān)勘查方法的使用可能會受到客觀條件的影響，制約地質(zhì)勘查工作的開展，因此，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇兩種以上方法開展鋁土礦找礦工作。物探方法在鋁土礦找礦中的應(yīng)用，可以加強(qiáng)對探測結(jié)果的對比和驗(yàn)證，提高資料的真實(shí)性和可靠性，也能避免采礦過程中可能出現(xiàn)的一些潛在風(fēng)險(xiǎn)，目前已成為未來深部找礦以及地質(zhì)勘查的重要手段。

1.地質(zhì)概況

（1）礦區(qū)地質(zhì)。某地區(qū)鋁土礦整體構(gòu)造相對簡單，大致呈東傾向的單斜構(gòu)造，地層傾角在10°～20°；研究區(qū)內(nèi)NE-SW走向的斷層發(fā)育，尤其中部斷層構(gòu)造規(guī)模較大，對礦體分布具有重要影響。

（2）礦床地質(zhì)特征。研究區(qū)鋁土礦為碳酸鹽巖古風(fēng)化殼型沉積礦床，其成礦物質(zhì)主要來源于硅酸鹽風(fēng)化物質(zhì)。礦體的賦存規(guī)模通常與洼地規(guī)模、凹槽發(fā)育程度及地層沉積厚度等相關(guān)，一般在面積較大的巖溶洼地、凹槽內(nèi)形成厚度穩(wěn)定、品位中等的大型礦體，而在面積較小的巖溶洼地、凹槽內(nèi)礦體規(guī)模較小或沒有礦體沉積。

2.物探方法的應(yīng)用

2.1地球物理特征

奧陶系：該地層下部為灰色白云質(zhì)灰?guī)r，中部為青灰色厚層狀石灰?guī)r、花斑

灰?guī)r及白云質(zhì)灰?guī)r；上部為灰質(zhì)白云巖及角礫狀泥質(zhì)白云巖。

石炭系：為一套灰白色砂巖、灰黑色頁巖、燧石巖、含燧石團(tuán)塊灰?guī)r及煤層等組成的海陸交互相含煤巖系。

二疊系：為一套粘土頁巖、黑色頁巖、砂質(zhì)頁巖夾煤層、灰白色砂巖、砂質(zhì)泥巖等組成的含煤巖系。

三疊系：底部為淺灰色鈣質(zhì)泥巖夾薄層泥灰?guī)r，上部為淺灰色中至厚層狀含生物碎屑灰?guī)r夾灰綠色、紫紅色泥巖。

第四系：大面積分布于山頂平臺、山前平地或溝谷中，由黃土及砂礫石組成，通常厚度達(dá)0m～60m。

從表1提供的巖礦石密度資料可知，鋁土礦系上覆地層密度值約高出0.72×10³kg/m³，與奧陶系灰?guī)r存在0.52×10³kg/m³的密度差，可見鋁土礦系與圍巖密度間存在明顯的差異，待差異達(dá)到一定程度上可引起局部重力高異常。

2.2音頻大地電磁探測

音頻大地電磁探測線與構(gòu)造的走向相垂直，共計(jì)物理測量點(diǎn)44個(gè)，測量總長度為5.75km，測量儀器為EH-4，在測量數(shù)據(jù)采集完成后，需對數(shù)據(jù)進(jìn)行解編轉(zhuǎn)換、編輯、識別、校正、反演計(jì)算等處理。大地電磁法所獲取的數(shù)據(jù)資源包括兩種極化模式：TE和TM，這兩種極化模式分別是電場、磁場與構(gòu)造走向相順應(yīng)。相關(guān)學(xué)者認(rèn)為，TE模式具有以下特征：數(shù)據(jù)不受地表不均勻性的影響、縱向分辨能力強(qiáng)等，本研究中為了提高反演解釋精度，故選擇TE模式的數(shù)據(jù)。

從TE模式數(shù)據(jù)所提供的反演結(jié)果來看，其能夠呈現(xiàn)出清晰的高低阻分界面，即圖1中的紅色虛線表示巖性分界面，即灰?guī)r與砂泥巖的分界面，深度為225m。結(jié)合已知的地質(zhì)資料，推測剖面層表層高阻與下覆低阻對應(yīng)的巖地層相差4.5km～5.7km，能將構(gòu)造清晰地展示出來，與實(shí)際地質(zhì)條件相符。

2.3直流電測深推斷目標(biāo)體異常

直流電測深這種物探方法能夠直接反映出一定深度范圍內(nèi)地層電性的分布特征，其所涉及的資料可為反演、靜校正等音頻大地電磁資料的處理提供約束條件，同時(shí)直流電測深曲線還可對音頻大地電磁的異常進(jìn)行細(xì)分，明確出目標(biāo)體的異常。因此，本研究沿著音頻大地電磁測線布置了6個(gè)直流電測深點(diǎn)，目的在于對地下介質(zhì)電性層的分布特點(diǎn)進(jìn)行明確，直流電測深供電及測量極距如表2所示。

選取三個(gè)代表性的測點(diǎn)分別為：1號測點(diǎn)（29°13.284'N，107°37.699′E）、2號測點(diǎn)（29°13.168'N，107°37.106′E）、3號測點(diǎn)（29°13.041′N，107°37.853′E）。圖2為三個(gè)測點(diǎn)所得到的視電阻率曲線，橫軸、縱軸分別表示供電極距（m）和測量極距時(shí)所對應(yīng)的電阻率值（Ω·m）。

從圖2可以看出，1號測點(diǎn)曲線類型屬于Q型，當(dāng)橫軸AB/2較小時(shí)，淺地表的電阻率就越高，最高值為1200Ω·m；隨著供電極距的增加，電阻率呈下降趨勢較為明顯，這與實(shí)際地質(zhì)情況相符。2號直流電測深點(diǎn)曲線類型為K型，中心點(diǎn)位于泥土覆蓋層上，供電極距較小時(shí)，電阻率表現(xiàn)為下降的趨勢，通常在2000·m～400Ω·m；當(dāng)供電極距為50m時(shí)，電阻率達(dá)到1200Ω·m～1400Ω·m，此處屬于灰?guī)r地層；當(dāng)供電極距增大至125m～325m時(shí)，此時(shí)電阻率受到下覆砂泥巖層的影響較大，電阻率變化在800Ω·m～1000Ω·m；當(dāng)供電極距達(dá)到470m時(shí)，電阻率變化為400Ω·m，此處為砂泥巖層。3號直流電測深點(diǎn)的地表地質(zhì)情況與2號測點(diǎn)相似。

從這三個(gè)測點(diǎn)的測深曲線來看，測量極距在125m～325m間，視電阻率有細(xì)微的變化，而這個(gè)深度范圍正是探測目標(biāo)礦層的重點(diǎn)區(qū)域。

4.鉆孔資料驗(yàn)證目標(biāo)異常

上文所述的音頻大地電磁測深剖面和直流電測深資料方法分別解決了巖性分界面和巖性接觸帶存在的異常特征問題，但并不能確定該處異常是鋁土礦引起的。鉆孔ZK14304能夠在深度209.57m處見礦，這一點(diǎn)與直流電測深推測的異常相吻合；礦層上部巖性為灰?guī)r，下部分布著粘土巖和頁巖，這一點(diǎn)符合音頻大地電磁測深剖面的解釋，可見鉆孔資料可以幫助音頻大地電磁測深的反演資料進(jìn)行精細(xì)解釋。鉆孔 ZK14304見礦處位于高低阻接觸帶，針對這種情況，物探地質(zhì)解釋分界面的劃分應(yīng)更接近于高阻體，按照這一原則進(jìn)行修正，得出的資料基本與鉆探資料相符，在對應(yīng)歷程4km～5.0km段，推斷存在大塊高阻體。

結(jié)語

隨著鋁礦資源勘查與開發(fā)日趨往深部發(fā)展，這就需要運(yùn)用物探方法來完成相關(guān)工作，物探勘查充分利用了地下介質(zhì)不同的物性差異，再結(jié)合鉆孔資料的驗(yàn)證，即可以形成一套成熟、完整的地質(zhì)勘查方法。本文基于實(shí)際地質(zhì)鋁礦找礦項(xiàng)目，提出了音頻大地電磁法和直流電測深法的應(yīng)用，證明了物探方法的應(yīng)用可以將地質(zhì)問題真實(shí)反映出來，物探質(zhì)量和效率明顯提升，應(yīng)在地質(zhì)工程實(shí)踐中得以廣泛應(yīng)用。