大功率激電在新疆哈密市泉東山某鉛鋅礦區的應用效果

李啟興，蔡蘭蘭，顏偉裕，李 慧

（湖南省核工業地質局三〇四大隊，湖南 長沙 410019）

礦區位于哈密市東偏南155°方向約220km處，處于東天山地區卡瓦布拉克（沙泉子）斷裂與星星峽斷裂所夾持的銅、金、鉛、鋅、鐵成礦帶內。礦區內前人未進行系統的科研工作，物探工作尚為空白。為此，該區開展了大功率激電中梯剖面測量、激電測深工作，總結礦區內的激電特征，劃分成礦有利異常，經鉆孔驗證，在推斷的位置上發現鉛鋅礦體，為礦區尋找隱伏礦體提供了成礦地球物理信息。

5) 細骨料：天然中砂，含泥量1.4%，表觀密度為2591 kg/m3，堆積密度為1613 kg/m3；

1 區域地質概況

區域上該鉛鋅礦床位于中天山地塊的東部(圖1)，該地塊鉛鋅金銀成礦地質條件優越，鉛鋅礦成礦主要與元古界碳酸鹽巖-碎屑巖建造有關，如新發現的大型的彩霞山和紅星山鉛鋅礦、玉西銀(鉛鋅)礦等。

區域地層，主要有石炭系狼泉組；薊縣系泉東山組、沙井子組；長城系約飛井組；下元古界劉家巖組；區域內侵入巖較發育，根據侵入巖之間接觸關系及花崗巖類同源巖漿化序列的理論和同位素資料，可分為泥盆紀沙子井超單元和石炭紀泉東山超單元，第四系洪積—沖積疏松砂礫、亞礫土沿溝谷分布較廣（圖2）。

區域構造，約飛井韌性剪切帶斜穿礦區，傾向北西，傾角60°～70°，并具右行平移，在礦區內右行剪切約310m（本次工作實測）。斷裂帶多見有布丁構造、多米諾骨牌構造。該斷裂斜穿礦區，與鉛鋅銀礦關系十分密切。

區域巖漿巖，以華力西期的巖漿活動表現得極其頻繁而劇烈，分布也最為廣泛。巖體內Pb、Zn、Cu、Ag含量普遍高于克拉克值。主要巖性為閃長巖和二長花崗巖。它們為巖漿期后含礦熱液的運移、富集、成礦提供了豐富的物質來源及熱動力基礎。

圖1 東天山大地構造略圖（據秦克章等，2002修改）

2 礦區地質特征

2.1 地層

主要以薊縣系泉東山組地層為主（見圖3）。主要巖性為灰巖、白云巖，近礦圍巖為白云巖化灰巖。

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圖2 礦區區域構造綱要圖

結合地質填圖及已知的見礦淺井，對所有的剖面數據進行了統計（表1）：

白云巖呈灰白色，細晶微晶結構，致密塊狀構造，層理紋不明顯，隱約可見，層理紋斜交于巖心壁，巖石滴稀鹽酸起泡不明顯。

2.2 構造

約飛井韌性斷裂（一級）通過本礦區，構造屬導礦構造，形成熱液上升的主要通道，對礦床的形成起主導作用，宏觀控制著整個成礦帶。受約飛井韌性斷裂剪切帶影響，礦區內形成了六條NE—NEE向次級構造破碎帶，其中規模較大的主要有F1與F2。

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構造破碎帶F1：位于礦區南部，長度大于2km，斜貫工作區南部，呈NE—NEE向展布，最寬處達20m，最窄1m。傾向NW，傾角70°～83°。破碎帶多見碎裂的團塊狀、脈狀石英脈及渾圓狀構造角礫巖，角礫成分以結晶灰巖為主，見褐鐵礦化。斷裂兩側巖層揉皺、破碎，片理化強，破碎片理化帶寬5m～20m，具剪切破碎帶性質。

圍巖蝕變主要分為兩期：礦前期，礦期。

遵從從已知到未知的原則，我們在JDⅠ-1號異常體上進行了激電測深工作，結合已有的ZK02、ZK03和ZK04的地質資料與測深擬斷面圖（圖5，以AB/2為縱坐標），我們發現：

2.3 巖漿巖

礦區內巖漿巖主要為華力西期似斑狀花崗巖，分布在礦區東部、東南部等，呈脈狀、巖株狀產出。

綜上，首先我們應當以長遠的眼光，在追求經濟利益的同時，注重環境的保護，以科研院所為主要依托，充分發揮知識經濟的堅實后盾作用，將產學研鏈條有機結合起來，推進產業的轉型升級，以消耗更少的資源，以造成更少的環境破壞和污染，來獲得更大的經濟效益，從而促進整體經濟又好又快發展。

2.4 圍巖蝕變

構造破碎帶F2：位于礦區中南部，長度840m，NEE向展布，兩端均為第四系掩蓋，寬3m～34m，傾向南，地表近乎直立，略向北傾，深部逐漸向南緩傾，傾角68°～83°。構造巖由硅化蝕變灰巖和石英脈等組成，具有明顯的褐鐵礦化和鉛鋅礦化等。該硅化破碎蝕變帶是礦區主要的容礦構造，見礦區唯一出露地表的PZ1號鉛鋅礦體，長約20m，水平厚度2m，走向NEE，北傾，傾角80°，現已被采空。

礦前期蝕變主要為硅化和絹云母化。硅質熱液沿斷裂帶(F2)及兩側圍巖充填交代，形成白色中粗粒塊狀石英脈，交代斷裂破碎帶圍巖形成硅化破碎蝕變帶或硅化灰巖、硅化大理巖、硅化白云質灰巖等。絹云母化主要發育在結晶灰巖劈理面和構造強烈擠壓部位。

圖3 礦區地質略圖

礦期蝕變主要為硅化、綠泥石化、碳酸鹽化等。成礦期硅化沿斷裂帶分布，形成煙灰色石英，呈細脈狀產出，細粒結構，與金屬硫化物（方鉛礦、閃鋅礦、磁黃鐵礦等）膠結早期形成的白色粗粒脈石英碎塊或角礫。

碳酸鹽化主要發育在石英脈兩側破碎蝕變帶內，呈細脈狀產出，與鉛鋅礦化相伴產出。

面狀要素中軸線的提取類似山脊線，存在較多種算法，大致可歸納為兩大類：一是基于距離變換的中軸線生成，通過距離變換圖得到骨架像元，跟蹤距離變換圖中的“山脊線”獲得線寬為1或2的條狀點集，這些點的軌跡即為中心軸線；第二類則是在不影響原柵格影像拓撲連通性的基礎上，按對稱原則逐一刪除影像邊緣點像元，最后生成中軸線。本文主要在第二類方法的基礎上，采用基于數學形態學的細化算法以獲取中軸線。

經過一系列標準化工作的實施，重慶市婚管中心初步制定并形成了一套較為規范、完善的服務標準體系。該標準體系參考GB/T 24421.2——2009《服務業組織標準化工作指南 第2部分：標準體系》制定，由通用基礎、服務提供、服務保障三大子標準體系構成。其中，針對“家和計劃”項目專門建立了管理標準體系，為工作人員有序管理“家和計劃”項目單位、保障項目服務質量、擴大項目服務規模提供了重要參考，使其能夠做到服務工作有標可依、管理工作有標可據、成果評估有標可憑。

3 地球物理特征

礦區出露巖性較為簡單，主要為灰巖、結晶灰巖、輝綠巖脈及閃長巖脈等。結晶灰巖層理面見薄膜狀炭質物，層間滑動致弱石墨化。礦化主要為方鉛礦、閃鋅礦和少量的Au及孔雀石化等。

灰巖呈深灰色，細晶微晶結構，巨厚層狀構造。巖石較為致密，由顏色深淺變化顯示出層理，單層厚2mm～4mm。層理面見薄膜狀炭質物，層間滑動致弱石墨化。方解石細脈可見，有的大角度與層理紋相交，有的相交角度較小。巖石滴稀鹽酸劇烈起泡。

表1 礦區電性參數統計表

工區視極化率波動范圍為1.1%～13.7%，均值為7.9%，極化率從高到低依次為含炭灰巖、白云巖化灰巖、結晶灰巖及輝綠巖脈、斑狀花崗巖、鉛鋅礦化灰巖及石英脈、灰巖。

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工區視電阻率波動范圍為155Ω.m～11459Ω.m，均值為2324Ω.m，各巖性視電阻率從高到低依次為：灰巖最高，結晶灰巖、白云巖化灰巖及輝綠巖脈次之，斑狀花崗巖、鉛鋅礦化灰巖及石英脈、含炭灰巖等巖石電阻率均相差不大。

礦體賦存處其極化率值比灰巖稍高，在保證數據精度的前提下，我們可以分辨出礦致異常。

4 大功率激電工作參數

儀器設備采用重慶地質儀器廠生產的DJF10-2B大功率激電發送機、DJZ-10整流電源、假負載和加拿大Scintrex公司研制的IPR-12時間域激電接收儀。

儀器參數為經試驗剖面后確定并應用至全區：

供電時間8s，周期32s，疊加4次，延時200ms，取樣寬度20ms。測量結果為視充電率Mx，為斷電200ms后記錄二次場衰減曲線中的電位在20ms時間間隔的積分值與極化場（總場）的比值。視電阻率ρs由觀測到的一次電位Vp、供電電流I和裝置系數K計算得來。

本次激電中梯剖面工作采用短導線方式，AB=1500m，MN=20m；觀測區段1000m，局部達1100m。線距50m；激電測深工作采用不等比對稱四極裝置。

5 激電異常找礦效果分析

5.1 激電中梯異常的定性解釋

本次激電中梯測量成要果劃分的異常主要分兩類，JDⅠ類異常為綜合異常；低阻高極化異常體圈定為JDⅡ類異常。

5.1.1 JDⅠ類異常定性解釋

JDⅠ-1號異常為綜合PZ1號脈體及F2構造破碎帶的激電特征所劃分出來的綜合異常，視充電率為6.4%～7.6%，視電阻率為1500Ω.m～2400Ω.m，而且由ZK02、ZK101、ZK301等地質資料所知礦化較好地段均有石英脈發育，我們認為礦體與后期的熱液改造關系密切。JDⅠ-1綜合異常,位于測區中北部，長約360m，寬約53m，該區極化率為6.4%～7.6%，電阻率約為1500Ω.m～2700Ω.m。該綜合異常的范圍與ZK02、ZK03等見礦鉆孔控制的見礦范圍一致。異常為北東方向展布，根據測深資料，異常南、北兩側均有一高阻體，結合物性參數及局部出露的巖性露頭，推斷南側的高阻體為礦化石英脈，北側的高阻體為白云巖化灰巖。

5.1.2 JDⅡ類異常定性解釋

針對以上問題,本文在固定閾值法和比例閾值法的基礎上提出了一種自適應閾值法,設計了信號處理電路,研究了第一閾值的設置方法和渡越時間的補償,并通過溫度實驗,壓力實驗和流量實驗驗證了該方法的合理性。

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JDⅡ類異常為低阻高極化異常體，與一般礦體的激電特征相符。JDⅡ-1號異常帶為區內最大的低阻高極化異常體，與構造破碎帶（F1）吻合較好。異常長約1200m，寬約100m。極化率9.5%～13.1%，電阻率707Ω.m～2664Ω.m。該構造帶上發育的石英脈不連續，呈乳白色，石英顆粒膠結致密，自形—它形；局部見有黃鐵礦化。地表出露巖石主要為薄層狀灰巖，局部見有結晶灰巖,由已掌握的鉆孔資料看，層理面見薄膜狀炭質物，層間滑動致弱石墨化。綜上所述，推斷該異常為由構造破碎帶形成時所攜帶的金屬硫化物或含炭灰巖引起的低阻高極化率異常。另外礦區內還含有一種高阻高極化異常。該類異常上出露的巖石一般白云巖化灰巖及結晶灰巖。該類異常中未見礦化，推斷巖石中含有較高的鐵質及巖石致密、硅化較強導致的高阻高極化體。

5.2 激電測深的推斷解釋

礦區劈理、片理普遍發育，線理方向40°～90°，在灰巖中較為明顯，劈理域0.2m～1m，微劈石0.2m～1m。構造通過處，線理有明顯變形現象。

綠泥石化主要發育在構造破碎蝕變帶內，綠泥石呈墨綠色，與金屬硫化物伴生，膠結早期脈石英角礫或碎塊。

（1）PZ1號礦體激電異常不明顯，可能為該礦體產狀較陡，且被采空有關。

（2）結合鉆孔資料，深部見礦化及見礦部位極化率值為8.0%～9.0%。由視電阻率擬斷面圖可見礦化部位為中阻異常（電阻率1600～2200Ω.m）。

圖4 大功率激電測量成果圖

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（3）由視電阻率擬斷面圖可見，電阻率曲線在深部有轉折現象，結合地表130號測深點上的F2構造破碎蝕變帶等資料綜合推斷：該構造破碎蝕變帶上部北傾，至下部深約250m處脈體轉為南傾,而PZ2號礦體則富集在轉折部位（圖6），與鉆孔見礦部位吻合。

（4）剖面最北側有一視充電率值達9.5%～10.9%的高值異常，其對應高阻異常（電阻率＞3000Ω.m），結合物性參數及局部可見的巖石露頭，推斷其為白云巖化灰巖；為驗證該高阻高極化異常，設計了ZK01，于孔深268m往下皆為白云巖化灰巖，多見黃鐵礦、磁黃鐵礦化。

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（5）ZK04南側深部為高充電率異常對應中阻異常（電阻率1600～2200Ω.m），結合地質填圖資料，推斷為F1斷裂經過引起的JDⅡ-1號異常。

圖5 0號剖面激電測深（AB/2）擬斷面圖

綜合以上地質物探信息，由激電測深地質物探成果圖（圖6）可見，位于深度220～380m處存在一隱伏鉛鋅礦體。

結合物探及地質信息，我們在西至7號勘探線，東至2號勘探線上所布置的24個針對JDⅠ-1號綜合異常的鉆孔，其見礦孔數為17個，基本控制了PZ2與PZ3號鉛鋅礦體。

對于JDⅡ-1號異常我們在0號剖面上設計了ZK05驗證，其孔位與ZK03大致相同，根據反饋的結果來看，巖性主要為薄層狀灰巖，見一厚約80多m的碳酸巖化灰巖與白云巖化灰巖夾層。鉆孔層理面見薄膜狀炭質物，為層間滑動致弱石墨化。驗證了該異常為由炭質物引起的激電異常。

6 結論

通過本次大功率激電中梯剖面測量及激電測深工作，我們認為該區礦體具有以下地質物探特征：

（1）礦體與后期的熱液改造密切相關，多為隱伏礦體，且埋藏深度較大，其激電參數視充電率及視電阻率值均不太高，由此，要保證采集的數據的精度。

（2）近東西向斷裂是本區找礦的一個上構造標志，構造破碎帶在深部匯集轉折處是礦區直接的找礦標志。

這些地質物探特征為我們今后繼續在該區利用大功率激電尋找較大規模的鉛鋅礦床開闊了思路。