激電中梯及激電測深在某鉛鋅礦預查中的應用研究

婁佰信，李開朗，程文照，魏 勇

(1.河南省地球物理空間信息研究院，河南 鄭州 450009； 2.河南省地質(zhì)物探工程技術研究中心，河南 鄭州 450009；3.河南省地下空間探測信息工程技術研究中心，河南 鄭州 450009)

眾所周知，地球物理勘探是以巖礦石間的物性差異為基礎，利用數(shù)學物理方法和原理，通過觀察和研究各種地球物理場的空間和時間分布規(guī)律進行礦產(chǎn)資源勘探的地質(zhì)勘探方法，因其方法的高效快捷，在新一輪的地質(zhì)勘查工作中起到的作用也越來越明顯。利用激發(fā)極化法對金屬硫化物反應靈敏的特點，進行尋找隱伏礦產(chǎn)已廣泛受到重視[1]。20世紀50—60年代，激發(fā)極化法在國外開始并迅速廣泛投入使用，我國于20世紀60年代初開始推廣使用，隨著找礦理論的逐漸成熟和儀器設備的不斷更新，使之成為有色金屬礦產(chǎn)勘查中的主要物探方法之一[2]。激發(fā)極化法是一種以巖(礦) 石、水的激發(fā)極化效應的差異為物性前提，利用人工地下直流電流激發(fā)，以某種極距的裝置形式，研究地下橫、縱向激發(fā)極化效應的變化，以查明礦產(chǎn)資源和有關地質(zhì)問題的物探方法[3]。

淺覆蓋區(qū)隱伏礦找礦工作是近年來找礦工作重點之一，勘查方法[4-6]還在不斷探索過程中，物探在其中發(fā)揮著越來越重要的作用[7-15]。在某鉛鋅礦預查中，通過尋找激電中梯中低阻高激電異常圈定礦化較好地段，選用激電測深高激電異常優(yōu)化鉆孔布設、提高鉆孔見礦率等綜合物探方法，在勘查中發(fā)揮了獨特的作用，促進該區(qū)找礦工作取得重大突破，為今后在類似地區(qū)開展物探工作提供了方法有效性類比依據(jù)[16-20]。

1 預查區(qū)地質(zhì)概況

預查區(qū)地處華北陸塊南緣熊耳山—外方山斷隆區(qū)，地質(zhì)構造復雜，巖漿活動強烈，屬熊耳山—外方山金多金屬成礦帶的一部分，具有良好的多金屬成礦地質(zhì)條件。區(qū)內(nèi)出露地層較為簡單，主要由中元古界熊耳群安山巖、流紋斑巖及第四系黃土組成(圖1)。區(qū)內(nèi)出露大面積中元古界熊耳群火山巖，主要為雞蛋坪組流紋巖及馬家河組安山巖。馬家河組安山巖中發(fā)育大量同期火山碎屑巖。預查區(qū)內(nèi)褶皺不發(fā)育，構造以斷裂為主，經(jīng)踏勘，目前主要分布F13、F16兩條北東(東)向斷裂和F17北西向斷裂。

2 激電中梯

為探測該鉛鋅礦隱伏—半隱伏多金屬礦化體，在勘探區(qū)內(nèi)首先采用激電中梯方法進行地質(zhì)掃面，尋找電阻率變化較大、極化率相對較高區(qū)域，快速查找并圈定激電異常區(qū)域。

2.1 工程布置

預查區(qū)內(nèi)褶皺不發(fā)育，構造以斷裂為主。為探測斷裂構造對礦體的控制情況，在與主構造線垂直方向上布設激電中梯測線(圖1)，發(fā)現(xiàn)異常地段時加密測線。

圖1 預查區(qū)地質(zhì)及工程布置Fig.1 Geological and engineering layout of the pre-checked area

2.2 工作參數(shù)及工作方式

(1)工作參數(shù)。供電電極距AB=1 500 m、測量極距MN=40～80m，測點距20 m，采用工作效率高的短導線方式開展工作。雙向短脈沖供電時間8 s，周期32 s。正反向供電，斷電延時200 ms，采樣寬度40 ms，疊加次數(shù)1次。

(2)工作方法。觀測段限于裝置中部，當測線長度大于2AB/3時，移動A、B極來完成整條測線的觀測。在相鄰的觀測段有2～3個重復觀測點。

為保證數(shù)據(jù)質(zhì)量采取逐點測量，遇視極化率(ηs)衰減不正常或衰減度(D)大于100%時，及時檢查數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常變化的點并查明原因；遇測量困難甚至無法測量點時，在排除儀器因素后，作詳細記錄，確保采集數(shù)據(jù)質(zhì)量。

2.3 激電中梯異常解析

如圖2所示，該區(qū)視電阻率變化相對較大，其中4線1120—1300點、6線1120—1400點、14線1080—1460點、20線1080—1460點、24線1820—2100點、28線1960—2320點、34線1600—2240點、38線1700—2340點、40線1000—1480點、54線1200—1500點，視電阻率變化較大，呈現(xiàn)從小號點到大號點電阻率逐漸變大趨勢。如圖3所示，該區(qū)視極化率變化相對較大，其中4線1140—1340點、6線1200—1320點、14線1120—1460點、18線1600—1900點、20線1100—1320點、24線1860—2100點、28線2020—2600點、34線1800—2240點、38線1700—2440點、40線1140—1780點、54線1100—1480點、1760—2360點，視極化率較大。

圖2 激電中梯視電阻率平剖面Fig.2 Profile of apparent resistivity in IP

圖3 激電中梯視極化率平剖面Fig.3 Profile of apparent polarizability in IP

如圖4所示。通過對比分析視電阻率及極化率數(shù)據(jù)，4線1140—1300點、6線1200—1320點、14線1120—1460點、18線1600—1900點、20線1100—1320點、24線1860—2100點、28線2020—2320點、34線1800—2240點、38線1700—2340點、40線1140—1480點、54線1200—1480點，視電阻率變化較大，視極化率相對較高，根據(jù)已知地質(zhì)資料勘查區(qū)主要以斷裂控礦，推測以上區(qū)域可能為成礦有利地段。在以上部分區(qū)段布設機電測設點，進一步探明地下地質(zhì)情況，推測隱伏礦體分布形態(tài)。

圖4 激電中梯綜合異常區(qū)平剖面Fig.4 Profile of ladder comprehensive anomaly area in IP

3 激電測深

為進一步探明地下地質(zhì)情況、查找隱伏礦體，在中梯綜合異常區(qū)布設激電測深點。

3.1 工程布置

如圖5所示，在相對高激電異常區(qū)域布設4、24、28、34、38線測深點，查明地下地質(zhì)情況。

圖5 激電測深工程布置Fig.5 Engineering layout of IP sounding engineering layout

3.2 工作參數(shù)及野外工作方式

(1)工作參數(shù)。此次測量AB/2=40～1 000 m，MN/2=4～100 m，電測深極距MN/AB=1/10，供電和測量極距裝置如下。雙向短脈沖供電時間8 s，周期32 s。正反向供電，斷電延時200 ms，采樣寬度40 ms，疊加次數(shù)1次。

AB/2取值分別為40、80、120、160、200、240、300、360、420、480、600、720、840、1 000 m，對應的MN/2取值分別為4、8、12、16、20、24、30、36、42、48、60、72、84、100 m。

(2)工作方法。激電測深工作野外測量時，待供電及測量導線布置好、檢查測量與供電導線均不漏電后，開始野外數(shù)據(jù)采集工作。工作中，隨時檢查儀器電壓，使儀器電壓不低于9.6 V，若視極化率(ηs)衰減不正常或衰減度(D)大于100%，說明干擾或不極化電極線接頭觸地，需重復測量，出現(xiàn)異常時需重復觀測，確保采集數(shù)據(jù)質(zhì)量。

3.3 激電測深異常解析

從4線視電阻率及視極化率平剖圖成果看(圖6)，激電異常集中于100—200號點，異常表現(xiàn)出中低阻高極化。100—200號點視極化率3.34%～4.42%，相對較高，視電阻率值在464～1 442 Ω·m，為中低阻，呈高極化中低阻反應，異常明顯，推測為金屬硫化物引起。

圖6 激電測深4線視電阻率及視極化率平剖面Fig.6 Profile of apparent resistivity and apparent polarizability of 4 lines in IP sounding

從24線剖面激電測深成果看(圖7)，激電異常主要集中于深部，激電異常視極化率值在3.11%～7.32%，相對較高；視電阻率值在670～3 528 Ω·m，為中高阻，呈高極化中高反應，推測可能由隱伏地質(zhì)體引起。從28線剖面激電測深成果看(圖8)，激電異常集中于500—700號點，異常表現(xiàn)出高極化特征。異常點視極化率值在2.3%～4.02%，相對較高；視電阻率值在561～1 592 Ω·m，為中低阻，呈現(xiàn)中低阻高極化現(xiàn)象，推測可能由隱伏地質(zhì)體引起。從34線剖面激電測深成果看(圖9)，激電異常集中于900號點，異常表現(xiàn)出相對高極化特征。異常點視極化率值在2.51%～3.09%，相對較高，視電阻率值在148～1503Ω·m，為中低阻，呈高極化中低阻反應，推測可能由金屬硫化物引起。從38線剖面激電測深成果看(圖10)，激電異常集中于100—600號點，異常表現(xiàn)出相對高極化特征。異常點視極化率值在2.97%～3.97%，視極化率相對較高，視電阻率值在1 112～5 560 Ω·m，為中高阻，推測可能由隱伏地質(zhì)體引起。

圖7 激電測深24線視電阻率及視極化率平剖面Fig.7 Profile of apparent resistivity and apparent polarizability of 24 lines in IP sounding

圖8 激電測深28線視電阻率及視極化率平剖面Fig.8 Profile of apparent resistivity and apparent polarizability of 28 lines in IP sounding

圖9 激電測深34線視電阻率及視極化率平剖面Fig.9 Profile of apparent resistivity and apparent polarizability of 34 lines in IP sounding

圖10 激電測深38線視電阻率及視極化率平剖面Fig.10 Profile of apparent resistivity and apparent polarizability of 38 lines in IP sounding

4 結論

(1)后期鉆探結果顯示，見礦效果良好，所圈定異常區(qū)域見礦情況與物探結果基本一致。

(2)研究表明，某地鉛鋅礦預查過程中，首先通過激電中梯掃面確定地質(zhì)異常區(qū)域，然后在確定的地質(zhì)異常區(qū)域布設激電測深點。分析結果表明，兩種尋找礦體的方式是可行的，為今后在該區(qū)域地質(zhì)找礦提供有利參考。