激發極化法在鳳陽地區石墨礦產勘查中的應用

摘要：勘查區利用常規地質方法尋找石墨礦難度較大。區內含石墨礦地層與圍巖存在明顯的電性差異，因此開展綜合物探找礦具備電法找礦的前提條件。勘查區圈定激電異常2處，優選1處異常進行激電測深工作進一步查證，提出驗證孔1個。經鉆探驗證，見4.54m厚的石墨礦體，證明了綜合電法在鳳陽淺覆蓋區石墨礦產勘查中的有效性。

關鍵詞：石墨礦產；激電中梯；激電測深；激發極化法

引言

石墨作為重要的非金屬礦產資源，因其材料具有耐高溫、導電、導熱、潤滑、可塑、抗熱震等多種特殊性能[1]，因而在冶金、機械、電氣、化工、國防等工業部門獲得廣泛應用。石墨資源是我國24種戰略性礦產資源之一，是多個產業的基礎性礦物材料，素有“工業味精”“黑色金子”之稱。特別是石墨烯產品問世十多年來，對全球材料和技術革新產生了顛覆性的影響，一些學者專家認為：21世紀全球由“硅時代”進入了“碳時代”。因此石墨資源屬于不可再生的戰略性資源，各個資源生產國都是采取保護性開發措施，限制生產能力，限制原礦出口，我國《找礦突破戰略行動總體方案（2016版）》將石墨礦納入重點勘查礦種[2]。

激發極化法（激電法）是利用巖、礦石的導電性、激發極化特性差異，通過觀測和研究人工形成的激發極化場的變化規律，進行找礦和解決其他地質問題[3]。激電測量中引起激電異常的主要是黃鐵礦、石墨、磁黃鐵礦、黃銅礦或其它分散的金屬礦化，因此可以有效識別可能的含礦體，確定異常體在地下的空間分布[4-6]。

1.堪查區概況

1.1地質概況

堪查區大面積為第四系覆蓋，出露地層主要為五河群西堌堆巖組（Ar3Pt1x）、莊子里巖組（Ar3Pt1z）、峰山李巖組（Ar3Pt1fn）、小張莊巖組（Ar3Pt1xz）、殷家澗巖組（Ar3Pt1y）。其原巖屬火山—沉積巖系，主要由酸性、中基性—超基性火山巖，凝灰巖和雜砂巖及少量鐵質碧玉巖組成。巖石遭受了低角閃巖相的區域變質和區域混合巖化作用改造。

堪查區成礦地質條件：（1）賦礦地層分布有五河群莊子里巖組、峰山李巖組石墨；（2）中—高級區域變質作用使巖石中的有機物發生一系列的成礦反應；（3）強烈的巖漿活動為石墨成礦提供良好的熱動力條件、熱接觸變質作用。

1.2電性特征

通過對主要巖礦石進行電性測試發現，含石墨片巖視電阻率ρs=14Ω·m～260Ω·m，視極化率ηs=3.06%～68.16%，低阻高極化特征明顯，與圍巖存在顯著差異，因此在該區用電激發極化法尋找石墨礦是行之有效的。主要巖石電性表見表1。

1.3工程布置情況

根據1∶50000激電中梯測量視極化率特征圈定激電異常，再進行激電測深測量對異常進一步查證。工程布置見圖1。

2.工作方法技術

2.1激電中梯測量

激電中梯觀測范圍控制在AB距的三分之二內，旁測線距主測線最大距離不超過AB/6。一個AB排列布置2條測線；兩臺接收機相距500m同步接受二次場進行測量，MN屬于短導線測量。供電極距AB=1800m，測量極距MN= 50m，點距=50m。供電時間4s，供電周期16s，接收機采用二次場多塊采樣，采樣寬度100ms，延時400ms，疊加次數為一次。

2.2激電測深測量

激電測深主要用于進一步了解垂直方向上的電性變化情況，為確定鉆孔位置提供依據。本次工作采用溫納裝置，AB=5MN，供電極距最小AB/2=5m、最大AB/2=1500m，點距50m，極距參數見表2。

3.資料解釋推斷

3.1激電中梯異常特征

在視極化率等值線平面圖上，以ηs=3.0%圈定D1、D2激電異常，異常分布及形態見圖2。D1異常由4個分散的小異常組成，總體近南北走向，視電阻率ρs=300Ω·m～500Ω·m，屬于中等電阻率高極化率異常。D2異常近東西走向，異常范圍為2.0km×0.8km，面積約1.60km2，ηsmax=5.8%；視電阻率ρs<300Ω·m，低阻高極化特征明顯。結合査區地質資料和電性特征，推測D1異常由含黃鐵礦化地層引起，D2異常是石墨礦引起。

3.2激電測深解釋推斷

垂直D2異常走向布置了一條激電測深斷面，即圖2所示的2500線，查明異常體空間分布特征。利用VESIP激電測深軟件對采集的數據進行反演，并用SUEFER13.0軟件繪制激電測深反演斷面圖，見圖3。結合激電中梯、激電測深和地質資料進行綜合解釋。

在反演斷面圖上，在6800點～7000點、深度120m～250m低阻高極化特征明顯，符合石墨礦體的異常特征，異常體向北傾斜，傾角約30°。

4.異常驗證

在D2異常處、激電測深2500線的6880點施工鉆孔ZK3601進行驗證，孔深359.93m。其中152.62m～158.64m為糜棱巖化綠泥石化含石墨黑云變粒巖，礦物成分為斜長石、石英、黑云母、綠泥石、石墨等。158.64m～160.15m為混合花崗巖，礦物成分主要為斜長石、石英、鉀長石等，可見少量黃鐵礦呈細脈狀沿裂隙分布。對154.10m～158.64m進行取樣化驗，石墨品位在2.21%～3.26%，平均品位2.89%。

5.結語

根據激電異常特征，結合激電測深反演成果，經鉆探驗證見石墨礦。初步認為激發極化法低阻高極化異常特征可以作為鳳陽淺覆蓋區尋找石墨礦的標志，配合激電測深工作可以進一步確定激化體空間分布特征，為鉆探驗證提供依據。

參考文獻：

[1]劉玲玲.黑龍江省石墨礦產資源勘查開發利用及管理研究[D].吉林大學： 2018.

[2]任輝.戰略性礦產—石墨資源產業發展問題與對策研究[M].北京：地質出版社， 2019.

[3]張盛業，潘玉玲，等；應用地球物理學原理[M].中國地質大學出版社（武漢市洪山區魯磨路388號）， 2009.

[4]汪玉瓊.激電中梯和激電測深在織金新麥鉛鋅礦區的綜合應用[J].工程地球物理學報，2009， 6（4）： 470-474.

[5]張銳，劉洪濤，劉建明，等；綜合地球物理勘探在龍頭山銀鉛鋅多金屬礦床中的應用[J].地質與勘探， 2008，44（2）： 67-72.

[6]李忠平.應用綜合物探方法探測新疆維吾爾自治區薩爾蘇克外圍及深部金銅礦床[J].物探與化探，2014，38（3）： 418-422.