雙頻激電法在河南某銅礦勘查中的應用

劉 佳 馮 亮 劉振山 聶肖劍

（河南省有色金屬地質礦產局第二地質大隊 河南 鄭州 450016）

雙頻激電法是由中國工程院院士、中南大學何繼善院士研究提出的一種頻率域激發極化法，主要用來尋找銅、多金屬等硫化礦床以及相應的伴生有色金屬、稀有金屬和其他礦床，也可以尋找磁鐵礦、有極化效應的赤鐵礦、鏡鐵礦和錳礦等黑色金屬礦床。

1 地質概況

礦區屬秦嶺山系外方山余脈，地勢總體北高南低，屬中山區。礦區中部最高地形標高525.1m，西北部河床最低標高305m，相對高差220.1m，屬淺切割地形。區內植被一般，通視條件較好。水系屬淮河流域，為沙河的支流，屬于季節性河流，往東注入昭平臺水庫。

礦區內出露地層，自老至新為：中太古界太華巖群雪花溝組上段（Ar2x1）、中段（Ar2x2）、下段（Ar2x3）、中太古界太華巖群水底溝組（Ar2s）、中元古界熊耳群雞蛋坪組（Pt2j1）、第四系（Q）。

礦區內斷裂構造發育，褶皺構造不明顯。斷裂構造帶主要呈北西～南東向延伸，大多數與巖層產狀基本一致，產狀為200°-240°∠50°-70°；其斷裂帶內角礫成分因其圍巖不同而不同，主要有黑云斜長片麻巖角礫、斜長角閃片麻巖角礫。

礦區出露的主要為燕山晚期第一次侵入花崗巖和第二次侵入花崗巖，主要由黑云母角閃石英二長巖、巨斑狀花崗巖組成。巖石多呈肉紅色，具半自形中細粒粒狀、似斑狀結構，塊狀構造。斑晶多為斜長石，含量20-25%，晶粒粒度一般5-20mm，基質由鉀長石、斜長石、石英及少量黑云母組成，微量礦物有磷灰石、榍石等。

礦區內共發現含礦構造帶2條：F1及F2含礦構造帶。含礦構造帶寬度在0.4-3.00m不等，一般1－1.5m左右，地表走向長度在數十米至百余米不等，傾角較陡，一般為50°-80°，普遍含礦，銅品位在0.13-0.79%之間，普遍伴生金，多數金品位較低。

2 地球物理特征

表1 礦區標本測試結果

對礦區內主要成礦地區采集的78塊標本進行物性測試 （表1），得到了以下物性資料：（1）巖石電性特征：未明顯礦化巖石標本的視幅頻率較高，其平均值為1.66%。礦化巖石標本的極化率較高，FS為2.93%，其中成礦構造巖石的FS為3.14%。巖礦石標本和含礦性及極化率也具有正相關關系。不同地段礦化巖石的FS值因其硫化物含量和結構構造不同而呈現較大的變化。礦化地區電阻率較小，非礦化地區電阻率較高，但電阻率差異不大。本區礦化地質體與圍巖有較大的極化率差異，可形成明顯的激電異常。（2）極化場特征：本區的區域背景值中等，第四系的背景值為1.42%。

3 原理及工作方法

雙頻道激發極化法是中國工程院院士、中南大學何繼善院士根據我國有色金屬礦產資源多分布在山區，其交通不便、地形復雜、工業電干擾嚴重的特點，而常規的雙頻激電法由于其裝備笨重，工作效率低，難以面積性推廣應用的情況下而首次提出的一種新型頻率域激發極化法，其核心是發送機將高低兩種頻率的電流合成為特殊波形的雙頻電流同時發送到大地。一般高頻電流的頻率為4Hz，低頻電流的頻率為4/13Hz，即高、低兩種頻率電流的頻比為13。接收機同時接收雙頻電流經過大地介質傳導后，在介質中產生的高頻電位差(ΔUG)，低頻電位差 (ΔUD)，并根據公式分別計算視幅頻率Fs和視電阻率ρS。

本次工作采用SQ-3C型雙頻道輕便型激電儀 （一發雙收配置），以中間梯度裝置類型進行測量。其中AB供電極距1400米，MN40米，線距100米，點距20米，供電電源選用36個12V4A的蓄電池串聯。根據實地野外實驗后,確定采用4Hz、4/13Hz發射頻率組進行發射，測量的物理參數為視幅頻率Fs、視電阻率ρS、高頻電位差ΔUG、低頻電位差ΔUD及供電電流I。在野外施工中常常需要避免或者減小接地電阻和電磁耦合對測量中的影響。對于接地電阻的改善，其關鍵點在于增加電極與土壤的接觸面積，常用的方法為使用多根電極并聯或者使用錫箔紙代替電極，這樣可以大大增加接觸面積，同時在接地電極附近澆上鹽水效果會更佳。在野外測量過程中常出現負值情況，多數情況下與電磁耦合現象分不開。在野外施工中，采用導線盡量鋪設在干燥處，供電導線與測量導線之間需間隔一定距離，盡量減少供電電極的接地電阻等方法來減小電磁耦合對測量過程的干擾。

4 應用效果

為了了解該區土壤地球化學測量中主要異常元素Cu的賦存狀態及規模，在該區采用雙頻道激電法，開展了1:1萬的面積性測量工作，并且在異常部位進行了質量檢查重復測量，以保證工作精度和施工質量。圖1為90號測線質量檢查對比曲線。

圖1 90號測線質量檢查對比曲線

圖2 礦區雙頻激電視福頻率Fs等值線平面圖

圖3 礦區雙頻激電視電阻率ρS等值線平面圖

圖4 工作區08橫勘探線剖面圖

在視福頻率Fs等值線平面圖（圖2）上，以不同背景，不同異常下限圈定激電異常3處，編號為JD1、JD2、JD3。

JD1異常：位于礦區西北角，以2.34%等值線圈定的異常為南北走向的拉長橢圓狀異常；向北未封閉，異常規模中等。視福頻率Fs值在2.34%-3.24%之間，寬度范圍100-400米，長度600米，但在視電阻率ρS等值線平面圖（圖3）上，有一個長度300米，寬80米的極低阻區，視電阻率ρS在72-258之間，屬于高極化低阻區，而兩邊是高阻區，視電阻率ρS在885-2962之間，差距非常明顯，因此存在礦化帶的可能性非常大。

JD2異常：位于礦區北部中間，以2.10%等值線圈定的異常為南北向的拉長橢圓狀異常。視福頻率Fs值在2.34%-3.32%之間，面積較小，長度為400米，寬度在100-200米，電阻率值在127-509之間，屬高極化中阻區。

JD3異常：位于礦區東北角，以2.86%等值線圈定的異常，向東北未封閉，規模比較大。視福頻率Fs值在2.86%-5.59%之間，面積比較大，長度800米，寬度在250-550米，電阻率值中等，存在兩塊低阻區，第一塊在北邊，長300米，寬度200米，結合地質資料認為，是由F1含礦構造帶引起；第二塊在南邊，長200米，寬度200米，結合地質資料認為，是由F2含礦構造帶引起。

08橫勘探線與90號物探測線基本重合，根據物探剖面并結合地質剖面（圖4）和鉆孔資料，圈出礦體一個（Ⅱ-1），礦體長約100m，寬約65.3m，標高220m，Cu品位在0.33～0.898%之間，平均品位為0.51%，同時看出物探剖面有很明顯的低阻、高極化異常，該位置與地質剖面的銅礦脈對應較好，且傾向與推測傾向吻合。

5 結論

通過對本區進行雙頻激電掃面工作及綜合研究，發現3塊雙頻激電異常區，并在主要異常部位進行了工程驗證，取得了良好的效果，證明了雙頻激電法在查明隱伏或深部金屬硫化物礦體的規模、賦存狀態、礦體空間定位預測，指導山地工程，加快找礦進程，節約勘探成本中發揮了極其重要的作用。

［1］何繼善.雙頻激電法[M].北京:高等教育出版社，2006：Ⅲ—Ⅸ.

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