物探測井在黃竹園金礦勘探中的應用

張學忠 王東曉 徐春林 楊馬林

（河南省地質礦產勘查開發局第三地質礦產調查院，河南 信陽 464000）

0 引言

物探井中激發極化法[1-2]（簡稱井中激電法）是多年推廣應用的一種有效的井下與地面物探相結合的地球物理勘探方法。本文闡述物探激電測井在黃竹園金礦普查勘探中的作用。

1 礦區地質概況

黃竹園金礦位于秦嶺東西向復雜構造帶東段南支，屬桐柏—大別山金銀成礦帶南亞帶。北以松扒韌性剪切帶與秦嶺巖群毗鄰，南以老灣花崗巖體相連。出露地層主要為中元古界信陽群龜山組。礦區巖漿活動頻繁，構造斷裂發育。

礦區地層巖石主要是斜長角閃片麻巖、角閃巖、閃長巖等。斷裂—蝕變構造破碎帶是金礦的主要控礦構造。礦脈走向北東，傾向北西，傾角60～85°。蝕變類型主要是絹云母化、硅化及綠泥石化。金礦與黃鐵礦、黃銅礦等共生，并與金屬硫化物的含量密切相關，基本呈正消長關系；而與硫化物的粒度呈負消長關系。礦石構造為星散狀、侵染狀、細粒狀、網狀、塊狀等。

2 巖石地球物理特征

該區通過鉆孔物探測井和巖礦芯標本測定，取得了大量的巖礦電性參數數據，其視電阻率（ρs）值和視極化率（ηs）值統計結果見表1。

由表1可知，斜長角閃片麻巖、斜長角閃巖、閃長玢巖極化率ηs值大都在3%以下，而ρs常見值在12000～20000Ω.m間，呈高阻低極化率特征。含金礦的蝕變破碎帶ηs常見值為4%，最高達7.5%，而電阻率ρs常見值僅600Ω.m，呈明顯的低阻高極化率特征。地質地球物理特征表明礦體（包括礦化井段地層）與圍巖在激發極化效應和導電性能方面有明顯的差異。

表1 黃竹園金礦區巖礦石電性參數統計表

3 物探測井在黃竹園金礦區勘探中的應用

3.1 確定礦層深度與厚度

該區對金礦的勘探，主要是通過測井參數曲線的形態特征，劃分出低阻高極化率的蝕變構造帶，從而達到確定礦層的深度位置與厚度。

黃竹園金礦區ZK14鉆孔的物探激電測井結果見圖1。鉆探地質剖面表明，在孔深0～162米井段，為斜長角閃片麻巖與閃長玢巖互層，測井未發現礦化或礦層井段異常。162～190米鉆探確認為是蝕變構造破碎帶（金礦脈）。在礦脈的井段上，相應的測井曲線呈低阻（ρs值在101級次范圍內或接近零值）高極化率（ηs值達到5.6%）的形態特征。結果在168米處的金含量為22.2×10-6。物探測井與地質鉆探結果非常吻合，共同確認了礦脈的存在，礦脈厚28米，確定了其深度和厚度。

圖1 ZK14孔激電測井與鉆探結果比較圖

3.2 查找漏礦層、擴大金礦規模

該金礦區ZK41鉆孔的激電測井結果見圖2，地質鉆探結果在203.5～205.5米及247.4～251.2米兩處，見到了兩層礦脈，即蝕變構造帶。激電測井在203～210米的井段處，曲線形態呈低阻高極化率的反應特征。ρs值僅幾歐姆米，ηs峰值高達18%。不僅驗證了礦脈第一層礦脈的存在，而且測井劃分出礦層厚度為7米，比地質鉆探結果增厚5米。

圖2 ZK41孔激電測井與鉆探結果比較圖

根據測井解釋資料結果，在247～256米處劃分出第二層礦脈的位置與厚度，該井段處ρs值近于零值，ηs值高達32.5%，具有典型的低阻高極化率特征。但是，鉆探在該井段巖芯采取率很低，只能確定礦脈的頂板界面，而底界面由于巖礦石破碎，取芯率低難以控制，確定礦體的厚度僅為3.8米。而測井結果的劃分，不僅驗證了礦脈頂板位置，且底界也比鉆探控制位置下移，其確定礦體厚度10米。因此，測井結果為控制礦脈的變化，擴大金礦儲量提供了可靠依據。

黃竹園金礦區ZK42鉆孔的物探激電測井結果見圖3，地質鉆探在212～220米和231～242米兩段分別發現絹云母蝕變巖和破碎巖，均有明顯的黃鐵礦化。測井資料表明，在200～250米的大井段上，均為低阻（ρs值近于零）低極化率（ηs值一般為0.7%，個別高達5.5%）特征，僅僅在接近上下兩端界面處極化率稍高，是金屬硫化物引起，但對于整個大層（200～250米）的井段而言，難以定出有價值的礦層。結論被分析結果證實。說明只有ρs異常是不夠的，必須伴有ηs異常才能定為礦體。

圖3 ZK42激電測井與鉆探結果比較圖

該金礦區ZK12鉆孔的激電測井結果見圖4，在孔深192～278米的井段中，地質鉆探確認巖性為斜長角閃片麻巖。測井資料解釋結果于217～240米的井段為礦化地段，并有一定量的多金屬硫化物礦的富集。測井曲線形態為低阻 （ρs值近于零）高極化率 （ηs峰值高達72.4%）特征，應為金礦引起。結果被地質證實。發現了新的金礦體。

圖4 ZK12激電測井與鉆探結果比較圖

3.3 探測井旁盲礦體、確定其空間位置

在該礦區尋找井旁盲礦，并確定了其相對于鉆孔的空間位置，物探測井發揮了較好效果。

圖5所示，ZK24鉆孔在200～300米的斜長角閃片麻巖井段中，激電測井曲線形態低緩平直，ρs值在3000～5000Ω.m，ηs幅值低于1%，說明鉆孔沒有遇到礦層，或是在井壁附近不大的范圍內沒有礦層，巖層也不具有礦化現象。

圖5 ZK24鉆孔激電測井曲線形態圖

在井中激電法的地—井方式測量中[3]，當r=0、MN=10米時，則曲線呈現一個幅度較寬、峰值較高（ηs值高達11.7%）的側旁異常值，表明在鉆孔的周圍可能有盲礦體存在。

為確定盲礦體相對于鉆孔的空間位置，開展了方位測量，作出AN0°、AS180°和 ASW265°的三個方位的極化率曲線，ηs 的峰值分別為12%、7.7%和8.6%。可看出，根據判定產狀較陡的低阻礦體產生的曲線形態特征，主方位曲線幅值大于反方位，因此，盲礦體的方位應在該鉆孔的北方位。結果在ZK24鉆孔的北方位鉆探又發現了新礦體。

該礦區ZK22鉆孔的激電測井結果見圖6，該鉆孔位于礦脈M22和M23之間。地質鉆探于109.80～116.21米處發現蝕變構造帶，即為礦脈M22的深部位置。激電測井在110～121米井段，呈現清晰的低阻高極化率異常。其頂板界面與鉆探結果吻合，而底界下移，增厚近5米，擴大了M22礦脈的儲量。

圖6 ZK22激電測井與鉆探結果比較圖

當采用物探井中激電法，通過地—井方式的方位測量，獲得以下幾種參數曲線：

當A電極在井口接地時（r=0），曲線于110～140米的井段內，相對于激電測井曲線有一個背景異常值。異常幅度較寬，ηs峰值為6.5%。

當 A 電極取用 ANW310°、ASW230°、ASE160°及 ANE20°不同的四個方位測量時，曲線均有形態相似的旁側盲礦異常顯示，只是幅值的大小略有不同。其中ANW310°方位ηs值最大，為7%，其它方位異常幅值為5%～6%。

對旁側盲礦異常進行綜合分析，認為引起異常的盲礦體為：

1）礦脈M22在通過井軸的同時，四周均有一定范圍的（r=100米）延伸，其影響加強了方位測量中的激發極化效應，使極化率呈現盲礦異常的背景值。

2）礦脈M23的地表中心距井口40米，由于礦脈產狀較陡，對于鉆孔孔深130米處仍在測量影響范圍內，顯示礦體存在。這樣，M22與M23兩個礦脈雙重影響的極化效應，加強了極化場的強度，使ANW310°方位的異常幅值增大，形成鉆孔旁側盲礦體的主方位。

由理論曲線研究表明，產狀較陡（或直立）的低阻板狀礦體，其在各個方位測得的曲線形態基本一致，這是主要根據異常幅值大小確定井旁盲礦體的方位。因此，盲礦體應在鉆孔的西北方位，約100米范圍內。根據綜合解釋推斷的結果，作出第11勘探線剖面圖（圖7）。鉆探證實了推斷結果，在ZK22鉆孔西北方位60米發現了新礦體。

圖7 第11勘探線綜合解釋推斷剖面圖

3.4 預測井底盲礦、確定其頂板深度

在預測井底盲礦確定其頂板深度方面[4]，物探測井

S在該礦區發揮了較好效果。

如圖6所示，在旁側異常的下部，于孔深140米處，ηs值劇減，均在2%以下，此為弱極化能的斜長角閃片麻巖的極化效應特征，ρs顯示為104級次，屬中高阻值。

但是，在孔深近于150米以下，ρs值急劇增高，達35000Ω.m，相應的極化率值也急劇增大，接近井底180米處，ηs曲線呈明顯的正張口形態。地—井方式方位測量中的五條極化率曲線形態均是如此，其張口ηs值達8%～13%，其中ANW310°方位張口最大。

正張口的曲線形態特征，實為井底盲礦體引起。采用任意點切線法，對ASE160°和r=0的兩條極化率曲線進行估算，結果表明礦體頂端的埋深平均值196.5米，即為井底盲礦體頂板的埋藏深度。

這一井底盲礦體，正是新發現的礦脈M24向鉆孔方向延伸而引起。鉆孔加深20米即可穿透預測的盲礦體。如圖7所示。測井結果得到了鉆探的證實。

4 結語

1）利用物探測井配合測量可識別金礦體，劃分其深度位置與厚度。

2）利用物探測井可以分辨礦化現象，能尋找井旁或井底盲礦體，確定盲礦體相對于鉆孔的空間位置并確定其頂板的埋藏深度。

3）利用物探測井可查出漏礦層、擴大金礦規模。

4）綜上所述，在黃竹園金礦勘查工作中，而且通過物探測井手段，得出簡明扼要的地質解釋結論，對于解決較復雜的地質任務，對于研究礦體賦存的空間位置與狀態，擴大尋找金礦的視野與遠景，合理指導布鉆施工，都具有一定的現實意義。

［1］蔡柏林.金屬礦鉆孔地球物理勘探[M].北京：地質出版社，1986.

［2］潘和平，馬火林，蔡柏林，等.地球物理測井與井中物探[M].北京：科學出版社，2009.

［3］陳有太.井中激電在金礦床上應用的地質效果[J].物探與化探，1990,14（03）:202-208.

［4］潘和平.井中激發極化法在礦產資源勘探中的作用[J].物探與化探，2013，37（04）:620-626.