平度市大莊子礦區物探專項試驗結果淺析

胡雪平，龐旭貴，李肖鵬，董 健，祝德成，朱繼托，蔣文惠

（山東省地質調查院，山東濟南 250013）

平度市大莊子礦區物探專項試驗結果淺析

胡雪平*，龐旭貴，李肖鵬，董 健，祝德成，朱繼托，蔣文惠

（山東省地質調查院，山東濟南 250013）

大莊子金礦區屬于破碎帶蝕變巖型金礦床，位于膠東焦家金成礦帶西南延伸帶上。礦區的激電（IP）勘查，因礦區及周圍工業游散電流強干擾，未能按設計實施。當前處于資源危機的老礦山，由于地下采礦動力設施產生的電磁干擾日益嚴重，直接制約了電法勘探。分析了礦區外圍游散電流的的干擾情況，不同地段、不同時段的干擾電位測定及激電采集數據的畸變表明，該區無法開展大極距IP及SIP工作。

大莊子；游散電流；干擾電位

大莊子金礦賦于Ⅰ、Ⅱ號含礦蝕變帶（圖1），屬破碎帶蝕變巖型金礦，由于長期開采，現面臨資源危機。在實施接替資源勘查中，物探先行，應用IP測深法探查I號含礦蝕變帶東部向下延伸礦（化）體分布情況，在IP勘查中發現區內存在游散電流干擾，無法避開干擾開展激電測量。后又采用SIP方法進行試驗，雖采取了各項技術措施，仍未能抑制電磁噪聲干擾，無法取得合格的SIP數據。由于該區深部找礦難度較大，為順應地質找礦的需要，遠離礦區，避開干擾，在該帶北段進行了干擾調查與IP測深剖面測量，仍因干擾嚴重，未能實施。

1 地質背景

大莊子金礦區位于山東省平度市灰埠鎮轄區內，向南東方向距平度市約20km，從礦區向北西方向距灰埠鎮約6km[1]。在大地構造位置上處于華北板塊（Ⅰ）膠北地塊（Ⅱ）西端之Ⅳ級構造單元膠北斷隆、膠萊斷陷的結合部位[2]，郯廬斷裂帶東側，緊靠玲瓏—郭家嶺花崗巖體西側，招遠—萊州金成礦區焦家主干斷裂向西南的延伸帶上。區內第四系分布廣泛[3]，其下伏為下元古界荊山群黑云角閃斜長片麻巖、角閃花崗片麻巖、斜長片麻巖等，巖漿巖主要為玲瓏二長花崗巖，分布于荊山群地層之下。

區域上本區以斷裂構造為主,可粗略地劃分為NNE、NE和NW向3組斷裂系統。礦區內NNE向斷裂最為發育,基本控制了礦區的構造格局[4]。礦區規模較大的Ⅰ號含礦蝕變帶內，以多金屬硫化物硅質碎裂巖為主，該帶地表出露長200m（兩端均未封閉），寬10～60m。已知Ⅰ號礦體受控于該帶，為破碎帶蝕變巖型金礦，地表礦體長175m，于-300m標高控制礦體長760m，控制斜深620m，礦體沿走向與傾向均未封閉，礦體為似層狀、扁豆狀，呈膨大縮小、尖滅再現、分支復合特征，礦體走向NE5°，傾向SEE，傾角35°，平均厚5.12m，平均品位6.52g/t。Ⅰ號含礦蝕變帶東部向下延伸，并在深部找到新的隱伏礦體，現正在勘查評價中，認為該區具有良好的找礦前景。

2 地球物理特征

區內荊山群斜長角閃巖、斜長片麻巖類巖石η值在2.7%～3.9%之間，ρ值在1500～1700Ω·m之間，玲瓏二長花崗巖η平均值1.55%，ρ值在950～1030Ω·m之間，各類黃鐵礦化蝕變巖η平均值為7.7%，ρ平均值330Ω·m，絹英巖化花崗碎裂巖η平均值6.8%，ρ平均值1200Ω·m。據此類金礦的礦化蝕變巖與圍巖具有較明顯的電性差異，有利于應用激電法探查此類礦化蝕變帶。以往在招—萊金成礦區應用激電法尋找破碎帶蝕變巖型金礦取得良好效果，但其探查深度一般為200～400m。

3 地質任務與工作方法

本次危礦勘查，是對礦區已知控礦斷裂深部展開普查工作，探求333資源儲量。總體部署以大功率IP測深為先導，指導探礦工程布設。以往鉆探已基本控制區內斷裂的延深分布，本次物探專項的地質任務是沿斷裂追索礦（化）體的延深分布，為探查深部礦提供依據。

礦區以往曾應用小極距電阻率聯剖及激電面積測量，在Ⅰ號含礦蝕變帶尋找淺部金礦，取得良好找礦效果，在其東部的延伸帶應用激電法尋找深部礦化體尚屬首次。據該區及鄰區巖礦石物性資料，本次探查Ⅰ號含礦蝕變帶埋深在600～1000m間，設計大功率激電測深剖面測量采用單極—偶極裝置，AO=3000m，無窮遠極大于15km；設計對部分鉆孔進行井中激電地—井方式測量，以尋找井旁盲礦。在實施測深剖面時，發現工業游散電流干擾，采集數據質量極差，被迫將該工作取消。

為配合危礦勘查的需要，考慮沿已知勘探線，進行頻譜激電(SIP)方法試驗，其目的是在礦區外圍探索深部找礦的可行性。儀器選用加拿大產V8多功能電法工作站，采用偶極—偶極觀測裝置，以多組不同極距（K=3～6，a=50m、100m，n=8～13、16～21）采集數據。依據工作區接地條件和選用的工作頻率，進行LP濾波器設置，以利于壓制高頻干擾。SIP試驗結果仍未有效抑制和避開干擾，無法采集到可靠SIP數據。

4 勘查區及外圍干擾調查

激電測深和井中激電均因干擾嚴重，而無法開展工作。為此在設計IP剖面上，專門開展了調查，以了解設計工作區范圍內電磁干擾的規律及范圍。調查沿剖面從西向東部逐部進行，測量極距與點距一樣為500m，連續測量“自然電位”變化，有如下特點和規律：

測區西部：Ⅰ-Ⅳ線為50～100mV，其中Ⅰ線干擾大，Ⅳ線略小。

測區中部：Ⅰ-Ⅱ線為20～40mV，Ⅲ-Ⅳ線中段約為5mV。

測區東部：Ⅰ線約為-5～5mV，Ⅱ線為0～20mV，Ⅲ線5～15mV，Ⅳ線約為5mV。

從上述電位變化看出，勘查區西部靠近礦區的地方“自然電位”達100mV，干擾強度最大，遠離礦山向東向北逐漸減小。另一特點是，連續電位變化頻度高，電位值忽大忽小，且沒有任何規律性可循，無法規避。

據以上特征推測，干擾源主要是由礦山地下采礦的電機車所致。為驗證這一推斷，與大莊子礦山協調后關閉礦井機車，重新測量了電位的變化，結果表明上述的干擾情況依然存在，但強度有所減弱。在采取技術措施的情況下，靠近礦山的地區干擾信號的幅度一般都為ΔU2的10倍以上，仍然無法實施大極距激電測深工作。分析認為，在勘查區外圍，除了大莊子礦山外，還有鄉辦金礦及多家與金礦相關的工廠，這些均是物探工作的干擾源，金礦的24h不間斷生產是產生不間斷無規律游散電流干擾的主因。

依據干擾強度隨距礦山距離增大減小的特點，為滿足地質勘查的需要，擬對礦山東北部麻灣地段的52～84勘探線安排大極距激電測深剖面，為布鉆提供依據。有了前次經驗，在正式開展工作前，調查了該區游散電流干擾情況，在52～84勘探線間共監測13個點的電位，監測點距開采礦區約3km，監測結果如表1所示。

表1 大莊子金礦區北部干擾電位調查情況表

分析以上結果得知，北邊與東邊的干擾電位最大可達2～3mV，靠近礦區的西南邊偶然可達15mV，該地段由北向南和由東向西的干擾電位值逐漸增大，這點與在設計IP剖面上的調查規律一致，即：離礦山愈遠干擾強度愈大；從時段上看，多數時間無干擾或干擾信號較小，一般在0.2～0.3mV，且干擾時間較短，一般僅幾秒或十幾秒，天僅在上午10時和下午17時干擾信號較大，且持續時間可達幾分鐘。干擾電位另一顯著特點是隨著測量電極距增大而增大。

分析認為，礦區北部地段雖普遍存在一定干擾，但多數時段無干擾或干擾信號較小，若采取隨時監測干擾動態，避開干擾時段，可以進行大功率激電測深工作。隨后在Ⅰ號蝕變帶北沿段，采用多次重復觀測，避開瞬間弱干擾，成功開展了4條小極距電阻率聯合剖面（點距20m）測量，實測曲線對斷裂蝕變帶的位置及傾向反映明顯（圖2），取得較好的地質效果。

遂在礦區北部選取有利部位，實施大功率激電測深試驗，采用對稱四級等比裝置，最大AB距4000m，MN距取1/8AB。淺部實測測深曲線基本正常，隨著AB距和MN距增大，讀數重復性變差，誤差越來越大，當AB距大于2000m，MN距大于250m后，已基本無法取得可信數據。6個點的試驗情況一致，證實該區北部也無法開展大極距的激電測深工作。

圖2 2線聯合剖面曲線圖

5 頻譜激電方法試驗

試驗主要選在I號含礦蝕變帶東部設計頻譜激電(SIP)剖面I上進行，點距50m，測量工作頻帶2-6～28Hz，共計29個頻點，每個頻點設置為多次疊加數據采集，LP濾波器經實地試驗設置為3，以多組裝置參數采集 數據(見表2)。

表2 SIP裝置參數統計表

5.1 MN距100m

當AB=300m時，在相鄰的2個測點上采集數據，由圖3(a)可以看出，相位和振幅曲線在低頻段(2Hz以下)畸變嚴重，中頻段(2～32Hz)曲線較為平滑，高頻段(32Hz以上)曲線再次出現畸變；隨著隔離系數增大，遠離發射偶極的5、6兩道曲線的畸變程度明顯高于前4道。圖3(b)為AB=500m的頻譜曲線圖，在接收偶極距不變的情況下，增加發射偶極距，以增加信號強度，希望能提高信噪比，由圖3可以看出，與AB=300m時相比，曲線畸變程度明顯改善，特別是相位曲線，多個頻點的數據跳動幅度降低。增加發射偶極矩能夠增強信噪比，但無法有效壓制干擾。多個頻點上各道的曲線上下跳躍，跳躍幅值不定，反應了礦區干擾噪聲的隨機性，為沒有規律的強脈沖干擾。

圖3 MN=100m時SIP頻譜曲線圖

5.2 MN距50m

在干擾信號占優的情況下，保持隔離系數等參數不變，減小接收偶極距采集數據，目的是減小接收干擾信號，由圖4(a)可見受干擾影響而畸變的頻點數變少，頻譜曲線平滑度明顯提高，說明裝置的抗干擾能力所提升，小于1Hz的相位曲線畸變波動，曲線形態趨于一致，多個頻點仍顯示干擾存在。值得注意的是在隔離系數和接收偶極矩不變的情況下，增大一倍發射偶極矩采集數據，相位曲線的畸變程度沒有減弱，反而提升，進一步證實了礦區干擾強度的隨機性。

5.3 不同時段調查

為了解不同時段干擾程度，目的是避開干擾強的時間段，以期能進行有效觀測。裝置采用抗干擾較強的裝置(AB=300，MN=50，n=16～21),于09:15:12～17: 15:54，連續進行了6個時段的數據采集，結果表明測量時間段內干擾都存在，上午干擾強于下午，畸變頻點多出現在低頻段(小于1Hz)，高頻(32Hz)次之，中間頻段頻譜曲線較為平滑，偶見個別畸變頻點。從全天6個時段的頻譜曲線看，難以覓得能夠采集較好數據的時間。

5.4 遠離礦區情況

礦山生產是測區內干擾的主要原因，為了了解遠離礦區SIP法受干擾情況，在離礦區以東2.5km處采集了4個測點的數據，圖5為其中1個點的頻譜圖，4個點相位曲線在頻率1～32Hz頻段基本正常，頻率低于1Hz及高于32Hz畸變仍隨機出現。

6 結論與建議

圖4 MN=50m時SIP頻譜曲線圖

圖5 遠離礦區時SIP頻譜曲線圖

（1）大莊子礦區的游散電流干擾主要來自礦區及鄉辦金礦日常生產，干擾強度時強時弱，24h不間斷，以礦山為中心呈放射狀減弱。礦山外圍在強干擾背景下，采取增大信噪比、多次重復觀測等技術措施，小極距的電阻率法及激電法工作能夠取得較好的地質效果，大極距的激電工作無法開展。

（2）頻譜激電(SIP)采用偶極—偶極裝置，供電和測量均使用短導線，受電磁感應耦合干擾最小。雖然接收機能夠設置低通濾波器，且采取了許多降低干擾影響的措施，在選定工作頻帶寬度上，低頻帶仍受干擾影響嚴重，SIP法在該區不適宜開展工作。

（3）在進行老礦山外圍地質工作時，特別是投入物探工作時，應在設計階段充分考慮工業游散電流干擾情況，做到先調查后施工，以減少不必要的人力物力投入。建議礦山企業能夠著眼長遠考慮，為物探工作讓路，在物探工作期間停止生產，以取得可信度高的數據，為探明礦山外圍礦產分布情況，提供可靠地球物理依據。

[1]鄒為雷,沈遠超,張連昌,等.山東平度大莊子金礦床地質特征及成因[J].大地構造與成礦學,2002,26(4):409-415.

[2]司乃欣,黃玉華,王德水,等.構造疊加暈研究在平度市大莊子金礦床深部找礦中的應用及探討[J].山東國土資源,2012,28 (1):20-26.

[3]連國建,胡文瑄,張文蘭,等.膠東大莊子金礦床地質特征與成因探討[J].礦床地質,2004,23(1):20-26，67-76.

[4]鄒為雷,沈遠超,張連昌,等.平度市大莊子金礦床控礦構造特征及金礦賦存規律初步探討[J].地質與勘探,2002,26(4):409-415.

P631

A

1004-5716(2015)10-0104-05

2014-10-10

2014-10-13

胡雪平（1980-），男（漢族），山東魚臺人，工程師，現從事地球物理勘探工作。