激電中梯及激電測(cè)深在某鉛鋅礦預(yù)查中的應(yīng)用研究

婁佰信，李開(kāi)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(shù)研究中心，河南 鄭州 450009；3.河南省地下空間探測(cè)信息工程技術(shù)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(chǔ)，利用數(shù)學(xué)物理方法和原理，通過(guò)觀察和研究各種地球物理場(chǎng)的空間和時(shí)間分布規(guī)律進(jìn)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(lái)越明顯。利用激發(fā)極化法對(duì)金屬硫化物反應(yīng)靈敏的特點(diǎn)，進(jìn)行尋找隱伏礦產(chǎn)已廣泛受到重視[1]。20世紀(jì)50—60年代，激發(fā)極化法在國(guó)外開(kāi)始并迅速?gòu)V泛投入使用，我國(guó)于20世紀(jì)60年代初開(kāi)始推廣使用，隨著找礦理論的逐漸成熟和儀器設(shè)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(yīng)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(yīng)的變化，以查明礦產(chǎn)資源和有關(guān)地質(zhì)問(wèn)題的物探方法[3]。

淺覆蓋區(qū)隱伏礦找礦工作是近年來(lái)找礦工作重點(diǎn)之一，勘查方法[4-6]還在不斷探索過(guò)程中，物探在其中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用[7-15]。在某鉛鋅礦預(yù)查中，通過(guò)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(cè)深高激電異常優(yōu)化鉆孔布設(shè)、提高鉆孔見(jiàn)礦率等綜合物探方法，在勘查中發(fā)揮了獨(dú)特的作用，促進(jìn)該區(qū)找礦工作取得重大突破，為今后在類(lèi)似地區(qū)開(kāi)展物探工作提供了方法有效性類(lèi)比依據(jù)[16-20]。

1 預(yù)查區(qū)地質(zhì)概況

預(yù)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(gòu)造復(fù)雜，巖漿活動(dòng)強(qiáng)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(jiǎn)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(yù)查區(qū)內(nèi)褶皺不發(fā)育，構(gòu)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(cè)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(jìn)行地質(zhì)掃面，尋找電阻率變化較大、極化率相對(duì)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(yù)查區(qū)內(nèi)褶皺不發(fā)育，構(gòu)造以斷裂為主。為探測(cè)斷裂構(gòu)造對(duì)礦體的控制情況，在與主構(gòu)造線垂直方向上布設(shè)激電中梯測(cè)線(圖1)，發(fā)現(xiàn)異常地段時(shí)加密測(cè)線。

圖1 預(yù)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(cè)量極距MN=40～80m，測(cè)點(diǎn)距20 m，采用工作效率高的短導(dǎo)線方式開(kāi)展工作。雙向短脈沖供電時(shí)間8 s，周期32 s。正反向供電，斷電延時(shí)200 ms，采樣寬度40 ms，疊加次數(shù)1次。

(2)工作方法。觀測(cè)段限于裝置中部，當(dāng)測(cè)線長(zhǎng)度大于2AB/3時(shí)，移動(dòng)A、B極來(lái)完成整條測(cè)線的觀測(cè)。在相鄰的觀測(cè)段有2～3個(gè)重復(fù)觀測(cè)點(diǎn)。

為保證數(shù)據(jù)質(zhì)量采取逐點(diǎn)測(cè)量，遇視極化率(ηs)衰減不正常或衰減度(D)大于100%時(shí)，及時(shí)檢查數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常變化的點(diǎn)并查明原因；遇測(cè)量困難甚至無(wú)法測(cè)量點(diǎn)時(shí)，在排除儀器因素后，作詳細(xì)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(duì)較大，其中4線1120—1300點(diǎn)、6線1120—1400點(diǎn)、14線1080—1460點(diǎn)、20線1080—1460點(diǎn)、24線1820—2100點(diǎn)、28線1960—2320點(diǎn)、34線1600—2240點(diǎn)、38線1700—2340點(diǎn)、40線1000—1480點(diǎn)、54線1200—1500點(diǎn)，視電阻率變化較大，呈現(xiàn)從小號(hào)點(diǎn)到大號(hào)點(diǎn)電阻率逐漸變大趨勢(shì)。如圖3所示，該區(qū)視極化率變化相對(duì)較大，其中4線1140—1340點(diǎn)、6線1200—1320點(diǎn)、14線1120—1460點(diǎn)、18線1600—1900點(diǎn)、20線1100—1320點(diǎn)、24線1860—2100點(diǎn)、28線2020—2600點(diǎn)、34線1800—2240點(diǎn)、38線1700—2440點(diǎn)、40線1140—1780點(diǎn)、54線1100—1480點(diǎn)、1760—2360點(diǎn)，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(guò)對(duì)比分析視電阻率及極化率數(shù)據(jù)，4線1140—1300點(diǎn)、6線1200—1320點(diǎn)、14線1120—1460點(diǎn)、18線1600—1900點(diǎn)、20線1100—1320點(diǎn)、24線1860—2100點(diǎn)、28線2020—2320點(diǎn)、34線1800—2240點(diǎn)、38線1700—2340點(diǎn)、40線1140—1480點(diǎn)、54線1200—1480點(diǎn)，視電阻率變化較大，視極化率相對(duì)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(cè)以上區(qū)域可能為成礦有利地段。在以上部分區(qū)段布設(shè)機(jī)電測(cè)設(shè)點(diǎn)，進(jìn)一步探明地下地質(zhì)情況，推測(cè)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(cè)深

為進(jìn)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(shè)激電測(cè)深點(diǎn)。

3.1 工程布置

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

圖5 激電測(cè)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(cè)量AB/2=40～1 000 m，MN/2=4～100 m，電測(cè)深極距MN/AB=1/10，供電和測(cè)量極距裝置如下。雙向短脈沖供電時(shí)間8 s，周期32 s。正反向供電，斷電延時(shí)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(duì)應(yīng)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(cè)深工作野外測(cè)量時(shí)，待供電及測(cè)量導(dǎo)線布置好、檢查測(cè)量與供電導(dǎo)線均不漏電后，開(kāi)始野外數(shù)據(jù)采集工作。工作中，隨時(shí)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(shuō)明干擾或不極化電極線接頭觸地，需重復(fù)測(cè)量，出現(xiàn)異常時(shí)需重復(fù)觀測(cè)，確保采集數(shù)據(jù)質(zhì)量。

3.3 激電測(cè)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(hào)點(diǎn)，異常表現(xiàn)出中低阻高極化。100—200號(hào)點(diǎn)視極化率3.34%～4.42%，相對(duì)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(yīng)，異常明顯，推測(cè)為金屬硫化物引起。

圖6 激電測(cè)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(cè)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(duì)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(yīng)，推測(cè)可能由隱伏地質(zhì)體引起。從28線剖面激電測(cè)深成果看(圖8)，激電異常集中于500—700號(hào)點(diǎn)，異常表現(xiàn)出高極化特征。異常點(diǎn)視極化率值在2.3%～4.02%，相對(duì)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(cè)可能由隱伏地質(zhì)體引起。從34線剖面激電測(cè)深成果看(圖9)，激電異常集中于900號(hào)點(diǎn)，異常表現(xiàn)出相對(duì)高極化特征。異常點(diǎn)視極化率值在2.51%～3.09%，相對(duì)較高，視電阻率值在148～1503Ω·m，為中低阻，呈高極化中低阻反應(yīng)，推測(cè)可能由金屬硫化物引起。從38線剖面激電測(cè)深成果看(圖10)，激電異常集中于100—600號(hào)點(diǎn)，異常表現(xiàn)出相對(duì)高極化特征。異常點(diǎn)視極化率值在2.97%～3.97%，視極化率相對(duì)較高，視電阻率值在1 112～5 560 Ω·m，為中高阻，推測(cè)可能由隱伏地質(zhì)體引起。

圖7 激電測(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(jié)論

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

(2)研究表明，某地鉛鋅礦預(yù)查過(guò)程中，首先通過(guò)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(shè)激電測(cè)深點(diǎn)。分析結(jié)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。