激電法在豫西深部找礦中的應用

馮 亮，李 冰

(1.河南省有色金屬地質礦產局第二地質大隊，河南 鄭州 450016；2.河南省有色金屬礦產探測工程技術研究中心，河南 鄭州 450016)

0 引 言

隨著我國經濟的快速發展，對礦產資源的需求越來越大，淺部和地表礦卻越采越少，找礦工作需要向深部發展(唐杰等，2010；劉必政等，2019；李美，2019；王金亮等，2019)，因此，研究深部探測技術、開發深部勘探儀器是物探的重要課題之一。物探找礦儀器要求既能進行深部探測，又易于攜帶，尤其是在一些地形復雜、交通條件極為不便的地區，通常選擇攜帶方便的中深度激發極化法儀器(溫培琳等，1996；孫仁斌等，2017；孫秀國等,2019；楊彥龍,2019；張洋洋等，2021)。

普查區位于豫西熊耳山西北部，地勢南高北低，海拔高度為620.4～1 347.0 m，最大高差為726.6 m，區內地形切割劇烈，山高坡陡，雜草灌木叢生，通視條件較差，因此選用DQ-1000激電儀,該儀器輕便易攜帶，可兼顧探測深度，能滿足研究區物探工作的需要。

1 測量儀器與方法

野外工作使用DQ-1000接收機和DGN-16多功能信號發送機。該套儀器采用GPS模式，根據野外測量試驗，儀器工作參數采用0頻點，頻率為1 Hz(高頻)、1/13 Hz(低頻)，抗耦寬度為16。測量的物理參量包括視幅頻率Fs、高頻電壓ΔVh、低頻電壓ΔVl、供電電流I。視電阻率包括高頻視電阻率ρsh=K·ΔVh/I，低頻視電阻率ρsl=K·ΔVl/I(何繼善，2006)。式中，K為裝置系數，由供電極距AB和測量極距MN計算求得，用高頻視電阻率ρsh及視幅頻率Fs成圖。

工作目標：在研究區的郭坪(Ⅰ區)、三盤碾子(Ⅱ區)2塊區域開展激電掃面工作，根據掃面結果劃定激電異常范圍，根據激電異常所在地段的地質、槽探、平硐及鉆探情況，設計激電測深工作，大致查明異常體的產狀、埋深等，為下一步找礦工程布設、勘查和開發提供依據。

測量方法：比例尺1∶5 000，網度50 m×20 m的激電掃面1.54 km2，測深點17個。由于研究區東西兩側地質構造走向不同，因此采用不同的測線布設方向：東側郭坪(Ⅰ區)測線方位為90°，西側三盤碾子(Ⅱ區)測線方位為30°。剖面測量采用頻率域激電中間梯度裝置，短導線工作方式。供電線按∏形布線，以避免線間的電磁耦合干擾影響。供電極距AB=1 500 m，測量極距MN=40 m；測量段最短距離為400 m，最長1 000 m,點距為20 m。激電測深采用對稱四極裝置，最大供電極距AB/2=1 500 m(表1)，用AB/5作為探測深度對激電測深結果進行反演。

激電工作精度：中梯掃面ρs均方相對誤差為±2.67%，Fs均方相對誤差為±0.11%；激電測深ρs均方相對誤差為±2.56%，Fs均方相對誤差為±0.08%。

2 地質與地球物理特征

2.1 成礦地質背景

研究區地處華北地臺南部華熊臺隆熊耳山隆斷區西北部。區域出露地層：太古宇太華巖群變質巖系、中元古界長城系熊耳群火山巖系，斷裂構造及基性-中酸性巖脈較為發育。

區域礦產資源豐富，金屬礦有金、銀、鉛、鐵等，其中金銀較多。成礦類型主要為破碎帶蝕變巖型，成礦與太華巖群變質巖系及熊耳群火山巖密切相關，礦體的形成與分布多受斷裂構造蝕變巖帶控制。研究區東側已有吉家洼、馬營等金礦分布，西側崇陽溝有多處鉛、銀礦產出。根據區域成礦規律、所處位置及地質背景資料分析，該區具有良好的成礦地質條件與找礦前景。

研究區內出露地層主要有中元古界熊耳群和太古宇太華巖群(圖1)，處于桃園—東麻園短軸向斜構造的西翼，地層呈傾向南東的單斜分布。區內斷裂構造有北東、北西和近東西向。區內巖漿巖主要為熊耳群火山巖，以安山巖為主，次為輝綠巖脈，偶見閃長(玢)巖，局部伴有黃鐵礦化和磁鐵礦化。

2.2 地球物理特征

為了解研究區巖礦石的電性特征，在電法測量劃定的背景地段、異常地段以及探槽揭露的礦化蝕變破碎帶上采集巖石標本(李金銘,2005；李相民等，2010)，對巖石的視幅頻率、視電阻率參數進行測定。參數測定使用SQ-3C型雙頻激電發射機，發射雙頻波(傅良魁，1982)，雖然與掃面時發射機使用GPS同步方式的結果有一定的差異，但通過不同巖礦石的參數對比，能夠為異常解釋提供依據。接收機型號為DQ-1000。礦區巖 (礦)石標本電參數統計結果見表2。

由表2可以看出，與礦區找礦有關的構造蝕變巖、礦化石英脈、黃鐵礦化片麻巖的視幅頻率值均比較高，與圍巖片麻巖差距比較明顯。其中，蝕變巖與礦化石英脈的視幅頻率值最高，黃鐵礦化片麻巖次之。找礦目標巖性與圍巖存在明顯的視幅頻率差異，具有開展電法找礦的前提(張立成，1983；蘇才萬，1984；余官娣，1987；王宏宇等，2016；周多等，2016)。

3 激電異常特征與分析

3.1 激電異常特征

激電測量分別在研究區的2個區域進行，分東西2塊(圖2、圖3)，圈定激電異常7處，全區視幅頻率值整體不高。激電異常主要分布在太古界太華巖群片麻巖地層，相對于其他地層，其異常最多、幅值最高、規模較大；角閃斜長片麻巖地層的視幅頻率異常值高于黑云斜長片麻巖地層；中元古界熊耳群安山巖視幅頻率值較低，只有1個小規模的視幅頻率異常。從視電阻率來看，全區的視電阻率異常值在n×(102～103) Ω·m范圍內變化，低視電阻率異常反映了該區溝谷底部和平緩斜坡以及地形低凹處的殘坡積物、松散沖積砂礫石、黃土、亞砂土等以及斜長片麻巖的分布；中高阻異常與硅化蝕變帶及石英脈有關。發現的16處含礦構造蝕變帶多產出于太華群龍門店巖組及石板溝巖組斜長片麻巖中，因此中高阻高幅頻率異常具有找礦指示意義。

表2 研究區巖 (礦)石標本電參數統計結果Table 2 Statistical results of electrical parameters of rock (ore) specimens in study area

圖2 視幅頻率Fs等值線平面圖Fig.2 Contour plans of apparent amplitude frequency (a) Section Ⅰ;(b) Section Ⅱ

圖3 視電阻率ρs等值線平面圖Fig.3 Contour plans of apparent resistivity (a) Section Ⅰ;(b) Section Ⅱ

深部激電測深特征：從測深斷面圖(圖4—圖7)分析，除個別點淺部出現高阻極化異常外，視幅頻率和視電阻率基本隨深度的增加而增高。在視幅頻率較高的區域，曾通過探槽或明硐發現了礦體或礦化構造破碎帶，開采程度較深，導致淺部視幅頻率低于深部；同時，深部視電阻率等值線較陡傾且兩側差異明顯，說明深部可能存在礦化構造破碎帶，造成深部視幅頻率和視電阻率均高于淺部。

圖4 104線激電測深二維反演斷面圖Fig.4 2D inversion cross-section of IP sounding along line 104

圖5 130線激電測深二維反演斷面圖Fig.5 2D inversion cross-section of IP sounding along line 130

圖6 122線激電測深二維反演斷面圖Fig.6 2D inversion cross-section of IP sounding along line 122

3.2 激電異常解釋

研究區礦體的形成與分布多受斷裂構造蝕變巖帶控制，物性結果顯示蝕變巖與礦化石英脈的視幅頻率、視電阻率值均較高。為便于分析掃面圈出的視幅頻率異常特征，按視電阻率高低將Ⅰ區和Ⅱ區的7個視幅頻率異常分為中高阻、中低阻、中高—中低阻3組分別進行討論，中高阻異常包括JD2、JD3、JD4、JD6，中低阻包括JD5、JD7，中高—中低阻異常為JD1。布置激電測深的異常為JD1、JD2、JD4、JD7，布極方向均為東西向，點距40 m。

3.2.1 中高—中低阻的異常JD1 位于Ⅰ區北部中間偏東位置，異常北邊封閉。該異常由2個不同走向的線性異常組成，分別為JD1-1、JD1-2。從視電阻率圖(圖3a)來看：地質界線兩側視電阻率差別較大；處于斜長片麻巖地層的視電阻率值較高，處于黑云變粒巖地層的視電阻率值較低。從130線視幅頻率斷面(圖5a)判斷(白宜城等，2003；高亞成等，2005)，深部極化體傾向為小號點方向(西側)，產狀較陡，中心埋深在450 m左右；從130線視電阻率斷面(圖5b)推斷存在斷裂構造帶。JD1異常處于化探Ag異常范圍，根據槽探工程揭示，此處有F10、F112條礦化蝕變破碎帶：F10從JD1-1異常中間穿過，走向相同；JD1-2處在F11北西走向的延伸方向上。平硐工程揭示此處為Ag異常，品位較低，推測在此處的太華巖群角閃片麻巖與黑云變粒巖的地層界線上，存在1條走向北東的構造斷裂帶，其西側硫化物較發育，東側礦化構造蝕變巖、石英脈較發育。

3.2.2 中高阻視幅頻率異常 (1) JD2異常。位于Ⅰ區中間稍微偏東位置，該異常由2個北東走向的平行的線性異常組成。結合視電阻率平面圖(圖3a)來看，異常剛好處在1條中高阻異常帶上，分布在斜長片麻巖地層中。在測深深度達到500 m時，異常未封閉。從122線視幅頻率和視電阻率斷面圖(圖6)推斷可能存在構造斷裂帶，中心埋深350 m處的極化體傾向東，產狀較緩；中心埋深480 m處的極化體傾向不明顯，產狀較陡。異常處于Ag、Pb化探異常范圍內，結合礦區已發現成礦帶的地層、構造等條件，推測異常由分布在片麻巖地層中的斷裂帶兩側、不同深度的礦化構造蝕變巖及石英脈引起。

(2) JD3異常。位于Ⅰ區中間稍偏東位置，由2個不同走向的異常組成：西側異常走向從北東扭向北西，形狀為帶狀；東側異常走向北北西，由于異常東北邊受電線干擾，形態不太規則。結合視電阻率平面圖(圖3a)，異常剛好處在3條走向分別為北西、北東、北東的中高阻異常帶上，對應斜長片麻巖地層，異常上未布置測深點。異常恰好處在高阻極化帶上，視幅頻率等值線的扭曲以及3條走向不同的中高阻異常帶的出現說明存在多組斷裂構造，部分異常又處于Ag化探異常范圍內。根據已發現成礦帶的成礦特征，推測異常由分布在片麻巖地層中的礦化構造蝕變巖及礦化石英脈引起。

(3) JD4異常。位于Ⅰ區南部偏西位置，對應熊耳群安山巖地層，單從坑道揭露情況來看，淺部地層為太華巖群片麻巖。此處礦體已開采較多，可能是導致異常范圍較小、異常值不大的主要原因。激電測深視電阻率反演結果顯示，深度>500 m之后(圖4)的視電阻率值突然增大，不符合礦區巖性物性特征，故視幅頻率和視電阻率反演深度只取深度500 m，推測原因是此處深部廢棄礦洞較多引起了高阻。在深度500 m以內，結合測深斷面圖上的視幅頻率和視電阻率等值線判斷，極化體傾向大致為小號點方向(西側)。104線視幅頻率和視電阻率測深斷面圖(圖4)清晰顯示，異常與周圍區域分界明顯，與掃面結果較為吻合，根據鉆探情況推測異常為開采后的剩余礦物引起。

(4) JD6異常。位于Ⅱ區西部中間位置，西北邊未封閉，呈條帶狀，走向北東。結合視電阻率平面圖(圖3b)，視幅頻率異常區域的視電阻率為中高阻。異常對應黑云變粒巖地層，未發現與礦體形成有關的斷裂構造蝕變巖帶，推測該異常為硫化物富集引起，可能為黃鐵礦化黃銅礦化黑云變粒巖所致。

3.2.3 中低阻視幅頻率異常 (1)JD5異常。位于Ⅱ區西北角，西北邊未封閉，形狀為串珠狀，走向北西。結合視電阻率平面圖(圖3b)，視幅頻率異常對應的視電阻率為中低阻，視幅頻率異常東南側80 m有1條北東向礦化構造蝕變帶垂直穿過高阻異常帶,異常分布在黑云變粒巖地層中。由于異常規模較小，未布置測深點。異常激電特征為中低阻中極化，推測該異常由黃鐵礦化黑云變粒巖引起。異常南側有1條北西向硅化蝕變帶或石英脈，未出現視幅頻率異常，可能無礦化或礦化程度較低。

(2) JD7異常。位于Ⅱ區中間，形狀不規則，等值線中間有扭曲，中心走向北東，對應黑云變粒巖地層。從208線視幅頻率斷面圖(圖7a)分析，中心埋深95 m左右的極化體產狀較陡，350 m左右的極化體傾向北東。從視電阻率斷面圖(圖7b)分析，推測存在斷裂構造帶，深部為主斷裂帶，淺部為次級斷裂帶。該異常為2層極化體引起，淺部地表的黑云變粒巖引起低阻，深部受斷裂構造控制的礦化構造蝕變巖及石英脈引起視幅頻率異常。

4 結 論

(1)中高—中低阻異常JD1、中高阻視幅頻率異常JD2和JD3異常強度高，規模較大，處于化探Ag異常范圍，附近有已發現或推測可能存在的礦化蝕變破碎帶，推測為礦化異常。根據鉆探結果，JD4異常為開采后的剩余礦物引起；JD5、JD6異常所處地層未發現與成礦有關的構造蝕變巖帶，可能為黃鐵礦化及黃銅礦化黑云變粒巖引起；JD7異常雖然為中低阻異常，但根據測深結果，異常主要為受斷裂構造控制的礦化構造蝕變巖引起，具有一定的研究價值。

(2)結合激電掃面與測深結果分析，采用激電儀DQ-1000配合發射機DGN-16探測深度較大、效果較好，測量數據的穩定性得到提高。DQ-1000激電儀的工作頻點在測量開始前需通過試驗選擇，參數要凸顯激電異常。