双频激电法在河南某铜矿勘查中的应用

2012-03-20刘振山聂肖剑

科技视界 2012年30期

刘佳冯亮刘振山聂肖剑

（河南省有色金属地质矿产局第二地质大队河南郑州 450016）

双频激电法是由中国工程院院士、中南大学何继善院士研究提出的一种频率域激发极化法，主要用来寻找铜、多金属等硫化矿床以及相应的伴生有色金属、稀有金属和其他矿床，也可以寻找磁铁矿、有极化效应的赤铁矿、镜铁矿和锰矿等黑色金属矿床。

1 地质概况

矿区属秦岭山系外方山余脉，地势总体北高南低，属中山区。矿区中部最高地形标高525.1m，西北部河床最低标高305m，相对高差220.1m，属浅切割地形。区内植被一般，通视条件较好。水系属淮河流域，为沙河的支流，属于季节性河流，往东注入昭平台水库。

矿区内出露地层，自老至新为：中太古界太华岩群雪花沟组上段（Ar2x1）、中段（Ar2x2）、下段（Ar2x3）、中太古界太华岩群水底沟组（Ar2s）、中元古界熊耳群鸡蛋坪组（Pt2j1）、第四系（Q）。

矿区内断裂构造发育，褶皱构造不明显。断裂构造带主要呈北西～南东向延伸，大多数与岩层产状基本一致，产状为200°-240°∠50°-70°；其断裂带内角砾成分因其围岩不同而不同，主要有黑云斜长片麻岩角砾、斜长角闪片麻岩角砾。

矿区出露的主要为燕山晚期第一次侵入花岗岩和第二次侵入花岗岩，主要由黑云母角闪石英二长岩、巨斑状花岗岩组成。岩石多呈肉红色，具半自形中细粒粒状、似斑状结构，块状构造。斑晶多为斜长石，含量20-25%，晶粒粒度一般5-20mm，基质由钾长石、斜长石、石英及少量黑云母组成，微量矿物有磷灰石、榍石等。

矿区内共发现含矿构造带2条：F1及F2含矿构造带。含矿构造带宽度在0.4-3.00m不等，一般1－1.5m左右，地表走向长度在数十米至百余米不等，倾角较陡，一般为50°-80°，普遍含矿，铜品位在0.13-0.79%之间，普遍伴生金，多数金品位较低。

2 地球物理特征

表1 矿区标本测试结果

对矿区内主要成矿地区采集的78块标本进行物性测试（表1），得到了以下物性资料：（1）岩石电性特征：未明显矿化岩石标本的视幅频率较高，其平均值为1.66%。矿化岩石标本的极化率较高，FS为2.93%，其中成矿构造岩石的FS为3.14%。岩矿石标本和含矿性及极化率也具有正相关关系。不同地段矿化岩石的FS值因其硫化物含量和结构构造不同而呈现较大的变化。矿化地区电阻率较小，非矿化地区电阻率较高，但电阻率差异不大。本区矿化地质体与围岩有较大的极化率差异，可形成明显的激电异常。（2）极化场特征：本区的区域背景值中等，第四系的背景值为1.42%。

3 原理及工作方法

双频道激发极化法是中国工程院院士、中南大学何继善院士根据我国有色金属矿产资源多分布在山区，其交通不便、地形复杂、工业电干扰严重的特点，而常规的双频激电法由于其装备笨重，工作效率低，难以面积性推广应用的情况下而首次提出的一种新型频率域激发极化法，其核心是发送机将高低两种频率的电流合成为特殊波形的双频电流同时发送到大地。一般高频电流的频率为4Hz，低频电流的频率为4/13Hz，即高、低两种频率电流的频比为13。接收机同时接收双频电流经过大地介质传导后，在介质中产生的高频电位差(ΔUG)，低频电位差 (ΔUD)，并根据公式分别计算视幅频率Fs和视电阻率ρS。

本次工作采用SQ-3C型双频道轻便型激电仪（一发双收配置），以中间梯度装置类型进行测量。其中AB供电极距1400米，MN40米，线距100米，点距20米，供电电源选用36个12V4A的蓄电池串联。根据实地野外实验后,确定采用4Hz、4/13Hz发射频率组进行发射，测量的物理参数为视幅频率Fs、视电阻率ρS、高频电位差ΔUG、低频电位差ΔUD及供电电流I。在野外施工中常常需要避免或者减小接地电阻和电磁耦合对测量中的影响。对于接地电阻的改善，其关键点在于增加电极与土壤的接触面积，常用的方法为使用多根电极并联或者使用锡箔纸代替电极，这样可以大大增加接触面积，同时在接地电极附近浇上盐水效果会更佳。在野外测量过程中常出现负值情况，多数情况下与电磁耦合现象分不开。在野外施工中，采用导线尽量铺设在干燥处，供电导线与测量导线之间需间隔一定距离，尽量减少供电电极的接地电阻等方法来减小电磁耦合对测量过程的干扰。

4 应用效果

为了了解该区土壤地球化学测量中主要异常元素Cu的赋存状态及规模，在该区采用双频道激电法，开展了1:1万的面积性测量工作，并且在异常部位进行了质量检查重复测量，以保证工作精度和施工质量。图1为90号测线质量检查对比曲线。

图1 90号测线质量检查对比曲线

图2 矿区双频激电视福频率Fs等值线平面图

图3 矿区双频激电视电阻率ρS等值线平面图

图4 工作区08横勘探线剖面图

在视福频率Fs等值线平面图（图2）上，以不同背景，不同异常下限圈定激电异常3处，编号为JD1、JD2、JD3。

JD1异常：位于矿区西北角，以2.34%等值线圈定的异常为南北走向的拉长椭圆状异常；向北未封闭，异常规模中等。视福频率Fs值在2.34%-3.24%之间，宽度范围100-400米，长度600米，但在视电阻率ρS等值线平面图（图3）上，有一个长度300米，宽80米的极低阻区，视电阻率ρS在72-258之间，属于高极化低阻区，而两边是高阻区，视电阻率ρS在885-2962之间，差距非常明显，因此存在矿化带的可能性非常大。

JD2异常：位于矿区北部中间，以2.10%等值线圈定的异常为南北向的拉长椭圆状异常。视福频率Fs值在2.34%-3.32%之间，面积较小，长度为400米，宽度在100-200米，电阻率值在127-509之间，属高极化中阻区。

JD3异常：位于矿区东北角，以2.86%等值线圈定的异常，向东北未封闭，规模比较大。视福频率Fs值在2.86%-5.59%之间，面积比较大，长度800米，宽度在250-550米，电阻率值中等，存在两块低阻区，第一块在北边，长300米，宽度200米，结合地质资料认为，是由F1含矿构造带引起；第二块在南边，长200米，宽度200米，结合地质资料认为，是由F2含矿构造带引起。

08横勘探线与90号物探测线基本重合，根据物探剖面并结合地质剖面（图4）和钻孔资料，圈出矿体一个（Ⅱ-1），矿体长约100m，宽约65.3m，标高220m，Cu品位在0.33～0.898%之间，平均品位为0.51%，同时看出物探剖面有很明显的低阻、高极化异常，该位置与地质剖面的铜矿脉对应较好，且倾向与推测倾向吻合。