激电中梯和对称四极测深在广西某铅锌矿区的应用

赵荣春，吕玉增，凌嘉宣，戴咸毅，吴玉玲

(桂林理工大学 地球科学学院，广西 桂林 541006 )



激电中梯和对称四极测深在广西某铅锌矿区的应用

赵荣春，吕玉增，凌嘉宣，戴咸毅，吴玉玲

(桂林理工大学 地球科学学院，广西 桂林 541006 )

本文介绍了大功率激电中梯扫面和激电对称四极测深在广西某铅锌矿区的综合应用。在简要阐述矿区地质构造及地球物理特征的基础上，介绍了大功率激电在该矿区的工作方法与技术原理，绘制了激电ηs、ρs平面异常图，结合已知地质及钻孔资料对激电异常进行了推断解释。在测区平面上圈定了5个主要的高极化率异常区带，分别编号为M1、M2、M3、M4、M5，其中M1和M5钻探揭露少，仍是有利的找矿靶区；在7号线0～500m范围内探明一条自北往南向深部倾斜的低阻高极化异常带。这些异常对该矿区深入开展地质找矿工作提供了有利依据。

激电中梯；对称四极测深；视极化率；视电阻率；铅锌矿

1　引　言

大功率激电方法是一种比较成熟的勘探方法，可以输出较大的电流，压制各种干扰信号提高信噪比，具有信号强而稳定、工作效率高以及反映异常特征明显等优点[1-3]。它主要针对含硫化物矿床的金属矿体，特别是激电中梯方法，其最大优点是敷设一次供电导线和供电电极，能在相当大的面积上进行测量，且能用多台接收机同时在多条测线上进行观测。由于该方法具有工作效率高，扫面速度快的特点而成为近年来电法工作中的主要方法，而且其极化率参数不受地形影响。因此，在寻找以硫化物为主的矿床中，主要以激电中梯方法进行扫面工作[4-7]。激电测深是指对于同一个测深点，极距从小到大进行多个极距的供电观测，小极距探测深度浅，主要反映浅部地电信息，大极距探测深度大，反映深部的地电信息，通过改变供电极距从而达到测深的目的，以获取地下不同深度上的地电信息[8-11]。激电测深的实际工作采用类似高密度的观测和跑极方式，多个供电和观测电极同时布设，逐个观测以提高工作效率[12,13]。

广西第四地质队已于近年来对广西某铅锌矿开展了详细的地质勘查工作，通过后期的打钻验证，已经基本掌握了该铅锌矿矿脉的埋深和走向，由于前期勘探范围有限，因此部分矿脉的尾段和其他有可能成矿区域还无法确定，本次物探工作在原来地质勘查基础上进行大功率激电中梯扫面和激电对称四极测深，用以圈定矿脉的范围和寻找隐伏矿床，为是否进一步勘探打钻以及矿山总体规划提供依据。

2　矿区地质特征

2.1地形及地表特征

矿区位于西大明山古雾岭背斜南翼，矿区大部分为中低山地貌，矿区西南部为岩溶峰丛地貌，地势北高南低，从760m山峰降至390m岩溶谷地，地形起伏较大，如图1所示。有数条常年性小溪由北向南注入岩溶洼地后转入地下河，水源供给充足。地表浮土覆盖较厚(约10～20m)，植被主要为桉树、八角树及野生灌木。

2.2地层及构造特征

出露地层主要有寒武系上统泥岩、泥质粉砂岩、粉砂岩、细砂岩和长石石英砂岩；下泥盆统莲花山组石英砂岩、夹泥岩、粉砂岩，底部含不稳定的砾石；下泥盆统那高岭组砂质泥岩、页岩、细粒灰岩、泥灰岩；下泥盆统郁江组下部为细砂岩、粉砂岩夹砂质页岩，中部为泥岩、页岩、粉砂质页岩、局部含炭质，上部粉砂岩、粉砂质泥岩、局部含小砾石，顶部为泥质灰岩；中泥盆统东岗岭组下段为白云岩夹白云质灰岩；中泥盆统东岗岭组上段为灰岩夹白云质灰岩、钙质白云岩[14]。

图1　矿区地形Fig.1　Mine topographic map

矿区断裂构造发育，根据走向可分为NW向、NE向、SN向和EW向四组断层，矿脉带主要受NE向和EW向两组断裂碎破带及旁侧平行排裂的多组断裂破碎带、裂隙带控制。矿区共发现四条铅锌矿脉带，其中三条分布于矿区南东部，一条位于矿区北东部。

2.3岩矿石电性特征

矿区内金属矿物成分以闪锌矿为主，另有少量的方铅矿、黄铁矿、黄铜矿等；脉石矿物主要为石英、方解石；围岩主要为泥岩、泥质粉砂岩、砂岩。据本次对野外采集标本的测定结果，测区内主要岩石和矿石的物性参数如表1所示。从岩矿石标本测定结果来看，测区内泥岩、砂岩等围岩具有高阻低极化特征，平均电阻率500Ω·m，极化率1%左右；而闪锌、黄铁、黄铜、方铅矿化则具有低阻高极化特征，平均电阻率150Ω·m，极化率10%左右；石英和方解石也具有高阻低极化特征，平均电阻率1 600Ω·m，极化率0.6%左右。

因此，目标铅锌矿体与测区内背景围岩存在着明显的电性差异，测区铅锌矿具有明显的低阻高极化电性特征和找矿标志，这对开展激电物探找矿工作提供了很好的物性基础。

表1测区岩石、矿石物性参数

Table1Rockandmineralparametersoftheminingarea

岩性块数电阻率ρ/Ω·m极化率η/%变化范围平均值变化范围平均值黄铁矿429.55^361.42196.323.84^41.5613.24黄铜矿364.08^155.36109.722.56^28.2510.22闪锌矿519.90^400.42212.453.34^31.9211.67方铅矿3157.80^366.05261.921.56^20.339.56石英41568.57^2869.422218.990.26^0.450.30方解石3368.74^1200.32856.930.21^5.071.03泥岩5259.21^1557.91709.970.85^8.223.20砂岩6224.83^755.41410.940.94^3.122.01泥质粉砂岩660.66^823.45489.230.35^1.981.12

3　大功率激电野外观测方式

3.1工作仪器

本次野外工作使用重庆奔腾数控技术研究所研制的WDFZ-2大功率智能发射机、WDJS-2数字直流激电接收机，测量电极用不极化电极。供电周期设置为8s，断电延时200ms，取样宽度20ms，叠加4次；记录参数一次场电位VP、视极化率ηs、发射机输出电流I。

3.2激电中梯扫面

选用激电中梯装置对测区约2km2的区域进行扫面工作，一共布设23条测线，测线布置网度100m×20m，即线距100m，点距20m，垂直已知矿脉走向布设，方向为北西20°，测线长度800m、1 500m，采取分段测量，供电极距AB长1 000～1 500m，记录点为MN中点，布设一次供电电极AB测量5条测线，如图2所示。

图2　矿区测线布置示意图Fig.2　Mine survey line arrangement schematic

3.3激电对称四极测深

在本次物探测量中，激电测深采用对称四极测深，供电观测示意图见图3，供电电极A、B在测点两侧对称(AM=NB)并反向向外移动。

激电测深区段是在综合激电中梯勘探结果、前期地质和钻探成果基础上布设，综合选择在7线布设激电测深剖面勘查，以了解整个测线上浅部到深部整个剖面上的电性变化情况。整个测深剖面长度1 000m，相邻测点距20m，总测深点个数50个，对称四极激电测深跑极参数见表2。在实际观测过程，由于地形条件等限制，在710～990m之间的测点最大极距(AB/2)为550m。

图3　对称四极测深工作示意图Fig.3　Symmetrical quadrupole sounding working schematic diagram

(AB/2)/m30507090110150190230(MN/2)/m10(AB/2)/m270310390470550630710(MN/2)/m30

4　激电异常分析

4.1中梯扫面激电异常分析

由于测区地形变化大，激电中梯的视电阻率成果扭曲较大，激电中梯主要以视极化率的成果解译为主，视电阻率结果为辅进行分析解释。图4(a)、图4(b)分别为本测区视极化率和视电阻率平面异常图。从图4中可以看出，该测区极化率背景值不大，在1.2%左右，视极化率异常最大值4.69%，极化率在1.6%以上可看作为高极化异常。视电阻率的背景值在260Ω·m左右，最小值为25Ω·m，电阻率在200Ω·m以下基本上可看作为低阻异常。整体上，测区的高极化异常分布在测区南部，东北部，而测区中部北侧极化率普遍较低；高极化率异常平面图上明显呈现近EW向或NE向条带特征，高极化异常带与测区已知见矿钻孔对应关系较好。在测区平面上圈定了5个主要的高极化率异常区带，分别编号为M1、M2、M3、M4和M5。

M1极化异常位于测区西南角(1线～11线小号附近)，视极化率主要在1.9%～2.8%之间，视电阻率在50～300Ω·m之间。该极化率异常明显，基本沿北西向展布。在7线～10线小号点区域，明显呈现高极化率异常，在这几条测线上有近30个钻孔揭露了矿体。

图4　中梯扫面视极化率平面等值线(a)和视电阻率平面等值线(b)Fig.4　Middle grads survey apparent polarization contour map (a) and apparent resistivity contour map (b)

M2极化异常位于测区中部(11线～18线小号附近)，该异常有明显沿北东向延伸的趋势，视极化率主要在1.6%～2.6%之间，该区域异常圈闭完整，呈现出明显的高极化率异常特征，视电阻率在30～200Ω·m之间，该区域分布有近40个见矿钻孔，图中高阻低极化异常区域与已知见矿钻孔具有很好的对应关系。

M3极化异常位于测区东南角(14线～18线中部附近)，视极化率主要在1.6%～2.0%之间，视电阻率异常300～460Ω·m，异常相对孤立，圈闭完整。整体上，该异常基本沿北东向分布，该处钻孔分布很少。

M4极化异常位于测区北部(17线～20线大号附近)，视极化率主要在1.6%～2.4%之间，视电阻率40～200Ω·m，异常圈闭完整，与已知见矿钻孔位置对应较好，该异常向西延伸有限，在16线以西基本没有异常，而向东延伸至20线以东。

M5极化异常位于测区东北部(20线～23线中部)，视极化率主要在1.8%～3.0%之间，具有完整的异常圈闭，是明显的高极化率异常区域，视电阻率160～300Ω·m，异常圈闭完整，异常区域沿北东向条带状分布明显，向东延伸至测区边界，由于该异常区钻孔揭露较少，但极化率成果显示这是一个异常靶区，应进一步地开展钻探验证工作。

4.2对称四极测深激电异常分析

利用桂林理工大学开发的激电测深2.5维反演软件，对测深实测数据进行了带地形的反演，绘制了视极化率、视电阻率等值线图，如图5所示。

7线极化率反演结果清晰地显示出了在测线约0～500m范围内，有一向南(小号方向)并往深部倾斜的极化率异常带，异常带上有三处明显的高极化异常圈闭，测线起点处的异常圈闭中心标高约为350m，测线约220m处的异常圈闭中心标高约为400m，测线450m处异常圈闭埋深较浅，标高约为470m。在测线的900m附近，浅部呈现一中高极化率(1.8%左右)的异常，而电阻率反演结果显示在900m点附近为高阻，因此推测该异常为非矿化异常。在电阻率反演结果图上，在测线500～800m的浅部(埋深<100m)呈现出明显的低阻异常，而极化率成果图上为中低极化率，推测为不同岩体引起的非矿化电阻率异常。7线的地质勘探剖面显示，钻孔ZK1位于测深线约20m处，见矿范围320～380m，ZK2位于测深线约100m处，见矿范围330～400m，矿体较厚，矿体中心位置360m，ZK3钻孔位于激电测深测200m点位置附近，见矿范围400～420m，矿体中心位置410m。7线测深反演结果与这三个见矿钻孔进行对比发现，极化率的反演结果显示的高极化率异常中心正好对应钻孔的见矿矿体中心，而电阻率的反演结果低阻异常中心略深于矿体，这进一步的验证了激电测深方法可靠性和有效性，极化率反演结果较电阻率反演结果更为准确、可靠。

图5　对称四极测深视极化率等值线(a)和视电阻率等值线(b)Fig.5　Symmetric quadrupole survey apparent polarization contour map (a) and apparent resistivity contour map (b)

5　结　论

通过在广西某铅锌矿矿区应用大功率激电中梯扫面、激电对称四极测深，得到了如下几点结论：

1)综合激电中梯的平面勘探成果，遵循从已知到未知原则，M2和M4为已知的钻探揭露的矿区，激电异常对应较好，而在M1和M5钻探揭露少，仍是有利的找矿靶区，可进一步开展地质详查工作。

2)通过对7号线进行对称四极测深，探明在测线约0～500m范围内，存在一条自北往南向深部倾斜的低阻高极化异常区域，异常中心埋深约为100m，且与已知钻孔具有很好的对应关系。

3)结合地质和钻孔资料，证实了大功率激电扫面与激电对称四极测深在本矿区获得了很好的应用效果，不仅发现异常能力强，而且激电异常与见矿钻孔存在很好的对应关系，为深入开展本矿区地质找矿工作提供了依据。

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The Application of IP Intermediate Gradient and Schlumberger Sounding to a Lead-Zinc District in Guangxi

Zhao Rongchun,Lü Yuzeng,Ling Jiaxuan,Dai Xianyi,Wu Yuling

(College of Earth Science, Guilin University of Technology, Guilin Guangxi 541006, China)

Thispaperintroducesthehigh-powerIPintermediategradientandSchlumbergersoundingappliedinthelead-zincareaofGuangxi.Inthebaseofbriefdescriptionaboutthegeologicalstructureandgeophysicalcharacteristics,itdescribesthehigh-powerinducedpolarizationmethodsofworkintheminingandtechnicalprinciples,drawsinducedpolarizationηsandρsanomalymap,andcombinedwiththeknowngeologicalanddrillingdata,IPanomaliesaredeductedandinterpreted.Inthesurveyedarea,fivemajorhighpolarizationanomalyzonesaredelineated,andtheyarenumberedM1,M2,M3,M4,M5.M1andM5,whichisstillgoodforore-prospectingtargets;inline7,between0mand500m,alowresistanceandhighpolarizationanomalyzonehasbeendetectedfromnorthtosouth.Thefindingshaveprovidedafavorablebasisforthefurtherdevelopmentofore-prospecting.

IPintermediategradient;Schlumbergersounding;apparentpolarization;apparentresistivity;lead-zinc

1672—7940(2016)03—0271—06

10.3969/j.issn.1672-7940.2016.03.003

广西自然科学基金(编号：2015GXNSFDA139029)；国家“十二五”国家重大科学仪器设备开发专项(编号：2012YQ030126)；广西自然科学基金(编号：2013GXNSFBA019212)和广西高校科学技术研究重点项目(编号：2013ZD029)

赵荣春(1991-)，男，硕士研究生，主要从事电法数值模拟研究。E-mail:zrcyx@qq.com

吕玉增(1978-)，男，副教授，博士，主要从事电法数值模拟与反演成像研究。E-mail:lyz@glut.edu.cn

P631.3

A

2016-03-05