物探方法在贵州东部某铅锌矿区勘查中的应用

刘永锋，闫维华，游连强



物探方法在贵州东部某铅锌矿区勘查中的应用

刘永锋，闫维华，游连强

(贵州省地质矿产开发局104地质大队，贵州 都匀 558000)

贵州东部某矿区位于贵州省凯里—都匀地区铅锌矿整装勘查区内，是湘黔桂地区中低温热液矿床成矿的有利部位，以往的物化探工作程度相对较低，找矿主要依靠地质工作，找矿成果主要集中在浅表200m以内，中深部找矿未取得较大突破。以整装勘查项目为依托，主要研究了物探激发极化法和大地电磁法在攻深找盲、划分地层构造、圈定找矿靶区中的应用，物探成果和地质成果取得了较好的对应，总结了区内的地球物理特征，并将此特征应用于相邻区块，取得了不错的找矿效果。

多金属矿；羊列勘查区；激发极化法；音频大地电磁测深；构造

1　引　言

贵州东部某矿区位于“凯里—都匀地区铅锌矿整装勘查”区内，该区铅锌矿总体勘查程度较低，仅对个别开采的矿山做过详查和勘探工作，勘查区勘查深度普遍较低，对大部分面积未进行工程控制；勘查开发程度较高的牛角塘和大梁子铅锌矿区仅做过物探激电扫面工作，且由于地形起伏较大、物探设备较重，扫面工作并没有系统化开展，物探工作取得的效果并不明显；区内山坡和沟谷地区多出露灰岩、白云岩，地形较平缓地区岩层出露不明，植被发育，水田河沟纵横，不利于地质和物探工作的开展。总的来说，贵州东部某矿区以往的地质、物探工作主要集中在浅部，且物探工作程度较低，中深部找矿一直未取得突破。本次物探工作的目的是通过物探综合勘查，划分地层构造、寻找隐伏矿床体，为地质施工提供靶区，总结勘查经验，将其推广到周边及相似区域[1]。

文中以贵州东部羊列矿区为例，物探扫面工作主要针对区域控矿断层早楼断层展开，舍弃了以往工作中使用的大功率激电仪，选用了湖南继善高科仪器厂生产的具有一发多收、装置轻便的短导线双频激电仪，该仪器发射装置轻便，测量数据较稳定，更适合于山区作业，且工作开展集中在秋冬两季，此时水田放水、植被稀疏，有利于扫面工作的开展[2]。通过扫面工作圈出激发极化异常区域，结合地质等综合资料，布设测深剖面，测深工作使用激电中梯对称四极或EH-4大地电磁测深装置，通过测深断面图，基本达到了物探勘查目的。经钻探验证，本区物探工作取得了较好的找矿效果，将物探和地质工作进行对比研究，提出了适合本区域的地质找矿模型，指导了整装勘查其他几个勘查区工作的开展[3]。

2　地质概况及地球物理特征

2.1地质概况

矿区大地构造位于上扬子古陆块南部被动边缘褶冲带，主体属都匀滑脱褶皱带，东北跨入铜仁逆冲带，东南邻近雪峰山基底逆冲推覆带。依据《贵州省区域地质志》的划分，工作区主体位于扬子准地台黔南台陷贵定南北向构造变形区，东南部跨入华南(早古生代)褶皱带。据区域资料，扬子准地台是一个从晚元古代褶皱带基础上发展起来的准地台，其基底岩系为中、上元古宇浅变质岩系，基底固结程度低，盖层厚度巨大[4]。黔南台陷则是扬子准地台在贵州省内较大的二级构造单元，在地质历史上一度发生裂陷作用，它由泥盆纪的拉张环境逐步扩展到中三叠世的深水海盆，至晚三叠世中期淤积填充而终结。贵定南北向构造变形区以发育典型的隔槽式褶皱为特点，工作区位于该构造单位东北一隅，构造形迹从近南北向逐渐偏转为北东向[5]。

区域出露青白口系、南华系、震旦系、寒武系、奥陶系、志留系、泥盆系、石炭系、二叠系、三叠系以及白垩系和第四系地层。总体东部较老，西部较新；北部较老，南部较新。区内锌、铅、汞、锑、金等矿产主要赋存于寒武系、奥陶系、泥盆系地层中。羊列矿区出露的地层由新到老为第四系(Q)、寒武—奥陶系跨系地层娄山关组、中寒武统石冷水组(∈2s)及高台组(∈2g)、下寒武统清虚洞组(∈1q)及乌训组(∈1w)，其中含矿层位为下寒武统清虚洞组，矿物类型主要为闪锌矿、硫铁矿、方铅矿[6]。区内无火成岩发育，该区域矿床成因属于沉积—改造型层控铅锌矿床，矿体与构造关系密切。

图1　矿区构造示意图Fig.1　The mining area structure schematic

区内与成矿关系密切的构造主要有独牛背斜和早楼断层，如图1所示。独牛背斜位于独牛—羊列一带，轴向近南北，延长约6km，向北倾伏。该背斜被近东西向、北西向断层错成几截，西翼岩层产状平缓，倾角一般为5°～20°，东翼岩层产状较陡一般为35°～60°，轴部主要出露清虚洞组及高台组地层，西翼主要为石冷水组地层，东翼主要出露石冷水组和娄山关组地层，据1:5万都匀幅区调资料，独牛背斜是早楼断层在走滑牵引过程中形成[7]。早楼断层是早楼-马寨断裂的主体断层，此断层在雪峰期已出现刍形，加里东期断陷控相，属正断层，晚期逆时针平推走滑，燕山期顺时针斜冲走滑，延伸大于50km。该断层破碎带中常见白云石化、弱方解石化、弱硅化、弱重晶石化、黄铁矿化，该断层控制了区内铅锌矿的产出，与成矿关系密切，是区内的主要控矿断层[8]。

2.2地球物理特征

为了确定物探方法的有效性、合理性，在开展物探工作以前，选取一定数量的岩(矿)石标本进行了物性测量，详见表1。岩(矿)石标本测量结果表明：铅锌矿石视幅频率(Fs)为1.48%～14.27%，平均值5.62%；灰岩、白云岩视幅频率(Fs)最大值小于2.0%，平均值在1.0%附近，泥岩、页岩视幅频率平均值为1.27%，角砾岩由于有黄铁矿化及矿体填充，故视幅频率平均值最大，平均值为2.20%，矿层顶底板围岩视极化率为为0.74%～2.16%。测量表明，岩矿石、含矿层与围岩视幅频率差异明显，具备开展激发极化法工作的物性前提。视电阻率测量表明：灰岩、白云岩在全区具有最高的视电阻率特征，平均值大于2 900Ω·m，泥岩、页岩、角砾岩视电阻率平均值在1 500Ω·m附近，岩矿石具有最低的视电阻率特点，平均值为539.36Ω·m。表明岩矿石视电阻率差异较为明显，具备开展物探电阻率法勘探的前提。

表1矿区区岩矿石物性统计

Table1Theminingarearockorepropertystatistics

岩石类型标本数视幅频率/Fs视电阻率/ρs变化范围/%平均值/%变化范围/Ω·m平均值/Ω·m灰岩360.32^1.340.96887.45^6716.973449.33白云岩500.27^1.961.14767.74^5563.332935.26泥岩、页岩301.57^2.341.27879.36^2487.931485.44角砾岩320.98^3.862.201513.4^3842.371265.72铅锌矿石471.48^14.275.6250.89^999.58539.36

3　物探方法的综合应用

3.1方法和仪器选择

激发极化法是一种传统、有效、成熟的地球物理勘探方法，在金属硫化物类矿床勘查中取得了很好的效果，短导线激电测量是激发极化法的一种，测量中接收机和发送机分离，可以一发多收，提高工作效率，视极化率(或视幅频率)对断层和金属矿尤其是金属硫化物有较明显的反映[9]，适合本区铅锌矿的勘查要求；激电中梯扫面配合激电中梯测深，能够较有效地预测矿体的埋深，大致确定矿体的空间分布，所以，选择激电中梯测深作为研究区内测深方法的一种。由于矿区地形起伏较大，植被发育，激电测深工作效率较低，分辨率不高，选择对部分扫面异常区域使用大地电磁测深法进行测量。本区植被发育、河沟水田纵横，所以物探施工选择在秋冬季的枯水期，使施工效率和数据质量得到了保证。

矿区扫面和激电测深选用中南大学研发的SQ-5型双频激电仪，SQ-5型双频激电仪的优点主要有：双频同时观测，且使用同步平均值检波，单点观测速度可提高4倍；不需要更换频率，在激电中梯观测中，可以一台发送机供电，多台接收机同时观测，从而使整个生产效率大为提升；双频信号同时发射，接收机同时接收双频信号，双频所受干扰条件基本相同，因而大大提高了仪器的抗干扰能力；由于传输和接收信号同为频率域信号，信号衰减较慢，所以发送机较为轻便，使用电池箱或小功率发电机即可满足供电要求，适合山区工作；双频激电法相对于时间域测量方法不需要在断电后测量ΔV，要求的供电电流比时间域小几十倍，因而装置轻便、效率高[10]。

大地电磁测深使用EH-4连续电导率剖面仪，EH-4是由美国EMI公司和Geometrics公司联合推出的一套电磁观测系统，能观测到离地表几米至1 000m内的地质断面的电性变化信息[11]。基于对断面电性信息分析研究，可以确定地电断面的性质。该系统适用于各种不同的地质条件和比较恶劣的野外环境，常用于矿产勘查、环境监测以及工程地质调查等[12]。

3.2方法的应用举例

根据矿区的构造及地层成矿特征，在区内沿45°方位，共布设激电中梯扫面剖面38条，线距100m，点距20m，供电极距AB=1 200～2 100m，测量极距MN=40m，剖面线最宽处3.2km，通过绘制视幅频率等值线图，大致划分了4个异常区，如图2所示。

其中2号异常为区内的主要异常，南北延伸超过2.6km，宽度最宽处超过1.2km，最窄处为300m左右。且异常位于主要控矿断层F2和主要控矿背斜独牛背斜附近，异常范围内断层发育，异常形态和断层关系较为密切，2～20线之间，异常形态较稳定，呈长方形态，长度1.8km，宽度500m左右，20～28线之间，异常出现分支，推测和断层F33有关。针对2号异常布设7条测深剖面和8个钻孔，经验证，8钻孔均见矿。3号异常距离F2断层和F33断层较近，呈圆形分布，直径超

过400m，在3号异常范围内进行了EH-4大地电磁测深，测深断面表明3号异常深部200～300m之间有一中—低阻层分布，和地质推测含矿层对应较好，后在3号异常进行了钻孔验证，表明异常为矿致异常。1号和4号异常范围较小，且距离主断层F2距离较远，未进行测深及工程控制。

图3为207线地质激电测量对比图，激电剖面测量显示540～900m，1 060～1 200m之间视幅频率Fs均超过2.0%，540～1 200m之间视幅频率均超过全区视幅频率异常下限，针对视幅频率异常，在600～1 200m号之间布设了对称四极测深点，测量点距50m，对称四极测深等值线图表明，高程400～600m之间，有一明显的高视幅频率带，其中650～750m和900～1 150m之间，视幅频率超过2.2%，结合地质资料，分别在剖面640和1 120m处布设钻孔，两钻孔均在200～240m之间见矿，ZKY702铅锌矿最厚处接近4m，锌品位2.78%，含矿层硫化物较发育。

图2　地质物探工程简图及视幅频率异常Fig.2　The geophysical engineering diagram and apparent frequency anomaly area

图3　207线地质激电测量对比Fig.3　Geological IP measurement comparison of the 207 line

通过对比可以得出：1)双频激电中梯扫面对本区铅锌矿的勘查具有较好的分辨效果，对埋深不超过350m的含矿层视幅频率曲线反应明显；2)对称四极测深，能够在空间上对含矿层位做出判断，可通过测深对含矿层埋深、规模做出大致判断；3)选择使用双频激电扫面和对称四极测深是符合本区找矿目的的一种经济、快捷的物探方法。

图4是使用EH-4大地电磁测深对含矿层位较浅(300m以内)的视幅频率异常区域进行的测深验证。该剖面距离断层F2较近，剖面大号点位穿过断层F2，且视幅频率扫面在该区域发现明显激电异常，针对该异常布设了EH-4测量剖面。F2断层西部地表出露寒武系中统石冷水组地层，以白云岩为主，为高电阻率反应，F2断层东部出露寒武系下统乌训组地层，以泥岩、粉砂岩为主，为低电阻率反应。通过EH-4地电断面图可以将地层大致划分为五层，上部浅表50m以内，有一层低阻层，且厚度变化较大，推测为风化面、覆土层所致；第二层为视电阻率高阻层，厚度150m左右，且高阻层向大号方向倾斜，倾角20°左右，与地表量得的岩层产状相近，推测为寒武系中统石冷水组和高台组地层，为白云岩和灰岩，电阻率与岩性对应较好；第三层为一层相对低阻层，上下岩层均为高阻层，推测该层为含矿层位，岩性为一套破碎的多孔白云岩，铅锌矿、黄铁矿分布于该套破碎岩层之中，根据视电阻率的形状，推测矿体在剖面520～700m和760～880m之间较富集，中部有间断或变薄；第四层为一套高阻岩层，厚度150m左右，推测为寒武系下统清虚洞组第二段下部和第一段，岩石以高电阻率的白云岩为主，厚度、岩性和地质推测对应较好；最底部有一层低阻层，物探测量未见底，推测为寒武系下统乌训组，岩石以低电阻率的泥页岩为主。剖面760～880m之间，深度200m以内，有一层倾斜状的低阻，推测为断层F2挫断，F2上盘为寒武系下统乌训组，物探推测与地质揭露对应较好。结合地质情况，在剖面640m处布设钻孔ZK501，钻孔终孔349.5m，从247～276m之间，见3层铅锌矿，铅锌矿最厚处为底层矿体，厚度4.25m，锌品位3.87%，最上部一层铅锌矿厚度0.89m，锌品位13.88%。此剖面测量表明：1)相对激电测深使用EH-4测深对300m以内找矿具有更好的分辨率，能够大致预测含矿层的深度、规模；2)EH-4测深断面对断层有较清晰的反应，能够确定隐伏断层的位置及倾向；3)使用EH-4地电断面图可以对地层进行大致划分，弥补了激电测深精度不足的缺陷。

图4　205线EH-4测深断面综合解释Fig.4　EH-4 sounding section comprehensive interpretation of the 205 line

图5是使用EH-4对含矿层在中深部(30～600m之间)视幅频率异常的解剖，含矿层埋深超过300m时可以适当增加供电电极的极距，加大供电电流的强度，以达到更深的测量目的。此剖面供电极距AB=1 800m，点距20m，测量极距MN=40m，激电扫面在此剖面具有明显异常，且异常出现分支，故在此剖面布设一条800m的EH-4测深剖面，穿过剖面异常及分支位置。

通过视电阻率的分布可以将此地层大致划分为5层。上层地表出露地层为寒武系中统石冷水组第二段，岩性为泥质白云岩，且此处裂隙发育，水流较多，故为中—低电阻率反应，且低阻层呈漏斗状，推测与覆土层厚度和裂隙有关。第二层和第四层均为高阻层，第三层相对低阻层夹于两高阻层之间，形成了本区成矿的主要特征 “两高夹一低”，通过这一特征在本区较好地预测了含矿层的位置。第三层相对低阻层在950～1 150m之间有高阻填充，与地表扫面异常有分支相对应，故在分支两侧分别布设钻孔ZK2501和ZK2502，两个钻孔均在350m左右见工业矿体。

3.3物探方法取得的成果

凯里—都匀地区铅锌矿整装勘查区共划分了6个矿区进行施工，羊列矿区是较早施工的一个矿区，该矿区位于整装勘查区域的中部，地质和物探方法具有一定的试验性和代表性。通过激电中梯扫面工作在该区圈出了激电异常区域，通过综合地质资料，预测YC2和YC3为羊列矿区的找要找矿靶区，在找矿靶区内施工钻孔9个，所有钻孔均见矿，且使用EH-4测深，大致预测了含矿层的埋深和矿体规模、查找了区内隐伏断层的位置，对钻孔施工起到了指导作用。将该矿区的物性特征，应用于整装勘查区的其他5个矿区，均取得了不错的找矿效果。

图5　225线EH-4测深断面综合解释Fig.5　EH-4 sounding section comprehensive interpretation of the 225 line

4　结　论

通过对羊列矿区的施工总结，并结合周边矿区研究成果，总结了贵州东部地区铅锌矿化的地球物理找矿特征：

1)本区含矿地层和围岩的激发极化效应差异明显，使用物探激发极化法研究岩矿石的激发极化效应，对于确定矿体位置具有较好的应用效果(含矿层视极化率高于1.8%，视电阻率低于1 200Ω·m)。

2)使用双频激电中梯最大测量深度一般不超过500m，使用EH-4大地电磁测深能够对600m以内的地层进行大致分层，能够有效地划分出隐伏断层的位置，且EH-4测深在干扰较小的情况下，相对激电测深具有更高的分辨率。

3)使用EH-4大地电磁测深，本区含矿层与围岩具有典型的“两高夹一低”的视电阻率特征，结合地质信息，本特征可以作为矿体预测的一个有效标志。

4)将本区的地球物理特征和地质钻探信息进行综合对比，有效地指导了周边区块的找矿工作。

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The Application of Geophysical Prospecting Methods in Lead-Zinc Mine Exploration of Eastern Guizhou

Liu Yongfeng,Yan Weihua,You Lianqiang

(104 Geological Brigade, Guizhou Provincial Bureau of Geology and Mineral Resources,Duyun Guizhou 558000, China)

TheminingareaofeasternGuizhouprovinceislocatedinKaili-Duyunregionoflead-zincminemonoblockexplorationareas,istheadvantageouspositionofmediumtolowtemperaturefluidmetallogenicinHunan,GuizhouandGuangxi.Thepreviousgeophysicalandgeochemicalexplorationworklevelisrelativelylow,prospectingreliesmainlyonthegeologicalwork,sotheore-prospectingachievementsmainlyconcentratedinthesuperficialwithin200meters,andthedeepprospectinghasnotbeenabreakthrough.Thearticlebasedonmonoblockexplorationproject,mainlystudyingtheapplicationofinducedpolarizationmethodandaudio-frequencymagnetotelluricforfindingdeepblindore,dividingstratumstructure,andoutliningtheprospectingtarget.Geophysicalexplorationresultswithgoodcorrespondencetothegeologicalresults.Summarizedthegeophysicalcharacteristicsofarea,andapplyingthecharacteristicstoadjacentblocks,achievinggoodore-prospectingresults.

polymetallic;Yanglieexplorationarea;inducedpolarizationmethod;audio-frequencymagnetotelluric;structure

1672—7940(2016)03—0367—07

10.3969/j.issn.1672-7940.2016.03.021

中国地质调查局地质调查项目(编号：ZZKC2013-22)

刘永锋(1985-)，男，工程师，主要从事地球物理找矿工作。E-mail：381449673@qq.com

P631

A

2016-01-21