大功率激电法和连续电导率测深在赤峰-朝阳金矿化集中区快速找矿评价中的应用

2016-12-23陈伟军洪万华郝情情褚少雄邢宝山

地质与勘探 2016年1期

关键词：激电大功率矿化

陈伟军，洪万华，郝情情，褚少雄，邢宝山

(1. 中国冶金地质总局矿产资源研究院，北京 101300； 2. 贵州省地矿局103地质大队，贵州铜仁 554300；3. 中国科学院地质与地球物理研究所，北京 100029)

大功率激电法和连续电导率测深在赤峰-朝阳金矿化集中区快速找矿评价中的应用

陈伟军1，洪万华2，郝情情1，褚少雄3，邢宝山3

(1. 中国冶金地质总局矿产资源研究院，北京 101300； 2. 贵州省地矿局103地质大队，贵州铜仁 554300；3. 中国科学院地质与地球物理研究所，北京 100029)

研究区位于华北地台北缘赤峰-朝阳金矿化集中区，成矿地质条件优越。自上世纪四十年代在该区发现矿化露头以来，一直没有找到主矿体。为了解决该区的找矿问题，在充分研究工作区的地质、地球物理特征前提下，采用了大功率激发极化中梯装置扫面和EH4连续电导率测深相结合的方法进行勘查，达到了良好的找矿效果。激电中梯扫面结果表明，矿致异常表现为中高电阻率、中高充电率异常，异常连续性好，呈近南北向展布，延长超过850m，未封闭；EH4连续电导率测量结果表明，异常向深部连续、清晰，异常产状近于直立，宽度约100m，延深超过600m。上述异常均与已知矿体具有良好的对应性，显示了矿区具有良好的深部找矿潜力。

大功率激电 EH4连续电导率赤峰-朝阳金矿化集中区

Chen Wei-jun, Hong Wan-hua, Hao Qing-qing, Chu Shao-xiong, Xing Bao-shan. Application of high-power induced polarization and continuous conductivity sounding for prospecting in the Chifeng-Chaoyang gold concentration region[J].Geology and Exploration,2016,52(1):0152-0158

0 引言

激发极化法(又称激电测量)是金属矿床预测及找矿勘查中最常用的地球物理方法(刘家远等，2007)，也是最有效的传统物探方法之一，在寻找有色金属、黑色金属，贵金属以及稀有金属矿床等方面，均发挥了重要作用(傅良魁，1983；陈绍裘等，2002，2003；李金铭,2004；吴国学等，2006)。随着社会经济的发展，野外电法勘探受人文干扰越来越严重；随着勘探深度的加大，需要更强信号才能有效反映深部地电信息。因此发射功率小，信号弱的传统激电方法已不能满足要求(李帝铨等，2007)。大功率激电方法可以输出较强电流，压制各种干扰信号，提高信噪比，在大极距下可以保证观测精度，因而具有相当大的勘探深度。金属矿床勘查，特别是寻找隐伏矿和深部矿的新一轮找矿中，激电方法近年来发挥了越来越重要的作用(吴国学，1995；关键，2002；刘红涛等，2004；陈蜀雁等，2006；李帝铨等，2007)。采用中间梯度装置的大功率激发极化法，具有测量速度快、效率高、获取信息量大、可以同时测量视电阻率和充电率、分辨率高等优点，在矿区快速扫面，特别是寻找产状陡立的高电阻率脉体，如含金石英脉等，取得了显著的找矿效果。

EH4连续电导率方法是近年来发展起来的一种地球物理测深手段，主要适用于金属矿床的快速测深工作(刘红涛等，2004)。该方法具有装置轻便、探测深度大、测量速度快、效率较高、测量系统受外界影响干扰小等特点，正得到越来越广泛的应用(刘红涛等，2004；徐德利等，2004；孟贵祥等，2006；樊战军等，2007；申萍等，2007；沈远超等，2007，2008)。EH4方法采用了人工场源补充天然场源的方式，可以完成近地表和地下较大深度(600～1000m)的地质构造情况的清晰解析。近年来，国内外隐伏金属矿床的勘查评价，特别是受构造控制的有色金属及贵金属矿床的定位预测工作中，EH4技术正发挥着越来越重要的作用(刘红涛等，2004)。

由于经验不足、投资等原因，多年的找矿工作一直没有取得实质性进展。为了确定矿区的找矿前景，本次采用了GDP-32Ⅱ大功率激电中梯扫面和EH4连续电导率测深相结合的工作方法进行了找矿研究工作。

赤峰市山咀子金矿(图1)位于赤峰-朝阳金矿化集中区的中南部，成矿地质条件优越，地表矿化蚀变现象明显。自上世纪五十年代发现矿化露头以来，该区的找矿工作时断时续，以小规模的民采为主。

图1 内蒙古自治区山咀子金矿地质简图

1 矿区地质特征和地球物理找矿前提

1.1 地质特征

山咀子金矿位于华北地台北缘中段，赤峰-朝阳金矿化集中区的中南部，大地构造位置为内蒙-兴安海西地槽与华北地台两大构造单元的交接地带(刘纲等，2001)，成矿地质条件十分优越。区域内分布有红花沟、莲花山、热水、东五家子、金厂沟梁等十几处大中型的金矿床，是我国北方重要的金矿集中区之一。

矿区出露的地层主要有奥陶系明安山群黑云斜长片麻岩，分布在矿区的西北部，面积局限，为含碳质地层。二叠系班布加拉嘎组千枚岩，分布在矿区的中西部；条带状灰岩和变质基性火山岩，分布在矿区的中部，分别构成了矿体的下盘和上盘的近矿围岩。侏罗纪火山凝灰岩出露面积较大，主要分布在矿区的东南部。矿区岩浆岩发育，主要包括华力西晚期细粒花岗岩和燕山中期粗粒花岗岩，脉岩主要有闪长玢岩、花岗斑岩、石英脉等。矿区构造以断裂构造为主，分为近SN、NW、NE和近EW走向四组，其中近SN走向构造是矿区主要的容矿构造。

矿体产于二叠纪条带状灰岩和变质基性火山岩中，矿化类型为石英脉型(石英大脉状)金、铜多金属矿化。地表出露的矿化蚀变带以硅化和褐铁矿为主，整个蚀变带长度大于1km，宽度6～12m，产状100°∠60～80°。金属矿物为黄铁矿、褐铁矿、孔雀石和菱铁矿等，脉石矿物主要为石英。围岩蚀变主要为硅化、绿泥石化、绢云母化和碳酸盐化等。

1.2 地球物理找矿前提

地球物理探矿需要事先了解矿区岩石的物性参数(刘家远等，2007)。矿区的基岩出露较为完整，不同地质体之间的物性参数差别明显(表1)：做为容矿围岩的二叠纪灰岩和火山凝灰岩的电阻率和充电率值均较低，这与硅化蚀变岩具有的高电阻率(平均1390Ω·m)和充电率(平均6.9%)形成了鲜明的对比，因此利于矿化蚀变带的突出；花岗岩表现为较高的电阻率(1428～3325Ω·m)和低的充电率(1.3～1.4%)；含碳质的奥陶纪片麻岩呈较明显的低阻(424Ω·m～635Ω·m)和高充电率(平均9.3%)。这些事实说明，在该区进行激电和EH4工作具备充分的地球物理前提。

表1 矿区岩矿石电性参数统计表

Table 1 Statistics of electric parameters of rocks and ores in the mine area

岩矿石名称标本块数M(﹪)P(Ω·m)变化范围平均值变化范围平均值花岗岩71.3～1.41.341428～33252104片麻岩47.6～10.19.3424～635554灰岩60.4～1.20.8230～512392火山凝灰岩50.9～2.81.7148～487355硅化蚀变岩54.8～8.16.91154～22031390

2 大功率激电中梯方法的应用与效果

矿区找矿的基本工作思路是：在充分了解区域和矿区地质成矿背景的前提下，首先采用GDP-32Ⅱ激电中梯装置进行快速扫面，圈定出含矿异常，然后利用EH4连续电导率测深对中梯异常进行解剖，以了解含矿异常的产状、埋深和连续性等信息，为后续的工程验证提供依据。

2.1 野外工作技术条件

本次测量采用的供电装置为美国Zonge工程公司生产的30千瓦的大功率发电机，在AB极的两侧并联了20根打磨过的电极，并将每根电极挖坑深埋，以保证接地效果良好。供电极距AB=1500m,MN=40m，供电周期为8s，频率为0.125Hz，占空比为1∶1。测线长度为480m，线距50m，点距40m，测线方向为NE80°。同时，由于该工作区土地较为干旱，较大接地电阻可能造成测量电极电位差的不稳定。为了消除影响，在MN测量电极处坚持浇水，减小了因接地不好引起的电极极化效应，同时增加重复观测次数，以获得最可靠的数据信息。

2.2 测量结果及异常解释

本次工作共部署了18条激电中梯测线，测量结果如下：

图2和图3分别为激电中梯测量得到的视电阻率异常平面等值线图和充电率异常平面等值线图。由图2可以看出，矿区的视电阻率异常结构十分清晰：低阻区(视电阻率小于500Ω·m)主要位于图区的东部，中高阻区(视电阻率大于1000Ω·m)则主要位于中西部。位于矿区中部的中高阻异常区，是图中规模最大的异常，总体走向近SN向，连续性好，并延至图区以外。由图3可以看出，矿区的充电率异常结构也十分清晰：中高极化率区主要位于图区的北部和西部，低极化率区则主要位于图区的南部和东部。充电率最高部位(大于10%)位于图区的西北部，异常强度高，规模大。中等充电率异常区(充电率介于6%～8%之间)主要位于中部，总体上走向近SN向，长度大于850m，从650线一直延伸到1500线，宽约100～150m，异常连续性好，在测区内未封闭。

图2 电阻率异常平面等值线图

图3 充电率异常平面等值线图

通过对上述异常的地表检查，结合矿区大比例R地质填图和典型测线的实测剖面，对上述异常做出如下地质解释：图2和图3中部的中高阻、中高充电率异常区与矿区已知Ⅰ号矿化带的形态和位置具有良好的对应性。在异常的750线1050点、800线1030点、850线1030点、900线1020点、950线1000点、1000线1000点、1050线1000点、1100线1020点、1150线1020点、1200线1030点、1300线1040点、1400线1100点、1500线1120点及其附近均有矿化蚀变带出露，异常与矿体的吻合程度良好。同时，这两处异常也具有很好的对应性。因此该异常属于矿致异常。矿区东部的低电阻率、低充电率区主要为二叠纪地层和粗粒花岗岩分布区；矿区西部的中电阻率、低充电率区主要为细粒花岗岩分布区；矿区西北部的低电阻率、高充电率则主要由含碳质的奥陶纪地层引起。

3 EH4测深应用与效果

3.1 野外工作技术条件

本次测量采用美国Geometric公司生产的EH4连续电导率成像系统，这一系统近年来在国内的找矿工作中得到了很好的应用(刘红涛等，2004)。测量时，发射天线距接受机260m，发射和接收保持同步。在测量过程中，将电极插入地下并浇水，以保证良好的接地；为了减少风动的影响，将磁棒用土掩埋；对测量结果不好的点进行重复测量等。通过上述措施，保证了测量数据的可靠性。测区共布置了3条EH4测线，分别为900线(线长320m)、1300线(线长400m)、1500线(线长400m)，采用点距20m进行测量。测线位置均选在激电异常和矿化蚀变露头较好的部位并且与激电测线重合，利于相互对比验证。

3.2 数据采集与处理

EH4测量得到的原始数据传输到数据处理计算机中，然后经专用软件对原始数据进行计算，获得每个测点的深度-电阻率数据序列，之后进行二维反演，获得剖面的深度-电阻率数据库。根据剖面反演数据，用Surfer软件进行数据网格化和电阻率剖面制图。一般情况下，在完成剖面电阻率数据后，还需对测点高程数据进行校正，以便获得地形校正后的剖面电阻率数据，再进行Surfer软件作图。本区内所有完成的EH4剖面测点高理数据均进行了地形校正。

3.3 测量结果及异常解释

本次进行了3条线EH4测深(900线、1300线、1500线)反演，测线反演结果均显示了良好的测量效果。其中1500线的测量结果反映的地下电性结构最为清晰(图4)：图中可以看出整体的电性结构表现为低阻背景上叠加了中高阻异常；1060～1160点之间的高阻异常带呈直立柱状，视电阻率值大于800Ω·m，异常宽约100m，延深超过600m，异常连续性好，向下有变宽的趋势；800～880点之间的高阻异常也表现为近于直立的特点，视电阻率值大于1000Ω·m (600～700m标高之间视电阻率最大，大于3000Ω·m)，宽度大于100m(图中未封闭)，延深超过500m。

图4 EH4测深拟断面图(1500线)

800m标高以上的低阻异常区，应该为第四系等松散覆盖层；880～1600点之间的低阻异常可能反映了地层及其内可能发育含水断裂构造；1060～1160

图5 1500线实测剖面图

点之间的高阻异常带的近地表部分位于1120点附近，恰好对应地表Ⅰ号矿化带的出露部位，因此应由矿化引起，属矿致异常；800～880点之间的高阻异常区地表主要出露奥陶纪的片麻岩地层，但其异常特征与上述矿致异常形态、特征十分相似，而且强度更大，因此不排除其为矿致异常的可能；900～1040点之间700m标高以上的中高阻异常可能主要为细粒花岗岩引起。

本测线的主要目的是为了检验地表出现的Ⅰ号矿化带及激电中梯扫面异常，结果表明其对应良好。为了更好的解释EH4测量的结果，特别对1500线进行了实测地质剖面的绘制(图5)，并进行了对比。结果发现，1060～1160点之间的高阻异常带与已知Ⅰ号矿化蚀变带具有良好的对应性，很可能是矿致异常；800～880点之间的高阻异常跟地表出露的花岗岩也有很好的对应性；其余中低电阻率区则主要是二叠纪地层带，与表1中反应的片麻岩、灰岩等有较好的对应性。

通过实测勘探剖面(图5)和EH4测深拟断面图反演结果(图4)的叠合对应，可以更好说明EH4连续电导率测深在本区应用的有效性。

4 结论

(1) 本次工作运用GDP-32Ⅱ进行的大功率激电中梯扫面快速有效的圈定了矿化蚀变带在地表的展布情况，测量结果表明矿化异常表现为中高阻、中高充电率特点。运用EH4系统进行的连续电导率测量清晰的反映了矿致异常，从而显示了矿化带的垂向延伸情况。

(2) 通过激电中梯扫面和连续电导率测深结果的综合分析，认为矿区深部具有较大的石英脉型金多金属矿床的找矿潜力。两种地球物理方法相互结合在赤峰-朝阳金矿化集中区寻找上述类型的金矿床效果良好，值得推广。

Chen Shao-qiu,Chen Can-hua.2003.Application of induced polarization method to prospecting the fracture alterted belts-type gold[J].Journal of Central South University of Technology,34(6):674-677(in Chinese with English abstract)

Chen Shu-yan,Liu Yong-ming.2006.Application of dual freq-uency induced polarization method in prospecting in Aletai region[J].Journal of Central South University(Science and Technology),37(3):588-592(in Chinese with English abstract)

Chen Shao-qiu,Mei Xiao-ming,Xiao Zhi-qiang.2002.Detection of scheelite using resistivity sounding method[J].Journal of Central South University of Technology,32(6):559-562(in Chinese with English abstract)

Fan Zhan-jun,Qing Min,Yu Ai-jun,Li Wen-liang,Xu De-li.2007.Application of EH4Electromagnetic Imaging System to Gold Ore Exploration[J].Geophysical and Geochemical Exploration,31(Z) ：72-76(in Chinese with English abstract)

Fu Liang-kui.1983.Thetutorial of electrical prospectin[M].Beijing:Geological Press:1-2(in Chinese)

Guan Jian.2002.The applications of high power IP method to the new round of ore prospecting working in a copper ore district,Jilinprovince[J].Geophysical and Geochemical Exploration,26(5):364-367(in Chinese with English abstract)

Li Di-quan,Wang Guang-jie,Di Qing-yun,Fu Chang-min,Shi Kun-fa,Li Ying-xian.2007.The application of high power induced polarization in the middle section of eerguna metallogenic belt[J].Progress in Geophysics,22(5):1621-1626(in Chinese with English abstract)

Li Jin-ming.2004.Technique guide of induced polarization methods[M].Beijing:Geological Press:1-4(in Chinese)

Liu Gang,Jin Bao-yi,Wang Gui-juan.2001.Characteristics of fluid inclusions and genesis of gold deposits in Chifeng to Chaoyang area,northern China[J].Gold Geology,7(3):8-13(in Chinese with English abstract)

Liu Hong-tao,Yang Xiu-ying,Yu Chang-ming,Liu Jian-ming,Ye Jie,Zeng Qing-dong,Shi Kun-fa.2004.A casestudy in finding concealed ores by using geophysical explora-tion methods in combination of VLF-EM,EH4 and CSAMT[J].Progress in Geophysics,19(02):276-285(in Chinese with English abstract)

Liu Jia-yuan,Shan Na-lin,Qian Jian-pin,Wu Hong.2007.Thetheories and methods for concealed deposit prospecting[M].Beijing:Metallurgical Industry Press:47-58(in Chinese)

Meng Gui-xiang,Lan Xian.2006.Characteristics of EH4 electr-ical conductivity imaging system and its application to ore exploration[J].Mineral Deposits,25(1):36-42(in Chinese with English abstract)

Shen Yuan-chao,Shen Ping,Liu Tie-bing,Li Guang-min,Zeng Qing-dong.2008.Prediction of hidden gold orebodies in depleted mines by the Stratagem EH4 system[J].Progress in Geophysics,(02)：559-567(in Chinese with English abstract)

Shen Yuan-chao,Shen Ping,Liu Tie-bing,Li Guang-min,Zou Wei-lei,Wan Ke-chu,Wu Yan-sheng.2007.Geophysical Prospecting and Prognosis in the Jingerquan Cu-Ni Deposit[J]Eastern Tianshan Moutains[J].Geology and Prospecting,43(02):62-67(in Chinese with English abstract)

Shen Ping,Shen Yuan-chao,Liu Tie-bing,Li Guang-min,Qin Ke-zhang,Zeng Qing-dong.2007.Application of stratagem EH4 system to prediction of hidden ore bodies[J].Mineral Deposit,26(01):70-78(in Chinese with English abstract)

Wu Guo-xue.1995.The application of powerful polarization method in ore prospecting in periphery of Tuanjiegou gold deposit[J].Gold,16(6):2-6(in Chinese with English abstract)

Wu Guo-xue,Li Shou-yi,Ren Yun-sheng,Chen Guo-hua,Wang Yong-xiang,Lü Zhi-gang.2006.The main factors of ore-body controlling and induced polariza-tion of gold finding effecting in Wulaga gold deposit[J].Progress in Geophysics,21(4):1248-1251(in Chinese with English abstract)

Xu De-li,Li Wen-liang,Qing Min,Yu Ai-jun,Chen Xiao-qiang.2004.The Application of EH4 Electrical Prospecting to the Yu'erya Gold Deposit[J].Journal of Earth,(01)：80-83(in Chinese with English abstract)

[附中文参考文献]

陈绍裘,陈灿华.2003.激发极化法探测断裂蚀变带型金矿[J].中南工业大学学报,34(6):674-677

陈蜀雁，刘永明.2006.双频激电法在阿勒泰山区快速找矿评价中的应用[J].中南大学学报(自然科学版)，37(3)：588-592

陈绍裘,梅小明,肖志强.2002.用激电测深法探测白钨矿[J].中南工业大学学报,33(6):559-562

樊战军，卿敏，于爱军，李文良，徐德利.2007.EH4电磁成像系统在金矿勘查中的应用[J].物探与化探，31(Z):72-76

傅良魁.1983.电法勘探教程[M].北京:地质出版社:1-2

关键.2002.大功率激电在吉林某铜矿新一轮找矿中的应用[J].物探与化探,26(5):364-367

李帝铨，王光杰，底青云,付长民,石昆法,李英贤.2007.大功率激发极化法在额尔古纳成矿带中段找矿中的应用[J].地球物理学进展， 22(5):1621-1626

李金铭.2004.激发极化法技术指南[M].北京:地质出版社:1-4

刘纲，金宝义，王桂娟.2001.赤峰-朝阳地区金矿床流体包裹体特征及成因[J].黄金地质， 7(3)：8-13

刘红涛，杨秀瑛，于昌明,刘建明，叶杰，曾庆栋，石昆法.2004.用VLF、EH4和CSAMT方法寻找隐伏矿—以赤峰柴胡栏子金矿床为例[J].地球物理学进展,19(02):276-285

刘家远,单娜琳，钱建平，吴虹.2007.隐伏矿床预测的理论和方法[M].北京：冶金工业出版社：47-58

孟贵祥，兰险.2006.EH-4电磁成像系统的特点及其在金属矿勘探中的应用[J].矿床地质，25(1)：36-42

沈远超，申萍，刘铁兵,李光明，曾庆栋.2008.EH4在危机矿山隐伏金矿体定位预测中的应用研究[J].地球物理学进展,(02):559-567

沈远超,申萍,刘铁兵,李光明，邹为雷，万克初，吴艳生.2007.东天山镜儿泉铜镍矿床成矿预测及EH4地球物理测量依据[J].地质与勘探,43(02):62-67

申萍,沈远超,刘铁兵,李光明,秦克章,曾庆栋.2007.EH4连续电导率成像仪在隐伏矿体定位预测中的应用研究[J].矿床地质,26(01):70-78

吴国学.1995.大功率激电法在团结沟金矿外围找矿中的应用[J].黄金,16(6):2-6

吴国学，李守义，任云生,陈国华，王永祥，吕志刚.2006.乌拉嘎金矿主要控矿因素与激电法找金效果[J].地球物理学进展,21(4):1248-1251

徐德利,李文良,卿敏,于爱军，陈孝强.2004.EH4电法测量在峪耳崖金矿区的应用[J].地球学报,(01):80-83

Application of High-power Induced Polarization and Continuous Conductivity Sounding for Prospecting in the Chifeng-Chaoyang Gold Concentration Region

CHEN Wei-jun1,HONG Wan-hua2,HAO Qing-qing1,CHU Shao-xiong3，XING Bao-shan3

(1.InstituteofMineralResourcesResearch,ChinaMetallurgicalGeologyBureau,Beijing101300；2. 103GeologicalTeamofGuizhouGeologyandMineralResourcesBureau,Tongren,Guizhou554300；3.InstituteofGeologyandGeophysics,ChineseAcademyofSciences,Beijing100029)

The studywork area is located in the Chifeng-Chaoyang gold mineralization concentration region on the northern margin of North China block,which has good mineralize condition.Since the discovery of day when mineralization outcrops be found in 1940s,no major ore bodies have been found yetthere is less production.To solve this problem,we attempted to conduct a geophysical survey in this area.In light of According to the geologic and geophysical characteristics ofin the study area，we chose the appropriate methods and technique which including high-power intermediate gradient IP and continuous conductirty sounding the Stratagem EH4 system),obtaining a relatively ideal result for mine prospecting.The results of the intermediate gradient IP measure indicates anomaliesy which caused by mineralization bodiesy featured byputs up mid-high apparent resistiviityance rate and mid-high anomalies of apparent charging rates.And these anomaliesy extends downward to a depth of more than 850m,nearly along the NSlongitude direction,with good continuityous and not closed down.The results of the Stratagem EH4 system also show the anomaliesy continue to extends sharply to the deep subsurface witha a width of about 100m,and nearly vertically for more 600m,consecutively and clearly..These anomalesey has good correspond welling with known foregone ore bodiesspot,suggestingand reveals that there is a good metallogenic prospect atin the depth in this area.

high-power induced polarization,continous conductivity sounding,Chifeng-Chaoyang gold concentration region