联合剖面及自然电位在寻找隐伏构造破碎带的综合应用

甘华勇，罗天凤

（甘肃省地质矿产勘查开发局第四地质矿产勘查院，甘肃 酒泉 735000）

大磨子沟金矿矿区位于嘉峪关市322°，方向14km，估算2006年以前的采空区动用资源量为2263 吨，金为11 公斤；2007-2009年矿区未开采，以自主探矿为主；2009-2017年，采矿证核准的开采矿种为金、铅、铜矿。由于矿区矿体规模较小，且地质工作程度较低，近年来工作主要以硐探方式进行自主探矿。

1 矿区地质概况

大磨子沟金矿地层出露简单，侵入活动较弱，构造发育，金矿化受榆树沟山复背斜和北西向碎裂蚀变带控制。区内主要出露的地层有奥陶系阴沟群中岩组（（OY2）和第四系（Qh），奥陶系阴沟群中岩组是主要的赋矿层位，呈狭长带状NWW向展布，与区域性构造线方向一致，走向约130°，总体南倾，倾角55°～80°，西侧与闪长岩体呈侵入接触，东侧被第四系大面积覆盖，主要为一套浅海相碎屑岩，岩石类型主要为灰绿色绢云母板岩、变砂岩和灰绿色砂砾岩；侵入岩规模不大，在矿区西南角出露有加里东晚期中粗粒斑状黑云母英云闪长岩，呈岩株状产出，与围岩呈侵入接触，接触面呈犬牙交错，其中有许多大小不等的灰绿色板岩捕掳体；地质构造复杂，经历了多其次构造运动，褶皱构造、断裂构造发育，以加里东晚期构造运动最强，大磨子沟金矿赋存于断裂蚀变带中。

2 电阻率特征

大磨子沟金矿赋存于嘉峪关断裂带派生的一组平行次级断裂构造所形成的构造破碎带的石英脉中，并受该组断裂构造控制。石英热液通过中、低温热液活动逐渐自行结晶形成含金石英脉。矿石中金属矿物主要为中高温矿物组合，自然金—银金—黄铁矿、方铅矿、黄铜矿等。蚀变类型属中低温蚀变组合，整体认为该矿的成因类型为中低温热液型。断裂带、脉岩、围岩等控制了矿体的空间位置，矿体多产于石英脉及围岩的接触带中。

民采活动留下的采坑及竖井可见破碎带及矿化，地表浅部已具备找矿前景，联合剖面法具有测量地表浅部的优点，能探测浅部不同地质体的视电阻率。

矿区所测剖面范围内岩性较简单，主要为灰绿色绢云母板岩，视电阻率基本在1000Ω·m～4000Ω·m之间；变砂岩视电阻率在400Ω·m～1200Ω·m之间；含矿石英视电阻率在1000Ω·m～2000Ω·m之间（见表1）。

由此可见测区内主要岩性视电阻率差异较为明显，具备开展视电阻率联合剖面法的条件，可以通过利用不同岩性的电性差异寻找浅部隐伏破碎带、围岩、侵入岩及其接触带，并确定成矿的有利部位。

3 工作技术方法概述

联合剖面法同时利用两条视电阻率曲线探测异常，具有对异常的分辨率强、异常明显的优点，通常根据视电阻率正交点来寻找裂隙性地下水，断层、破碎带等隐伏构造，能广泛应用于地质调查中。

联合剖面法相当于两个三级装置，装置示意图见（图1），为了使供电电极A、B近似点电源，必须使负电极足够远，称为无穷远极（C∞）。供电电极到测量电极MN中点的距离为AO、BO，无穷远极到测线的垂直距离应大于5倍AO（BO）。观测时装置沿测线逐点移动，每个测点观测两次，轮流给A电极和B电极供电。一次是AMN装置，所测得视电阻率用ρsA表示；一次是BMN装置，所测得视电阻率用ρsB表示。

图1 联合剖面法电极装置示意图

自然电位法是在不供电的情况下，观测地表两点间的电位差，与地质及地球物理条件有关，自然电位法便是通过观测和研究自然电场的分布特征来解决地质问题的方法。

这种天然电流场主要由电子导电矿体的电化学作用以及地下水中电离子的过滤或扩散作用等因素所形成。即良导电矿体在地下水位面上、下部分之间的氧化还原作用产生电化学场；溶液经岩石孔隙渗透时，由于岩石颗粒对正、负离子有选择的吸附作用形成过滤电场；当两种浓度不同的溶液相接触时便产生扩散电场，形成电位差。

断裂破碎带由于含水、含矿等因素，对电离子的氧化还原作用、吸附作用较强，表现在自然电位曲线形态上，就是电位曲线梯度变化最大处，这种曲线梯度变化就可以用来划分岩性、断层破碎带。

本次测区剖面工作采用重庆地质仪器厂生产的DZD-6A激电仪，测量分析参数为视电阻率（ρs）、自然电位（SP）；工作方式采用长导线方式，供电时间8s，延时200ms,采样间隔40ms；极距OB=OA=50m，MN=20m,无穷远极C∞＞500m，探测目标体顶板深度约30m。

4 矿区剖面实例

（1）2线以500/2号点为中心，按70°方位向两端各100m进行施测，共测21点，所测结果见图2。

结合实测地质剖面来看，所测剖面内岀露岩性单一，为灰绿色绢云母板岩，对应视电阻率总体也较平稳，基本在1000Ω·m～2000Ω·m之间。南端实测断层南倾，倾角约64°，与物探工作推测断层F1位置及产状基本吻合；北端实测断层南倾，倾角约62°，与物探推测的F2断层位置及产状也基本吻合。

竖井SJ1位于500/2号点附近，垂直深度共34.3m；竖井深度26.5m处出现破碎带，与本次联合剖面工作选择的极距探测目标体顶板深度基本一致；深度31.3m处见矿，矿石类型为石英脉型铜金矿矿石，说明测区矿体存在于破碎带中。

图2 2线综合剖面图

（2）3线以500/3号点为中心，按70°方位向两端各100m进行施测，共测21点，所测结果见图3。

3线视电阻率正交点出现在540号测点附近，交点处的视电阻率约为1150Ω·m，该正交点以北560号测点出现自然电位负极值，为-46.2mv，推测：从560号测点地表附近到540号测点深部约26m处，存在南倾断层F3，倾角约52°。

图3 3线综合剖面图

结合实测地质剖面来看，480～510号点之间视电阻率整体较低，基本在500Ω·m～1200Ω·m之间，对应岩性为变砂岩，其余均为灰绿色绢云母板岩。地质实测断层南倾，倾角约47°，与物探推测的F3断层位置及产状也大致吻合。

5 结论

大磨子沟矿区内铜金矿体产于石英脉与围岩的接触带中，与断裂构造破碎带及侵入岩密切相关，从对两条剖面的施测结果来看，物探测得的断裂带总体产状向南倾，倾角在52°～68°之间，与地质剖面实测断层位置及产状大致吻合。综合本次对物探方法的选择应用，以及实测地质剖面及竖井SJ1的验证结果来看，取得了良好的效果，实现了本次剖面施工的目的。

近年来，自然电位测量广泛应用于测井工作中，其他领域应用较少，而本次工作利用联合剖面法及对自然电位进行尝试分析，查明了有利成矿的隐伏构造，大致判断了隐伏构造与矿体的空间分布规律，达到了间接找矿的目的，证明了联合剖面法及自然电位法在寻找隐伏构造破碎带的可适用性。