物探方法在铝土矿找矿中的应用

韦胜永 胡涛

摘要：铝土矿是我国重要的战略资源，加快铝土矿找矿工作，提高资源储备水平对于保障我国经济社会持续发展具有十分重要的意义。当前铝土矿找矿处于攻深找盲阶段，物探方法可有效地运用铝土矿或其含矿岩系与围岩的物性差异，确定含矿岩系及铝土矿的空间分布，为开展精确找矿、减小地勘风险具有重要作用。本文主要结合某研究区铝土矿地质特征，分析了音频大地电磁法和直流电测深这两种物探方法在铝土矿找矿中的应用效果，研究表明这两种物探方法在铝土矿找矿中的应用是极为有效、可以推广的。

关键词：音频大地电磁法；直流电测深；铝土矿

引言

在铝土矿找矿工作中，由于各矿区不同，矿体的埋深、覆盖层厚度及规模大小等存在差异，相关勘查方法的使用可能会受到客观条件的影响，制约地质勘查工作的开展，因此，应根据实际情况选择两种以上方法開展铝土矿找矿工作。物探方法在铝土矿找矿中的应用，可以加强对探测结果的对比和验证，提高资料的真实性和可靠性，也能避免采矿过程中可能出现的一些潜在风险，目前已成为未来深部找矿以及地质勘查的重要手段。

1.地质概况

（1）矿区地质。某地区铝土矿整体构造相对简单，大致呈东倾向的单斜构造，地层倾角在10°～20°；研究区内NE-SW走向的断层发育，尤其中部断层构造规模较大，对矿体分布具有重要影响。

（2）矿床地质特征。研究区铝土矿为碳酸盐岩古风化壳型沉积矿床，其成矿物质主要来源于硅酸盐风化物质。矿体的赋存规模通常与洼地规模、凹槽发育程度及地层沉积厚度等相关，一般在面积较大的岩溶洼地、凹槽内形成厚度稳定、品位中等的大型矿体，而在面积较小的岩溶洼地、凹槽内矿体规模较小或没有矿体沉积。

2.物探方法的应用

2.1地球物理特征

奥陶系：该地层下部为灰色白云质灰岩，中部为青灰色厚层状石灰岩、花斑

灰岩及白云质灰岩；上部为灰质白云岩及角砾状泥质白云岩。

石炭系：为一套灰白色砂岩、灰黑色页岩、燧石岩、含燧石团块灰岩及煤层等组成的海陆交互相含煤岩系。

二叠系：为一套粘土页岩、黑色页岩、砂质页岩夹煤层、灰白色砂岩、砂质泥岩等组成的含煤岩系。

三叠系：底部为浅灰色钙质泥岩夹薄层泥灰岩，上部为浅灰色中至厚层状含生物碎屑灰岩夹灰绿色、紫红色泥岩。

第四系：大面积分布于山顶平台、山前平地或沟谷中，由黄土及砂砾石组成，通常厚度达0m～60m。

从表1提供的岩矿石密度资料可知，铝土矿系上覆地层密度值约高出0.72×10³kg/m³，与奥陶系灰岩存在0.52×10³kg/m³的密度差，可见铝土矿系与围岩密度间存在明显的差异，待差异达到一定程度上可引起局部重力高异常。

2.2音频大地电磁探测

音频大地电磁探测线与构造的走向相垂直，共计物理测量点44个，测量总长度为5.75km，测量仪器为EH-4，在测量数据采集完成后，需对数据进行解编转换、编辑、识别、校正、反演计算等处理。大地电磁法所获取的数据资源包括两种极化模式：TE和TM，这两种极化模式分别是电场、磁场与构造走向相顺应。相关学者认为，TE模式具有以下特征：数据不受地表不均匀性的影响、纵向分辨能力强等，本研究中为了提高反演解释精度，故选择TE模式的数据。

从TE模式数据所提供的反演结果来看，其能够呈现出清晰的高低阻分界面，即图1中的红色虚线表示岩性分界面，即灰岩与砂泥岩的分界面，深度为225m。结合已知的地质资料，推测剖面层表层高阻与下覆低阻对应的岩地层相差4.5km～5.7km，能将构造清晰地展示出来，与实际地质条件相符。

2.3直流电测深推断目标体异常

直流电测深这种物探方法能够直接反映出一定深度范围内地层电性的分布特征，其所涉及的资料可为反演、静校正等音频大地电磁资料的处理提供约束条件，同时直流电测深曲线还可对音频大地电磁的异常进行细分，明确出目标体的异常。因此，本研究沿着音频大地电磁测线布置了6个直流电测深点，目的在于对地下介质电性层的分布特点进行明确，直流电测深供电及测量极距如表2所示。

选取三个代表性的测点分别为：1号测点（29°13.284'N，107°37.699′E）、2号测点（29°13.168'N，107°37.106′E）、3号测点（29°13.041′N，107°37.853′E）。图2为三个测点所得到的视电阻率曲线，横轴、纵轴分别表示供电极距（m）和测量极距时所对应的电阻率值（Ω·m）。

从图2可以看出，1号测点曲线类型属于Q型，当横轴AB/2较小时，浅地表的电阻率就越高，最高值为1200Ω·m；随着供电极距的增加，电阻率呈下降趋势较为明显，这与实际地质情况相符。2号直流电测深点曲线类型为K型，中心点位于泥土覆盖层上，供电极距较小时，电阻率表现为下降的趋势，通常在2000·m～400Ω·m；当供电极距为50m时，电阻率达到1200Ω·m～1400Ω·m，此处属于灰岩地层；当供电极距增大至125m～325m时，此时电阻率受到下覆砂泥岩层的影响较大，电阻率变化在800Ω·m～1000Ω·m；当供电极距达到470m时，电阻率变化为400Ω·m，此处为砂泥岩层。3号直流电测深点的地表地质情况与2号测点相似。

从这三个测点的测深曲线来看，测量极距在125m～325m间，视电阻率有细微的变化，而这个深度范围正是探测目标矿层的重点区域。

4.钻孔资料验证目标异常

上文所述的音频大地电磁测深剖面和直流电测深资料方法分别解决了岩性分界面和岩性接触带存在的异常特征问题，但并不能确定该处异常是铝土矿引起的。钻孔ZK14304能够在深度209.57m处见矿，这一点与直流电测深推测的异常相吻合；矿层上部岩性为灰岩，下部分布着粘土岩和页岩，这一点符合音频大地电磁测深剖面的解释，可见钻孔资料可以帮助音频大地电磁测深的反演资料进行精细解释。钻孔 ZK14304见矿处位于高低阻接触带，针对这种情况，物探地质解释分界面的划分应更接近于高阻体，按照这一原则进行修正，得出的资料基本与钻探资料相符，在对应历程4km～5.0km段，推断存在大块高阻体。

结语

随着铝矿资源勘查与开发日趋往深部发展，这就需要运用物探方法来完成相关工作，物探勘查充分利用了地下介质不同的物性差异，再结合钻孔资料的验证，即可以形成一套成熟、完整的地质勘查方法。本文基于实际地质铝矿找矿项目，提出了音频大地电磁法和直流电测深法的应用，证明了物探方法的应用可以将地质问题真实反映出来，物探质量和效率明显提升，应在地质工程实践中得以广泛应用。