直流激发极化法在铅锌矿找矿中的应用研究

胡国闯，常亚飞，张龙臣

（河南省地质矿产勘查开发局第一地质勘查院，河南 郑州 450000）

我国对铅锌矿的探测多采用传统物探与化探相结合的方式进行找矿活动，由于传统的找矿方法虽能完成对铅锌矿赋存位置的寻找，但找矿成本较高，且找矿效率不高，严重限制了我国铅锌矿的进一步发展[1]，为此提出直流激发极化法在铅锌矿找矿中的应用研究。本文通过两个方面的分析，论述了直流激发极化法在铅锌矿找矿中的应用方法，利用激电探测矿床的位置与深度，可以更加精准的探测铅锌矿的赋存信息；通过对激电异常函数值的计算，确定测深结果的准确性，进而推断探测结果，并利用钻孔验证推断结果的准确性；直流激电在铅锌矿找矿中的应用效果表明，直流激发极化法在铅锌矿找矿过程中可以准确定位铅锌矿的矿层信息，确保矿体质量，并且降低找矿工作的难度，降低整体找矿成本。

1 直流激发极化法的应用方法分析

直流激发极化法在铅锌找矿过程中，通常采用激电中梯和激电测深两种方法作为找矿活动的常用方法。通过对时间和地域的改变[2]，激发电流的极化作用，观测电流产生极化反应后的参数变化，稳定后的电流参数百分比视为铅锌找矿过程中的直流极化率。

1.1 激电在探测矿床位置中的应用

在寻找铅锌矿的赋存位置时，采用100×20m的网度，供电极距AB=1500m，MN＝40米。采用双向短脉冲方式供电，即占空比为1：1的正反向供电方式，供电时间4秒，周期16秒，断电延时100ms。

由于整个找矿过程在野外进行，因此数据采集仪要求具有抗干扰性能强的特点，采用WDFZ-10型激电发送机1台套和WDJS-2接收机3台，在野外测量过程中，视极化率（ηs）由接收机直接读出，同时读出一次场压位值（△V1），供电电流（I）由发射机读出，然后由公式：ρs=K△V1/I计算出视电阻率值。

激电中梯找矿过程中各矿体电性参数统计如表1所示。

表1 岩矿石电性参数统计表

根据对表1参数的统计与分析，区分工作区中铅锌矿与其他岩石的电性差别。根据对数据的处理，绘制了激电中梯视ηS等值线平面图，发现和圈定激电异常位置、范围，进一步确定铅锌矿的赋存信息。

野外激电中梯观测以内蒙古铅锌矿为例，采用双向短脉冲方式供电，测量极距MN=40m，点距为20m。激电中梯在内蒙古铅锌矿找矿过程中的视极化率等值线平面图如图1所示。

平面图以5.0%为背景视极化率值进行勾绘，探测内蒙古地区的铅锌矿，全矿区所获得激电异常处便是铅锌矿储量最多的位置。通过对图1的分析可知，异常位于内蒙古矿区的中东部，则可以得出结论，通过激电中梯法测量的内蒙古矿区铅锌矿的赋存位置信息，北纬24°～27°，东经40°～100°这一范围内的铅锌矿储量最高。

1.2 激电在探测矿床深度中的应用

激电测深进行铅锌找矿时，采用单极和偶极相接的测深装置进行找矿活动[4]，双向电极接收激电测探，可以利用静态观测的方式，完成对探测结果的分析。测深装置对矿区内铅锌矿的分布情况有非常好的探测能力和分辨能力。

图1 激电中梯视极化率等值线平面图

激电测深的点距设置，以各相邻供电点间的垂直距离为计算标准，设置单位距离为25m，信息接收机采取16道测量方式，偶极点距为50m，单极点距为65m。在测深装置的节点处设置垂直方向分布的极点[5]，可以接收来自各个方向的探测信息。在保持接收信号强度良好的条件下，尽量设置节点分布较远，保证在信号覆盖范围内将测深范围扩大。经过激电测深活动可知，内蒙古铅锌矿的赋存，多以露出地表的灰白色流纹斑岩和流纹质砾岩为主，呈东北向发育，铅锌矿矿床的总深度大约在2.5km，宽100m～400m不等。经过地测深结果的分析可知，铅锌矿的视极化率异常是由矿床的分布不均所引起，利用直流激电测量矿床的梯度和深度，可减轻采矿难度，保证开采出的铅锌矿的质量。

2 直流激发极化法在铅芯找矿中的应用过程

本次直流激发极化法在铅锌找矿中的应用，以内蒙古某铅锌矿区为参照，采用短导线激电仪为主要探测仪器，合理设置中间梯度装置和测深装置的相关参数。参数设置如表2所示。

表2 探测装置参数设置

利用短导线的工作方式，对内蒙古铅锌矿区的勘探任务和地形地势进行规划与探测，将现有的地质资料进行整合，结合铅锌矿区的实施特征进行测线布置，沿正东向西方向布置测线6条，西北向东南方向布置测线3条，保证各线间距均为100m，进行直流激发极化找矿活动。

2.1 工作布置

经过对内蒙古铅锌矿区的实地勘探后，分析其勘探数据与结果，并选择对勘探工程有利的数据参数做直流激发极化法的准备工作。

根据铅锌矿区的坑道情况，选择在通过坑道揭露中最好的矿化地段作为直流激电试验的剖面，测量装置的供电范围设置1000m2，供电间距为40m，探测仪器间的点距设置为10m[6]，供电时间为8ms，断电延时为200ms，保证探测过程中直流激电曲线上异常信息比例为最低，以实现对铅锌矿区最准确的勘测。采用1200aM的激电测量仪进行直流电流的测量，观察激电中梯的参数变化，记录变化数值，计算中梯激电的视极化率。

2.2 激电异常的确定与划分

激电异常的背景值与异常下限值的确定，利用方差理论和三倍均差理论进行计算，求得直流激电的异常值后，保留小数点后三位，多次求值计算其平均值，将直流激电的异常数值误差降到可控范围内。

由于探测区域内的地层出露情况较为简单，利用含矿层数较多的石灰系岩为基础探测岩层，建立与周围铅锌矿环境的联系，形成诸多铅锌矿堆积成的破碎带。激电梯度测量过程中，确定矿区的地质发育结构，绘制地质结构简图，由于内蒙古铅锌矿区矿床的倾角较陡，铅锌矿体多产于破碎带内，因此局部矿层会出现裂隙，裂隙之间也会富集少量铅锌矿体，但规模较小，在绘制地质简图中也要将裂隙间的矿体表现出来。根据激电梯度的测定结果分析，矿体极化率在10%～14%之间均为优质矿石；某些地质中，由于矿层的富集程度较高，产生的铅锌矿数量多，但体积规模过小，开采过程中尽量避免对破碎矿体的开采。将富集铅锌矿的异常下限定位为1600m，依据异常下限值，在矿区内划分三个矿体质量的等级，其平均极化率分别为6.25、8.37和9.26，矿体的极化率越高，则说明矿区内铅锌矿的质量越好。

受内蒙古天气环境变化的影响，铅锌矿的断裂结构多产生于破碎带内的砂岩中，通过对矿区内地质特征的分析可知，砂岩矿层的物理特征较强，结构复杂且质地坚硬，因此，这一矿区的铅锌矿质量较高。矿区内的褶皱结构产生于流纹岩中，流纹岩多发育于河套矿床周围，受河流水位变化的影响，其矿体结构被河流冲蚀的较为严重，棱角逐渐被磨平，其极化率相对较高，铅锌矿的电阻率就会偏低。内蒙古铅锌矿区内，断裂结构和褶皱结构相间存在，高低不同的电阻变化，就会形成明显的激电异常现象[7]，使得矿体的极化率背景提高，在探测区域内出现大面积高值矿体背景。通过结合地质工程的实际探测情况，划分矿区内矿体引起极化反应的原因，将同等因素划分为同一极化反应，对矿区内的铅锌矿进行准确的极化划分，是开展直流激电方法探测铅锌矿的物理前提。但由于局部矿区的破碎现象较为明显，其矿床较低，形成的铅锌矿体积小、数量多，这样测得的激电异常值也会偏低，因此，在实地探测中，应排除矿区破碎带结构，再利用直流激发极化法进行铅锌矿找矿的应用。

2.3 测深结果推断

激电梯度测深工程，选择在两条端点数为9的测线上进行探测。首先挖掘矿床深度在160m处，进行对测线端点的观测工作，记录结果数据；再将矿床挖掘到250m，继续保持同等测线端点，记录显示数据的变化。将两次探测结果进行对比分析，推断最终铅锌矿的探测结果。根据矿区地质及物性条件的分析，认为铅锌矿在矿床是深度10m左右均为常态矿体，随着挖掘深度的逐渐增大，当挖掘深度在100m～150m时，矿体电阻值处于饱和状态。其中三个深度点探测的矿体电阻值结果曲线如图2所示。

图2 三点测深结果曲线

通过对图2测深结果曲线的综合分析可知，在深度为100m、130m、150m处测量的电阻值曲线形态相近，电阻最高值均出现在100m～500m之间。根据对矿区地质信息及物性条件的分析，推断采矿工程的挖掘深度为125m左右。

2.4 钻孔验证

通过测量铅锌矿激电梯度范围，得出了激电中梯的异常函数值；从测深曲线上看，在随着挖掘深度值的升高的同时，电阻值逐渐降低，该区域的铅锌矿极化率就越高。

为了验证这一推断结果的准确性，进行钻孔验证试验，根据前期物探地质规律的特征，验证三个深度点的铅锌矿的含量与质量。

分别在上述推断过程中深度为100m、130m、150m的地质处打孔，利用异常函数值的计算，验证三处地质中铅锌矿的质量，若矿体产状与延伸程度和测深资料相符，则说明推断结果准确；若矿体产状与延伸程度和测深资料有偏差，则说明推断结果存在误差。

误差的出现是一种常见的现象，是由于该地质环境中正长斑岩体断裂所引起的。正长斑岩发生断裂现象后，周围产生大量斑岩浆，随着环境的变化，斑岩浆逐渐堆积形成新的斑岩矿床，断裂处便会重新发育铅锌矿石，导致矿体产状与延伸程度发生改变。

为判断推断过程中误差的可控制，建立铅锌矿源与直流激电中心的内部连接，保证异常函数值的大小不会随着直流激电中心的改变而改变。

对铅锌矿源赋存位置进行钻孔，观察矿床深部的铅锌矿的含量，没有矿产，则证明异常函数值具有稳定性，那么推断误差就会保持在可控范围内，利用Suffer等相关数据处理软件对误差进行数据编辑分析[8]，将数字误差无限趋于零，最终绘制出铅锌矿的断面图。从断面图的形态分析，进而确定矿体的发育方向和倾斜角度。

3 应用效果

通过设计直流激发极化法在铅锌矿找矿中的应用试验，分析试验数据，确定激电中梯和激电测深在铅锌矿找矿中的有效利用。将矿区环境的简图进行绘制后，深入分析矿区矿床的赋存信息和矿藏比，进而计算铅锌矿的异常函数值。这一过程，有效的利用直流激电将探测工程的难度降到最低，直接利用直流激电仪进行探测，检测出该矿区内赋存的所有矿体，根据直流激电仪显示的极化率的不同，确定铅锌矿的位置信息。

当矿区内的破碎带较多时，地质构造过于复杂，造成矿体形态各异，形成现在展布的异常形态，由于露出地表的铅锌矿常年受到环境的影响，表层矿体氧化反应严重，造成其极化率值较正常铅锌矿的极化率低。利用直流激发极化法将矿床内的矿体以直流电的形式进行传输，避免因化学反应引起的岩体结构变化而造成的推断误差。

根据分析激电中梯和激电测深的结果，确定矿区内的铅锌矿的含量与质量均在标准值以上，在规划采矿工程时，可以舍弃误差值，确保采矿规划数据的准确，结合传统物探的结果分析，将直流激电仪的数据进行统计分析，确定该区域内铅锌矿的赋存信息和矿体质量。直流激发极化法的应用，使对铅锌矿的探测更加便捷安全，提高铅锌矿找矿的工作效率。

4 结语

本文对直流激发极化法在铅锌矿找矿中的应用方法、应用过程和应用效果进行分析，以内蒙古铅锌矿为参照，合理选用激发极化法探测矿床的位置与深度，并利用钻孔实验确定推理结果的准确性，完成对铅锌矿的位置信息和质量的探测。直流激发极化法的应用，大大便利了铅锌矿的找矿工程，提高了找矿效率。希望本文的研究能够为我国直流激发极化法在铅锌矿找矿工程中的应用提供理论依据和参考。