激电中梯及激电测深在某铅锌矿预查中的应用研究

2021-08-27娄佰信李开朗程文照

能源与环保 2021年8期

娄佰信，李开朗，程文照，魏勇

(1.河南省地球物理空间信息研究院，河南郑州 450009； 2.河南省地质物探工程技术研究中心，河南郑州 450009；3.河南省地下空间探测信息工程技术研究中心，河南郑州 450009)

众所周知，地球物理勘探是以岩矿石间的物性差异为基础，利用数学物理方法和原理，通过观察和研究各种地球物理场的空间和时间分布规律进行矿产资源勘探的地质勘探方法，因其方法的高效快捷，在新一轮的地质勘查工作中起到的作用也越来越明显。利用激发极化法对金属硫化物反应灵敏的特点，进行寻找隐伏矿产已广泛受到重视[1]。20世纪50—60年代，激发极化法在国外开始并迅速广泛投入使用，我国于20世纪60年代初开始推广使用，随着找矿理论的逐渐成熟和仪器设备的不断更新，使之成为有色金属矿产勘查中的主要物探方法之一[2]。激发极化法是一种以岩(矿) 石、水的激发极化效应的差异为物性前提，利用人工地下直流电流激发，以某种极距的装置形式，研究地下横、纵向激发极化效应的变化，以查明矿产资源和有关地质问题的物探方法[3]。

浅覆盖区隐伏矿找矿工作是近年来找矿工作重点之一，勘查方法[4-6]还在不断探索过程中，物探在其中发挥着越来越重要的作用[7-15]。在某铅锌矿预查中，通过寻找激电中梯中低阻高激电异常圈定矿化较好地段，选用激电测深高激电异常优化钻孔布设、提高钻孔见矿率等综合物探方法，在勘查中发挥了独特的作用，促进该区找矿工作取得重大突破，为今后在类似地区开展物探工作提供了方法有效性类比依据[16-20]。

1 预查区地质概况

预查区地处华北陆块南缘熊耳山—外方山断隆区，地质构造复杂，岩浆活动强烈，属熊耳山—外方山金多金属成矿带的一部分，具有良好的多金属成矿地质条件。区内出露地层较为简单，主要由中元古界熊耳群安山岩、流纹斑岩及第四系黄土组成(图1)。区内出露大面积中元古界熊耳群火山岩，主要为鸡蛋坪组流纹岩及马家河组安山岩。马家河组安山岩中发育大量同期火山碎屑岩。预查区内褶皱不发育，构造以断裂为主，经踏勘，目前主要分布F13、F16两条北东(东)向断裂和F17北西向断裂。

2 激电中梯

为探测该铅锌矿隐伏—半隐伏多金属矿化体，在勘探区内首先采用激电中梯方法进行地质扫面，寻找电阻率变化较大、极化率相对较高区域，快速查找并圈定激电异常区域。

2.1 工程布置

预查区内褶皱不发育，构造以断裂为主。为探测断裂构造对矿体的控制情况，在与主构造线垂直方向上布设激电中梯测线(图1)，发现异常地段时加密测线。

图1 预查区地质及工程布置Fig.1 Geological and engineering layout of the pre-checked area

2.2 工作参数及工作方式

(1)工作参数。供电电极距AB=1 500 m、测量极距MN=40～80m，测点距20 m，采用工作效率高的短导线方式开展工作。双向短脉冲供电时间8 s，周期32 s。正反向供电，断电延时200 ms，采样宽度40 ms，叠加次数1次。

(2)工作方法。观测段限于装置中部，当测线长度大于2AB/3时，移动A、B极来完成整条测线的观测。在相邻的观测段有2～3个重复观测点。

为保证数据质量采取逐点测量，遇视极化率(ηs)衰减不正常或衰减度(D)大于100%时，及时检查数据出现异常变化的点并查明原因；遇测量困难甚至无法测量点时，在排除仪器因素后，作详细记录，确保采集数据质量。

2.3 激电中梯异常解析

如图2所示，该区视电阻率变化相对较大，其中4线1120—1300点、6线1120—1400点、14线1080—1460点、20线1080—1460点、24线1820—2100点、28线1960—2320点、34线1600—2240点、38线1700—2340点、40线1000—1480点、54线1200—1500点，视电阻率变化较大，呈现从小号点到大号点电阻率逐渐变大趋势。如图3所示，该区视极化率变化相对较大，其中4线1140—1340点、6线1200—1320点、14线1120—1460点、18线1600—1900点、20线1100—1320点、24线1860—2100点、28线2020—2600点、34线1800—2240点、38线1700—2440点、40线1140—1780点、54线1100—1480点、1760—2360点，视极化率较大。

图2 激电中梯视电阻率平剖面Fig.2 Profile of apparent resistivity in IP

图3 激电中梯视极化率平剖面Fig.3 Profile of apparent polarizability in IP

如图4所示。通过对比分析视电阻率及极化率数据，4线1140—1300点、6线1200—1320点、14线1120—1460点、18线1600—1900点、20线1100—1320点、24线1860—2100点、28线2020—2320点、34线1800—2240点、38线1700—2340点、40线1140—1480点、54线1200—1480点，视电阻率变化较大，视极化率相对较高，根据已知地质资料勘查区主要以断裂控矿，推测以上区域可能为成矿有利地段。在以上部分区段布设机电测设点，进一步探明地下地质情况，推测隐伏矿体分布形态。

图4 激电中梯综合异常区平剖面Fig.4 Profile of ladder comprehensive anomaly area in IP

3 激电测深

为进一步探明地下地质情况、查找隐伏矿体，在中梯综合异常区布设激电测深点。

3.1 工程布置

如图5所示，在相对高激电异常区域布设4、24、28、34、38线测深点，查明地下地质情况。

图5 激电测深工程布置Fig.5 Engineering layout of IP sounding engineering layout

3.2 工作参数及野外工作方式

(1)工作参数。此次测量AB/2=40～1 000 m，MN/2=4～100 m，电测深极距MN/AB=1/10，供电和测量极距装置如下。双向短脉冲供电时间8 s，周期32 s。正反向供电，断电延时200 ms，采样宽度40 ms，叠加次数1次。

AB/2取值分别为40、80、120、160、200、240、300、360、420、480、600、720、840、1 000 m，对应的MN/2取值分别为4、8、12、16、20、24、30、36、42、48、60、72、84、100 m。

(2)工作方法。激电测深工作野外测量时，待供电及测量导线布置好、检查测量与供电导线均不漏电后，开始野外数据采集工作。工作中，随时检查仪器电压，使仪器电压不低于9.6 V，若视极化率(ηs)衰减不正常或衰减度(D)大于100%，说明干扰或不极化电极线接头触地，需重复测量，出现异常时需重复观测，确保采集数据质量。

3.3 激电测深异常解析

从4线视电阻率及视极化率平剖图成果看(图6)，激电异常集中于100—200号点，异常表现出中低阻高极化。100—200号点视极化率3.34%～4.42%，相对较高，视电阻率值在464～1 442 Ω·m，为中低阻，呈高极化中低阻反应，异常明显，推测为金属硫化物引起。

图6 激电测深4线视电阻率及视极化率平剖面Fig.6 Profile of apparent resistivity and apparent polarizability of 4 lines in IP sounding

从24线剖面激电测深成果看(图7)，激电异常主要集中于深部，激电异常视极化率值在3.11%～7.32%，相对较高；视电阻率值在670～3 528 Ω·m，为中高阻，呈高极化中高反应，推测可能由隐伏地质体引起。从28线剖面激电测深成果看(图8)，激电异常集中于500—700号点，异常表现出高极化特征。异常点视极化率值在2.3%～4.02%，相对较高；视电阻率值在561～1 592 Ω·m，为中低阻，呈现中低阻高极化现象，推测可能由隐伏地质体引起。从34线剖面激电测深成果看(图9)，激电异常集中于900号点，异常表现出相对高极化特征。异常点视极化率值在2.51%～3.09%，相对较高，视电阻率值在148～1503Ω·m，为中低阻，呈高极化中低阻反应，推测可能由金属硫化物引起。从38线剖面激电测深成果看(图10)，激电异常集中于100—600号点，异常表现出相对高极化特征。异常点视极化率值在2.97%～3.97%，视极化率相对较高，视电阻率值在1 112～5 560 Ω·m，为中高阻，推测可能由隐伏地质体引起。