激发极化法和可控源音频大地电磁法在铅锌矿勘探中的应用

白 烨，曹乃文，邱庆良

（1.吉林省煤田地质局物测队，吉林 长春 130031；2.吉林省煤田地质局203勘探队，吉林 四平 136000；3.吉林省煤田地质局102勘探队，吉林 通化 135000）

铅锌矿是一种含有大量铅元素和锌元素的矿产资源，在电气、机械、军事、冶金、化学、轻工业以及医疗领域均有所应用。铅锌矿主要分布在我国云南地区、内蒙古地区、广东地区、甘肃地区、广西地区以及湖南地区，其矿产分布具有集中度高的特点，并且多数属于大中型矿床，矿石组成结构均较为复杂。为了能够开发出更多的铅锌矿，需要对勘探手段进行创新，当前常用的勘探手段包括激发极化法、可控源音频大地电磁法。两种方法有着不同的特点，需要相关人员能够了解两种方法的应用原理，从而提高应用的合理性。

1 勘探地区基本情况

（1）矿区地层情况。本次研究选择某地区为例，该地区海拔高度在800m到1500m之内，地势呈现为南高北低的特点，属于中浅切割地形，水系不发育。矿区内控矿断裂可以被分为北东向以及北东东向，地层较为复杂，有岩浆岩，且分布较为广泛，存在褶皱发育和断裂发育现象。但是由于在测区之内断层发育的不完全，所以需要依照相应的地形地貌或者是岩性之间存在的差异来进行识别，不同的断层规模比较小，一般则在走向上延续了仅仅几百米的距离左右，而断层之间的性质也不容易被查明[1]。该地区内主要属于物理风化，化学风化作用稍弱。从垂直剖面的角度看，土壤分层较为明显，共分为三层，A层中含有大量有机质，颜色偏暗，B层局部位置存在缺失的现象，属于淀积层，是由于土壤表层被淋洗物质沉淀积累而成，粘土含量丰富，颜色为黄褐色，C+D层属于风化岩层以及基岩层。

（2）矿区地球物理特征。通过对区域性岩石电性数据实施分析，发现在矿区内部围岩变质岩系具有高电阻和低价化特点。矿区内矿石多数构成部分均为低阻矿物，矿体大多数都在断裂破碎带赋存，部分在岩性接触带上赋存，无论是矿体还是赋矿构造都显示为相对低阻。金属矿产大多数带有金属硫化物，或者金属矿产和金属硫化物处于共生的状态，矿体极化率高。

2 勘探原理和勘探方法

（1）激发极化法。激发极化法是利用外场作用促进矿物出现激发极化现象，这些矿物中通常含有较多的金属介质。通过对这一现象进行观察，同时结合不同金属介质在激发极化方面存在的差异，可以找到和矿物共同发育的金属硫化物，最终完成找矿的目标[2]。激发极化法包括两种方法，划分标准为供电方式，具体为直流和交流两种，每种方法均具备独特的特点。前者会选择利用供电电极为检测区域地下提供直流脉冲电流，供电后断电观察测量电极存在的电位差，并记录随着时间不断的衰减二次场数据的变化，最后使用电位差和二次场对视电阻率和视极化率进行计算。后者会选择利用供电电极为检测区域地下提供低频交变电流，同样需要观察电位差指标，除此之外需要观察电压以及发射电流存在的相位差，计算视电阻率。在本次勘探工作中对视电阻率、视极化率进行计算，从而寻找到铅锌矿化富集区域。

（2）可控源音频大地电磁法。可控源音频是电磁测深的新型方式，会针对频率域设置特殊信号源，和传统检测技术相比该技术可以消除弱信号，避免可能随机出现的天然场源，其中地层电阻率和工作频率会给探测深度带来直接影响。可控源音频大地电磁法是一种将有限长度的接地电偶极子作为场源的测深手段，会在距离偶极中心区域一定位置对电场参数和磁场参数进行观测。此次勘探研究中选择赤道偶极装置实施标量工作和测量工作，如图1所示，即为该种方法中使用的赤道偶极装置，对电、磁场的水平分量数据进行观测和记录，其中电场水平分量需要电场和场源处于平行的状态，磁场水平分量需要磁场和场源处于正交的状态。在观测水平分量之后结合电场和磁场的振幅数据对阻抗电阻率实施计算。对电场相位和磁场实施观察和测试，可以为后续阻抗相位的计算提供数据基础。阻抗电阻率、相位两个参数共同联合之后可以得出可控源反演电阻率，最后利用这一参数可以对勘探地区的地质情况进行分析，提高地质解释质量。

图1 赤道偶极装置

3 勘探结果讨论

3.1 勘探区域激发极化扫面数据及其结果分析

通过对激发极化扫面数据进行分析评估，如图2所示为中间梯度装置测量布置示意图，可以发现充电率值较高时其走向为东北，高电阻率值则属于北东走向或者近东西作响。两组构造走向和区域地质所表现出的走向具有一致性。虽然视充电率值处于一个较低的状态，但是背景值的水平更低，大约在4ms左右，由此可以得出异常具备可信性，但是也不排除是由弱激电异常是由于岩性因素所导致的。北西方向的视电阻率低，而南东方向的视电阻率则较高，北西段区域显示的为第四系沙土砾石低电阻，南东区域显示的为侵入岩高电阻。勘探区域的中部位置电阻率呈现为多条条带，且条带具有高低相间的特点，同时也对应了多次的岩浆侵入活动，使得勘探区域内的构造变得更加复杂。

图2 激发极化法工作原理

结合异常特征和视电阻率之间的关系，本次勘探过程中对视充电率的异常进行了划分，分为2个异常。第1个激发极化异常在勘测区域的中南部区域，走向为N45°E，异常长度为600m，异常宽度为120m。异常在高阻以及高低电阻的接触带之上，充电率在最高峰的情况下可以达到11.8ms。视电阻率在100欧姆米到300欧姆米之间。第2个激发极化异常在勘测区域的东南部区域，该异常在西南方向和东部区域均处于未封闭的状态，属于北东走向。视充电率最高峰值可以达到30ms左右，视电阻率数值在200欧姆米左右，视充电率异常在高低电阻的接触带之上。

3.2 勘探区域东南部异常区域物探资料讨论

为了保证矿产检测精度应当将其频率设计为0.25Hz到7600Hz，采样时间为45分钟，在此基础上进行采集频点布置。结合视充电率异常的情况、衬度以及视电阻率存在的组合关系进行分析和评估，在2号异常区域内进行了激发极化扫面检测，并布设了不同可控源音频大地电磁线，以此来对剖面进行深度检测，包括390、410、430、450、470、490以及510。390线电法综合剖面下存在3处充电率异常的情况，其峰值为886点、914点、966点，996点充电率最大的峰值数据为31.3ms。410线电法综合剖面下存在3处充电率异常的情况，其峰值为886点、906点、962点，962点充电率最大值可以达到29.4 ms。430线电法的综合剖面下存在2处充电率异常的情况，其峰值分别是900点、972点，在这其中比较大的点充电率为28.2 ms，该点为972点。450线电法综合剖面下存在2处充电率异常的情况，其峰值分别是896点、974点，在这其中比较大的点充电率为24.6ms，该点为974点。470线电法的综合剖面下存在2处充电率异常的情况，其峰值分别是906点、964点，在这其中比较大的点充电率为18.85ms，该点为964点。490线电法的综合剖面下存在2处充电率异常的情况，其峰值分别是914点、964点，在这其中比较大的点充电率为16.55ms，该点为964点。510线电法的综合剖面下存在2处充电率异常的情况，其峰值分别是912点、940点，在这其中比较大的点充电率为15.8ms，该点为940点。每条测线均存在异常的情况，位置和视电阻率值均较为相似，认定该异常情况和矿存在相关关系。

4 结语

在物探工作中选择合适的检测手段，同时结合地质信息，可以解决实际工作中存在的地质问题，提高铅锌矿的检测效率，对矿区实施有效的划分。在本次研究区域内发现了异常现象，其类型均为中阻、高阻高极化异常，且前种异常情况位于接触带区域，后种异常情况位于岩体区域。视充电率异常问题均是研究中应格外注意的现象，因此在发现异常区域之后应当对其进行研究，尽快判断出异常的类型，相关人员可以利用钻探的方式实施工程验证。在工作实践中利用时间域激发极化法可以发现勘探区域内对于成矿有促进作用的地段，随后在该地段使用可控源音频大地电磁法可以对矿体实施准确的空间定位监测，在联合已有信息打基础上能够对勘探区域的异常情况实施更加全面的解释，以此来提高找矿工作的效率。