雙頻激電法在河南某銅礦勘查中的應(yīng)用

劉 佳 馮 亮 劉振山 聶肖劍

（河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局第二地質(zhì)大隊(duì) 河南 鄭州 450016）

雙頻激電法是由中國(guó)工程院院士、中南大學(xué)何繼善院士研究提出的一種頻率域激發(fā)極化法，主要用來(lái)尋找銅、多金屬等硫化礦床以及相應(yīng)的伴生有色金屬、稀有金屬和其他礦床，也可以尋找磁鐵礦、有極化效應(yīng)的赤鐵礦、鏡鐵礦和錳礦等黑色金屬礦床。

1 地質(zhì)概況

礦區(qū)屬秦嶺山系外方山余脈，地勢(shì)總體北高南低，屬中山區(qū)。礦區(qū)中部最高地形標(biāo)高525.1m，西北部河床最低標(biāo)高305m，相對(duì)高差220.1m，屬淺切割地形。區(qū)內(nèi)植被一般，通視條件較好。水系屬淮河流域，為沙河的支流，屬于季節(jié)性河流，往東注入昭平臺(tái)水庫(kù)。

礦區(qū)內(nèi)出露地層，自老至新為：中太古界太華巖群雪花溝組上段（Ar2x1）、中段（Ar2x2）、下段（Ar2x3）、中太古界太華巖群水底溝組（Ar2s）、中元古界熊耳群雞蛋坪組（Pt2j1）、第四系（Q）。

礦區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，褶皺構(gòu)造不明顯。斷裂構(gòu)造帶主要呈北西～南東向延伸，大多數(shù)與巖層產(chǎn)狀基本一致，產(chǎn)狀為200°-240°∠50°-70°；其斷裂帶內(nèi)角礫成分因其圍巖不同而不同，主要有黑云斜長(zhǎng)片麻巖角礫、斜長(zhǎng)角閃片麻巖角礫。

礦區(qū)出露的主要為燕山晚期第一次侵入花崗巖和第二次侵入花崗巖，主要由黑云母角閃石英二長(zhǎng)巖、巨斑狀花崗巖組成。巖石多呈肉紅色，具半自形中細(xì)粒粒狀、似斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。斑晶多為斜長(zhǎng)石，含量20-25%，晶粒粒度一般5-20mm，基質(zhì)由鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石、石英及少量黑云母組成，微量礦物有磷灰石、榍石等。

礦區(qū)內(nèi)共發(fā)現(xiàn)含礦構(gòu)造帶2條：F1及F2含礦構(gòu)造帶。含礦構(gòu)造帶寬度在0.4-3.00m不等，一般1－1.5m左右，地表走向長(zhǎng)度在數(shù)十米至百余米不等，傾角較陡，一般為50°-80°，普遍含礦，銅品位在0.13-0.79%之間，普遍伴生金，多數(shù)金品位較低。

2 地球物理特征

表1 礦區(qū)標(biāo)本測(cè)試結(jié)果

對(duì)礦區(qū)內(nèi)主要成礦地區(qū)采集的78塊標(biāo)本進(jìn)行物性測(cè)試 （表1），得到了以下物性資料：（1）巖石電性特征：未明顯礦化巖石標(biāo)本的視幅頻率較高，其平均值為1.66%。礦化巖石標(biāo)本的極化率較高，F(xiàn)S為2.93%，其中成礦構(gòu)造巖石的FS為3.14%。巖礦石標(biāo)本和含礦性及極化率也具有正相關(guān)關(guān)系。不同地段礦化巖石的FS值因其硫化物含量和結(jié)構(gòu)構(gòu)造不同而呈現(xiàn)較大的變化。礦化地區(qū)電阻率較小，非礦化地區(qū)電阻率較高，但電阻率差異不大。本區(qū)礦化地質(zhì)體與圍巖有較大的極化率差異，可形成明顯的激電異常。（2）極化場(chǎng)特征：本區(qū)的區(qū)域背景值中等，第四系的背景值為1.42%。

3 原理及工作方法

雙頻道激發(fā)極化法是中國(guó)工程院院士、中南大學(xué)何繼善院士根據(jù)我國(guó)有色金屬礦產(chǎn)資源多分布在山區(qū)，其交通不便、地形復(fù)雜、工業(yè)電干擾嚴(yán)重的特點(diǎn)，而常規(guī)的雙頻激電法由于其裝備笨重，工作效率低，難以面積性推廣應(yīng)用的情況下而首次提出的一種新型頻率域激發(fā)極化法，其核心是發(fā)送機(jī)將高低兩種頻率的電流合成為特殊波形的雙頻電流同時(shí)發(fā)送到大地。一般高頻電流的頻率為4Hz，低頻電流的頻率為4/13Hz，即高、低兩種頻率電流的頻比為13。接收機(jī)同時(shí)接收雙頻電流經(jīng)過(guò)大地介質(zhì)傳導(dǎo)后，在介質(zhì)中產(chǎn)生的高頻電位差(ΔUG)，低頻電位差 (ΔUD)，并根據(jù)公式分別計(jì)算視幅頻率Fs和視電阻率ρS。

本次工作采用SQ-3C型雙頻道輕便型激電儀 （一發(fā)雙收配置），以中間梯度裝置類(lèi)型進(jìn)行測(cè)量。其中AB供電極距1400米，MN40米，線距100米，點(diǎn)距20米，供電電源選用36個(gè)12V4A的蓄電池串聯(lián)。根據(jù)實(shí)地野外實(shí)驗(yàn)后,確定采用4Hz、4/13Hz發(fā)射頻率組進(jìn)行發(fā)射，測(cè)量的物理參數(shù)為視幅頻率Fs、視電阻率ρS、高頻電位差ΔUG、低頻電位差ΔUD及供電電流I。在野外施工中常常需要避免或者減小接地電阻和電磁耦合對(duì)測(cè)量中的影響。對(duì)于接地電阻的改善，其關(guān)鍵點(diǎn)在于增加電極與土壤的接觸面積，常用的方法為使用多根電極并聯(lián)或者使用錫箔紙代替電極，這樣可以大大增加接觸面積，同時(shí)在接地電極附近澆上鹽水效果會(huì)更佳。在野外測(cè)量過(guò)程中常出現(xiàn)負(fù)值情況，多數(shù)情況下與電磁耦合現(xiàn)象分不開(kāi)。在野外施工中，采用導(dǎo)線盡量鋪設(shè)在干燥處，供電導(dǎo)線與測(cè)量導(dǎo)線之間需間隔一定距離，盡量減少供電電極的接地電阻等方法來(lái)減小電磁耦合對(duì)測(cè)量過(guò)程的干擾。

4 應(yīng)用效果

為了了解該區(qū)土壤地球化學(xué)測(cè)量中主要異常元素Cu的賦存狀態(tài)及規(guī)模，在該區(qū)采用雙頻道激電法，開(kāi)展了1:1萬(wàn)的面積性測(cè)量工作，并且在異常部位進(jìn)行了質(zhì)量檢查重復(fù)測(cè)量，以保證工作精度和施工質(zhì)量。圖1為90號(hào)測(cè)線質(zhì)量檢查對(duì)比曲線。

圖1 90號(hào)測(cè)線質(zhì)量檢查對(duì)比曲線

圖2 礦區(qū)雙頻激電視福頻率Fs等值線平面圖

圖3 礦區(qū)雙頻激電視電阻率ρS等值線平面圖

圖4 工作區(qū)08橫勘探線剖面圖

在視福頻率Fs等值線平面圖（圖2）上，以不同背景，不同異常下限圈定激電異常3處，編號(hào)為JD1、JD2、JD3。

JD1異常：位于礦區(qū)西北角，以2.34%等值線圈定的異常為南北走向的拉長(zhǎng)橢圓狀異常；向北未封閉，異常規(guī)模中等。視福頻率Fs值在2.34%-3.24%之間，寬度范圍100-400米，長(zhǎng)度600米，但在視電阻率ρS等值線平面圖（圖3）上，有一個(gè)長(zhǎng)度300米，寬80米的極低阻區(qū)，視電阻率ρS在72-258之間，屬于高極化低阻區(qū)，而兩邊是高阻區(qū)，視電阻率ρS在885-2962之間，差距非常明顯，因此存在礦化帶的可能性非常大。

JD2異常：位于礦區(qū)北部中間，以2.10%等值線圈定的異常為南北向的拉長(zhǎng)橢圓狀異常。視福頻率Fs值在2.34%-3.32%之間，面積較小，長(zhǎng)度為400米，寬度在100-200米，電阻率值在127-509之間，屬高極化中阻區(qū)。

JD3異常：位于礦區(qū)東北角，以2.86%等值線圈定的異常，向東北未封閉，規(guī)模比較大。視福頻率Fs值在2.86%-5.59%之間，面積比較大，長(zhǎng)度800米，寬度在250-550米，電阻率值中等，存在兩塊低阻區(qū)，第一塊在北邊，長(zhǎng)300米，寬度200米，結(jié)合地質(zhì)資料認(rèn)為，是由F1含礦構(gòu)造帶引起；第二塊在南邊，長(zhǎng)200米，寬度200米，結(jié)合地質(zhì)資料認(rèn)為，是由F2含礦構(gòu)造帶引起。

08橫勘探線與90號(hào)物探測(cè)線基本重合，根據(jù)物探剖面并結(jié)合地質(zhì)剖面（圖4）和鉆孔資料，圈出礦體一個(gè)（Ⅱ-1），礦體長(zhǎng)約100m，寬約65.3m，標(biāo)高220m，Cu品位在0.33～0.898%之間，平均品位為0.51%，同時(shí)看出物探剖面有很明顯的低阻、高極化異常，該位置與地質(zhì)剖面的銅礦脈對(duì)應(yīng)較好，且傾向與推測(cè)傾向吻合。

5 結(jié)論

通過(guò)對(duì)本區(qū)進(jìn)行雙頻激電掃面工作及綜合研究，發(fā)現(xiàn)3塊雙頻激電異常區(qū)，并在主要異常部位進(jìn)行了工程驗(yàn)證，取得了良好的效果，證明了雙頻激電法在查明隱伏或深部金屬硫化物礦體的規(guī)模、賦存狀態(tài)、礦體空間定位預(yù)測(cè)，指導(dǎo)山地工程，加快找礦進(jìn)程，節(jié)約勘探成本中發(fā)揮了極其重要的作用。

［1］何繼善.雙頻激電法[M].北京:高等教育出版社，2006：Ⅲ—Ⅸ.

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