EH4方法在隱爆角礫巖型盲礦預(yù)測(cè)中的應(yīng)用
——以河南嵩縣下蒿坪金礦為例

郭愛(ài)鎖，龐緒成，張同中，辛志剛，李水平，楊劇文

（1．河南理工大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，河南焦作454003；2．河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第二地質(zhì)隊(duì)，鄭州450000；3．洛陽(yáng)市礦業(yè)集團(tuán)，河南洛陽(yáng)471000）

EH4方法在隱爆角礫巖型盲礦預(yù)測(cè)中的應(yīng)用
——以河南嵩縣下蒿坪金礦為例

郭愛(ài)鎖1，龐緒成1，張同中2，辛志剛3，李水平2，楊劇文3

（1．河南理工大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，河南焦作454003；2．河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第二地質(zhì)隊(duì)，鄭州450000；3．洛陽(yáng)市礦業(yè)集團(tuán)，河南洛陽(yáng)471000）

河南嵩縣下蒿坪金礦位于華北地臺(tái)南緣、馬超營(yíng)深大斷裂中段外方山多金屬成礦帶上。出露地層以熊耳群雞蛋坪組安山巖為主。區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，成礦條件好。電性參數(shù)測(cè)量表明，隱爆角礫巖與礦石的電阻率差異顯著，具備找礦勘查的地球物理前提。在EH4連續(xù)電導(dǎo)率測(cè)深剖面上，清晰顯示隱爆角礫巖體呈橢圓形，在其邊部存在明顯的低阻異常區(qū)，對(duì)比已有地質(zhì)資料，推斷這些低阻異常是由礦化的隱爆角礫巖引起的，是成礦有利地段或礦化體的電性反映。坑道內(nèi)揭露的爆發(fā)角礫巖礦體表明，EH4方法在該區(qū)判別爆發(fā)角礫巖體與礦化角礫巖體（賦礦部位）是有效的。

下蒿坪金礦床；EH4；地球物理特征；深部預(yù)測(cè)；河南

0 引言

對(duì)隱伏礦床的準(zhǔn)確定位是深部找礦工作的一大難題。隨著地球物理勘探技術(shù)的發(fā)展，高分辨率深部探測(cè)技術(shù)的應(yīng)用大大提高了隱伏礦定位預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性［1-7］。EH4以其輕便節(jié)能、勘探深度大、分辨能力強(qiáng)、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于工程探水、金礦勘探、深部構(gòu)造研究和隱伏礦定位預(yù)測(cè)等方面，并取得了較好的效果［8-15］。

嵩縣是河南省的主要產(chǎn)金區(qū)，先后有河南省地質(zhì)礦產(chǎn)局、有色地勘局的多個(gè)地質(zhì)隊(duì)及國(guó)內(nèi)多所高等院校、科研單位在該區(qū)工作，取得了眾多成果［16-20］，發(fā)現(xiàn)了祁雨溝、前河、東灣、九仗溝、店房、槐樹(shù)坪等多個(gè)金礦床，礦床類(lèi)型有隱爆角礫巖型、破碎帶蝕變巖型和石英脈型［2124］。該區(qū)淺表礦體多已被發(fā)現(xiàn)，隨著埋藏深度增加，找礦難度加大，借助地球物理等多種方法尋找深部盲礦體成為重要手段之一。本文以下蒿坪金礦利用EH4方法進(jìn)行外圍及深部預(yù)測(cè)工作為例，展示EH4方法在隱爆角礫巖型盲礦預(yù)測(cè)中的應(yīng)用成果。

1 研究區(qū)地質(zhì)背景

研究區(qū)位于華北地臺(tái)南緣華熊臺(tái)隆外方山斷隆南部邊緣、馬超營(yíng)斷裂中西段北側(cè)的外方山多金屬成礦帶上，出露地層簡(jiǎn)單，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，具備良好的成礦條件［25-29］。以馬超營(yíng)斷裂為界，以北為華熊臺(tái)隆，以南至欒川斷裂帶為洛南—欒川臺(tái)緣褶皺帶（圖1）。

區(qū)內(nèi)主要出露地層為中元古界熊耳群雞蛋坪組。巖性為中酸性火山巖，以流紋斑巖、流紋質(zhì)英安射器作為信號(hào)源，以提高對(duì)淺部勘探的分辨率。接收頻點(diǎn)豐富（約60個(gè)），分辨率明顯提高?；驹硎菍⒋蟮乜醋魉浇橘|(zhì)，大地電磁場(chǎng)是垂直投射到地下的平面電磁波，在地面上可觀測(cè)到相互正交的電場(chǎng)分量（Ex，Ey）和磁場(chǎng)分量（H x，Hy）（圖2）。

圖1 嵩縣南部構(gòu)造綱要圖Fig．1 Structure outline map of Southern Songxian county

將地表天然電場(chǎng)與磁場(chǎng)分量的比值定義為地表波阻抗，在均勻大地的情況下，此阻抗與入射場(chǎng)極化無(wú)關(guān)，只與大地電阻率以及電磁場(chǎng)的頻率有關(guān)：

式中，Z為大地波阻抗，ρ為電阻率（Ω ·m），μ為磁導(dǎo)率，f為頻率。

通過(guò)測(cè)量相互正交的電場(chǎng)和磁場(chǎng)分量，可確定介質(zhì)的電阻率值：巖為主，局部有安山巖及大理巖夾層。斷裂構(gòu)造發(fā)育，最大斷裂為NWW向馬超營(yíng)斷裂的次級(jí)構(gòu)造燒瓦窯壓扭性斷裂，整體N傾。容礦、賦礦構(gòu)造主要為燒瓦窯斷裂、店房破火山口構(gòu)造、中南部的NEE向次級(jí)構(gòu)造和東北部的近SN向構(gòu)造蝕變帶。巖漿活動(dòng)頻繁，巖漿巖時(shí)代包括晉寧期、海西中期和燕山期，主要成礦作用與燕山期巖體侵入關(guān)系密切。區(qū)內(nèi)已發(fā)現(xiàn)隱爆角礫巖體40多個(gè)，其中店房隱爆角礫巖型金礦是目前區(qū)內(nèi)最大的礦床，規(guī)模達(dá)到中型，金礦化一般沿巖體邊部較強(qiáng)。

式中：ρ為電阻率（Ω·m），E為電場(chǎng)強(qiáng)度分量（m V／km），H為磁場(chǎng)強(qiáng)度分量（n T）。

對(duì)于水平分層大地，上述表達(dá)式仍然適用。用它計(jì)算得到的電阻率（ρ）隨頻率（f）的改變而變化，因?yàn)殡姶挪ǖ拇蟮卮┩干疃然蜈吥w深度（δ）與頻率（f）有關(guān)：

測(cè)量是在與地下研究深度相對(duì)應(yīng)的頻帶上進(jìn)行的。一般頻率較高的數(shù)據(jù)反映淺部的電性特征，頻率較低的數(shù)據(jù)反映較深的地層特征。因此，在一個(gè)寬頻帶上測(cè)量E和H，并由此計(jì)算出視電阻率和相位，通過(guò)反演計(jì)算可以確定出地下地電斷面的電性特征和構(gòu)造特征。

2 EH4工作原理

選用美國(guó)Geometrics和EMI公司聯(lián)合生產(chǎn)的EH4連續(xù)電導(dǎo)率成像系統(tǒng)。該系統(tǒng)以地下巖（礦）石的導(dǎo)電性與導(dǎo)磁性差異為物性前提，通過(guò)發(fā)射和接收地面電磁波進(jìn)行大地電磁測(cè)深，連續(xù)的測(cè)深點(diǎn)陣組成地下二維電阻率剖面圖像［2］。通過(guò)確定深部（1 000 m）巖層的物性特征后，對(duì)深部礦體進(jìn)行定位預(yù)測(cè)。

2．1 方法原理

EH4電磁成像系統(tǒng)屬人工電磁場(chǎng)源（1～100 k Hz）與天然電磁場(chǎng)源（10～1 000 Hz）相結(jié)合的雙源電磁測(cè)深系統(tǒng)。低頻段采用天然場(chǎng)作信號(hào)源；在部分高頻信號(hào)較弱的地區(qū)，采用自身的高頻電磁發(fā)

圖2 EH4野外數(shù)據(jù)采集裝置示意圖Fig．2 Sketch of EH4 field data acquisition device

2．2 數(shù)據(jù)處理方法

對(duì)野外采集的時(shí)間序列的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理后，在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行FFT變換，獲得電場(chǎng)和磁場(chǎng)虛實(shí)分量和相位數(shù)據(jù)，并進(jìn)行一維Bostic反演。在此基礎(chǔ)上，利用EH4系統(tǒng)的二維成像軟件進(jìn)行快速自動(dòng)二維電磁成像。為提高分辨率，選擇二維電磁成像的系數(shù)為0．5，選擇較小的像素，使反演數(shù)據(jù)得到加密，從而突出相對(duì)微弱的低阻異常。對(duì)反演得到的數(shù)據(jù)，在xy平面上進(jìn)行網(wǎng)格化，繪出連續(xù)剖面的擬二維反演結(jié)果。

3 研究區(qū)地球物理特征

研究區(qū)巖石的電性參數(shù)用小四極法測(cè)定。選擇測(cè)試的巖石露頭要具代表性，同一巖性選擇不同位置，結(jié)果取平均值（表1）。

礦體與圍巖之間存在的電性差異是地質(zhì)解譯的基本依據(jù)［5］。從表1看出，爆發(fā)角礫巖具有明顯的高電阻率特征；流紋斑巖有時(shí)具有的高電阻率是干擾因素，可通過(guò)異常規(guī)模、異常形態(tài)、異常多參數(shù)處理等綜合分析加以區(qū)別。研究區(qū)爆發(fā)角礫巖與礦石具有明顯的電阻率差異，表明具備利用地球物理勘探方法尋找爆發(fā)角礫巖型金礦的條件。

4 EH4測(cè)深剖面異常解釋

4．1 爆發(fā)角礫巖體與金礦床

區(qū)內(nèi)共有東西2個(gè)爆發(fā)角礫巖體。前人認(rèn)為東部為爆發(fā)角礫巖，西部為火山角礫巖，二者產(chǎn)狀相同。本次巖礦鑒定確認(rèn)二者均為爆發(fā)角礫巖，并于先后2期形成，推測(cè)西部角礫巖的形成時(shí)間稍早于東部。

東部的角礫巖體控制著店房中型爆破角礫巖型金礦。礦體位于隱爆角礫巖體的上部，并受區(qū)域性的燒瓦窯斷裂帶控制，呈近EW向帶狀分布，礦帶斷續(xù)出露長(zhǎng)度＞900 m，寬數(shù)米至80 m，礦體產(chǎn)狀具上緩下陡的特征［3032］（圖3）。礦體平均傾向152°，傾角59°～66°，走向長(zhǎng)88～300 m，出露最大標(biāo)高849 m，最低控制標(biāo)高496 m，工程控制斜深298～375 m。礦帶寬度、埋深自西向東逐漸加大，向東側(cè)伏，礦化強(qiáng)度東強(qiáng)西弱。礦化連續(xù)性好，厚度大，品位低。最大厚度39．95 m，平均厚度6．13 m，厚度變化系數(shù)136%，平均品位w（Au）＝2．67×10－6，品位變化系數(shù)99．88%。

表1 研究區(qū)巖（礦）石電性特征Table 1 Statistics of electrical properties of rock and ore in the working area

圖3 店房金礦13線剖面示意圖Fig．3 Sketch of longitudinal section along 13 in Dianfang gold deposit

西部的角礫巖中目前僅發(fā)現(xiàn)一些受次級(jí)環(huán)狀構(gòu)造控制的小型熱液礦脈，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)規(guī)模較大的礦體。按照構(gòu)造 角礫巖控礦的思路，要突破找礦現(xiàn)狀，需借助新的手段和方法。

4．2 剖面布置

本次共設(shè)2條EH4測(cè)量剖面（P1和P2），共16個(gè)測(cè)點(diǎn)（其中P1的700號(hào)點(diǎn)和P2的400號(hào)點(diǎn)的位置相同）（圖4）。

圖4 礦區(qū)地質(zhì)及EH4剖面線布置圖Fig．4 Map showing geology of the deposit area and layout of EH4 section

在EH4電磁測(cè)量過(guò)程中，敷設(shè)導(dǎo)線全程用GPS導(dǎo)航定位，測(cè)量過(guò)程保持發(fā)射和接收同步，盡量避免高壓電網(wǎng)等人工電場(chǎng)的影響。無(wú)法避免這些近場(chǎng)電磁干擾時(shí)，在保證各個(gè)電極接地良好的情況下，采取適當(dāng)減少信號(hào)的增益、適當(dāng)延長(zhǎng)測(cè)量時(shí)間、增加疊加次數(shù)以及泥土掩埋探頭、電纜等措施，保證測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確可靠。野外測(cè)量工作結(jié)束后，對(duì)原始資料進(jìn)行復(fù)核、整理及計(jì)算機(jī)處理后，繪制出EH4二維反演剖面圖（圖5）。P1和P2剖面較好地反映了本區(qū)受隱爆角礫巖控制的形態(tài)。

4．3 P1線EH4測(cè)量斷面

P1線EH4二維反演剖面（圖5）上，在0—300號(hào)點(diǎn)標(biāo)高300～650 m分布的低阻區(qū)域?yàn)镕3斷裂帶所致，是局部礦化較好的反映，而已探明的K1，K2，K3等3個(gè)金礦體，由于礦脈較薄，異常不明顯；在500號(hào)點(diǎn)標(biāo)高500～600 m呈串珠狀分布的相對(duì)低阻區(qū)域?yàn)镕0斷裂的反映。深部的礦化信息在隱爆角礫巖體頂部的邊緣：400號(hào)點(diǎn)標(biāo)高380 m至500號(hào)點(diǎn)標(biāo)高300 m之間，分布著一個(gè)右傾、相對(duì)低阻的板狀電性體，經(jīng)與已知資料對(duì)比，推測(cè)為礦（化）或爆破坍塌產(chǎn)物的反映。其中，在相對(duì)低阻板狀電性體兩端形成橢圓狀低阻等值線圈，呈串珠狀，說(shuō)明局部礦化較好，推測(cè)為爆破角礫巖型金礦化或成礦部位。另外，由于P1線剖面是縱剖面，不能反映角礫巖體的產(chǎn)狀。

4．4 P2線EH4測(cè)量斷面

P2線EH4二維反演剖面中，在150—200號(hào)點(diǎn)之間電性變化大，結(jié)合礦區(qū)地質(zhì)背景，推斷為燒瓦窯斷裂的反映；在500—650號(hào)點(diǎn)標(biāo)高560～700 m分布的低阻異常區(qū)為F8斷裂帶的反映，已探明的K3礦體由于礦脈較薄，異常不明顯。深部較強(qiáng)的礦化信息反映在隱爆角礫巖體的中部400號(hào)、500號(hào)點(diǎn)標(biāo)高360 m處，形成橢圓狀、長(zhǎng)條狀的低阻等值異常，經(jīng)與坑道及已知鉆孔資料對(duì)比，應(yīng)為礦（化）段的反映，結(jié)合已知資料，推測(cè)礦（化）位置位于爆破坍塌區(qū)。在400號(hào)、500號(hào)點(diǎn)標(biāo)高400～320 m阻值更低，異常明顯，應(yīng)為局部礦化較好引起，推測(cè)為爆破角礫巖型金礦的成礦部位。

結(jié)合地面工作及巖礦鑒定，這種異常應(yīng)當(dāng)與深部的隱爆角礫巖體有關(guān)。圖5中的低阻異常區(qū)，推測(cè)為多次隱爆、坍塌過(guò)程中局部發(fā)生礦化的反映，高阻值是隱爆角礫巖的反映，顯示深部礦體受隱爆角礫巖的控制作用明顯。

從P2線剖面可以看出，西部爆發(fā)角礫巖體的產(chǎn)狀為N傾，與東部爆發(fā)角礫巖的產(chǎn)狀正好相反（圖3），也可證實(shí)二者不是同一次侵入的產(chǎn)物。二者成礦部位相似，均位于爆發(fā)角礫巖頂面附近。只是西部的爆發(fā)角礫巖的礦體除接觸帶控礦外，主要為多次爆破 坍塌形成的筒狀礦體。

5 結(jié)論

地球物理方法具有多解性。只有將高分辨率的深部成像技術(shù)與地質(zhì)情況緊密結(jié)合才能確保地質(zhì)解釋的有效性，從而能夠準(zhǔn)確預(yù)測(cè)深部成礦區(qū)。本次工作的高阻區(qū)域形狀與區(qū)域已掌握的巖體形態(tài)相似是爆發(fā)角礫巖的反映；而其間的低阻異常區(qū)為主要的成礦地段。在PD518東部CM7坑道中，可見(jiàn)爆發(fā)角礫巖型礦體（圖6）長(zhǎng)約50 m，中心呈橢圓狀，最大厚度＞8 m，w（Au）＝5．20×10－6，相當(dāng)于P1線剖面300點(diǎn)之西，驗(yàn)證了EH4剖面的推斷，由此說(shuō)明EH4方法在本區(qū)尋找爆發(fā)角礫巖型金礦的賦礦部位是可行的。

圖5 EH4二維反演剖面Fig．5 2D EH4 inversion section

圖6 隱爆角礫巖型金礦石Fig．6 Gold ore of cryptoexplosive breccia type

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［29］ 燕建設(shè)，王銘生，楊建朝，等．豫西馬超營(yíng)斷裂帶的構(gòu)造演化及其與金等成礦的關(guān)系［J］．中國(guó)區(qū)域地質(zhì)，2000，19（2）：166 -171．

［30］ 任富根，丁士應(yīng)，趙嘉農(nóng)，等．熊耳山—外方山區(qū)爆破角礫巖型金礦床的特征和有關(guān)找礦問(wèn)題［J］．前寒武紀(jì)研究進(jìn)展，1999，22（2）：32-38．

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［32］ 溫森坡．嵩縣店房火山角礫巖體西段金成礦潛力分析［J］．黃金，2008，29（12）：15-18

The application of EH4 sounding to forecast of the blind ore related to cryptoexplosive breccia—Xiahaoping Gold Deposit in Songxian，Henan Province for Example

GUO Aisuo1，PANG Xucheng1，ZHANG Tongzhong2，XIN Zhigang3，LI Shuiping2，YANG Juwen3
（1．Henan Polytechnic University，Institute of Resources and Environment，Jiaozuo 454003，henan，China；2．The Second Geological Brigade，Bureau of Geology and Mineral Ex ploration of Henan，Zhengzhou 450000，China；3．Luoyang Minging（Group）Ltd Co．，Luoyang 471000，henan，China）

Xiahaoping gold deposit is located in the southern margin of the north China platform and in the Waifangshan polymetallic ore belt of the middle Machaoying fracture．Andesite of Jidanping Formation of Xionger Group is the main stratum exposed in the ore deposit area which is characterized by development of faults and magmatism and good metallogenic conditions．Electric parameters measurement shows that the resistivity of cryptoexplosive breccia body and ore is sharply different，thus here is of the premise of geophysical exploration of explosive breccia type gold deposit．The EH4 continuous conductivity sounding profiles clearly shows a oval cryptoexplosive breccia body and a obvious low resistivity anomaly area at its edge．Based on geological data available it is inferred that the abnormality of low resistivity zone is caused by mineralizer cementing of cryptoexplosive breccia thus the electric reflection of mineralized body．The breccia ore body revealed by aditing shows that EH4 is effective for distinguishing general explosion breccia body and mineralized breccia body．

Xiahaoping gold deposit；EH4；geophysical characteristics；deepforcast；Henan province

P631．3；P618．51

： A

10．6053／j．issn．1001-1412．2014．01．016

2013-03-11； 責(zé)任編輯： 趙慶

國(guó)家自然科學(xué)基金（編號(hào)：41003015）、河南理工大學(xué)博士基金（編號(hào)：B050402）和洛陽(yáng)礦業(yè)集團(tuán)科研基金（編號(hào)：H10-184）資助。

郭愛(ài)鎖（1987 ），男，碩士研究生，研究方向?yàn)槌傻V規(guī)律與成礦預(yù)測(cè)。通信地址：河南省焦作市高新區(qū)世紀(jì)大道2001號(hào)，河南理工大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院；郵政編碼：454003；E-mail：330117554＠qq．com