大功率井中激發(fā)極化法在銅陵某銅礦勘探中的應用＊

趙牧華，袁家余

（1 中國地質調查局南京地質調查中心，南京 210016）（2 上海市巖土工程檢測中心，上海 200436）

井中激發(fā)極化法（簡稱井中激電）是在鉆孔中進行激發(fā)極化測量的工作方式［1］，在國內外一些銅礦、多金屬礦以及某些弱金屬礦或磁性磁鐵礦的普查和勘探工作中，由于具有受控條件較少，應用范圍廣，性價比高等特點，得到了廣泛的應用并取得較好的地質勘探效果。在查明井旁盲礦并確定其空間位置時，可采用激發(fā)極化地－井方式；在圈定盲礦體分布范圍時可采用井－地充電法［1－3］。但是隨著鉆孔勘探深度的增大，國內對上述方法研究卻相對緩慢［1，2，4，5］。本文通過介紹大功率激發(fā)極化法在銅陵某銅礦勘查中的應用，說明該法對劃分礦體邊界范圍、計算礦體產(chǎn)狀及厚度、指導礦區(qū)布孔、尋找盲礦、研究成礦規(guī)律等方面具有可行性。

1 地質概況

該礦區(qū)位于銅陵市南郊，地形較為平坦，鉆孔周圍植被茂盛。銅礦ZK1003孔位于銅官山石英閃長巖體的南段，礦體分布于寶山礦段和白家山礦段交匯地段及其深部。區(qū)內成礦作用表現(xiàn)為典型的接觸交代矽卡巖型礦床特征，礦體空間分布具有層控礦床的特點。工業(yè)礦體賦存在石英閃長巖體與黃龍組和船山組接觸交代形成的石榴子石、透輝石矽卡巖帶中。矽卡巖帶厚度50～80 m，平均厚70 m。在矽卡巖中的鐵、銅工業(yè)礦體多為鐵、銅共生礦體，少數(shù)為單一的鐵礦體或單獨銅礦體。區(qū)內主礦體形態(tài)以似層狀為主，其次為似層狀透鏡體產(chǎn)出，零星礦體多呈透鏡狀分布。礦段內主要金屬礦物為磁鐵礦、黃銅礦，局部有少量黃鐵礦。

2 野外工作方法

本次大功率井中激發(fā)極化法野外施工主要包括激發(fā)極化測井、激發(fā)極化地－井方式及井－地充電法，野外工作方法如下：

（1）激發(fā)極化測井：使用裝置為A1．9M0．2N 的梯度電極系，部分點因視電阻率太低，一次場較小，視極化率參數(shù)不穩(wěn)定，改用電位裝置N1．9M0．2A；測量點距10m，異常段加密至0．5m。B 極位于孔口。

（2）激發(fā)極化地－井方式：A 極與孔口距離為300m，分別測量A0°、A60°、A90°、A149°、A180°、A235°、A330°共7個方位，B 極距離大于3～5倍鉆孔深度，MN＝10m（M 在上，N 在下），點距10 m，異常段加密至5m。

（3）井－地充電法：ZK1003孔周圍植被茂盛，為了便于地面工作，采取井口放射狀布置測線，選擇植被相對較少的方位布置測線，用羅盤定位，用測繩測距并布置點號，測線布置如圖1所示，共布置8條測線，測線半徑300 m，充電點深度780 m，測量電極M 極在井口、N 極遠離井口。

圖1 ZK1003孔井－地充電法測線布置圖Fig．1 Survey lines of ZK1003 using borehole－surface mise－a－la－masse method

3 資料解釋

（1）激發(fā)極化測井

從圖2可看出，ZK1003孔礦層呈現(xiàn)低阻、高極化特征，礦體與圍巖電阻率差異明顯，但礦層本身視極化率差異也很明顯，這與礦層中的硫化物含量有關，硫化物（黃鐵礦）含量較少，因此視極化率也較低。而圍巖局部也存在浸染狀黃鐵礦化，使視極化率升高，當圍巖中裂隙發(fā)育時，視電阻率也較低。

從表1統(tǒng)計的鉆孔剖面物性參數(shù)來看，ZK1003孔礦體為黃銅黃鐵磁鐵礦（含矽卡巖），礦體頂板為石英閃長巖，底板為石英砂巖，石英閃長巖整體為高阻，局部含裂隙時為低阻，視電阻率最大值11000 Ω·m，局部最小值220Ω·m，平均值5200Ω·m；視極化率平均值3%。石英砂巖比較完整，視電阻率最大值8000Ω·m，最小值4000Ω·m，平均值5700Ω·m；視極化率平均值1%。黃銅黃鐵磁鐵礦視電阻率平均值1Ω·m，視極化率平均值10%，矽卡巖視電阻率平均值120Ω·m，視極化率平均值5%。因此礦體（含矽卡巖）與圍巖存在明顯的視電阻率差異，視電阻率差異在50倍以上；視極化率存在3倍以上的明顯差異。

圖2 ZK1003孔礦層附近IP測井曲線圖Fig．2 IP log of ore bed in ZK1003

（2）激發(fā)極化地－井方式

ZK1003孔石英閃長巖段各方位視電阻率曲線均呈現(xiàn)“高阻”異常（圖3），方位0°、方位60°、方位90°及R＝0等四條曲線明顯高于其它方位，從孔深100m 到700m 曲線逐漸升高，在孔深700m 達到峰值；各方位視極化率曲線為平緩的“低極化”異常?？咨?50m～800 m 由于礦體及矽卡巖的存在，各方位視電阻率曲線均呈現(xiàn)“低阻高極化”異常，各方位在礦層處的異常特征沒有明顯區(qū)別。

（3）井－地充電法

圖3 ZK1003孔激發(fā)極化地－井方式測井成果示意圖Fig．3 Resultant sketch map of induced－polarization surface－borehole method in ZK1003

ZK1003孔一次場梯度等值線如圖4，鉆孔東南區(qū)域為“負值區(qū)”，出現(xiàn)“負值”的原因是由于礦體由東南向西北逐漸變深（傾角63°），東南區(qū)域靠近鉆孔的礦體埋藏深，遠離鉆孔埋藏淺，因此M 點電位低于N 點電位，導致ΔVMN為負值，西北區(qū)域則正好相反。

根據(jù)測量成果經(jīng)正反演計算，推斷礦體走向北偏東61°，走向方向較為平緩，走向方向長度295m；傾向北偏西29°，傾向方向地面投影長度約330m，傾向方向傾角較陡，由東南方向往西北方向傾，（90～460）m 傾角72°、（460～740）m 傾角63°。推斷礦體邊界范圍如圖4所示，圖中綠粗虛線為推斷礦體（含低阻矽卡巖）的邊界范圍；鉆孔位置是將礦體投影到地面，而不是開孔位置；鉆孔旁邊的數(shù)字表示該孔見礦厚度（單位m）；ZK1003 孔孔口位置為（0，0）。

4 驗證情況

地質后繼施工的ZK1404孔位于礦體異常范圍內，推斷能夠見礦，鉆探結果為：鉆孔深872m，鉆孔孔底方位125°，孔底偏差37．1m，相比孔口位置更加靠近ΔVMN礦體異常的邊緣，但仍在ΔVMN“零”等值線以內。鉆探結果在孔深722．29～724．36 m處，見到厚2．07m 的達到工業(yè)品位的磁鐵礦，鐵品位20．56%。另外見到累計厚度為4．60 m 的磁鐵礦化。

地質后繼施工的ZK4701孔位于礦體異常范圍外，推斷不能夠見礦，鉆探結果為：終孔深1030．68m，982m 以上為石英閃長巖、（982～990）m 為磁鐵礦化矽卡巖、990以下為石英閃長巖與石英砂巖互層。未見工業(yè)品位礦體存在，與推斷結果相一致。

圖4 推斷礦體（含低阻矽卡巖）邊界范圍及鉆孔礦體位置地面投影圖Fig．4 Boundary range of inferred ore－bodies（including low－resistance skarn）and projection of ore－bodies in drill holes

5 結論與建議

5．1 結論

（1）本礦區(qū)巖體、礦體較為簡單，礦體與圍巖物性差異大，井中激發(fā)極化低阻高極化異常與礦體對應，井中激發(fā)極化效果顯著。

（2）本區(qū)矽卡巖與成礦關系密切，一般矽卡巖越厚，成礦越好，對應視電阻率越低，礦體從中心往邊界方向一般矽卡巖會變薄，含礦性較差，ΔVMN由負到零；而礦體中心位置ΔVMN“負”值逐漸變大，ΔVMN最大為－3．5 mV／A，對應矽卡巖較厚，礦體厚度較大、品位較高。

5．2 建議

（1）從ZK1003孔井－地充電法解釋成果的驗證結果來看，礦體低阻異常明顯。建議對見礦鉆孔（含低阻矽卡巖）開展井－地充電法，并可依據(jù)測量結果直接推斷礦體邊界范圍。

（2）激發(fā)極化測井曲線中視電阻率越低，往往對應低阻層越厚，含礦性就越好。因此，建議本區(qū)及類似礦區(qū)每個孔至少應開展激發(fā)極化測井，通過激發(fā)極化測井曲線研究成礦規(guī)律，間接推斷礦體延伸范圍。

（3）建議今后本礦區(qū)或類似礦區(qū)開展井中激發(fā)極化測量工作，通過1個鉆孔（或少數(shù)鉆孔）可分析和研究300 m×300 m 甚至更大范圍內（最大可達400～500m）礦體的空間分布狀態(tài)，對于劃分礦體邊界范圍、計算礦體產(chǎn)狀及厚度、指導礦區(qū)布孔、尋找盲礦、研究成礦規(guī)律具有重要意義。

［1］蔡柏林，黃智輝，谷守民．井中激發(fā)極化法［M］．北京：地質出版社，1983．

［2］黃智輝．井中激電地－井方式方位測量資料解釋問題的探討［J］．物探與化探，1979，3（3）：22－30．

［3］何裕盛，夏萬芳．充電法［M］．北京：地質出版社，1978．

［4］張玉池，張兆京．大功率充電法及其應用［J］．桂林工學院學報，1998，18（3）：280－283．

［5］張炯，李雪松．井－地充電法地表電位分布正常數(shù)據(jù)模擬研究［J］．物探化探計算技術，2010，32（3）：284－292．