平度市大莊子礦區(qū)物探專項(xiàng)試驗(yàn)結(jié)果淺析

胡雪平，龐旭貴，李肖鵬，董 健，祝德成，朱繼托，蔣文惠

（山東省地質(zhì)調(diào)查院，山東濟(jì)南 250013）

平度市大莊子礦區(qū)物探專項(xiàng)試驗(yàn)結(jié)果淺析

胡雪平*，龐旭貴，李肖鵬，董 健，祝德成，朱繼托，蔣文惠

（山東省地質(zhì)調(diào)查院，山東濟(jì)南 250013）

大莊子金礦區(qū)屬于破碎帶蝕變巖型金礦床，位于膠東焦家金成礦帶西南延伸帶上。礦區(qū)的激電（IP）勘查，因礦區(qū)及周圍工業(yè)游散電流強(qiáng)干擾，未能按設(shè)計(jì)實(shí)施。當(dāng)前處于資源危機(jī)的老礦山，由于地下采礦動(dòng)力設(shè)施產(chǎn)生的電磁干擾日益嚴(yán)重，直接制約了電法勘探。分析了礦區(qū)外圍游散電流的的干擾情況，不同地段、不同時(shí)段的干擾電位測(cè)定及激電采集數(shù)據(jù)的畸變表明，該區(qū)無(wú)法開展大極距IP及SIP工作。

大莊子；游散電流；干擾電位

大莊子金礦賦于Ⅰ、Ⅱ號(hào)含礦蝕變帶（圖1），屬破碎帶蝕變巖型金礦，由于長(zhǎng)期開采，現(xiàn)面臨資源危機(jī)。在實(shí)施接替資源勘查中，物探先行，應(yīng)用IP測(cè)深法探查I號(hào)含礦蝕變帶東部向下延伸礦（化）體分布情況，在IP勘查中發(fā)現(xiàn)區(qū)內(nèi)存在游散電流干擾，無(wú)法避開干擾開展激電測(cè)量。后又采用SIP方法進(jìn)行試驗(yàn)，雖采取了各項(xiàng)技術(shù)措施，仍未能抑制電磁噪聲干擾，無(wú)法取得合格的SIP數(shù)據(jù)。由于該區(qū)深部找礦難度較大，為順應(yīng)地質(zhì)找礦的需要，遠(yuǎn)離礦區(qū)，避開干擾，在該帶北段進(jìn)行了干擾調(diào)查與IP測(cè)深剖面測(cè)量，仍因干擾嚴(yán)重，未能實(shí)施。

1 地質(zhì)背景

大莊子金礦區(qū)位于山東省平度市灰埠鎮(zhèn)轄區(qū)內(nèi)，向南東方向距平度市約20km，從礦區(qū)向北西方向距灰埠鎮(zhèn)約6km[1]。在大地構(gòu)造位置上處于華北板塊（Ⅰ）膠北地塊（Ⅱ）西端之Ⅳ級(jí)構(gòu)造單元膠北斷隆、膠萊斷陷的結(jié)合部位[2]，郯廬斷裂帶東側(cè)，緊靠玲瓏—郭家?guī)X花崗巖體西側(cè)，招遠(yuǎn)—萊州金成礦區(qū)焦家主干斷裂向西南的延伸帶上。區(qū)內(nèi)第四系分布廣泛[3]，其下伏為下元古界荊山群黑云角閃斜長(zhǎng)片麻巖、角閃花崗片麻巖、斜長(zhǎng)片麻巖等，巖漿巖主要為玲瓏二長(zhǎng)花崗巖，分布于荊山群地層之下。

區(qū)域上本區(qū)以斷裂構(gòu)造為主,可粗略地劃分為NNE、NE和NW向3組斷裂系統(tǒng)。礦區(qū)內(nèi)NNE向斷裂最為發(fā)育,基本控制了礦區(qū)的構(gòu)造格局[4]。礦區(qū)規(guī)模較大的Ⅰ號(hào)含礦蝕變帶內(nèi)，以多金屬硫化物硅質(zhì)碎裂巖為主，該帶地表出露長(zhǎng)200m（兩端均未封閉），寬10～60m。已知Ⅰ號(hào)礦體受控于該帶，為破碎帶蝕變巖型金礦，地表礦體長(zhǎng)175m，于-300m標(biāo)高控制礦體長(zhǎng)760m，控制斜深620m，礦體沿走向與傾向均未封閉，礦體為似層狀、扁豆?fàn)?，呈膨大縮小、尖滅再現(xiàn)、分支復(fù)合特征，礦體走向NE5°，傾向SEE，傾角35°，平均厚5.12m，平均品位6.52g/t。Ⅰ號(hào)含礦蝕變帶東部向下延伸，并在深部找到新的隱伏礦體，現(xiàn)正在勘查評(píng)價(jià)中，認(rèn)為該區(qū)具有良好的找礦前景。

2 地球物理特征

區(qū)內(nèi)荊山群斜長(zhǎng)角閃巖、斜長(zhǎng)片麻巖類巖石η值在2.7%～3.9%之間，ρ值在1500～1700Ω·m之間，玲瓏二長(zhǎng)花崗巖η平均值1.55%，ρ值在950～1030Ω·m之間，各類黃鐵礦化蝕變巖η平均值為7.7%，ρ平均值330Ω·m，絹英巖化花崗碎裂巖η平均值6.8%，ρ平均值1200Ω·m。據(jù)此類金礦的礦化蝕變巖與圍巖具有較明顯的電性差異，有利于應(yīng)用激電法探查此類礦化蝕變帶。以往在招—萊金成礦區(qū)應(yīng)用激電法尋找破碎帶蝕變巖型金礦取得良好效果，但其探查深度一般為200～400m。

3 地質(zhì)任務(wù)與工作方法

本次危礦勘查，是對(duì)礦區(qū)已知控礦斷裂深部展開普查工作，探求333資源儲(chǔ)量?？傮w部署以大功率IP測(cè)深為先導(dǎo)，指導(dǎo)探礦工程布設(shè)。以往鉆探已基本控制區(qū)內(nèi)斷裂的延深分布，本次物探專項(xiàng)的地質(zhì)任務(wù)是沿?cái)嗔炎匪鞯V（化）體的延深分布，為探查深部礦提供依據(jù)。

礦區(qū)以往曾應(yīng)用小極距電阻率聯(lián)剖及激電面積測(cè)量，在Ⅰ號(hào)含礦蝕變帶尋找淺部金礦，取得良好找礦效果，在其東部的延伸帶應(yīng)用激電法尋找深部礦化體尚屬首次。據(jù)該區(qū)及鄰區(qū)巖礦石物性資料，本次探查Ⅰ號(hào)含礦蝕變帶埋深在600～1000m間，設(shè)計(jì)大功率激電測(cè)深剖面測(cè)量采用單極—偶極裝置，AO=3000m，無(wú)窮遠(yuǎn)極大于15km；設(shè)計(jì)對(duì)部分鉆孔進(jìn)行井中激電地—井方式測(cè)量，以尋找井旁盲礦。在實(shí)施測(cè)深剖面時(shí)，發(fā)現(xiàn)工業(yè)游散電流干擾，采集數(shù)據(jù)質(zhì)量極差，被迫將該工作取消。

為配合危礦勘查的需要，考慮沿已知勘探線，進(jìn)行頻譜激電(SIP)方法試驗(yàn)，其目的是在礦區(qū)外圍探索深部找礦的可行性。儀器選用加拿大產(chǎn)V8多功能電法工作站，采用偶極—偶極觀測(cè)裝置，以多組不同極距（K=3～6，a=50m、100m，n=8～13、16～21）采集數(shù)據(jù)。依據(jù)工作區(qū)接地條件和選用的工作頻率，進(jìn)行LP濾波器設(shè)置，以利于壓制高頻干擾。SIP試驗(yàn)結(jié)果仍未有效抑制和避開干擾，無(wú)法采集到可靠SIP數(shù)據(jù)。

4 勘查區(qū)及外圍干擾調(diào)查

激電測(cè)深和井中激電均因干擾嚴(yán)重，而無(wú)法開展工作。為此在設(shè)計(jì)IP剖面上，專門開展了調(diào)查，以了解設(shè)計(jì)工作區(qū)范圍內(nèi)電磁干擾的規(guī)律及范圍。調(diào)查沿剖面從西向東部逐部進(jìn)行，測(cè)量極距與點(diǎn)距一樣為500m，連續(xù)測(cè)量“自然電位”變化，有如下特點(diǎn)和規(guī)律：

測(cè)區(qū)西部：Ⅰ-Ⅳ線為50～100mV，其中Ⅰ線干擾大，Ⅳ線略小。

測(cè)區(qū)中部：Ⅰ-Ⅱ線為20～40mV，Ⅲ-Ⅳ線中段約為5mV。

測(cè)區(qū)東部：Ⅰ線約為-5～5mV，Ⅱ線為0～20mV，Ⅲ線5～15mV，Ⅳ線約為5mV。

從上述電位變化看出，勘查區(qū)西部靠近礦區(qū)的地方“自然電位”達(dá)100mV，干擾強(qiáng)度最大，遠(yuǎn)離礦山向東向北逐漸減小。另一特點(diǎn)是，連續(xù)電位變化頻度高，電位值忽大忽小，且沒(méi)有任何規(guī)律性可循，無(wú)法規(guī)避。

據(jù)以上特征推測(cè)，干擾源主要是由礦山地下采礦的電機(jī)車所致。為驗(yàn)證這一推斷，與大莊子礦山協(xié)調(diào)后關(guān)閉礦井機(jī)車，重新測(cè)量了電位的變化，結(jié)果表明上述的干擾情況依然存在，但強(qiáng)度有所減弱。在采取技術(shù)措施的情況下，靠近礦山的地區(qū)干擾信號(hào)的幅度一般都為ΔU2的10倍以上，仍然無(wú)法實(shí)施大極距激電測(cè)深工作。分析認(rèn)為，在勘查區(qū)外圍，除了大莊子礦山外，還有鄉(xiāng)辦金礦及多家與金礦相關(guān)的工廠，這些均是物探工作的干擾源，金礦的24h不間斷生產(chǎn)是產(chǎn)生不間斷無(wú)規(guī)律游散電流干擾的主因。

依據(jù)干擾強(qiáng)度隨距礦山距離增大減小的特點(diǎn)，為滿足地質(zhì)勘查的需要，擬對(duì)礦山東北部麻灣地段的52～84勘探線安排大極距激電測(cè)深剖面，為布鉆提供依據(jù)。有了前次經(jīng)驗(yàn)，在正式開展工作前，調(diào)查了該區(qū)游散電流干擾情況，在52～84勘探線間共監(jiān)測(cè)13個(gè)點(diǎn)的電位，監(jiān)測(cè)點(diǎn)距開采礦區(qū)約3km，監(jiān)測(cè)結(jié)果如表1所示。

表1 大莊子金礦區(qū)北部干擾電位調(diào)查情況表

分析以上結(jié)果得知，北邊與東邊的干擾電位最大可達(dá)2～3mV，靠近礦區(qū)的西南邊偶然可達(dá)15mV，該地段由北向南和由東向西的干擾電位值逐漸增大，這點(diǎn)與在設(shè)計(jì)IP剖面上的調(diào)查規(guī)律一致，即：離礦山愈遠(yuǎn)干擾強(qiáng)度愈大；從時(shí)段上看，多數(shù)時(shí)間無(wú)干擾或干擾信號(hào)較小，一般在0.2～0.3mV，且干擾時(shí)間較短，一般僅幾秒或十幾秒，天僅在上午10時(shí)和下午17時(shí)干擾信號(hào)較大，且持續(xù)時(shí)間可達(dá)幾分鐘。干擾電位另一顯著特點(diǎn)是隨著測(cè)量電極距增大而增大。

分析認(rèn)為，礦區(qū)北部地段雖普遍存在一定干擾，但多數(shù)時(shí)段無(wú)干擾或干擾信號(hào)較小，若采取隨時(shí)監(jiān)測(cè)干擾動(dòng)態(tài)，避開干擾時(shí)段，可以進(jìn)行大功率激電測(cè)深工作。隨后在Ⅰ號(hào)蝕變帶北沿段，采用多次重復(fù)觀測(cè)，避開瞬間弱干擾，成功開展了4條小極距電阻率聯(lián)合剖面（點(diǎn)距20m）測(cè)量，實(shí)測(cè)曲線對(duì)斷裂蝕變帶的位置及傾向反映明顯（圖2），取得較好的地質(zhì)效果。

遂在礦區(qū)北部選取有利部位，實(shí)施大功率激電測(cè)深試驗(yàn)，采用對(duì)稱四級(jí)等比裝置，最大AB距4000m，MN距取1/8AB。淺部實(shí)測(cè)測(cè)深曲線基本正常，隨著AB距和MN距增大，讀數(shù)重復(fù)性變差，誤差越來(lái)越大，當(dāng)AB距大于2000m，MN距大于250m后，已基本無(wú)法取得可信數(shù)據(jù)。6個(gè)點(diǎn)的試驗(yàn)情況一致，證實(shí)該區(qū)北部也無(wú)法開展大極距的激電測(cè)深工作。

圖2 2線聯(lián)合剖面曲線圖

5 頻譜激電方法試驗(yàn)

試驗(yàn)主要選在I號(hào)含礦蝕變帶東部設(shè)計(jì)頻譜激電(SIP)剖面I上進(jìn)行，點(diǎn)距50m，測(cè)量工作頻帶2-6～28Hz，共計(jì)29個(gè)頻點(diǎn)，每個(gè)頻點(diǎn)設(shè)置為多次疊加數(shù)據(jù)采集，LP濾波器經(jīng)實(shí)地試驗(yàn)設(shè)置為3，以多組裝置參數(shù)采集 數(shù)據(jù)(見表2)。

表2 SIP裝置參數(shù)統(tǒng)計(jì)表

5.1 MN距100m

當(dāng)AB=300m時(shí)，在相鄰的2個(gè)測(cè)點(diǎn)上采集數(shù)據(jù)，由圖3(a)可以看出，相位和振幅曲線在低頻段(2Hz以下)畸變嚴(yán)重，中頻段(2～32Hz)曲線較為平滑，高頻段(32Hz以上)曲線再次出現(xiàn)畸變；隨著隔離系數(shù)增大，遠(yuǎn)離發(fā)射偶極的5、6兩道曲線的畸變程度明顯高于前4道。圖3(b)為AB=500m的頻譜曲線圖，在接收偶極距不變的情況下，增加發(fā)射偶極距，以增加信號(hào)強(qiáng)度，希望能提高信噪比，由圖3可以看出，與AB=300m時(shí)相比，曲線畸變程度明顯改善，特別是相位曲線，多個(gè)頻點(diǎn)的數(shù)據(jù)跳動(dòng)幅度降低。增加發(fā)射偶極矩能夠增強(qiáng)信噪比，但無(wú)法有效壓制干擾。多個(gè)頻點(diǎn)上各道的曲線上下跳躍，跳躍幅值不定，反應(yīng)了礦區(qū)干擾噪聲的隨機(jī)性，為沒(méi)有規(guī)律的強(qiáng)脈沖干擾。

圖3 MN=100m時(shí)SIP頻譜曲線圖

5.2 MN距50m

在干擾信號(hào)占優(yōu)的情況下，保持隔離系數(shù)等參數(shù)不變，減小接收偶極距采集數(shù)據(jù)，目的是減小接收干擾信號(hào)，由圖4(a)可見受干擾影響而畸變的頻點(diǎn)數(shù)變少，頻譜曲線平滑度明顯提高，說(shuō)明裝置的抗干擾能力所提升，小于1Hz的相位曲線畸變波動(dòng)，曲線形態(tài)趨于一致，多個(gè)頻點(diǎn)仍顯示干擾存在。值得注意的是在隔離系數(shù)和接收偶極矩不變的情況下，增大一倍發(fā)射偶極矩采集數(shù)據(jù)，相位曲線的畸變程度沒(méi)有減弱，反而提升，進(jìn)一步證實(shí)了礦區(qū)干擾強(qiáng)度的隨機(jī)性。

5.3 不同時(shí)段調(diào)查

為了解不同時(shí)段干擾程度，目的是避開干擾強(qiáng)的時(shí)間段，以期能進(jìn)行有效觀測(cè)。裝置采用抗干擾較強(qiáng)的裝置(AB=300，MN=50，n=16～21),于09:15:12～17: 15:54，連續(xù)進(jìn)行了6個(gè)時(shí)段的數(shù)據(jù)采集，結(jié)果表明測(cè)量時(shí)間段內(nèi)干擾都存在，上午干擾強(qiáng)于下午，畸變頻點(diǎn)多出現(xiàn)在低頻段(小于1Hz)，高頻(32Hz)次之，中間頻段頻譜曲線較為平滑，偶見個(gè)別畸變頻點(diǎn)。從全天6個(gè)時(shí)段的頻譜曲線看，難以覓得能夠采集較好數(shù)據(jù)的時(shí)間。

5.4 遠(yuǎn)離礦區(qū)情況

礦山生產(chǎn)是測(cè)區(qū)內(nèi)干擾的主要原因，為了了解遠(yuǎn)離礦區(qū)SIP法受干擾情況，在離礦區(qū)以東2.5km處采集了4個(gè)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，圖5為其中1個(gè)點(diǎn)的頻譜圖，4個(gè)點(diǎn)相位曲線在頻率1～32Hz頻段基本正常，頻率低于1Hz及高于32Hz畸變?nèi)噪S機(jī)出現(xiàn)。

6 結(jié)論與建議

圖4 MN=50m時(shí)SIP頻譜曲線圖

圖5 遠(yuǎn)離礦區(qū)時(shí)SIP頻譜曲線圖

（1）大莊子礦區(qū)的游散電流干擾主要來(lái)自礦區(qū)及鄉(xiāng)辦金礦日常生產(chǎn)，干擾強(qiáng)度時(shí)強(qiáng)時(shí)弱，24h不間斷，以礦山為中心呈放射狀減弱。礦山外圍在強(qiáng)干擾背景下，采取增大信噪比、多次重復(fù)觀測(cè)等技術(shù)措施，小極距的電阻率法及激電法工作能夠取得較好的地質(zhì)效果，大極距的激電工作無(wú)法開展。

（2）頻譜激電(SIP)采用偶極—偶極裝置，供電和測(cè)量均使用短導(dǎo)線，受電磁感應(yīng)耦合干擾最小。雖然接收機(jī)能夠設(shè)置低通濾波器，且采取了許多降低干擾影響的措施，在選定工作頻帶寬度上，低頻帶仍受干擾影響嚴(yán)重，SIP法在該區(qū)不適宜開展工作。

（3）在進(jìn)行老礦山外圍地質(zhì)工作時(shí)，特別是投入物探工作時(shí)，應(yīng)在設(shè)計(jì)階段充分考慮工業(yè)游散電流干擾情況，做到先調(diào)查后施工，以減少不必要的人力物力投入。建議礦山企業(yè)能夠著眼長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮，為物探工作讓路，在物探工作期間停止生產(chǎn)，以取得可信度高的數(shù)據(jù)，為探明礦山外圍礦產(chǎn)分布情況，提供可靠地球物理依據(jù)。

[1]鄒為雷,沈遠(yuǎn)超,張連昌,等.山東平度大莊子金礦床地質(zhì)特征及成因[J].大地構(gòu)造與成礦學(xué),2002,26(4):409-415.

[2]司乃欣,黃玉華,王德水,等.構(gòu)造疊加暈研究在平度市大莊子金礦床深部找礦中的應(yīng)用及探討[J].山東國(guó)土資源,2012,28 (1):20-26.

[3]連國(guó)建,胡文瑄,張文蘭,等.膠東大莊子金礦床地質(zhì)特征與成因探討[J].礦床地質(zhì),2004,23(1):20-26，67-76.

[4]鄒為雷,沈遠(yuǎn)超,張連昌,等.平度市大莊子金礦床控礦構(gòu)造特征及金礦賦存規(guī)律初步探討[J].地質(zhì)與勘探,2002,26(4):409-415.

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A

1004-5716(2015)10-0104-05

2014-10-10

2014-10-13

胡雪平（1980-），男（漢族），山東魚臺(tái)人，工程師，現(xiàn)從事地球物理勘探工作。