激電中梯和對(duì)稱四極測(cè)深在廣西某鉛鋅礦區(qū)的應(yīng)用

趙榮春，呂玉增，凌嘉宣，戴咸毅，吳玉玲

(桂林理工大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，廣西 桂林 541006 )

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激電中梯和對(duì)稱四極測(cè)深在廣西某鉛鋅礦區(qū)的應(yīng)用

趙榮春，呂玉增，凌嘉宣，戴咸毅，吳玉玲

(桂林理工大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，廣西 桂林 541006 )

本文介紹了大功率激電中梯掃面和激電對(duì)稱四極測(cè)深在廣西某鉛鋅礦區(qū)的綜合應(yīng)用。在簡(jiǎn)要闡述礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造及地球物理特征的基礎(chǔ)上，介紹了大功率激電在該礦區(qū)的工作方法與技術(shù)原理，繪制了激電ηs、ρs平面異常圖，結(jié)合已知地質(zhì)及鉆孔資料對(duì)激電異常進(jìn)行了推斷解釋。在測(cè)區(qū)平面上圈定了5個(gè)主要的高極化率異常區(qū)帶，分別編號(hào)為M1、M2、M3、M4、M5，其中M1和M5鉆探揭露少，仍是有利的找礦靶區(qū)；在7號(hào)線0～500m范圍內(nèi)探明一條自北往南向深部?jī)A斜的低阻高極化異常帶。這些異常對(duì)該礦區(qū)深入開展地質(zhì)找礦工作提供了有利依據(jù)。

激電中梯；對(duì)稱四極測(cè)深；視極化率；視電阻率；鉛鋅礦

1　引　言

大功率激電方法是一種比較成熟的勘探方法，可以輸出較大的電流，壓制各種干擾信號(hào)提高信噪比，具有信號(hào)強(qiáng)而穩(wěn)定、工作效率高以及反映異常特征明顯等優(yōu)點(diǎn)[1-3]。它主要針對(duì)含硫化物礦床的金屬礦體，特別是激電中梯方法，其最大優(yōu)點(diǎn)是敷設(shè)一次供電導(dǎo)線和供電電極，能在相當(dāng)大的面積上進(jìn)行測(cè)量，且能用多臺(tái)接收機(jī)同時(shí)在多條測(cè)線上進(jìn)行觀測(cè)。由于該方法具有工作效率高，掃面速度快的特點(diǎn)而成為近年來電法工作中的主要方法，而且其極化率參數(shù)不受地形影響。因此，在尋找以硫化物為主的礦床中，主要以激電中梯方法進(jìn)行掃面工作[4-7]。激電測(cè)深是指對(duì)于同一個(gè)測(cè)深點(diǎn)，極距從小到大進(jìn)行多個(gè)極距的供電觀測(cè)，小極距探測(cè)深度淺，主要反映淺部地電信息，大極距探測(cè)深度大，反映深部的地電信息，通過改變供電極距從而達(dá)到測(cè)深的目的，以獲取地下不同深度上的地電信息[8-11]。激電測(cè)深的實(shí)際工作采用類似高密度的觀測(cè)和跑極方式，多個(gè)供電和觀測(cè)電極同時(shí)布設(shè)，逐個(gè)觀測(cè)以提高工作效率[12,13]。

廣西第四地質(zhì)隊(duì)已于近年來對(duì)廣西某鉛鋅礦開展了詳細(xì)的地質(zhì)勘查工作，通過后期的打鉆驗(yàn)證，已經(jīng)基本掌握了該鉛鋅礦礦脈的埋深和走向，由于前期勘探范圍有限，因此部分礦脈的尾段和其他有可能成礦區(qū)域還無法確定，本次物探工作在原來地質(zhì)勘查基礎(chǔ)上進(jìn)行大功率激電中梯掃面和激電對(duì)稱四極測(cè)深，用以圈定礦脈的范圍和尋找隱伏礦床，為是否進(jìn)一步勘探打鉆以及礦山總體規(guī)劃提供依據(jù)。

2　礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1地形及地表特征

礦區(qū)位于西大明山古霧嶺背斜南翼，礦區(qū)大部分為中低山地貌，礦區(qū)西南部為巖溶峰叢地貌，地勢(shì)北高南低，從760m山峰降至390m巖溶谷地，地形起伏較大，如圖1所示。有數(shù)條常年性小溪由北向南注入巖溶洼地后轉(zhuǎn)入地下河，水源供給充足。地表浮土覆蓋較厚(約10～20m)，植被主要為桉樹、八角樹及野生灌木。

2.2地層及構(gòu)造特征

出露地層主要有寒武系上統(tǒng)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖、細(xì)砂巖和長(zhǎng)石石英砂巖；下泥盆統(tǒng)蓮花山組石英砂巖、夾泥巖、粉砂巖，底部含不穩(wěn)定的礫石；下泥盆統(tǒng)那高嶺組砂質(zhì)泥巖、頁(yè)巖、細(xì)粒灰?guī)r、泥灰?guī)r；下泥盆統(tǒng)郁江組下部為細(xì)砂巖、粉砂巖夾砂質(zhì)頁(yè)巖，中部為泥巖、頁(yè)巖、粉砂質(zhì)頁(yè)巖、局部含炭質(zhì)，上部粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、局部含小礫石，頂部為泥質(zhì)灰?guī)r；中泥盆統(tǒng)東崗嶺組下段為白云巖夾白云質(zhì)灰?guī)r；中泥盆統(tǒng)東崗嶺組上段為灰?guī)r夾白云質(zhì)灰?guī)r、鈣質(zhì)白云巖[14]。

圖1　礦區(qū)地形Fig.1　Mine topographic map

礦區(qū)斷裂構(gòu)造發(fā)育，根據(jù)走向可分為NW向、NE向、SN向和EW向四組斷層，礦脈帶主要受NE向和EW向兩組斷裂碎破帶及旁側(cè)平行排裂的多組斷裂破碎帶、裂隙帶控制。礦區(qū)共發(fā)現(xiàn)四條鉛鋅礦脈帶，其中三條分布于礦區(qū)南東部，一條位于礦區(qū)北東部。

2.3巖礦石電性特征

礦區(qū)內(nèi)金屬礦物成分以閃鋅礦為主，另有少量的方鉛礦、黃鐵礦、黃銅礦等；脈石礦物主要為石英、方解石；圍巖主要為泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、砂巖。據(jù)本次對(duì)野外采集標(biāo)本的測(cè)定結(jié)果，測(cè)區(qū)內(nèi)主要巖石和礦石的物性參數(shù)如表1所示。從巖礦石標(biāo)本測(cè)定結(jié)果來看，測(cè)區(qū)內(nèi)泥巖、砂巖等圍巖具有高阻低極化特征，平均電阻率500Ω·m，極化率1%左右；而閃鋅、黃鐵、黃銅、方鉛礦化則具有低阻高極化特征，平均電阻率150Ω·m，極化率10%左右；石英和方解石也具有高阻低極化特征，平均電阻率1 600Ω·m，極化率0.6%左右。

因此，目標(biāo)鉛鋅礦體與測(cè)區(qū)內(nèi)背景圍巖存在著明顯的電性差異，測(cè)區(qū)鉛鋅礦具有明顯的低阻高極化電性特征和找礦標(biāo)志，這對(duì)開展激電物探找礦工作提供了很好的物性基礎(chǔ)。

表1測(cè)區(qū)巖石、礦石物性參數(shù)

Table1Rockandmineralparametersoftheminingarea

巖性塊數(shù)電阻率ρ/Ω·m極化率η/%變化范圍平均值變化范圍平均值黃鐵礦429.55^361.42196.323.84^41.5613.24黃銅礦364.08^155.36109.722.56^28.2510.22閃鋅礦519.90^400.42212.453.34^31.9211.67方鉛礦3157.80^366.05261.921.56^20.339.56石英41568.57^2869.422218.990.26^0.450.30方解石3368.74^1200.32856.930.21^5.071.03泥巖5259.21^1557.91709.970.85^8.223.20砂巖6224.83^755.41410.940.94^3.122.01泥質(zhì)粉砂巖660.66^823.45489.230.35^1.981.12

3　大功率激電野外觀測(cè)方式

3.1工作儀器

本次野外工作使用重慶奔騰數(shù)控技術(shù)研究所研制的WDFZ-2大功率智能發(fā)射機(jī)、WDJS-2數(shù)字直流激電接收機(jī)，測(cè)量電極用不極化電極。供電周期設(shè)置為8s，斷電延時(shí)200ms，取樣寬度20ms，疊加4次；記錄參數(shù)一次場(chǎng)電位VP、視極化率ηs、發(fā)射機(jī)輸出電流I。

3.2激電中梯掃面

選用激電中梯裝置對(duì)測(cè)區(qū)約2km2的區(qū)域進(jìn)行掃面工作，一共布設(shè)23條測(cè)線，測(cè)線布置網(wǎng)度100m×20m，即線距100m，點(diǎn)距20m，垂直已知礦脈走向布設(shè)，方向?yàn)楸蔽?0°，測(cè)線長(zhǎng)度800m、1 500m，采取分段測(cè)量，供電極距AB長(zhǎng)1 000～1 500m，記錄點(diǎn)為MN中點(diǎn)，布設(shè)一次供電電極AB測(cè)量5條測(cè)線，如圖2所示。

圖2　礦區(qū)測(cè)線布置示意圖Fig.2　Mine survey line arrangement schematic

3.3激電對(duì)稱四極測(cè)深

在本次物探測(cè)量中，激電測(cè)深采用對(duì)稱四極測(cè)深，供電觀測(cè)示意圖見圖3，供電電極A、B在測(cè)點(diǎn)兩側(cè)對(duì)稱(AM=NB)并反向向外移動(dòng)。

激電測(cè)深區(qū)段是在綜合激電中梯勘探結(jié)果、前期地質(zhì)和鉆探成果基礎(chǔ)上布設(shè)，綜合選擇在7線布設(shè)激電測(cè)深剖面勘查，以了解整個(gè)測(cè)線上淺部到深部整個(gè)剖面上的電性變化情況。整個(gè)測(cè)深剖面長(zhǎng)度1 000m，相鄰測(cè)點(diǎn)距20m，總測(cè)深點(diǎn)個(gè)數(shù)50個(gè)，對(duì)稱四極激電測(cè)深跑極參數(shù)見表2。在實(shí)際觀測(cè)過程，由于地形條件等限制，在710～990m之間的測(cè)點(diǎn)最大極距(AB/2)為550m。

圖3　對(duì)稱四極測(cè)深工作示意圖Fig.3　Symmetrical quadrupole sounding working schematic diagram

(AB/2)/m30507090110150190230(MN/2)/m10(AB/2)/m270310390470550630710(MN/2)/m30

4　激電異常分析

4.1中梯掃面激電異常分析

由于測(cè)區(qū)地形變化大，激電中梯的視電阻率成果扭曲較大，激電中梯主要以視極化率的成果解譯為主，視電阻率結(jié)果為輔進(jìn)行分析解釋。圖4(a)、圖4(b)分別為本測(cè)區(qū)視極化率和視電阻率平面異常圖。從圖4中可以看出，該測(cè)區(qū)極化率背景值不大，在1.2%左右，視極化率異常最大值4.69%，極化率在1.6%以上可看作為高極化異常。視電阻率的背景值在260Ω·m左右，最小值為25Ω·m，電阻率在200Ω·m以下基本上可看作為低阻異常。整體上，測(cè)區(qū)的高極化異常分布在測(cè)區(qū)南部，東北部，而測(cè)區(qū)中部北側(cè)極化率普遍較低；高極化率異常平面圖上明顯呈現(xiàn)近EW向或NE向條帶特征，高極化異常帶與測(cè)區(qū)已知見礦鉆孔對(duì)應(yīng)關(guān)系較好。在測(cè)區(qū)平面上圈定了5個(gè)主要的高極化率異常區(qū)帶，分別編號(hào)為M1、M2、M3、M4和M5。

M1極化異常位于測(cè)區(qū)西南角(1線～11線小號(hào)附近)，視極化率主要在1.9%～2.8%之間，視電阻率在50～300Ω·m之間。該極化率異常明顯，基本沿北西向展布。在7線～10線小號(hào)點(diǎn)區(qū)域，明顯呈現(xiàn)高極化率異常，在這幾條測(cè)線上有近30個(gè)鉆孔揭露了礦體。

圖4　中梯掃面視極化率平面等值線(a)和視電阻率平面等值線(b)Fig.4　Middle grads survey apparent polarization contour map (a) and apparent resistivity contour map (b)

M2極化異常位于測(cè)區(qū)中部(11線～18線小號(hào)附近)，該異常有明顯沿北東向延伸的趨勢(shì)，視極化率主要在1.6%～2.6%之間，該區(qū)域異常圈閉完整，呈現(xiàn)出明顯的高極化率異常特征，視電阻率在30～200Ω·m之間，該區(qū)域分布有近40個(gè)見礦鉆孔，圖中高阻低極化異常區(qū)域與已知見礦鉆孔具有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

M3極化異常位于測(cè)區(qū)東南角(14線～18線中部附近)，視極化率主要在1.6%～2.0%之間，視電阻率異常300～460Ω·m，異常相對(duì)孤立，圈閉完整。整體上，該異?；狙乇睎|向分布，該處鉆孔分布很少。

M4極化異常位于測(cè)區(qū)北部(17線～20線大號(hào)附近)，視極化率主要在1.6%～2.4%之間，視電阻率40～200Ω·m，異常圈閉完整，與已知見礦鉆孔位置對(duì)應(yīng)較好，該異常向西延伸有限，在16線以西基本沒有異常，而向東延伸至20線以東。

M5極化異常位于測(cè)區(qū)東北部(20線～23線中部)，視極化率主要在1.8%～3.0%之間，具有完整的異常圈閉，是明顯的高極化率異常區(qū)域，視電阻率160～300Ω·m，異常圈閉完整，異常區(qū)域沿北東向條帶狀分布明顯，向東延伸至測(cè)區(qū)邊界，由于該異常區(qū)鉆孔揭露較少，但極化率成果顯示這是一個(gè)異常靶區(qū)，應(yīng)進(jìn)一步地開展鉆探驗(yàn)證工作。

4.2對(duì)稱四極測(cè)深激電異常分析

利用桂林理工大學(xué)開發(fā)的激電測(cè)深2.5維反演軟件，對(duì)測(cè)深實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了帶地形的反演，繪制了視極化率、視電阻率等值線圖，如圖5所示。

7線極化率反演結(jié)果清晰地顯示出了在測(cè)線約0～500m范圍內(nèi)，有一向南(小號(hào)方向)并往深部?jī)A斜的極化率異常帶，異常帶上有三處明顯的高極化異常圈閉，測(cè)線起點(diǎn)處的異常圈閉中心標(biāo)高約為350m，測(cè)線約220m處的異常圈閉中心標(biāo)高約為400m，測(cè)線450m處異常圈閉埋深較淺，標(biāo)高約為470m。在測(cè)線的900m附近，淺部呈現(xiàn)一中高極化率(1.8%左右)的異常，而電阻率反演結(jié)果顯示在900m點(diǎn)附近為高阻，因此推測(cè)該異常為非礦化異常。在電阻率反演結(jié)果圖上，在測(cè)線500～800m的淺部(埋深<100m)呈現(xiàn)出明顯的低阻異常，而極化率成果圖上為中低極化率，推測(cè)為不同巖體引起的非礦化電阻率異常。7線的地質(zhì)勘探剖面顯示，鉆孔ZK1位于測(cè)深線約20m處，見礦范圍320～380m，ZK2位于測(cè)深線約100m處，見礦范圍330～400m，礦體較厚，礦體中心位置360m，ZK3鉆孔位于激電測(cè)深測(cè)200m點(diǎn)位置附近，見礦范圍400～420m，礦體中心位置410m。7線測(cè)深反演結(jié)果與這三個(gè)見礦鉆孔進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)，極化率的反演結(jié)果顯示的高極化率異常中心正好對(duì)應(yīng)鉆孔的見礦礦體中心，而電阻率的反演結(jié)果低阻異常中心略深于礦體，這進(jìn)一步的驗(yàn)證了激電測(cè)深方法可靠性和有效性，極化率反演結(jié)果較電阻率反演結(jié)果更為準(zhǔn)確、可靠。

圖5　對(duì)稱四極測(cè)深視極化率等值線(a)和視電阻率等值線(b)Fig.5　Symmetric quadrupole survey apparent polarization contour map (a) and apparent resistivity contour map (b)

5　結(jié)　論

通過在廣西某鉛鋅礦礦區(qū)應(yīng)用大功率激電中梯掃面、激電對(duì)稱四極測(cè)深，得到了如下幾點(diǎn)結(jié)論：

1)綜合激電中梯的平面勘探成果，遵循從已知到未知原則，M2和M4為已知的鉆探揭露的礦區(qū)，激電異常對(duì)應(yīng)較好，而在M1和M5鉆探揭露少，仍是有利的找礦靶區(qū)，可進(jìn)一步開展地質(zhì)詳查工作。

2)通過對(duì)7號(hào)線進(jìn)行對(duì)稱四極測(cè)深，探明在測(cè)線約0～500m范圍內(nèi)，存在一條自北往南向深部?jī)A斜的低阻高極化異常區(qū)域，異常中心埋深約為100m，且與已知鉆孔具有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

3)結(jié)合地質(zhì)和鉆孔資料，證實(shí)了大功率激電掃面與激電對(duì)稱四極測(cè)深在本礦區(qū)獲得了很好的應(yīng)用效果，不僅發(fā)現(xiàn)異常能力強(qiáng)，而且激電異常與見礦鉆孔存在很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，為深入開展本礦區(qū)地質(zhì)找礦工作提供了依據(jù)。

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The Application of IP Intermediate Gradient and Schlumberger Sounding to a Lead-Zinc District in Guangxi

Zhao Rongchun,Lü Yuzeng,Ling Jiaxuan,Dai Xianyi,Wu Yuling

(College of Earth Science, Guilin University of Technology, Guilin Guangxi 541006, China)

Thispaperintroducesthehigh-powerIPintermediategradientandSchlumbergersoundingappliedinthelead-zincareaofGuangxi.Inthebaseofbriefdescriptionaboutthegeologicalstructureandgeophysicalcharacteristics,itdescribesthehigh-powerinducedpolarizationmethodsofworkintheminingandtechnicalprinciples,drawsinducedpolarizationηsandρsanomalymap,andcombinedwiththeknowngeologicalanddrillingdata,IPanomaliesaredeductedandinterpreted.Inthesurveyedarea,fivemajorhighpolarizationanomalyzonesaredelineated,andtheyarenumberedM1,M2,M3,M4,M5.M1andM5,whichisstillgoodforore-prospectingtargets;inline7,between0mand500m,alowresistanceandhighpolarizationanomalyzonehasbeendetectedfromnorthtosouth.Thefindingshaveprovidedafavorablebasisforthefurtherdevelopmentofore-prospecting.

IPintermediategradient;Schlumbergersounding;apparentpolarization;apparentresistivity;lead-zinc

1672—7940(2016)03—0271—06

10.3969/j.issn.1672-7940.2016.03.003

廣西自然科學(xué)基金(編號(hào)：2015GXNSFDA139029)；國(guó)家“十二五”國(guó)家重大科學(xué)儀器設(shè)備開發(fā)專項(xiàng)(編號(hào)：2012YQ030126)；廣西自然科學(xué)基金(編號(hào)：2013GXNSFBA019212)和廣西高?？茖W(xué)技術(shù)研究重點(diǎn)項(xiàng)目(編號(hào)：2013ZD029)

趙榮春(1991-)，男，碩士研究生，主要從事電法數(shù)值模擬研究。E-mail:zrcyx@qq.com

呂玉增(1978-)，男，副教授，博士，主要從事電法數(shù)值模擬與反演成像研究。E-mail:lyz@glut.edu.cn

P631.3

A

2016-03-05