物探方法在貴州東部某鉛鋅礦區(qū)勘查中的應用

劉永鋒，閆維華，游連強

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物探方法在貴州東部某鉛鋅礦區(qū)勘查中的應用

劉永鋒，閆維華，游連強

(貴州省地質礦產開發(fā)局104地質大隊，貴州 都勻 558000)

貴州東部某礦區(qū)位于貴州省凱里—都勻地區(qū)鉛鋅礦整裝勘查區(qū)內，是湘黔桂地區(qū)中低溫熱液礦床成礦的有利部位，以往的物化探工作程度相對較低，找礦主要依靠地質工作，找礦成果主要集中在淺表200m以內，中深部找礦未取得較大突破。以整裝勘查項目為依托，主要研究了物探激發(fā)極化法和大地電磁法在攻深找盲、劃分地層構造、圈定找礦靶區(qū)中的應用，物探成果和地質成果取得了較好的對應，總結了區(qū)內的地球物理特征，并將此特征應用于相鄰區(qū)塊，取得了不錯的找礦效果。

多金屬礦；羊列勘查區(qū)；激發(fā)極化法；音頻大地電磁測深；構造

1　引　言

貴州東部某礦區(qū)位于“凱里—都勻地區(qū)鉛鋅礦整裝勘查”區(qū)內，該區(qū)鉛鋅礦總體勘查程度較低，僅對個別開采的礦山做過詳查和勘探工作，勘查區(qū)勘查深度普遍較低，對大部分面積未進行工程控制；勘查開發(fā)程度較高的牛角塘和大梁子鉛鋅礦區(qū)僅做過物探激電掃面工作，且由于地形起伏較大、物探設備較重，掃面工作并沒有系統(tǒng)化開展，物探工作取得的效果并不明顯；區(qū)內山坡和溝谷地區(qū)多出露灰?guī)r、白云巖，地形較平緩地區(qū)巖層出露不明，植被發(fā)育，水田河溝縱橫，不利于地質和物探工作的開展。總的來說，貴州東部某礦區(qū)以往的地質、物探工作主要集中在淺部，且物探工作程度較低，中深部找礦一直未取得突破。本次物探工作的目的是通過物探綜合勘查，劃分地層構造、尋找隱伏礦床體，為地質施工提供靶區(qū)，總結勘查經驗，將其推廣到周邊及相似區(qū)域[1]。

文中以貴州東部羊列礦區(qū)為例，物探掃面工作主要針對區(qū)域控礦斷層早樓斷層展開，舍棄了以往工作中使用的大功率激電儀，選用了湖南繼善高科儀器廠生產的具有一發(fā)多收、裝置輕便的短導線雙頻激電儀，該儀器發(fā)射裝置輕便，測量數據較穩(wěn)定，更適合于山區(qū)作業(yè)，且工作開展集中在秋冬兩季，此時水田放水、植被稀疏，有利于掃面工作的開展[2]。通過掃面工作圈出激發(fā)極化異常區(qū)域，結合地質等綜合資料，布設測深剖面，測深工作使用激電中梯對稱四極或EH-4大地電磁測深裝置，通過測深斷面圖，基本達到了物探勘查目的。經鉆探驗證，本區(qū)物探工作取得了較好的找礦效果，將物探和地質工作進行對比研究，提出了適合本區(qū)域的地質找礦模型，指導了整裝勘查其他幾個勘查區(qū)工作的開展[3]。

2　地質概況及地球物理特征

2.1地質概況

礦區(qū)大地構造位于上揚子古陸塊南部被動邊緣褶沖帶，主體屬都勻滑脫褶皺帶，東北跨入銅仁逆沖帶，東南鄰近雪峰山基底逆沖推覆帶。依據《貴州省區(qū)域地質志》的劃分，工作區(qū)主體位于揚子準地臺黔南臺陷貴定南北向構造變形區(qū)，東南部跨入華南(早古生代)褶皺帶。據區(qū)域資料，揚子準地臺是一個從晚元古代褶皺帶基礎上發(fā)展起來的準地臺，其基底巖系為中、上元古宇淺變質巖系，基底固結程度低，蓋層厚度巨大[4]。黔南臺陷則是揚子準地臺在貴州省內較大的二級構造單元，在地質歷史上一度發(fā)生裂陷作用，它由泥盆紀的拉張環(huán)境逐步擴展到中三疊世的深水海盆，至晚三疊世中期淤積填充而終結。貴定南北向構造變形區(qū)以發(fā)育典型的隔槽式褶皺為特點，工作區(qū)位于該構造單位東北一隅，構造形跡從近南北向逐漸偏轉為北東向[5]。

區(qū)域出露青白口系、南華系、震旦系、寒武系、奧陶系、志留系、泥盆系、石炭系、二疊系、三疊系以及白堊系和第四系地層。總體東部較老，西部較新；北部較老，南部較新。區(qū)內鋅、鉛、汞、銻、金等礦產主要賦存于寒武系、奧陶系、泥盆系地層中。羊列礦區(qū)出露的地層由新到老為第四系(Q)、寒武—奧陶系跨系地層婁山關組、中寒武統(tǒng)石冷水組(∈2s)及高臺組(∈2g)、下寒武統(tǒng)清虛洞組(∈1q)及烏訓組(∈1w)，其中含礦層位為下寒武統(tǒng)清虛洞組，礦物類型主要為閃鋅礦、硫鐵礦、方鉛礦[6]。區(qū)內無火成巖發(fā)育，該區(qū)域礦床成因屬于沉積—改造型層控鉛鋅礦床，礦體與構造關系密切。

圖1　礦區(qū)構造示意圖Fig.1　The mining area structure schematic

區(qū)內與成礦關系密切的構造主要有獨牛背斜和早樓斷層，如圖1所示。獨牛背斜位于獨?！蛄幸粠ВS向近南北，延長約6km，向北傾伏。該背斜被近東西向、北西向斷層錯成幾截，西翼巖層產狀平緩，傾角一般為5°～20°，東翼巖層產狀較陡一般為35°～60°，軸部主要出露清虛洞組及高臺組地層，西翼主要為石冷水組地層，東翼主要出露石冷水組和婁山關組地層，據1:5萬都勻幅區(qū)調資料，獨牛背斜是早樓斷層在走滑牽引過程中形成[7]。早樓斷層是早樓-馬寨斷裂的主體斷層，此斷層在雪峰期已出現芻形，加里東期斷陷控相，屬正斷層，晚期逆時針平推走滑，燕山期順時針斜沖走滑，延伸大于50km。該斷層破碎帶中常見白云石化、弱方解石化、弱硅化、弱重晶石化、黃鐵礦化，該斷層控制了區(qū)內鉛鋅礦的產出，與成礦關系密切，是區(qū)內的主要控礦斷層[8]。

2.2地球物理特征

為了確定物探方法的有效性、合理性，在開展物探工作以前，選取一定數量的巖(礦)石標本進行了物性測量，詳見表1。巖(礦)石標本測量結果表明：鉛鋅礦石視幅頻率(Fs)為1.48%～14.27%，平均值5.62%；灰?guī)r、白云巖視幅頻率(Fs)最大值小于2.0%，平均值在1.0%附近，泥巖、頁巖視幅頻率平均值為1.27%，角礫巖由于有黃鐵礦化及礦體填充，故視幅頻率平均值最大，平均值為2.20%，礦層頂底板圍巖視極化率為為0.74%～2.16%。測量表明，巖礦石、含礦層與圍巖視幅頻率差異明顯，具備開展激發(fā)極化法工作的物性前提。視電阻率測量表明：灰?guī)r、白云巖在全區(qū)具有最高的視電阻率特征，平均值大于2 900Ω·m，泥巖、頁巖、角礫巖視電阻率平均值在1 500Ω·m附近，巖礦石具有最低的視電阻率特點，平均值為539.36Ω·m。表明巖礦石視電阻率差異較為明顯，具備開展物探電阻率法勘探的前提。

表1礦區(qū)區(qū)巖礦石物性統(tǒng)計

Table1Theminingarearockorepropertystatistics

巖石類型標本數視幅頻率/Fs視電阻率/ρs變化范圍/%平均值/%變化范圍/Ω·m平均值/Ω·m灰?guī)r360.32^1.340.96887.45^6716.973449.33白云巖500.27^1.961.14767.74^5563.332935.26泥巖、頁巖301.57^2.341.27879.36^2487.931485.44角礫巖320.98^3.862.201513.4^3842.371265.72鉛鋅礦石471.48^14.275.6250.89^999.58539.36

3　物探方法的綜合應用

3.1方法和儀器選擇

激發(fā)極化法是一種傳統(tǒng)、有效、成熟的地球物理勘探方法，在金屬硫化物類礦床勘查中取得了很好的效果，短導線激電測量是激發(fā)極化法的一種，測量中接收機和發(fā)送機分離，可以一發(fā)多收，提高工作效率，視極化率(或視幅頻率)對斷層和金屬礦尤其是金屬硫化物有較明顯的反映[9]，適合本區(qū)鉛鋅礦的勘查要求；激電中梯掃面配合激電中梯測深，能夠較有效地預測礦體的埋深，大致確定礦體的空間分布，所以，選擇激電中梯測深作為研究區(qū)內測深方法的一種。由于礦區(qū)地形起伏較大，植被發(fā)育，激電測深工作效率較低，分辨率不高，選擇對部分掃面異常區(qū)域使用大地電磁測深法進行測量。本區(qū)植被發(fā)育、河溝水田縱橫，所以物探施工選擇在秋冬季的枯水期，使施工效率和數據質量得到了保證。

礦區(qū)掃面和激電測深選用中南大學研發(fā)的SQ-5型雙頻激電儀，SQ-5型雙頻激電儀的優(yōu)點主要有：雙頻同時觀測，且使用同步平均值檢波，單點觀測速度可提高4倍；不需要更換頻率，在激電中梯觀測中，可以一臺發(fā)送機供電，多臺接收機同時觀測，從而使整個生產效率大為提升；雙頻信號同時發(fā)射，接收機同時接收雙頻信號，雙頻所受干擾條件基本相同，因而大大提高了儀器的抗干擾能力；由于傳輸和接收信號同為頻率域信號，信號衰減較慢，所以發(fā)送機較為輕便，使用電池箱或小功率發(fā)電機即可滿足供電要求，適合山區(qū)工作；雙頻激電法相對于時間域測量方法不需要在斷電后測量ΔV，要求的供電電流比時間域小幾十倍，因而裝置輕便、效率高[10]。

大地電磁測深使用EH-4連續(xù)電導率剖面儀，EH-4是由美國EMI公司和Geometrics公司聯(lián)合推出的一套電磁觀測系統(tǒng)，能觀測到離地表幾米至1 000m內的地質斷面的電性變化信息[11]。基于對斷面電性信息分析研究，可以確定地電斷面的性質。該系統(tǒng)適用于各種不同的地質條件和比較惡劣的野外環(huán)境，常用于礦產勘查、環(huán)境監(jiān)測以及工程地質調查等[12]。

3.2方法的應用舉例

根據礦區(qū)的構造及地層成礦特征，在區(qū)內沿45°方位，共布設激電中梯掃面剖面38條，線距100m，點距20m，供電極距AB=1 200～2 100m，測量極距MN=40m，剖面線最寬處3.2km，通過繪制視幅頻率等值線圖，大致劃分了4個異常區(qū)，如圖2所示。

其中2號異常為區(qū)內的主要異常，南北延伸超過2.6km，寬度最寬處超過1.2km，最窄處為300m左右。且異常位于主要控礦斷層F2和主要控礦背斜獨牛背斜附近，異常范圍內斷層發(fā)育，異常形態(tài)和斷層關系較為密切，2～20線之間，異常形態(tài)較穩(wěn)定，呈長方形態(tài)，長度1.8km，寬度500m左右，20～28線之間，異常出現分支，推測和斷層F33有關。針對2號異常布設7條測深剖面和8個鉆孔，經驗證，8鉆孔均見礦。3號異常距離F2斷層和F33斷層較近，呈圓形分布，直徑超

過400m，在3號異常范圍內進行了EH-4大地電磁測深，測深斷面表明3號異常深部200～300m之間有一中—低阻層分布，和地質推測含礦層對應較好，后在3號異常進行了鉆孔驗證，表明異常為礦致異常。1號和4號異常范圍較小，且距離主斷層F2距離較遠，未進行測深及工程控制。

圖3為207線地質激電測量對比圖，激電剖面測量顯示540～900m，1 060～1 200m之間視幅頻率Fs均超過2.0%，540～1 200m之間視幅頻率均超過全區(qū)視幅頻率異常下限，針對視幅頻率異常，在600～1 200m號之間布設了對稱四極測深點，測量點距50m，對稱四極測深等值線圖表明，高程400～600m之間，有一明顯的高視幅頻率帶，其中650～750m和900～1 150m之間，視幅頻率超過2.2%，結合地質資料，分別在剖面640和1 120m處布設鉆孔，兩鉆孔均在200～240m之間見礦，ZKY702鉛鋅礦最厚處接近4m，鋅品位2.78%，含礦層硫化物較發(fā)育。

圖2　地質物探工程簡圖及視幅頻率異常Fig.2　The geophysical engineering diagram and apparent frequency anomaly area

圖3　207線地質激電測量對比Fig.3　Geological IP measurement comparison of the 207 line

通過對比可以得出：1)雙頻激電中梯掃面對本區(qū)鉛鋅礦的勘查具有較好的分辨效果，對埋深不超過350m的含礦層視幅頻率曲線反應明顯；2)對稱四極測深，能夠在空間上對含礦層位做出判斷，可通過測深對含礦層埋深、規(guī)模做出大致判斷；3)選擇使用雙頻激電掃面和對稱四極測深是符合本區(qū)找礦目的的一種經濟、快捷的物探方法。

圖4是使用EH-4大地電磁測深對含礦層位較淺(300m以內)的視幅頻率異常區(qū)域進行的測深驗證。該剖面距離斷層F2較近，剖面大號點位穿過斷層F2，且視幅頻率掃面在該區(qū)域發(fā)現明顯激電異常，針對該異常布設了EH-4測量剖面。F2斷層西部地表出露寒武系中統(tǒng)石冷水組地層，以白云巖為主，為高電阻率反應，F2斷層東部出露寒武系下統(tǒng)烏訓組地層，以泥巖、粉砂巖為主，為低電阻率反應。通過EH-4地電斷面圖可以將地層大致劃分為五層，上部淺表50m以內，有一層低阻層，且厚度變化較大，推測為風化面、覆土層所致；第二層為視電阻率高阻層，厚度150m左右，且高阻層向大號方向傾斜，傾角20°左右，與地表量得的巖層產狀相近，推測為寒武系中統(tǒng)石冷水組和高臺組地層，為白云巖和灰?guī)r，電阻率與巖性對應較好；第三層為一層相對低阻層，上下巖層均為高阻層，推測該層為含礦層位，巖性為一套破碎的多孔白云巖，鉛鋅礦、黃鐵礦分布于該套破碎巖層之中，根據視電阻率的形狀，推測礦體在剖面520～700m和760～880m之間較富集，中部有間斷或變??；第四層為一套高阻巖層，厚度150m左右，推測為寒武系下統(tǒng)清虛洞組第二段下部和第一段，巖石以高電阻率的白云巖為主，厚度、巖性和地質推測對應較好；最底部有一層低阻層，物探測量未見底，推測為寒武系下統(tǒng)烏訓組，巖石以低電阻率的泥頁巖為主。剖面760～880m之間，深度200m以內，有一層傾斜狀的低阻，推測為斷層F2挫斷，F2上盤為寒武系下統(tǒng)烏訓組，物探推測與地質揭露對應較好。結合地質情況，在剖面640m處布設鉆孔ZK501，鉆孔終孔349.5m，從247～276m之間，見3層鉛鋅礦，鉛鋅礦最厚處為底層礦體，厚度4.25m，鋅品位3.87%，最上部一層鉛鋅礦厚度0.89m，鋅品位13.88%。此剖面測量表明：1)相對激電測深使用EH-4測深對300m以內找礦具有更好的分辨率，能夠大致預測含礦層的深度、規(guī)模；2)EH-4測深斷面對斷層有較清晰的反應，能夠確定隱伏斷層的位置及傾向；3)使用EH-4地電斷面圖可以對地層進行大致劃分，彌補了激電測深精度不足的缺陷。

圖4　205線EH-4測深斷面綜合解釋Fig.4　EH-4 sounding section comprehensive interpretation of the 205 line

圖5是使用EH-4對含礦層在中深部(30～600m之間)視幅頻率異常的解剖，含礦層埋深超過300m時可以適當增加供電電極的極距，加大供電電流的強度，以達到更深的測量目的。此剖面供電極距AB=1 800m，點距20m，測量極距MN=40m，激電掃面在此剖面具有明顯異常，且異常出現分支，故在此剖面布設一條800m的EH-4測深剖面，穿過剖面異常及分支位置。

通過視電阻率的分布可以將此地層大致劃分為5層。上層地表出露地層為寒武系中統(tǒng)石冷水組第二段，巖性為泥質白云巖，且此處裂隙發(fā)育，水流較多，故為中—低電阻率反應，且低阻層呈漏斗狀，推測與覆土層厚度和裂隙有關。第二層和第四層均為高阻層，第三層相對低阻層夾于兩高阻層之間，形成了本區(qū)成礦的主要特征 “兩高夾一低”，通過這一特征在本區(qū)較好地預測了含礦層的位置。第三層相對低阻層在950～1 150m之間有高阻填充，與地表掃面異常有分支相對應，故在分支兩側分別布設鉆孔ZK2501和ZK2502，兩個鉆孔均在350m左右見工業(yè)礦體。

3.3物探方法取得的成果

凱里—都勻地區(qū)鉛鋅礦整裝勘查區(qū)共劃分了6個礦區(qū)進行施工，羊列礦區(qū)是較早施工的一個礦區(qū)，該礦區(qū)位于整裝勘查區(qū)域的中部，地質和物探方法具有一定的試驗性和代表性。通過激電中梯掃面工作在該區(qū)圈出了激電異常區(qū)域，通過綜合地質資料，預測YC2和YC3為羊列礦區(qū)的找要找礦靶區(qū)，在找礦靶區(qū)內施工鉆孔9個，所有鉆孔均見礦，且使用EH-4測深，大致預測了含礦層的埋深和礦體規(guī)模、查找了區(qū)內隱伏斷層的位置，對鉆孔施工起到了指導作用。將該礦區(qū)的物性特征，應用于整裝勘查區(qū)的其他5個礦區(qū)，均取得了不錯的找礦效果。

圖5　225線EH-4測深斷面綜合解釋Fig.5　EH-4 sounding section comprehensive interpretation of the 225 line

4　結　論

通過對羊列礦區(qū)的施工總結，并結合周邊礦區(qū)研究成果，總結了貴州東部地區(qū)鉛鋅礦化的地球物理找礦特征：

1)本區(qū)含礦地層和圍巖的激發(fā)極化效應差異明顯，使用物探激發(fā)極化法研究巖礦石的激發(fā)極化效應，對于確定礦體位置具有較好的應用效果(含礦層視極化率高于1.8%，視電阻率低于1 200Ω·m)。

2)使用雙頻激電中梯最大測量深度一般不超過500m，使用EH-4大地電磁測深能夠對600m以內的地層進行大致分層，能夠有效地劃分出隱伏斷層的位置，且EH-4測深在干擾較小的情況下，相對激電測深具有更高的分辨率。

3)使用EH-4大地電磁測深，本區(qū)含礦層與圍巖具有典型的“兩高夾一低”的視電阻率特征，結合地質信息，本特征可以作為礦體預測的一個有效標志。

4)將本區(qū)的地球物理特征和地質鉆探信息進行綜合對比，有效地指導了周邊區(qū)塊的找礦工作。

[1]王靜純.礦山深部找礦與思路[J].地質學報，2008，12(2):44-45.

[2]王亮，張登藩.激電—瞬變電法在黔東南羊坪鉛鋅礦的應用[J].工程地球物理學報，2010，7(3):88-94.

[3]任喜榮,趙國良,鄧輝,等.綜合物探方法在鴨子溝銅多金屬礦勘查上的應用[J].物探與化探，2015，39(5):885-890.

[4]貴州省地質礦產局.貴州省區(qū)域礦產志[Z].北京:地質出版社，1986:185-186.

[5]貴州省地質礦產局.貴州省區(qū)域地質志[M].北京:地質出版社，1987:143-156.

[6]馮學仕，王尚彥.貴州省區(qū)域礦床成礦系列與成礦規(guī)律[M].北京:地質出版社，2004:143-156.

[7]陳國勇，安琦，范玉梅.黔東地區(qū)鉛鋅礦地質特征及成礦分析[J].貴州地質，2005，28(6):56-59.

[8]宛良軍，劉成萬.貴州省都勻市大梁子鉛鋅礦詳查報告[R].都勻:貴州省地質礦產開發(fā)局104地質大隊，2012.

[9]何繼善.雙頻道激電法研究[M].長沙:湖南科學技術出版社，1989:47-125.

[10]黃笑春，林日深，于建軍.雙頻激電法在某地熱勘查中的應用[J].工程地球物理學報，2015，12(4):455-458.

[11]孟貴祥，蘭險.EH-4電導率成像系統(tǒng)的特點及其在金屬礦勘探中的應用[J].礦床地質，2008，12(2):48-51.

[12]劉建新.EH-4時頻數據聯(lián)合處理及其在煤礦采礦區(qū)的應用[J].地球物理學進展，2012，27(5):2 160-2 167.

The Application of Geophysical Prospecting Methods in Lead-Zinc Mine Exploration of Eastern Guizhou

Liu Yongfeng,Yan Weihua,You Lianqiang

(104 Geological Brigade, Guizhou Provincial Bureau of Geology and Mineral Resources,Duyun Guizhou 558000, China)

TheminingareaofeasternGuizhouprovinceislocatedinKaili-Duyunregionoflead-zincminemonoblockexplorationareas,istheadvantageouspositionofmediumtolowtemperaturefluidmetallogenicinHunan,GuizhouandGuangxi.Thepreviousgeophysicalandgeochemicalexplorationworklevelisrelativelylow,prospectingreliesmainlyonthegeologicalwork,sotheore-prospectingachievementsmainlyconcentratedinthesuperficialwithin200meters,andthedeepprospectinghasnotbeenabreakthrough.Thearticlebasedonmonoblockexplorationproject,mainlystudyingtheapplicationofinducedpolarizationmethodandaudio-frequencymagnetotelluricforfindingdeepblindore,dividingstratumstructure,andoutliningtheprospectingtarget.Geophysicalexplorationresultswithgoodcorrespondencetothegeologicalresults.Summarizedthegeophysicalcharacteristicsofarea,andapplyingthecharacteristicstoadjacentblocks,achievinggoodore-prospectingresults.

polymetallic;Yanglieexplorationarea;inducedpolarizationmethod;audio-frequencymagnetotelluric;structure

1672—7940(2016)03—0367—07

10.3969/j.issn.1672-7940.2016.03.021

中國地質調查局地質調查項目(編號：ZZKC2013-22)

劉永鋒(1985-)，男，工程師，主要從事地球物理找礦工作。E-mail：381449673@qq.com

P631

A

2016-01-21