雙頻激電法在云南勐板鉛鋅礦區(qū)中的應用

陶 鑫，石宗戶，付光明，羅 凡

(1.東華理工大學地球物理與測控技術學院，南昌 330013；2.天津華北地質勘查局核工業(yè)二四七大隊，天津 301800)

云南勐板鉛鋅礦區(qū)的大地構造位置位于云南西部的保山地塊中[圖1(a)]，保山地塊地體為高黎貢山前弧地體和瀾滄江主弧地體之間的弧后盆地，構造以NS向、NE向展布的斷裂和褶皺為主。保山地塊受多期次、多種成礦作用和主干斷裂的控巖、控礦作用的影響，導致礦體主要分布于隱伏巖體頂部的構造破碎帶(含層間破碎帶)及巖體頂部接觸帶中[1]。保山地塊南部的龍陵、鎮(zhèn)康地區(qū)的早古生代淺海及濱海相地層中，尤其是砂頁巖與泥灰?guī)r或生物碎屑灰?guī)r中生成以鉛鋅為主，伴生銅、銀等層控礦床，構成了本區(qū)主要鉛鋅礦帶[2]。

為了解勐板鉛鋅礦區(qū)的礦產分布、富集情況，在該區(qū)開展雙頻激電測量工作。雙頻激電法是由何繼善等[3]研制的一種激發(fā)極化“變頻法”，通過同時發(fā)送和同時接收兩種不同頻率的特殊波形信號，可實現(xiàn)視幅頻率和視電阻率等不同信息的同步采集。雙頻激電法具有輕便快速、成本低、效率高、抗干擾能力強等優(yōu)點，在中國淺中部有色金屬礦產資源勘查、水資源勘查及工程物探等領域發(fā)揮著重要作用[4-8]。柳建新等[9]、陳蜀雁等[10]、武煒等[11]驗證了該方法在地形復雜、高原等惡劣工作環(huán)境下依然能取得較好的效果。尋峰等[12]在廣西某金礦區(qū)開展了一系列雙頻激電工作，圈定了找礦靶區(qū)，結合鉆探資料驗證了雙頻激電法在該礦區(qū)的可行性。歐后峰[13]、董運如等[14]采用雙頻激電法在鉛鋅礦區(qū)取得了良好的應用效果，為勘探隱伏鉛鋅礦體提供了指導。劉建權[15]、趙獻昆等[16]綜合化探、激電成果進行找礦工作，取得了顯著成果。在國家“走出去”的號召下，雙頻激電法在國外礦產資源的勘查中也取得了優(yōu)異成績。王宏宇等[17]、李希等[18]將雙頻激電法應用到澳大利亞的金礦勘查中，為該地區(qū)的找礦工作提供了新的思路。于寶顯等[19]應用雙頻激電法在蒙古國某銅鉬礦區(qū)圈定的重點異常靶區(qū)中均見礦，取得了顯著的找礦成果。在新技術方面李耀恩等[20]將小波變換引入雙頻激電數(shù)據處理中，可較好地壓制超高噪聲的干擾。

圖1 勐板地區(qū)地質圖

雙頻激電法以輕便快速的特點為該區(qū)開展復雜地質地形條件下的找礦工作提供了可能，且通過巖(礦)石標本的物性測試，發(fā)現(xiàn)該區(qū)含礦巖體會產生明顯的激電異常，這為在研究區(qū)開展雙頻激電工作提供了物性基礎。通過在本區(qū)開展雙頻激電中梯測量工作，圈定出9個異常靶區(qū)，并結合化探資料成果，劃分了異常靶區(qū)的異常等級。在激電中梯測量確定異常靶區(qū)的基礎上，對重點成礦靶區(qū)進行了激電對稱四極測量工作，基本查明了異常體的地下分布和延展情況。現(xiàn)以激電響應特征為主，輔以地質、化探資料成果對異常靶區(qū)進行綜合解釋，可為研究區(qū)及類似地區(qū)的礦產勘查工作提供一定的借鑒。

1 地質概況及地球化學特征

1.1 地質概況

研究區(qū)出露地層由老至新主要有上奧陶統(tǒng)蒲縹組(O3p)、下志留統(tǒng)仁和橋組(S1r)、下泥盆統(tǒng)(D1)、上石炭統(tǒng)丁家寨組(C3d)、上石炭統(tǒng)臥牛寺組(C3w)、下二疊統(tǒng)丙麻組(P1b)、下二疊統(tǒng)大凹子組(P1d)、下二疊統(tǒng)尖山組(P1j)和第四系(Q)。其中O3p主要分布于研究區(qū)南部，巖性主要為紫紅、黃綠、灰黃等雜色粉砂巖、頁巖夾泥灰?guī)r；S1r主要分布于研究區(qū)中部、東南部，巖性主要由灰至灰黑色薄層狀泥質粉砂巖與粉砂質頁巖相間組成，具條紋、條帶狀構造，巖石微細水平層理發(fā)育；D1主要分布于研究區(qū)中部、東南部，巖性主要為灰色、深灰色頁巖、粉砂巖，局部夾泥質條帶灰?guī)r或砂質灰?guī)r透鏡體；C3d主要分布于研究區(qū)西南部、東北部，主要巖性為灰色、深灰色砂巖、頁巖、泥質粉砂巖、含礫泥灰?guī)r夾生物碎屑灰?guī)r，局部夾有石膏層；C3w、P1b、P1d、P1j主要分布在研究區(qū)西北部。其中C3w主要巖性為玄武巖、安山巖、凝灰?guī)r；P1b主要巖性為粉砂巖、泥質頁巖與凝灰?guī)r互層；P1d、P1j主要巖性為灰?guī)r、泥質灰?guī)r，局部夾白云質灰?guī)r；Q主要由坡、殘積和沖、洪積物等組成，多分布于坡麓、低洼地、溝谷及河床邊灘部位，成分為巖石角礫、礫石、砂礫和黏土。

研究區(qū)以單斜構造為主，未見褶皺構造。礦區(qū)基巖露頭少，受斷層構造影響，區(qū)內巖層產狀變化較大，巖層整體呈北東-南西向，賽米河以北巖層傾向NW，賽米河以南巖層傾向SE，巖層傾角25°～85°。研究區(qū)斷裂構造較為發(fā)育，具有多階段形成和活動的特征，區(qū)內已發(fā)現(xiàn)的鉛鋅礦體主要賦存于斷裂、裂隙中，與礦化關系密切的圍巖蝕變主要為重晶石化、黃鐵礦化等。復雜的構造活動和廣泛發(fā)育的斷裂為礦體的產生、富集提供了良好的條件。

1.2 地球化學特征

與云南地區(qū)元素豐度相對比，研究區(qū)富集程度較好的元素為Pb、Hg、As，有一定富集度的元素為Au、Cu、Sb、Ag，元素Zn、Mo、W變化不明顯。在元素分異性方面，Pb、Au、Sb、Hg元素變異系數(shù)較大，在0.9以上，分異性較好；Ag、Cu、As元素變異系數(shù)為0.76～0.85，有一定的分異性；元素Mo、Zn、W變異系數(shù)較小，分布較均勻。研究區(qū)內化探異常區(qū)及富集元素如圖2所示。

2 地球物理特征及工作部署

2.1 物性特征

根據研究區(qū)內巖(礦)石的出露條件、剖面分布等情況，共采集電性標本142塊，采用參加生產的雙頻SQ-5激電儀，用泥團法進行了電阻率和幅頻率的測定。按照巖性，對電阻率、幅頻率進行了分類統(tǒng)計，其分類統(tǒng)計結果顯示(表1)：頁巖視幅頻率值較低，其均值為1.1%，視電阻率均值較高，達到3 341.1 Ω·m，呈現(xiàn)明顯的高阻低極化特征；砂巖、灰?guī)r視電阻率中等，均值分別為925.3、935.3 Ω·m，視幅頻率分別為1.2%、3.0%；含黃鐵、黃銅、鉛鋅礦的灰?guī)r視電阻率與不含礦的灰?guī)r區(qū)別不大，但視幅頻率較高，均值達到了6.9%；可見該地區(qū)的含礦巖體可產生較為明顯的激電異常，故研究區(qū)具備良好的開展雙頻激電工作的物性前提。但應注意的是碳質頁巖視電阻率均值為266.4 Ω·m，視幅頻率均值為8.8%，呈現(xiàn)明顯的低阻高極化特征，對激電異常的劃分和解釋具有較大的影響，在對異常解釋推斷時應該加以區(qū)分。

2.2 方法試驗

野外工作中使用湖南繼善高科儀器廠生產的SQ-5雙頻激電儀(圖3)，工作頻率為4 Hz及4/13 Hz，測量讀數(shù)為高頻電位(VG)、低頻電位(VD)及視幅頻率(Fs)。開展野外工作之前在工區(qū)北部已知的礦化蝕變帶上布設了一條激電剖面，以驗證雙頻激電法在該研究區(qū)的有效性，測量成果如圖4所示。

表1 勐板鉛鋅礦區(qū)巖(礦)石電性參數(shù)統(tǒng)計

圖3 SQ-5儀器野外施工圖

由圖4可知，在5840～6080號點有一低阻高極化異常，視幅頻率均值為3.5%，極大值為5.3%，在地表出露少量黃鐵、黃銅礦(化)及鉛鋅礦。在6200～6320號點出露地質體為變質砂巖，相對應的物探異常為高阻低極化異常。通過實驗表明：低阻高極化與地表出露的黃鐵及黃銅礦、黃鐵礦化閃長巖對應較好，能很好地反映出礦化體的位置信息，由此可見在該區(qū)開展雙頻激電法的可行性。且由不同距實驗可得知，當AB極極距為1 500 m時視幅頻率異常峰值較大，能更清晰地反映出異常體，故本次工作AB極選擇1 500 m。

2.3 工作布置

根據已有的地質、地球化學普查成果，在云南勐板鉛鋅礦區(qū)開展1∶10 000雙頻激電中梯測量及對稱四極測深工作。其中A測區(qū)勘查面積5.05 km2，共布設28條激電中梯測量剖面，并在激電中梯測量得到的異常區(qū)的基礎上，在35號測線及37號測線進行激電測深工作；B測區(qū)勘查面積2.65 km2，共布設19條激電中梯測量剖面[圖1(b)]。根據野外試驗結果，本次激電中梯觀測采用供電極距AB=1 500 m，測量極距MN=40 m，點距20 m，線距100 m。激電測深點是在激電中梯異常的基礎上布設的，所用儀器設備，觀測方式與激電中梯測量一致。供電極距AB/2在5～1 250 m變化，測量極距MN/2在1～40 m變化，供電極距AB/2和測量極距MN/2組合見表2。

野外雙頻激電觀測的視幅頻率Fs可直接從接收機上讀取，視電阻率ρs按式(1)進行計算。

(1)

式(1)中：ΔVD為低頻電位，mV；I為供電電流，mA；K為裝置系數(shù)。

3 激電掃面異常特征及解釋

在一個地區(qū)無礦或無礦化地段上，視幅頻率通常很低，大面積上的這種低而穩(wěn)定的值便作為“正常背景值”，而在有礦或有礦化地段上，視幅頻率較正常背景值偏高，視電阻率較正常背景值偏低。地形不平，覆蓋層厚度變化以及圍巖或覆蓋層電性不均勻等，會使視電阻率發(fā)生較大扭曲，但一般不引起假視幅頻率異常，故本次激電中梯測量以視幅頻率異常解譯為主，輔以視電阻率結果進行分析[21]。

結合已有的地質、地球化學成果，將本次激電異常劃分為三個等級。其中一級異常區(qū)包含較為突出的視幅頻率異常，與以往重點化探異常濃集中心相互套合或在巖性接觸帶與構造帶上，規(guī)模較大，為該區(qū)最為有利成礦靶區(qū)；二級異常區(qū)包含一定大小的視幅頻率異常，與以往一般程度的化探異常濃集中心基本套合或在巖性接觸帶與構造帶上，規(guī)模一般，有一定的成礦遠景；三級異常區(qū)包含較弱的視幅頻率異常，在以往化探異常濃集中心的邊緣部位，綜合套合度較低，規(guī)模較小，可作為有待查驗區(qū)。通過統(tǒng)計實測數(shù)據結合標本測量等情況，將勐板鉛鋅礦區(qū)激電中梯測量視幅頻率異常下限定為3%。

圖4 激電剖面試驗成果

表2 供電極距AB/2和測量極距MN/2組合表

3.1 A測區(qū)激電異常特征及解釋

A測區(qū)激電測量結果顯示區(qū)內視幅頻率異常明顯(圖5)。對A測區(qū)掃面數(shù)據進行統(tǒng)計分析，以視幅頻率Fs=3%為異常下限，共劃分為三個異常區(qū)：A1、A2、A3。

圖5 A測區(qū)雙頻激電中梯測量視電阻率、視幅頻率等值線平面圖

A1異常區(qū)位于測區(qū)西南角，該異常呈長條狀，北東向展布，視電阻率值在72～551 Ω·m，視幅頻率峰值達5.38%。異常呈中低阻高極化特征。異常區(qū)內主要有北東向構造和近南北向構造在異常區(qū)內相交，異常區(qū)與化探異常區(qū)相套合，區(qū)內化探異常元素主要有Au、As、Sb、Pb，各異常元素濃集中心較好，推斷異常由金屬元素礦化導致，劃分為一類異常區(qū)。

A2異常區(qū)位于測區(qū)中西部，異常呈不規(guī)則，整體走向北東，呈中低阻高極化特征。視電阻率值在100～689 Ω·m，視幅頻率峰值達6.52%。異常區(qū)區(qū)內構造發(fā)育，主要發(fā)育有兩組北東向的構造和一組北西向的構造，三條構造于異常區(qū)內相交，異常區(qū)與化探異常區(qū)相套合，區(qū)內化探異常元素主要為Au、As、Sb、Pb、W。該異常位于已知礦體上，異常區(qū)內地表出露大量的黃鐵、黃銅及鉛鋅礦，異常分布范圍及走向與已知礦體吻合度較高，說明該異常由金屬元素礦化導致，評價為一級異常。

A3異常區(qū)位于測區(qū)北部，呈北東向帶狀展布，視電阻率為49～575 Ω·m，視幅頻率異常峰值達8.33%，整體呈低阻高極化特征。在該異常區(qū)內取得標本發(fā)現(xiàn)存在碳質巖，且該區(qū)域未見明顯化探異常，故推斷該異常區(qū)激電異常由碳質巖引起，但該地區(qū)內構造極為發(fā)育，有一定的成礦條件，后期可在該區(qū)開展不同方法繼續(xù)驗證，劃分為三類異常區(qū)。

3.2 B測區(qū)異常特征及解釋

激電測量結果顯示B測區(qū)同樣存在明顯激電異常(圖6)，以視幅頻率Fs=3%為異常下限，共劃分為六個異常區(qū)：B1、B2、B3、B4、B5、B6。

圖6 B測區(qū)雙頻激電中梯測量視電阻率、視幅頻率等值線平面圖

B1、B2異常區(qū)位于測區(qū)北部，大致呈北東向帶狀展布。其中B1異常區(qū)視電阻率約為680 Ω·m，視幅頻率峰值4.17%，整體呈中阻高極化特征；B2異常區(qū)視電阻率為89.2～223.2 Ω·m，視幅頻率峰值達4.53%，整體呈中低阻高極化特征。兩異常均位于化探異常和構造邊緣部位，異常元素主要有Au、As、Pb，故推斷激電異常由金屬元素礦化導致，但規(guī)模較小，評價為二級異常。

B3、B4、B5異常位于測區(qū)中部，均呈北東向帶狀展布。三個異常區(qū)均位于北東向高阻體與低阻體的接觸帶上，視電阻率值在十幾歐姆至數(shù)百歐姆之間，視幅頻率峰值均在5%左右。異常區(qū)均位于構造帶上，且異常區(qū)與化探異常套合程度較高，異常元素為As、Pb、Zn、Mo。在該區(qū)域取巖石標本中，均能發(fā)現(xiàn)少量黃銅礦和鉛鋅礦，推測上述異常為富含硫化物及鉛鋅礦物的地質體引起，綜合評價為一級異常。

B6異常位于測區(qū)西南部，異常形狀呈不規(guī)則狀，整體走向呈北東向，區(qū)內主要存在兩條北西向。異常呈中低阻高極化，視幅頻率均值5.68%，對應的視電阻率為34.58～518.4 Ω·m。在異常區(qū)內取得標本發(fā)現(xiàn)該異常區(qū)內含少量碳質頁巖，部分標本可見褐鐵礦化及少量黃銅、黃鐵礦，故推測該異常由碳質頁巖及黃銅、黃鐵礦化綜合引起，評價為三級異常。

4 激電測深異常特征及解釋

在A測區(qū)雙頻激電掃面測量得到的異常區(qū)基礎上，為進一步探明激電異常體在地下的分布情況，對穿過A1、A2異常區(qū)異常中心的35線和37線布設激電測深工作，激電測深異常分述如下：

圖7 35線對稱四極視電阻率、視幅頻率擬斷面圖

4.1 35線測深

結合激電掃面工作，對穿過A1異常中心的5940～6200號點布設激電測深工作，通過測深擬斷面圖(圖7)可以看出，沿測線方向有一高視幅頻率異常，該異常呈“W”形，頂部出露至地表，底部埋深約120 m左右。視幅頻率為3%～8.21%，均值4.18%，相對應的視電阻率變化較大，為20～3 800 Ω·m，在地表及6140～6180號點呈高阻高視幅頻率特征。6140～6180號點存在一個近直立高阻異常體，底部不封閉，100 m以淺呈高視幅頻率異常，推斷該高阻體為一高阻侵入巖，在淺部與灰?guī)r發(fā)生熱液交代作用并礦化。該異常與以往化探異常吻合度較好，化探異常主要元素為Au、Ag、Sb，具有明顯的濃集中心，評價為一級異常。在該測線6100號點附近的鉆孔中57 m深處可見星點狀鉛鋅礦，局部見黃鐵礦顆粒。

圖8 37線對稱四極視電阻率、視幅頻率擬斷面圖

4.2 37線測深

對穿過A2視幅頻率異常中心37線的5580～6160號點布設激電測深工作，通過測深擬斷面圖(圖8)可以看出，沿測線方向分布有兩個較完整的高極化地質體，分別編號為A2-1、A2-2，兩極化體產狀均近直立，形態(tài)不規(guī)則。A2-1異常分布在5660～5900號點，底部埋深約200 m，在地表和深部異常呈高阻高極化特征，視幅頻率值3%～8.6%，均值4.2%，視電阻率在380～7 800 Ω·m，該段地表可見硅化程度較高的含黃鐵(銅)礦灰?guī)r，推測高阻高極化異常由此引起；A2-2異常位于5920～6120號點，底部埋深約350 m，異常近似“圓錐”狀，異常呈中低阻高極化特征，視幅頻率在3%～8%，視電阻率為89～403 Ω·m，地表可見黃鐵(銅)礦、鉛鋅礦等。兩異常均與以往化探異常區(qū)吻合度較好，化探異常主要元素為Au、Ag、Sb，具有明顯的濃集中心，評價為一級異常。在該測線5840號點及5900號測點附近的鉆孔中均可見不同含量的鉛鋅礦、黃鐵礦等。

5 結論

(1)雙頻激電法以其輕便快速、效率高的特點極大方便了研究區(qū)的找礦工作，通過雙頻激電中梯掃面工作，圈定出9個激電異常區(qū)，綜合研究區(qū)以往地質資料及化探成果，將異常區(qū)劃分為三個等級。其中一級激電綜合異常區(qū)5個：A1、A2、B3、B4、B5，作為重點成礦靶區(qū)；二級激電綜合異常區(qū)2個：B1、B2，作為成礦遠景區(qū)；三級激電綜合異常區(qū)2個：A3、B6，作為有待查驗區(qū)。通過在A測區(qū)開展雙頻激電對稱四極測深工作，大致查明了異常體在深部的延伸及分布情況。研究區(qū)已有的見礦鉆孔驗證了雙頻激電法在該區(qū)開展找礦工作的指導意義。

(2)根據激電異常特征的響應情況，建議對本次工作中圈定的一級異常區(qū)按照A2、A1、B4、B3、B5的順序進行鉆孔、槽探等山地工程驗證，并對二級異常區(qū)進行進一步查證。由于在A測區(qū)北部A3異常區(qū)及B測區(qū)B6異常區(qū)附近存在較大規(guī)模的碳質圍巖，無法確定激電異常是否由礦化導致，建議使用不同的物探方法進行進一步查證。

(3)在研究區(qū)圈定激電異常靶區(qū)的基礎上，結合已有的地質、化探資料確定異常區(qū)的綜合異常等級，為該區(qū)后續(xù)找礦工作提供了依據，并且可為類似礦區(qū)的找礦工作提供一定的借鑒。