自然電場法和AMT法在石墨礦勘查中的應(yīng)用

王光洪，顏長寧，鄭曉旭，萬平益，周 勇，彭召強，劉玉紅

(四川省冶金地質(zhì)勘查局六〇五大隊，四川 眉山 620860)

石墨是碳元素的結(jié)晶礦物之一，具有潤滑性、化學(xué)穩(wěn)定性、耐高溫、導(dǎo)電、特殊的導(dǎo)熱性和可塑性、涂敷性等優(yōu)良性能，可以被廣泛應(yīng)用于機械制造、冶金、電器、核工業(yè)、化工領(lǐng)域[1]。

在金屬礦的勘查方法中，激發(fā)極化法的應(yīng)用最為廣泛，在勘查隱伏金屬礦[2-4]和尋找復(fù)雜地質(zhì)條件下浸染金屬礦體方面[5-6]都非常有效。石墨作為良導(dǎo)體礦，有著跟金屬礦類似的導(dǎo)電效應(yīng)，因此研究者應(yīng)用激發(fā)極化法，在探測石墨礦體應(yīng)用中取得良好的效果[7-10]。

在本礦區(qū)礦(化)體露頭或前期工作中發(fā)現(xiàn)的自電電位梯度異常中心，布置了槽探工程，用以揭露控制地表礦(化)體邊界，大致查明地表礦(化)體的展布特征、形態(tài)及產(chǎn)狀展示了礦區(qū)地表礦體厚度大、品位較高。巖石都有電容這一物性特征，商木元[11]在實驗室，通過測量極化體標(biāo)本激電性質(zhì)證實了這一點。如果通過加大供電時間讓下伏石墨礦體充分充電，嚴重影響工作效率。本次工作開展了自電測量，并結(jié)合大地音頻電磁測深，將后期反演成果使用鉆孔驗證，為該區(qū)后續(xù)石墨礦勘查工作提供了可靠的物探依據(jù)。

1 礦區(qū)地質(zhì)特征

礦區(qū)石墨礦位于四川省攀枝花市米易縣城北東28.67(°)方向、直線距離約19 km處，行政區(qū)劃隸屬于米易縣白馬鎮(zhèn)管轄。白馬鎮(zhèn)位于米易縣東北部，東與會理縣相鄰，西與普威鎮(zhèn)相接，南與攀蓮鎮(zhèn)相連，北與彎丘彝族鄉(xiāng)接壤，面積19.3 km2。

區(qū)內(nèi)地貌類型屬構(gòu)造剝蝕中山地貌，緊鄰安寧河谷平原，山巒疊嶂、溝壑縱橫、山谷相間、山脈與山谷交錯分布，總體地勢呈南北走向，東邊山脊最高，海拔+2 473 m(大尖山)，西南邊茅坪溝最低，海拔+1 313 m(茅坪溝)，相對高差1 160 m，地面自然斜坡坡角一般25(°)～30(°)，局部大于45(°)。區(qū)內(nèi)大部分地段植被發(fā)育，以喬木為主，主要為松樹，植被簡單，覆蓋率約70%。

2 礦區(qū)地球物理特征

礦區(qū)內(nèi)共采測各類巖(礦)石標(biāo)本153塊，巖(礦)石電參數(shù)統(tǒng)計成果見表1。

表1 巖(礦)石標(biāo)本電性參數(shù)統(tǒng)計

由表1可知本區(qū)巖(礦)石具有如下特征:本區(qū)巖(礦)石電阻率從低到高依次為:石墨礦→絹云千枚巖(含炭質(zhì))、絹云千枚巖→變質(zhì)石英砂巖→花崗巖。

本礦區(qū)石墨礦與區(qū)內(nèi)其他巖類(絹云千枚巖、花崗巖、變質(zhì)石英砂巖)之間的電阻率差異較明顯，石墨礦為極低阻高極化，近礦圍巖—絹云千枚巖為低阻低極化，含礦巖系圍巖—花崗巖為高阻低極化。表明石墨礦與其圍巖之間具有較為明顯的電性差異，具備地球物理工作前提。

自然電場法是以各地質(zhì)體間能形成明顯的自然電場為前提，要求各巖類之間有較為明顯的電阻率差異，因此，礦區(qū)具備自然電位梯度測量前提。

音頻大地電磁測深主要依據(jù)各巖類的電阻率差異來劃分不同的地質(zhì)單元，且對低阻異常有放大作用，其探測深度大，但分辨率相對較低。本礦區(qū)石墨礦與區(qū)內(nèi)其他巖類(絹云千枚巖、花崗巖、變質(zhì)石英砂巖)之間的電阻率差異較明顯。因此，通過音頻大地電磁測深了解含礦層的空間分布特征是有效的、方法是可行的。

3 勘查區(qū)工作布置

勘探區(qū)物探工作布置和勘查區(qū)地質(zhì)簡圖見圖1。

圖1 勘探區(qū)物探工作布置(左)和勘查區(qū)地質(zhì)(右)

自電電位梯度測量使用DJS-8B接收機，經(jīng)過一致性試驗，儀器的電位偏差均小于0.1 mV，一致性良好。測點觀測采用梯度觀測方式，1/10 000自電電位梯度測量按照100 m×40 m網(wǎng)度布設(shè)，測線方向0(°)。測線號自西向東，按100 m距離從小到大雙號遞增，點距40 m，測量電極M、N沿測線同時移動，測量M、N之間的電位差，記錄點在M、N中間。每個測點至少讀數(shù)兩次，且兩次讀數(shù)差值小于0.2 mV時，記錄讀數(shù)并求取平均值。測量電極使用Cu-CuSO4不極化電極，在正式工作前，對10個不極化電極進了極差配對。

通過自電電位梯度測量，圈定出了8處自電電位梯度異常，由南至北編號為ZD1～ZD8。為進一步了解Ⅰ、Ⅱ號礦(化)帶的深部產(chǎn)狀和延伸情況，在ZD4-1異常帶上布設(shè)2條音頻大地電磁測深(AMT)剖面。使用V8多功能大地電磁觀測系統(tǒng)，包括1臺V8(多功能電法儀)、2臺RXU(輔助采集站)和2根AMTC-30磁棒。正式施工前，對使用的儀器進行了檢查、標(biāo)定，標(biāo)定曲線圓滑無畸變，表明接收盒子與磁棒正常。并進行參數(shù)試驗以保證數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠。1/10 000音頻大地電磁測深(AMT)剖面按點距40 m布設(shè)，與勘探線一致，剖面方位為161(°)。

4 物探成果解釋

4.1 自電ZD4-1異常

AMT法P18線反演成果見圖2。

勘查區(qū)自然電位梯度測量結(jié)果顯示：異常位于勘查區(qū)中部，西起茅坪溝，向北西延伸至大營盤一帶，異常主體呈條帶性，主體走向北西，在兩側(cè)轉(zhuǎn)向北東，異常延伸近2.00 km，異常規(guī)模大，是本次圈定的最大規(guī)模的異常，且異常連續(xù)，梯度明顯，梯度帶寬達300 m，正負梯度伴生，負梯度帶位于正梯度帶北側(cè)，正梯度極值為10.84 mV/m，負梯度極值為-11.87 mV/m。

異常位于中元古代天寶山組1段，異常內(nèi)已控制Ⅰ號礦體，是本區(qū)的主礦體，礦體出露長度2.01 km，平均寬度121.56 m，平均品位6.40 m。礦體分布范圍及其走向等特征與自電異常特征吻合，推斷異常為Ⅰ號礦體引起，為礦致異常。

異常所在位置成礦地質(zhì)背景有利，異常特征與礦體特征吻合，找礦前景好，異常規(guī)模大、異常連續(xù)、梯度明顯，推測Ⅰ號礦體規(guī)模大、連續(xù)，品位高。

4.2 音頻大地電磁測深P18線

根據(jù)AMT反演成果(見圖2),在剖面上0～0.30 km有一低阻異常，異常沿161(°)方位向下延伸，延伸到地表以下300.00 m左右，結(jié)合地質(zhì)調(diào)查及鉆孔編錄初步推斷，此低阻異常為Ⅰ號、Ⅱ號礦(化)體共同引起。異?？傮w傾向南東161(°)，傾角50(°)左右。經(jīng)ZK1802、ZK1804鉆孔驗證，該異常由石墨礦引起。

在剖面上0.76 km位置附近，地表以下200.00 m左右有一低阻異常，異常341(°)方位向下延伸，結(jié)合自電測量，在此處存在局部正負異常梯度變化，且變化劇烈，因此，推測異?？赡苡删植渴V(化)體(帶)引起。

綜合所述，本勘查區(qū)該低阻異常由Ⅰ號、Ⅱ號礦(化)帶共同引起，此異常形態(tài)符合大火山背形特征。

5 結(jié) 論

1)自然電場法梯度測量工作，圈出的礦致異常比較準(zhǔn)確(ZD4-1)。

2)音頻大地電磁測深查明了勘探線深部異常分布、規(guī)模、形態(tài)、強度等特征有效(P18、P24線)。

3)經(jīng)過鉆孔驗證，自然電位法和大地音頻電磁測深法用于石墨礦勘查，其效果良好。