雙頻激電法在湖南平江仁里礦區(qū)鉛鋅礦找礦勘查中的應(yīng)用

曾美強(qiáng)，蘇俊男，王磊帥，張立平，黃小強(qiáng)，溫海亮，周芳春

（湖南省核工業(yè)地質(zhì)局三一一大隊(duì)，湖南 長沙 410100）

隨著區(qū)內(nèi)找礦勘查持續(xù)深入，地質(zhì)勘查程度的逐步提高，地表露頭礦、淺表礦基本找完，礦產(chǎn)資源勘查已進(jìn)入到尋找隱伏、半隱伏和難以識別礦床的“攻深找盲”或“第二富集帶”找礦階段，中深部“第二空間”已勢在必行，地表礦、易識別礦發(fā)現(xiàn)的機(jī)會越來越少，找礦難度日益增大，尋找深部隱伏礦體將成為地質(zhì)工作者最緊迫的課題。因此充分發(fā)揮地球物理方法在地質(zhì)找礦中的作用將顯得越來越重要，而在多金屬硫化物礦床的勘查中，雙頻激電法在找鉛鋅礦有它的優(yōu)勢，不受地形影響，激電異常較明顯，沒有假異常存在，是一種公認(rèn)的、極其有效的勘查手段[1，2]。通過大比例尺的激電中間梯度面積性測量，可圈定激電異常的分布范圍及形態(tài)特征，采用激電測深可了解極化體的埋藏深度和空間賦存狀態(tài)，結(jié)合地質(zhì)、標(biāo)本電性參數(shù)，對異常進(jìn)行綜合評價(jià)[3]。湖南平江仁里礦床為近年來華南地區(qū)新發(fā)現(xiàn)的鈮鉭稀有多金屬礦床，目前探獲（333+334）Ta2O5：10791噸、Nb2O5：14057噸，鉭礦資源量達(dá)到超大型規(guī)模，其潛在價(jià)值超過1000億元，被湖南省國土資源廳列為2012年來我省特大地質(zhì)找礦成果之一，2017年11月該項(xiàng)目被湖南省地質(zhì)學(xué)會推薦參加競選全國十大地質(zhì)找礦成果獎，且礦區(qū)內(nèi)北東～北北東向構(gòu)造具有較大的鉛鋅礦找礦潛力。本次通過對仁里礦區(qū)開展激電中梯剖面測量及激電測深工作，圈定激電異常，確定找礦靶區(qū)，為深部探礦工程實(shí)施提供依據(jù)，驗(yàn)證雙頻激電法在仁里礦床鉛鋅礦找礦勘查運(yùn)用中的可靠性與有效性。

1 礦區(qū)地質(zhì)概況及地球物理特征

1.1 礦區(qū)地質(zhì)概況

區(qū)內(nèi)出露地層簡單，主要為中元古界冷家溪群坪原組云母片巖及第四系。

區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造較發(fā)育，主要為北東向、北西向及近南北走向的構(gòu)造?？辈閰^(qū)內(nèi)北北東向斷裂以天寶山-石漿壓扭性斷裂（F12）、江家坊-南江壓扭性斷裂（F84）最為發(fā)育，F(xiàn)84為F12的分枝構(gòu)造。礦區(qū)內(nèi)F12出露長約1300m，F(xiàn)84出露長約1100m，兩端均延出圖幅。北北東走向，傾向南東，傾角一般45°～74°。該組斷裂形成于巖漿期后，沿走向具分枝現(xiàn)象，斷裂帶一般寬6m～7m，主要由石英角礫巖、硅化角礫巖及少量花崗質(zhì)角礫巖組成，鉛、鋅、銅礦產(chǎn)于破碎帶硅化的角礫巖、糜礫巖及網(wǎng)狀石英脈中，常表現(xiàn)為鉛鋅礦化、黃鐵礦化、黃銅礦化、綠泥石化、重晶石化、螢石化及硅化。該斷裂為礦區(qū)鉛鋅礦的導(dǎo)礦、容礦構(gòu)造。

F72南起江背，北至山房里，區(qū)內(nèi)出露長約1200m。近南北走向，傾角69°～85°，斷裂帶一般寬2m～10m，主要由石英角礫巖、硅化角礫巖及少量花崗質(zhì)角礫巖組成。F72斷裂具多期活動特征，早期為壓扭性，后期表現(xiàn)為張扭性，為礦區(qū)鉛鋅礦的導(dǎo)礦、容礦構(gòu)造，鉛鋅礦主礦脈（Ⅻ號礦脈）賦存于F84與F72、F12的交匯區(qū)段，嚴(yán)格受F84控制。

區(qū)內(nèi)巖漿活動強(qiáng)烈，規(guī)模較大的幕阜山燕山早期花崗巖體分布于礦區(qū)北東部及秦家坊等地。礦區(qū)北面主要出露片麻狀粗中粒斑狀黑云母二長花崗巖、粗中粒斑狀黑云母二長花崗巖。礦區(qū)的北東方向出露中細(xì)粒二云母二長花崗巖、細(xì)粒二云母二長花崗巖及細(xì)?；◢忛W長巖；在礦區(qū)東南部出露少量的雪峰期花崗巖體，其巖性為中細(xì)粒黑云母斜長花崗?？辈閰^(qū)主要出露片麻狀粗中粒斑狀黑云母二長花崗巖[4,5]。

1.2 地球物理特征

本次在礦區(qū)不同位置采集巖性標(biāo)本84塊，采用泥團(tuán)法進(jìn)行了標(biāo)本物性測試（見表1），結(jié)果顯示，硫化物礦石的幅頻率值普遍很高，較圍巖幅頻率達(dá)5倍，礦石電阻率值較圍巖偏低，礦體呈現(xiàn)出低阻高極化的特征，可見礦石與圍巖（花崗巖、片巖及偉晶巖）的電性特征具有明顯差異，可以很好區(qū)分。據(jù)此，在仁里礦區(qū)投入雙頻激電工作查明礦體空間分布有較好的地球物理前提。

表1 勘查區(qū)電性參數(shù)統(tǒng)計(jì)表

2 原理及工作方法

本次工作中投入激電測量儀器是由中南大學(xué)自行研制的SQ-3C輕便型雙頻道數(shù)字激電儀。本次激電中梯剖面測量采用中梯裝置，其中AB=1500m，MN=40m，跑極方向115°，測量網(wǎng)度100mX20m。激電測深采用裝置是對稱四極，其中AB最大為1200m，測量的電性參數(shù)是視幅頻率和視電阻率。

雙頻激電法是尋找金屬硫化礦的一種有效的物探方法，與電阻率方法相比，其優(yōu)越性表現(xiàn)為：不受地形影響，激電異常明顯，沒有假異常存在。雙頻激電法的核心技術(shù)是利用發(fā)送機(jī)將高頻、低頻兩種頻率的電流合成為特殊波形的雙頻電流同時(shí)向地下供電。此兩種頻率是相干的并可根據(jù)需要加以變換，通常高頻為4Hz，低頻為4/13Hz。接收機(jī)同時(shí)接收高頻電位差、低頻電位差，自動計(jì)算并顯示視幅頻率和高、低電位差，并可根據(jù)野外工作裝置計(jì)算出視電阻率，此兩種參數(shù)是由于目標(biāo)體受雙頻電流的激發(fā)，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后產(chǎn)生的信息，根據(jù)視幅頻率及視電阻率，可以達(dá)到尋找目標(biāo)體的目的[6，7]。

3 成果解釋

3.1 激電掃面異常解釋

該區(qū)幅頻率FS整體數(shù)值不大，通過對所采集樣本數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，勘查區(qū)整體數(shù)據(jù)服從正態(tài)函數(shù)關(guān)系，以背景值加三倍均方差進(jìn)行計(jì)算，再結(jié)合標(biāo)本測試數(shù)據(jù)，確定異常值的下限為2.4%。按2.4%為異常下限值在勘查區(qū)共圈出2處異常。見圖1。

3.1.1 Ⅰ號異常

如圖1（仁里礦區(qū)雙頻激電幅頻率等值線圖）所示，異常由2線～12線控制，異常濃度分帶和濃集中心非常明顯，有多個(gè)濃集中心，異常呈條帶狀，展布方向?yàn)楸睎|向，形態(tài)規(guī)整，展布方向與構(gòu)造F84走向基本一致，且異常分布在構(gòu)造破碎帶中；異常規(guī)模大，長度約為1100m，寬度約10m～20m，面積為0.13km2，幅頻率值最小值為0.9%，最大值為7.5%，一般在1.5%～3%之間，幅頻率值大于等于3%有30個(gè)，約占總數(shù)的9%；與幅頻率對應(yīng)的電阻率表現(xiàn)為中低阻，阻值約為1200Ω·m，總體呈現(xiàn)低阻高極化地質(zhì)體的電性特征。結(jié)合標(biāo)本測試結(jié)果和區(qū)內(nèi)地質(zhì)資料，推測激電異常受構(gòu)造F84控制，異?？赡苡蓸?gòu)造破碎帶中隱伏極化體引起的。

3.1.2 Ⅱ號異常

異常由3線～7線控制，呈條帶狀，北東方向展布，形態(tài)規(guī)整，展布方向與構(gòu)造F12走向基本一致，異常規(guī)模較大，長度約為460m，寬度約為5m～12m，強(qiáng)度較大，幅頻率最大值為3.1%，與幅頻率對應(yīng)的電阻率表現(xiàn)為中低阻，阻值約為1200Ω·m，呈現(xiàn)低阻高極化地質(zhì)體的電性特征。結(jié)合地質(zhì)，推測異常由構(gòu)造F12中金屬硫化物富集引起的，且受構(gòu)造F12控制。

3.1.3 工程驗(yàn)證情況

在Ⅰ號異常區(qū)施工了4個(gè)鉆孔，其中3個(gè)鉆孔見銅鉛鋅礦，鉆孔ZK01見三層礦，總礦厚5.86m，鉛品位0.57%～2.07%、鋅品位0.90%～3.41%；在下一中段的鉆孔ZK02孔見四層礦，總礦厚9.52m，且品位富，鉛品位0.41%～7.35%、鋅品位0.84%～1.34%，礦體沿傾向厚度增大，品位明顯變富；鉆孔ZK03見一層礦，總礦厚1.15m，品位較富，鉛品位0.36%、鋅品位0.41%。

3.2 激電測深異常解釋

在激電掃面基礎(chǔ)上，在異常區(qū)重點(diǎn)地段選做多條激電測深剖面，基本查明極化體在不同深度變化情況。測深采用對稱四極裝置，跑極方向?yàn)?15°。下面是6線激電測深成果解釋。

如圖2（仁里礦區(qū)6線激電測深斷面圖）所示，a圖(幅頻率等值線圖)可見，激電異常下限值為2.4%，激電異常非常明顯（藍(lán)色圈為異常區(qū)）異常呈橢圓狀，異常主要分布在點(diǎn)段180m～240m之間地下60m以下，異常在深部未見封閉，幅頻率最大值達(dá)5.3%，規(guī)模大，異常的濃度分帶和濃集中心明顯，異常往深部有變大變強(qiáng)趨勢。b圖（電阻率等值線圖）可見，電阻率反映電性界限明顯，總體呈現(xiàn)地表電阻率低，往深部電阻率逐漸增高，深部高阻為大的塊狀、山峰狀，在點(diǎn)段140m～240m之間電阻率等值線垂向梯度有明顯變化，表現(xiàn)為兩邊高阻中間低阻，推測在140m處存在低阻斷裂構(gòu)造F84，阻值約為1000Ω·m，且與幅頻率在空間上相對應(yīng)。

推測：地表低阻可能是第四系，中深部高阻體為片巖或花崗巖，中深部低阻異常為構(gòu)造F84，構(gòu)造F84位置位于點(diǎn)段140m處，構(gòu)造傾向?yàn)槟蠔|向，傾向70°左右，激電異常受斷裂構(gòu)造F84控制，激電異?？赡苁菢?gòu)造帶破碎帶中金屬硫化物富集引起。根據(jù)激電異常特征，在6線點(diǎn)段240m處施工了一個(gè)鉆孔（ZK02），見四層礦，總礦厚9.52m，且品位富，鉛品位0.41%～7.35%、鋅品位0.84%～1.34%，礦體沿傾向厚度增大，品位明顯變富，且見礦位置與推測異常帶位置基本一致，表明Ⅰ號異常中深部具有很好的找礦前景。

4 結(jié)論

（1）仁里礦區(qū)鉛鋅銅礦體嚴(yán)格受構(gòu)造控制，含礦構(gòu)造破碎帶激電特征與圍巖存在明顯差異，勘查區(qū)具備開展雙頻激電勘探的地球物理前提。

（2）本次激電中梯剖面測量工作圈定2處激電異常，結(jié)合礦區(qū)地質(zhì)情況和標(biāo)本測定結(jié)果，推測異?？赡苁軜?gòu)造控制，異常由構(gòu)造帶中隱伏極化體引起。圈出的2處異常均在含礦構(gòu)造破碎帶中，展布方向與構(gòu)造走向一致，控制的長度和寬度較大，幅頻率值都較高，濃集中心和濃度分帶明顯，幅頻率異常與電阻率異常在空間上具有一定對應(yīng)性，兩者相互驗(yàn)證。其中Ⅰ號異常規(guī)模大、強(qiáng)度大、面積大，為勘查區(qū)最大異常，找礦潛力大。

（3）激電異常延伸深度大，往深部有強(qiáng)度、規(guī)模增大的趨勢，異常深部未封閉，指示深部仍有很大找礦潛力。激電測深能有效查明極化體位置、規(guī)模、埋藏深度、厚度，經(jīng)鉆孔驗(yàn)證，在多條激電測深剖面上發(fā)現(xiàn)了規(guī)模大、品位富的鉛鋅銅礦體。鉆孔工作驗(yàn)證雙頻激電法對識別區(qū)內(nèi)隱伏礦體具有較強(qiáng)的有效性。

（4）本次在地表覆蓋層厚、構(gòu)造難以識別地區(qū)開展的找礦工作表明：在具備開展激電工作的地球物理前提下，通過開展激電工作可以有效圈定找礦靶區(qū)，能較好的評價(jià)靶區(qū)深部含礦特征和巖性結(jié)構(gòu)，為深部探礦工程設(shè)計(jì)、實(shí)施提供依據(jù)。