不同物探方法在深部金礦勘查中的應用對比研究

李邦勇

（貴州省地質礦產勘查開發(fā)局117地質大隊，貴州 貴陽550018）

自20世紀60年代我國開展大面積礦產普查工作以來淺部礦產資源大多勘查完畢，目前礦產普查工作已向深部地層展開，與此面對的找礦難度加大，成本提高的問題日益嚴重。為有效提高找礦速率，節(jié)約找礦成本，需選擇合適的礦產勘查方法和技術。

物探方法可高效、快速的圈定找礦靶區(qū)，是礦產普查強有力的手段之一。目前常用于金屬礦勘查的方法有重力勘探、磁法、地震、電法和放射性勘探等[1-4]。其中重、磁法所圈定的重、磁高值異常區(qū)多與巖體、巖體接觸帶及斷裂帶有關，而區(qū)域成礦與接觸帶或斷裂構造密切相關可作為找礦的依據(jù)[5]。當浸染狀礦體與其圍巖電性差異較小時，體極化作用下礦體的激發(fā)極化效應非常明顯，因此激發(fā)極化法在圈定含硫化物金屬礦脈中有良好的應用[6]。在以往的工作中大多選擇單一的物探方法，往往達不到預期找礦效果。通過在勘探區(qū)預先用多種物探方法進行試驗，選擇合適的物探方法；在滿足勘探要求的同時避免了選擇勘探效果不佳的物探方法，可節(jié)約找礦成本。本文針對西南地區(qū)卡林型金礦探查對比了磁法、激發(fā)極化法和音頻大地電磁測深三種物探方法的應用效果。

1 探測方法基本理論

1.1 磁法

磁法勘探是通過測量各種巖礦石在地磁中所引起的磁場變化，分析異常特征、分布規(guī)律及地質構造或地質體之間的內在聯(lián)系，以此尋找有用礦產資源和查明隱伏地質構造規(guī)律的一種地球物理勘探方法。按地質目的不同，將磁場分為正常磁場與磁異常，這里的正常場與磁異常概念是相對的。當消除了各種短期磁場變化以后，實測磁場與正常場的主磁場存在的差異成為磁異常。實地勘探時主要觀測量是磁場強度。

式中：Up是磁場力做的功即磁位；m為場源磁量；Tω為磁場強度。

1.2 激發(fā)極化法

激發(fā)極化法是通過激電效應即礦脈因電化學作用產生的隨時間緩慢變化的附加場現(xiàn)象來尋找金屬礦的電法勘探方法。對于呈層狀的巖體，激發(fā)極化效應表現(xiàn)為面極化，對于浸染狀礦體，表現(xiàn)為體極化。通過建立地下人工直流電場，依次加大供電電極與測量點電極之間的距離，測量得到不同深度下的地層電阻率數(shù)據(jù)，分析其變化規(guī)律，進而探明有礦產資源及類型。在銅礦床、鐵礦床、和金礦等金屬礦床均取得了―定的效果。下式為激發(fā)極化法觀測和計算的物理參數(shù)。

式中：ρs是所計算的視電阻率，K為裝置系數(shù)；U為測量電極M、N之間的電壓；I為供電電極M、N向地下供入的電流接；ηs為計算出視極化率；ΔU表示總場，ΔU1為一次場（激發(fā)電位差），為二次場。

1.3 音頻大地電磁

音頻大地電磁測深（AMT）是大地電磁法的一個分支。該方法探測是基于宇宙空間的電磁波以平面波的形式垂直入射到地面，電磁法遇到地質界面或者地質異常體時會發(fā)生反射、感應，地面通過觀測電磁場的場強，通過計算求取地質異常體的電性參數(shù)，從而通過地層的電性分布特征推斷地層的賦存變化情況。該方法屬于交流電法勘探范疇，其探測深度滿足趨膚效應，即當?shù)叵碌貙拥刭|信息（電性）一定的情況下，勘探深度與電磁波的頻率平方根成反比，與大地介質的電阻率的平方根成正比。當工作頻率高時，探測深度小，隨著工作頻率降低，探測深度也隨著增大。下式是表征均勻各向同性大地介質條件下地面電磁測量與大地電阻率的關系。

式中：δ為趨膚深度表示Hoy衰減到時電磁波傳播的距離；ρ為地層電阻率；f為電磁波的頻率；μ為磁導率，μ=μ0=4π×10-7H/m；T為時間域；E為電場強度，mV/km；H為磁場強度，T。

2 應用實例

貴州省黔西南某勘查區(qū)要需開展物探掃面工作，進一步研究區(qū)內的構造特征，了解深部構造及蝕變礦化信息。在普查區(qū)開展物探工作之前，首先在與普查區(qū)成礦條件及成礦類型相似的已知礦區(qū)典型地段，開展物探方法試驗工作，以選擇對該地區(qū)卡林型金礦勘查較有效的物探方法。

2.1 測量裝置和施工方法

本次物探方法試驗在勘查區(qū)礦體出露的位置布置并實測了一條物探綜合剖面，剖面與前期地質工作的勘探線剖面位置基本重合。根據(jù)現(xiàn)場施工條件在區(qū)內選用三種物探方法進行試驗：

1）高精度磁法勘探，采用GSM-19T標準質子磁力儀。

2）激發(fā)極化法（激電測深和激電中梯），其中激電中梯施工參數(shù)為供電極距AB=800 m、AB=1 200 m和AB=1 600 m；接收極距為MN=20 m，點距10 m，激電測深工作選擇等比（AB∶MN=10∶1）對稱四極方法。

3）音頻大地電磁，經試驗測定選擇電極距40 m進行數(shù)據(jù)采集。

2.2 成果解釋

根據(jù)現(xiàn)場實測資料首先繪制了磁法與激電中梯折線圖。圖1-1為高精度磁測ΔT折線圖，圖中ΔT整體呈較平緩的磁場特征，為低磁場背景區(qū)，大多異常變化在10 nT之內，由于礦區(qū)為低磁性的沉積巖地區(qū)，且礦體也是低磁性的，因此該磁場特征該地區(qū)的地層特征表現(xiàn)一致。圖1-2—圖14分別為AB=800 m、1 200 m、1 600 m的激電中梯ηa曲線，三種裝置的曲線特征相似，皆呈現(xiàn)中高極化率場特征，但各極距異常極值略有差異，隨著極距增大，異常極值逐漸增大，反應了該極化體規(guī)模較大，埋深范圍較深。

圖1 磁法與激電中梯折線圖

圖2為根據(jù)激發(fā)極化法和AMT實測數(shù)據(jù)繪制的剖面圖。圖2-1圖中極化率ηs異常較雜亂，主要可分為兩種斷面特征區(qū)域：以淺部區(qū)域為主的低值背景區(qū)；以深部區(qū)域為主的ηs異常區(qū)，大多ηs值在2%以上，極值可達5%以上，異常中心識別度高。圖2-2為激電測深視電阻率斷面圖，圖中整體視電阻率表現(xiàn)為低阻特征，ρs值大多在50～200Ω·m之間。僅在大號段的淺地表顯示幾處小范圍的高阻體，ρs值500～2 000Ω·m之間。在現(xiàn)場異常檢查時發(fā)現(xiàn)礦體北側大號段地層的砂巖中含有較多的離散狀黃鐵礦化。因此，該剖面顯示的中等帶狀異常主要由含金的硫化物富集斷裂蝕變帶所致，而小號段大范圍極值較高的異大多為含黃鐵礦化的地層所致，但某些區(qū)域的異?？赡転楹鸬牧蚧锔浇鼣嗔褞c含硫化物地層疊加所致。圖2-3為AMT視電阻率獨門面圖，圖中電性層大多橫向不連續(xù)，測線中部淺層區(qū)域視電阻率值變化較小，ρs值大多在50～150Ω·m之間；深部及中深部呈縱向高低阻交替展布的電性特征，由小號端至大端依次顯示高阻-低阻-中高阻-中低阻-中高阻。結合區(qū)內地質資料、認為淺部交替出現(xiàn)的高低阻為淺地表的不均勻地質體所致，深部橫向排列的高阻及低阻帶為地層本身的電性特征引起，也不排除少數(shù)低阻帶為斷層所致。

圖2 成果解譯斷面圖

3 結論

1）ΔT曲線基本呈穩(wěn)定、平緩的狀態(tài)，在已知礦區(qū)無明顯磁異常顯示。因此高精度磁法測量在勘查區(qū)內對礦體推斷及控礦構造的圈定時有效性較差。

2）勘查區(qū)控礦構造均發(fā)育在三疊系地層中，地層整體呈低視電阻率，且各組巖性無明顯差異，因此AMT取得的反演成果在礦體推斷及巖性劃分不能提供有利的信息。

3）激電中梯、激電測深的ηs成果資料均在已知礦體的位置及附近有較明顯的異常顯示，能通過視極化率異常結合已有成礦地質背景來對礦體及控礦構造進行圈定。因此激電中梯及激電測深的方法在該類型礦區(qū)內有較好的勘查效果。