自然電場法與激電法在妥拉海河一帶石墨礦普查中的應(yīng)用及成效

胡連成，余 濤，丁洋洋

(中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心青?？傟?duì)，青海 西寧 810008)

青海省石墨礦資源較為豐富，主要分布于青北秦祁昆成礦域柴達(dá)木周緣地區(qū)[1]，已發(fā)現(xiàn)了多處區(qū)域變質(zhì)巖型晶質(zhì)石墨礦床(點(diǎn))，但勘查工作相對(duì)滯后、勘查程度較低，可供開發(fā)利用的石墨礦資源較少。截止目前，僅對(duì)都蘭縣巴勒木特爾1 處石墨礦床開展了詳查工作[2]，其他礦床(點(diǎn))的工作程度僅為調(diào)查、預(yù)查、普查。妥拉海河一帶石墨礦普查區(qū)及周邊礦產(chǎn)勘查主要集中在金屬礦及玉石礦方面，未進(jìn)行針對(duì)石墨礦的找礦工作，石墨礦化情況及成礦前景不明。通過對(duì)普查區(qū)開展自然電位剖面測量和激電剖面測量，圈出多處自電異常帶和激電異常帶，經(jīng)過地表工程和鉆探施工驗(yàn)證，共圈定石墨礦化帶10 條，取得了較好的找礦成果。由此可見，物探法在妥拉海一帶石墨礦普查中的應(yīng)用效果顯著。

1 礦區(qū)地質(zhì)特征

妥拉海河一帶石墨礦普查區(qū)大地構(gòu)造位置屬東昆侖造山帶(I-7)之昆北復(fù)合巖漿弧(I-7-3)，成礦區(qū)帶屬Ⅳ-26 ②伯碦里克—香日德Fe、Au-Pb-Zn-Mo-石墨-螢石成礦亞帶[3](圖1)。

圖1 普查區(qū)大地構(gòu)造位置簡圖

普查區(qū)出露的主要地層為下元古界金水口巖群和第四系(圖2)。下元古界金水口巖群(Pt1J.a)在普查區(qū)內(nèi)廣泛分布，巖性以黑云斜長片麻巖夾大理巖為主，根據(jù)巖性組合特征分為片麻巖段(gn)和大理巖段(mb)。片麻巖段(gn)分布于普查區(qū)中部及西部，巖性組合以黑云斜長片麻巖夾薄層狀、透鏡狀大理巖為主；大理巖段(mb)在普查區(qū)內(nèi)呈層狀、似層狀、透鏡狀分布，巖石組合為大理巖、含石墨大理巖夾含石墨(鈣質(zhì))片麻巖，是區(qū)內(nèi)的主要找礦目標(biāo)層。區(qū)內(nèi)第四系主要分布在普查區(qū)中部及北東部，表層多為風(fēng)積砂，中部為亞砂土，下部為砂礫石層堆積[4]。

圖2 妥拉海一帶石墨礦區(qū)地質(zhì)簡圖

區(qū)內(nèi)總體構(gòu)造線為北西—南東向，地層多呈傾向南西的單斜層狀產(chǎn)出。礦區(qū)東部有一性質(zhì)不明斷層F1，呈北東—南西向分布，斷層經(jīng)過處地貌為溝谷、鞍部、埡口等負(fù)地形,斷層處見斷層角礫巖、斷層泥和破碎帶[5]。

區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)較強(qiáng)，主要為華力西期中—酸性侵入巖，巖性主要為斜長花崗巖、石英閃長巖等。下元古界金水口巖群經(jīng)受過較深的區(qū)域變質(zhì)作用，由于區(qū)內(nèi)巖漿巖的侵入，使得巖體周圍的地層巖石發(fā)生較強(qiáng)烈的熱變質(zhì)作用，多形成片麻巖、片巖、硅化巖等[6]。

2 物探異常特征

2.1 電性特征

普查區(qū)出露的地層主要為下元古界金水口巖群，為一套中—深變質(zhì)巖系，主要巖性有片麻巖、大理巖。區(qū)內(nèi)侵入巖以華力西期中酸性侵入巖為主，次為燕山期侵入巖。侵入巖巖性主要為斜長花崗巖。對(duì)普查區(qū)內(nèi)主要巖礦石采集電物性樣品140 件，進(jìn)行了電性參數(shù)測量(表1)。從表1 可見，石墨礦化體的極化率較高，一般為10%～40%，極大值47.15%，電阻率一般為10 ～100Ω·m，具有良好的導(dǎo)電性，而大理巖、片麻巖、斜長花崗巖等圍巖極化率一般為1%～5%，電阻率一般為600 ～2 000Ω·m。石墨礦化體相對(duì)圍巖呈明顯的低阻高極化特征。在物性標(biāo)本尺寸差別不大的情況下，含石墨(鈣質(zhì))片麻巖兩端電位差通常達(dá)到10 ～30mV，一般石墨含量越高，電位差越大，而大理巖、片麻巖、斜長花崗巖等圍巖電位差通常小于10mV。

表1 巖礦石電性參數(shù)統(tǒng)計(jì)表

普查區(qū)其他低阻高極化干擾體較少見，但遇到斷層、溝(河灘)以及覆蓋較厚地段會(huì)出現(xiàn)較低的電阻率，應(yīng)注意與目標(biāo)礦異常區(qū)分。此外，區(qū)內(nèi)部分片麻巖露頭褐鐵礦化較強(qiáng)，巖石新鮮面可見黃鐵礦呈細(xì)脈狀分布，激電在該類巖石分布區(qū)呈低阻高極化特征，自然電位有幾十至上百的負(fù)異常，異常解譯時(shí)應(yīng)結(jié)合地質(zhì)特征，綜合分析。石墨具有良好的導(dǎo)電性，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，能夠長久維持電子導(dǎo)電性不變[7]，石墨礦化體表面電位跳躍大，從地表測得的自然電位值異常強(qiáng)度和梯度都很大，與圍巖間存在明顯的電性差異，采用電法在本區(qū)尋找石墨礦具備良好的地球物理前提。分析視極化率、視電阻率特征能大致判斷出礦體空間位置，排除低品位礦化影響，能較好的指導(dǎo)槽探、鉆探工程布設(shè)[8]。

2.2 自然電位異常特征

通過1 ∶1 萬自然電位剖面測量，在普查區(qū)共圈出12 個(gè)自電異常帶(圖3)，普查西區(qū)、東區(qū)北部自電異常走向?yàn)楸蔽飨?，普查東區(qū)南部自電異常走向近東西向，異常走向與區(qū)內(nèi)地層走向總體一致，呈條帶狀分布。

圖3 普查區(qū)自電異常分布示意圖

(1)普查西區(qū)共圈出4 個(gè)自電異常，現(xiàn)將其中SP2-1 自電異常帶特征敘述如下：

SP2-1 異常位于普查西區(qū)西側(cè)，長約2.3km，寬約460m，呈扁豆?fàn)罘植?，異常形態(tài)寬緩，峰值明顯，自電負(fù)異常最強(qiáng)為-488.5mV。自電異常走向上連續(xù)性較好，相鄰剖面均有明顯峰值相對(duì)應(yīng)。異常區(qū)西段有零星含石墨(鈣質(zhì))片麻巖、含石墨大理巖出露，中部、西段均為第四系覆蓋物。結(jié)合測區(qū)各類巖礦石電性特征，推斷異常由石墨礦化體引起，為礦致異常。

(2)普查東區(qū)共圈出8 個(gè)自電異常帶，現(xiàn)將其中SP4 自電異常帶特征敘述如下：

SP4 異常位于普查西區(qū)南部，呈條帶狀東西向展布，長約6km，寬約700m，自電異常在剖面上形態(tài)寬緩，負(fù)異常最強(qiáng)為-450mV，走向上連續(xù)性較好。異常區(qū)大部分為第四系覆蓋物，個(gè)別地段見含石墨(鈣質(zhì))片麻巖出露。結(jié)合含石墨(鈣質(zhì))片麻巖電性特征，推斷異常由含石墨(鈣質(zhì))片麻巖引起，為礦致異常。

2.3 激電異常特征

通過1 ∶1 萬激電剖面測量，在普查區(qū)共圈出15 個(gè)激電異常帶(圖4)，激電異常帶與自電異常帶套合較好，反映了石墨礦化體低電位、低阻高極化的電性特征，與圍巖形成了明顯的電性差異。

圖4 普查區(qū)激電異常分布示意圖

(1)普查西區(qū)共圈出5 個(gè)激電異常帶，現(xiàn)將其中E2-1 激電異常帶特征敘述如下：

E2-1 異常位于普查西區(qū)西段，長約2.2km，寬約200m，呈條帶狀北西西向展布，視極化率極大值22.66%，視電阻率極小值為9Ω·m，異常峰值突出。異常區(qū)大部分為第四系覆蓋物，僅在西段有少量片麻巖、大理巖出露。激電異常強(qiáng)度大，走向延伸穩(wěn)定，表明礦體連續(xù)性好，有一定規(guī)模。

(2)普查東區(qū)共圈出10 個(gè)激電異常帶，現(xiàn)將其中E4-2 激電異常帶特征敘述如下：

E4-2 異常位于普查東區(qū)南部，長約1.6km，寬約160m，視極化率極大值11.02%，視電阻率極小值31.77Ω·m，呈長條狀東西向展布。異常峰值明顯，走向延伸較穩(wěn)定。結(jié)合含石墨(鈣質(zhì))片麻巖電性特征，推斷異常由含石墨( 鈣質(zhì)) 片麻巖引起，為礦致異常。異常區(qū)自電異常寬緩，可能與第四系覆蓋有關(guān)。

3 異常推斷解釋

3.1 自電異常推斷解釋

普查區(qū)共圈定12 個(gè)自電異常，現(xiàn)將其中2 個(gè)主要自電異常帶解釋推斷分述如下：

(1)普查西區(qū)：SP2-1 異常帶走向上連續(xù)性較好，與含礦層位大理巖層相對(duì)應(yīng)，結(jié)合測區(qū)各類巖礦石電性特征，推斷異常由石墨礦化體引起，為礦致異常。異常帶走向兩端峰值較明顯，推測石墨礦化體埋深較淺，第四系厚度較??；異常帶中部自電異常較寬緩，推測第四系厚度較大，石墨礦化體埋深較深。經(jīng)由地表工程18TC3901、18TC4101、19TC3701、以鉆代槽鉆孔19ZK2301、20ZK1901、20ZK2701、20ZK3103、20ZK3501 控制驗(yàn)證，見多層石墨礦體，石墨礦體連續(xù)性較好，厚度、品位較穩(wěn)定，異常帶兩端石墨礦體埋深較淺，中部石墨礦體埋深較深。

(2) 普查東區(qū)：SP6 異常位于普查東區(qū)南側(cè)，呈條帶狀北西西向展布，長約11.5km，寬200 ～800m，自電負(fù)異常最強(qiáng)為-635mV。異常在剖面上形態(tài)總體寬緩，峰值明顯，走向上連續(xù)穩(wěn)定。異常區(qū)多為第四系覆蓋物，僅在西段山脊、懸崖處可見少量基巖出露。在第四系覆蓋區(qū)自電異常形態(tài)寬緩，強(qiáng)度適中，在基巖裸露地區(qū)自電異常形態(tài)呈鋸齒狀分布，負(fù)異常強(qiáng)度大。結(jié)合測區(qū)各類巖礦石電性特征，推斷異常由石墨礦化體引起，為礦致異常。 經(jīng) 探 槽 工 程TC112、18TC20301、TC103、18TC25802 地表揭露，均見石墨礦體，鉆探工程19ZK21101、19ZK20701、19ZK21201、19ZK25804深部追索后顯示礦體延深較大。異常帶與礦化體對(duì)應(yīng)較好，但異常帶分布斷斷續(xù)續(xù)不均勻，顯示了礦化體的分布不均勻[9]。

石墨礦化體一般賦存于含石墨(鈣質(zhì))片麻巖中，少量賦存于含石墨大理巖中，自然電位表現(xiàn)為強(qiáng)負(fù)異常，通過自然電位測量比較容易發(fā)現(xiàn)。自然電位值由正變負(fù)基本反映了巖性由片麻巖、大理巖或花崗閃長巖過渡為含石墨大理巖、含石墨(鈣質(zhì))片麻巖。自然電位負(fù)異常與地表圈出的含礦帶對(duì)應(yīng)較好，負(fù)異?；痉从沉藚^(qū)內(nèi)石墨礦化帶的分布區(qū)域。自然電位負(fù)值在剖面上跳躍變化，梯度變化大、負(fù)異常強(qiáng)度大，該類異?；九c礦化質(zhì)量好的石墨礦體相吻合[10]。此外，普查區(qū)地形切割強(qiáng)烈，相對(duì)高差較大，屬中、高山區(qū)，測量結(jié)果會(huì)受到一定的山地電場影響，應(yīng)注意與礦致異常區(qū)分[11]。

3.2 激電異常推斷解釋

普查區(qū)共圈定15 個(gè)激電異常，現(xiàn)將其中2 個(gè)主要激電異常帶解釋推斷分述如下：

(1)普查西區(qū)：E2-1 激電異常帶與SP2-1 自電異常帶套合較好，異常帶在剖面上形態(tài)規(guī)則，呈條帶狀展布，低阻高極化特征明顯，結(jié)合測區(qū)石墨礦(化)體電性特征推測激電異常由石墨礦(化)體引起，為礦致異常，礦體連續(xù)性較好，傾向上延伸較穩(wěn)定。在普查西區(qū)選取23 線地物綜合剖面為典型剖面進(jìn)行對(duì)比分析(圖5)。該剖面第四系覆蓋較厚，槽探施工未達(dá)到地質(zhì)目的，而激電表現(xiàn)為低阻高極化異常，與自電異常套合較好，推斷深部有石墨礦體賦存。經(jīng)鉆探工程深部驗(yàn)證，見5 層石墨工業(yè)礦體，2 層低品位礦體，礦體在走向及傾向上延伸較穩(wěn)定。礦體北端視電阻率值明顯升高，視極化率降低，自電負(fù)異常從強(qiáng)變?nèi)?，反映了圍巖高阻、低極化、高電位的電性特征。

圖5 普查西區(qū)23 線地物綜合剖面圖

(2)普查東區(qū)： E4-2 激電異常帶與SP4 自電異常帶套合較好，異常帶在剖面上形態(tài)規(guī)則，東西向展布，與含礦層位大理巖層相對(duì)應(yīng)，激電異常較寬緩，低阻高極化特征明顯，但異常區(qū)部分極化率峰值不明顯，結(jié)合測區(qū)石墨礦(化)體電性特征推測激電異常由石墨礦(化)體引起，為礦致異常，礦體走向上連續(xù)性較好，傾向上部分礦體深部有變薄變貧趨勢。在普查東區(qū)選取112 線地物綜合剖面為典型剖面進(jìn)行對(duì)比分析(圖6)。測線上第四系覆蓋較厚，在低阻高極化處施工了探槽，見1 層石墨礦體，真厚度6.78m。剖面中部低阻高極化異常明顯，兩端視極化率值降低，視電阻率值升高。異常形態(tài)南緩北陡，反映了極化體產(chǎn)狀南傾。經(jīng)鉆探工程深部驗(yàn)證，見7層石墨礦體。品位2%～11%，與視極化率、視電阻率曲線較對(duì)應(yīng)，部分礦體深部有貧化、尖滅趨勢。

圖6 普查東區(qū)112 線地物綜合剖面圖

普查區(qū)石墨礦體激電表現(xiàn)為明顯的低阻高極化特征，且伴有很強(qiáng)的自電負(fù)異常，與圍巖片麻巖、大理巖、斜長花崗巖的電性特征存在明顯差異。當(dāng)?shù)谒南蹈采w較厚時(shí)，因風(fēng)積砂、洪積物極化率小、電阻率小，而使視極化率幅值整體有一定減弱，但視電阻率幅值影響不大[12]。大理巖、不含黃鐵礦化的片麻巖及斜長花崗巖通常呈中高阻低極化特征，但部分片麻巖節(jié)理、裂隙中含少量黃鐵礦化，激電呈現(xiàn)為中高阻、高極化、高電位特征，與目標(biāo)礦體電性存在一定差異。此外，區(qū)內(nèi)個(gè)別地段有較破碎的褐鐵礦化片麻巖，可能會(huì)引起低阻高極化異常，但自然電位值平緩，與礦致異常有一定差異。激電異常解釋推斷時(shí)應(yīng)綜合分析視極化率、視電阻率、自然電位及地質(zhì)現(xiàn)象，以提高物探解譯的準(zhǔn)確率[13]。

4 結(jié)論

(1)通過1 ∶1 萬自然電位剖面測量工作，圈定自然電位異常帶12 處。通過工程施工驗(yàn)證表明區(qū)內(nèi)石墨礦化自然電位表現(xiàn)為負(fù)異常，石墨礦體自然電位表現(xiàn)為強(qiáng)負(fù)異常，圍巖自然電位一般表現(xiàn)為正值。較好的反映了近地表含礦帶的分布區(qū)域。異?；九c石墨礦(化)體相吻合，能較好指導(dǎo)地表工程的布設(shè)及施工。

(2)通過1 ∶1 萬激電中梯剖面測量工作，共圈定激電異常帶15 處。通過工程施工驗(yàn)證表明區(qū)內(nèi)礦體傾向上延伸情況及礦化質(zhì)量變化情況基本與激電異常相吻合，石墨礦(化)體激電表現(xiàn)為明顯的低阻高極化特征，圍巖激電表現(xiàn)為明顯的高阻低極化特征，對(duì)深部工程的布設(shè)具有較好的指導(dǎo)意義。

(3)異常圈定劃分及解釋推斷時(shí)應(yīng)綜合分析視極化率、視電阻率、自然電位及地質(zhì)特征，排除山地電場影響，對(duì)比分析并排除圍巖中可能對(duì)激電產(chǎn)生的影響因素，加強(qiáng)對(duì)物探異常解釋的合理性，提高工程布設(shè)的準(zhǔn)確性。

(4)自然電場法和激電法在妥拉海河一帶石墨礦普查中應(yīng)用合理，取得了較好的找礦成果，以此為鑒，可以在后期石墨礦找礦工作中推廣自電、激電剖面測量的綜合應(yīng)用，結(jié)合地質(zhì)，對(duì)物探異常進(jìn)行合理推斷解釋，大致圈定含礦靶區(qū)，特別是在第四系覆蓋地段效果尤為顯著，為后期工程的布設(shè)提供技術(shù)依據(jù)。

(5)新形勢下地質(zhì)礦產(chǎn)找礦工作難度越來越大，合理有效的找礦方法尤為重要。結(jié)合物探尋找石墨礦及其他礦產(chǎn)的新型找礦方法既節(jié)省了人力物力，控制了找礦成本，又提高了礦化帶圈定的準(zhǔn)確合理性，結(jié)合地質(zhì)工作的研究分析，圈出成礦的最佳地段，避免了工程施工的盲目性，能有效提高找礦效果。