雙頻激電法在西藏尋找破碎蝕變型金礦中的應(yīng)用效果及與時(shí)間域激電法的對(duì)比研究

羅敏玄，李 新，吳 豐，聶小力，黃錦彥，楊果林

(中國地質(zhì)調(diào)查局長沙自然資源綜合調(diào)查中心，湖南 長沙 410699)

雙頻激電法基于變頻法發(fā)展而來，通過同時(shí)向大地供入2個(gè)頻率的電流，并同時(shí)觀測(cè)2個(gè)頻率信號(hào)對(duì)應(yīng)的響應(yīng)，從而計(jì)算出幅頻率，達(dá)到觀測(cè)目標(biāo)體激發(fā)極化效應(yīng)強(qiáng)弱的目的[1]。相比傳統(tǒng)時(shí)間域激電法而言，雙頻激電法是一種相對(duì)效率較高，裝備輕便，成本較低的找礦方法[2]。研究區(qū)位于西藏山南措美地區(qū)，全區(qū)平均海拔約5 100 m，相對(duì)高差約100 m，地形相對(duì)平緩，植被稀少，人煙罕至。區(qū)內(nèi)工作程度較低，前人開展的工作主要是1∶20萬～1∶25萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查及少量地球化學(xué)調(diào)查工作。已有研究表明，利用雙頻激電法在高寒高海拔地區(qū)開展找礦工作，具有一定效果。本次研究工作屬于“西藏1∶5萬夏瓦、小扎扎、德雄、措美縣幅區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查”項(xiàng)目工作的一部分，著重對(duì)利用雙頻激電法尋找破碎蝕變型金礦脈的有效性進(jìn)行了研究，同時(shí)結(jié)合實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)開展了該方法與時(shí)間域激電法的對(duì)比研究。

1 研究區(qū)地質(zhì)概況

研究區(qū)位于青藏高原南部岡底斯-喜馬拉雅造山系東北部，地處喜馬拉雅地塊，雅魯藏布縫合帶與藏南拆離斷裂系之間，三級(jí)構(gòu)造單元屬于拉軌崗日被動(dòng)陸緣盆地[3]。地層分區(qū)屬喜馬拉雅地層區(qū)中的康馬-隆子地層分區(qū)和北喜馬拉雅地層分區(qū)，成礦帶屬于北喜馬拉雅成礦亞帶。

研究區(qū)出露巖層主要為下侏羅統(tǒng)日當(dāng)組(J1r)深灰色頁巖夾淺灰色透鏡狀泥灰?guī)r，中下侏羅統(tǒng)陸熱組(J1-2l)為淺灰色灰?guī)r、含藻屑微晶灰?guī)r與鈣質(zhì)泥巖、粉砂質(zhì)泥巖互層，以及第四系(Q)[4]。輝綠(玢)巖(K1βμ)規(guī)模稍大，部分具氣孔杏仁狀構(gòu)造。研究區(qū)位于覺拉-玉米褶皺沖斷帶內(nèi)，處于格烏勒斷裂與斷加-羅布勒斷裂之間，變質(zhì)作用以區(qū)域低溫動(dòng)力變質(zhì)作用為主，局部發(fā)生接觸變質(zhì)作用和動(dòng)力變質(zhì)作用，巖石強(qiáng)烈蝕變，次閃石化、碳酸鹽化，構(gòu)成交代殘留結(jié)構(gòu)，礦物成分主要有斜長石、輝石及不透明鈦鐵氧化物，局部的巖漿及構(gòu)造作用為破碎帶內(nèi)的巖石蝕變成礦創(chuàng)造了有利條件。

2 研究區(qū)地球物理特征

利用泥團(tuán)法測(cè)定區(qū)內(nèi)出露的主要巖(礦)石標(biāo)本，得到區(qū)內(nèi)主要巖(礦)石電阻率(ρs)及幅頻率(Fs)等電性參數(shù)見表1。

表1 研究區(qū)主要巖(礦)石標(biāo)本電性參數(shù)

由表1數(shù)據(jù)結(jié)合區(qū)內(nèi)地層特征分析可知：深灰色粉砂質(zhì)頁巖具有低阻較高極化的特征，而深灰色粉砂質(zhì)頁巖在區(qū)內(nèi)分布較廣，可能對(duì)激電工作造成干擾；輝綠巖具有高阻低極化特征，礦化蝕變巖具有中等電阻較高極化的特征，同深灰色頁巖相比前者電阻率值較高，這是區(qū)分礦致異常與非礦致異常的關(guān)鍵信息[5-12]。

3 儀器設(shè)備及工作方法

物探工作使用的激電儀有DQ-1000大深度輕便型激電儀(以下簡稱DQ-1000)和重DJS-9大功率直流激電測(cè)量系統(tǒng)(以下簡稱DJS-9)，其中以DQ-1000為主，選取的頻點(diǎn)為2頻點(diǎn)(4/13 Hz,4 Hz)。

根據(jù)研究區(qū)地形地質(zhì)條件、化探異常以及地表礦化線索，布設(shè)了5條東西向長2 100 m，線距為100 m的激電中梯剖面，點(diǎn)距20 m，分別為0線、2線、4線、6線、8線(見圖1)。

圖1 研究區(qū)激電中梯測(cè)量剖面平面視電阻率(a)和視幅頻率(b)

通過實(shí)地供電實(shí)驗(yàn)及理論推算，激電中梯工作供電極距采用1 520 m，結(jié)合旁測(cè)單次可測(cè)量5條長1 050 m的剖面，再通過縱向移動(dòng)一次AB完成測(cè)網(wǎng)所布激電中梯工作。在剖面線中部設(shè)置2個(gè)接頭點(diǎn)，分別為52、53號(hào)點(diǎn)。MN極距為40 m，采用短導(dǎo)線法測(cè)量。

4 異常特征及解釋推斷

通過激電中梯剖面測(cè)量，得到研究區(qū)激電中梯剖面平面圖(見圖1)以及平面異常圖(見圖2)，圈定激電中梯異常4處，分別為YC1，YC2，YC3，YC4(見圖3)。

圖2 研究區(qū)激電中梯平面等值線視電阻率(a)和視幅頻率(b)

激電異常YC1位于測(cè)區(qū)西側(cè)，視電阻率為100～150 Ω·m，視幅頻率為2%～3%，為中低電阻中等極化異常，延伸長度超過600 m，呈橢圓狀分布,北端未封閉。原有探槽TC15-1已在2號(hào)剖面線14號(hào)點(diǎn)南揭露到1號(hào)、2號(hào)礦脈(見圖3)，因此初步推斷激電異常YC1為礦化蝕變帶所致。

激電異常YC2位于測(cè)區(qū)中部，視電阻率為100～200 Ω·m，視幅頻率為5%～5.5%，為中低阻中高極化異常，大致呈南北走向，呈條帶狀分布，延伸長度超過600 m，兩端未封閉，投影寬度約200 m，初步推斷激電異常YC2為礦化蝕變帶所致，但該處地形相對(duì)低洼，覆蓋層較厚，槽探難以揭露，因此沒有開展工程驗(yàn)證工作。

激電異常YC3位于測(cè)區(qū)中部偏東，視電阻率為100～200 Ω·m，處于視電阻率由中高阻向中低阻過渡地帶，平均視幅頻率約為-0.8%，為負(fù)極化中低阻異常，大致呈北北西走向，呈不規(guī)則條帶狀分布，兩端未封閉。經(jīng)重復(fù)觀測(cè)及數(shù)據(jù)復(fù)核后，認(rèn)為該負(fù)極化異常并非誤差引起，而是隱伏異常體所致，之后結(jié)合化探異常在該處施工探槽TC15-2，揭露到3號(hào)礦脈，厚2.15 m，產(chǎn)狀為329°∠54°，與異常YC3展布方向吻合，金品位0.58×10-6～1.95×10-6，銻品位5.60%～10.2%，為破碎蝕變巖夾石英細(xì)脈型礦脈。

激電異常YC4位于測(cè)區(qū)東部，視電阻率低于100 Ω·m，視幅頻率3%～5%，呈條帶狀分布，延伸約300 m，大致呈南北向，北側(cè)未封閉。地面調(diào)查工作發(fā)現(xiàn)，8號(hào)剖面線94號(hào)點(diǎn)北40 m處有礦脈露頭(礦點(diǎn)D5)，因此推斷激電異常YC4為蝕變礦化帶所致，之后依托該異常，在礦點(diǎn)D5南部100 m處施工近東西向探槽TC15-5，揭露到4號(hào)礦脈，4號(hào)脈為金銻礦脈，類型為破碎蝕變巖夾石英細(xì)脈型，控制走向長約100 m，厚0.97～1.67 m，產(chǎn)狀為81°～112°∠77°～89°，與異常YC4展布方向吻合。

5 雙頻激電法與時(shí)間域激電法的對(duì)比分析

對(duì)于時(shí)間域激電而言，視極化率ηs表達(dá)式為：

(1)

式(1)中ΔV(T)為通電時(shí)間足夠久后T時(shí)刻的總場(chǎng)，ΔV1(t0)表示通電時(shí)間足夠短t0時(shí)刻的一次場(chǎng)。

對(duì)于雙頻激電而言，視幅頻率Fs表達(dá)式為：

(2)

式(2)中ΔV(fL)表示低頻電位差，ΔV(fH)表示高頻電位差。當(dāng)T→∞，t0→0，fL→0，fH→∞，則有：

(3)

由式(3)可得ηs=Fs，但通常T、t0、fL、fH的選擇都不可能達(dá)到極限情況，在實(shí)際生產(chǎn)中也不需要絕對(duì)的極限狀況，故一般ηs和Fs數(shù)值上并不相等，但二者的變化規(guī)律相同，所以我們認(rèn)為時(shí)間域激電和雙頻激電“等效”而不是“相等”。

由于T、t0、fL、fH的選擇都不可能達(dá)到極限，因此在實(shí)際應(yīng)用中對(duì)T、t0、fL、fH的不同選擇會(huì)造成采集數(shù)據(jù)的差異化。在研究區(qū)激電中梯4號(hào)剖面西段分別利用DQ-1000和DJS-9兩套激電儀采用不同的參數(shù)采集數(shù)據(jù)(見圖4)，其中Fs1使用2頻點(diǎn)(4/13 Hz，4 Hz)，F(xiàn)s2使用0頻點(diǎn)(1/13 Hz，1 Hz)，ηs1使用供電時(shí)間T0為2 s，延時(shí)200 ms，ηs2使用供電時(shí)間T0為4 s，延時(shí)200 ms。

圖4 雙頻激電儀與直流激電儀剖面數(shù)據(jù)對(duì)比

由圖4分析可得：①雖然ηs和Fs數(shù)值差異較大，但變化趨勢(shì)基本一致，這說明在表明極化效應(yīng)相對(duì)強(qiáng)弱上是等效的；②采用較大供電時(shí)間或者較低頻率的頻點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)，對(duì)應(yīng)所測(cè)得的ηs和Fs的數(shù)值同樣較大，觀測(cè)結(jié)果更明顯，特別是在地下目標(biāo)體極化效應(yīng)較強(qiáng)的區(qū)域更加明顯，這與激發(fā)極化的微觀原理是相通的，但供電時(shí)間越大或者工作頻點(diǎn)越低，數(shù)據(jù)測(cè)量的效率就越低，因此工作中具體使用哪種供電參數(shù)還需要結(jié)合實(shí)際需要而定；③Fs曲線相比ηs曲線震蕩更明顯，這在一定程度上說明用雙頻激電法反應(yīng)地下介質(zhì)的激電效應(yīng)比時(shí)間域激電法相對(duì)更靈敏，也說明找礦效果更明顯。

6 成果和結(jié)論

1)通過本次工作，初步查明了西藏措美地區(qū)廣泛發(fā)育的下侏羅統(tǒng)日當(dāng)組、中下侏羅統(tǒng)陸熱組地層以及零星發(fā)育的輝綠巖的巖石電性參數(shù)特征，為該區(qū)域的物探電法工作積累了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

2)通過激電中梯剖面測(cè)量圈定激電異常4處并對(duì)異常做出了解釋推斷，利用其中的3處異常指導(dǎo)地面槽探工作布設(shè)，均揭露到礦脈，有效支撐了研究區(qū)找礦工作，也驗(yàn)證了利用雙頻激電法尋找破碎蝕變型金礦脈效果良好。

3)雙頻激電法與時(shí)間域激電法其理論本質(zhì)是等效的，雙頻激電法在一定程度上更能反映地下目標(biāo)體的激電效應(yīng)，但具體使用哪種工作頻率還需要結(jié)合工作實(shí)際，特別是要結(jié)合地層巖石電性參數(shù)加以確定。