雙頻激電法在貴州烏蒙山區(qū)杜家橋鉛鋅礦勘查中的應用

蒙應華， 王永泰， 楊仕欲

（1.貴州省地質調(diào)查院，貴州 貴陽 550081;2.貴州省地質物探開發(fā)應用工程技術研究中心，貴州 貴陽 550081）

0 引言

杜家橋鉛鋅礦位于烏蒙山中部五指山地區(qū)，前人對其成礦模式、地質特征及找礦遠景開展了綜合研究，認為其產(chǎn)出特征與川滇黔地區(qū)鉛鋅礦相似，均屬于低溫熱液型含硫化物礦床，主要含礦層位為震旦系燈影組和寒武系清虛洞組，具有較好的找礦前景[1-8]。2016年，中國地質調(diào)查局成都地質調(diào)查中心實施了“烏蒙山區(qū)地質礦產(chǎn)綜合調(diào)查”項目，對該礦區(qū)開展了綜合調(diào)查及評價，推進了礦區(qū)資源深度勘查的進度。受山區(qū)地形、地貌及高壓線等因素干擾，物探技術手段受到限制，目前該區(qū)尚未運用綜合物探方法開展相關研究，對礦區(qū)相關礦床的空間分布特征還不了解。雙頻激電法是尋找含硫化物礦床的有效物探勘查手段，已廣泛應用于多金屬礦勘查與評價中，尤其對鉛鋅礦勘查具有較好的效果。該方法具有裝置輕便、工作效率高、極化率參數(shù)受地形及電磁波干擾小等特點，適用于復雜山區(qū)的礦產(chǎn)資源勘查[9-17]。為降低地形等不利因素及人文干擾的影響，采用雙頻激電法，以激電中梯方式開展掃面測量，對激電異常進行綜合分析，再針對成礦有利區(qū)和激電異常區(qū)，利用對稱四極測深進一步查明異?？臻g狀態(tài)，推測成礦有利部位，為鉛鋅礦綜合調(diào)查評價提供地球物理技術支撐。經(jīng)鉆探驗證，取得了較好的找礦效果，可為類似山區(qū)復雜地形低溫熱液型硫化物礦床勘查提供借鑒。

1 地質特征

1.1 地層

圖1 研究區(qū)地質略圖及物探測線布設Fig.1 Geological map and geophysical line layout in the study area

1.2 構造

研究區(qū)大地構造位置位于特提斯—喜馬拉雅與濱太平洋巨型構造域的結合部位，屬揚子準地臺西南緣。區(qū)域重力資料顯示，該區(qū)基本受4條深斷裂控制，西為紫云—埡都深大斷裂，北為納雍—息烽深大斷裂，南為安順—鎮(zhèn)遠深大斷裂，東為遵義—貴陽SN向斷裂。其中，紫云—埡都深大斷裂和納雍—息烽深大斷裂與研究區(qū)成礦關系尤為密切。

研究區(qū)構造較復雜，褶皺和斷裂多呈NE向和NW向，背斜呈寬緩狀，多數(shù)被斷裂破壞，是區(qū)內(nèi)鉛鋅礦的重要控礦構造，鉛鋅礦化點產(chǎn)出于背斜近軸部[18]。

1.3 礦體特征

研究區(qū)鉛鋅礦主要含礦層位為震旦系燈影組和寒武系清虛洞組。礦體有斷裂型礦體和斷裂旁側似層控型礦體2種產(chǎn)出類型。

（1）礦石礦物成分。礦石礦物主要為方鉛礦，其次為閃鋅礦，脈石礦物有黃鐵礦、石英、白云石、重晶石。礦石礦物與脈石礦物共生，組成不同的礦物組合。

（2）礦石結構構造。礦石具有他形晶顯微粒-粗粒結構、溶蝕交代結構、壓碎結構等，呈浸染狀、細脈狀、網(wǎng)脈狀、團塊狀構造。

（3）礦石類型。礦石主要為浸染狀、角礫狀及細脈狀，以稀疏浸染狀礦石為主，其次為星點狀礦石。按氧化程度，分為氧化礦石、混合礦石和硫化礦石，以硫化礦石為主。

（4）礦體圍巖及圍巖蝕變。礦體圍巖為燈影組白云巖，近礦圍巖蝕變有白云石化、硅化、重晶石化、黃鐵礦化，次生蝕變有褐鐵礦化。

2 地球物理特征

巖（礦）石的電性差異是物探工作的地球物理前提。根據(jù)研究區(qū)地質特征，采用對稱小四極泥團法對研究區(qū)7個主要巖性單元及鉛鋅礦化新鮮露頭進行了現(xiàn)場測定，獲得電阻率和極化率參數(shù)270組，具體統(tǒng)計結果見表1。

表1 研究區(qū)巖（礦）石電性參數(shù)統(tǒng)計結果

由表1可知，研究區(qū)鉛鋅礦化與圍巖存在明顯的電性差異。就極化率而言，鉛鋅礦化極化率最高可達6.77%，平均值為4.96%，是其圍巖極化率的2～5倍，表現(xiàn)為高極化特征，鉛鋅礦化表現(xiàn)出的高極化特征應為鉛鋅礦化中含硫化礦物或伴生黃鐵礦所致; 就電阻率而言，鉛鋅礦化平均電阻率相對較低，僅為950.25 Ω·m，是其圍巖電阻率的1/2～1/5，表現(xiàn)為低阻特征。鉛鋅礦化的低阻高極化特征，具備了開展物探雙頻激電法間接查找鉛鋅礦的地球物理前提[18]。

3 野外工作方法

3.1 儀器設備

野外觀測采用湖南繼善高科技有限公司研制的SQ-3C雙頻道輕型激電儀。該儀器是一種頻率域激發(fā)極化儀器，將發(fā)送高、低2種頻率的電流信號合成為特殊波形，同時向地下發(fā)送，并由配套的接收機接收，通過供入地下的電流信號激勵大地介質，利用地下巖體與礦體之間不同的激電頻譜特征和差異，達到找礦的目的，可廣泛應用于銅、鉛、鋅、鐵等礦產(chǎn)資源勘探及地下水資源調(diào)查[10-17]。采集的參數(shù)主要為供電電流I、電位差ΔVMN和視極化率[9]。

3.2 測線布設

根據(jù)研究區(qū)地形及地物條件，沿近似垂直的斷裂布設NW向激電中梯測線26條，測網(wǎng)網(wǎng)度為100 m×20 m，即線距為100 m，點距為20 m，測線長380～1 500 m，供電極距AB=1 200 m，MN中心點為測量記錄點，長度>800 m的剖面采取分段重疊測量方式。在激電中梯成果的基礎上，在成礦有利區(qū)的激電異常部位布設激電測深點12個。物探測線布設見圖1。

3.3 裝置類型及工作方法

采用雙頻激電中梯裝置和對稱四極測深裝置開展綜合勘探，結合研究區(qū)地質、老硐調(diào)查等資料[18]，進一步了解異常特征及空間形態(tài)。

3.3.1 激電中梯

將供電電極A、B固定，測量電極M、N在AB中部2/3段逐點測量，記錄點為M、N的中心點O（圖2）。當向地下供入穩(wěn)定直流電時，測量電極M、N可測得一次場電位差ΔV1和由地下介質的激發(fā)極化特性而產(chǎn)生的二次場電位差ΔV2，通過剖面逐點來回測量，從而達到了解電性分布情況的目的[3-4]。經(jīng)現(xiàn)場試驗，選用異常特征反映較好、信號較穩(wěn)定的2個頻點（4 Hz與4/13 Hz）及電極距MN=40 m開展野外作業(yè)。

圖2 激電中梯工作原理Fig.2 IP middle ladder working principle diagram

3.3.2 對稱四極測深

敷設電極時，保持AM=NB，通過逐次改變AB和相應MN極距的大小，測量記錄點O不同深度的視電阻率和視極化率（圖3）。按表2排列進行觀測，AB極距較小時，主要反映淺部地電信息，AB極距較大時，主要反映深部地電信息[3]，由此研究該測深點不同深度的地質斷面電性情況。移動AB和MN采用往返跑極的方式依次完成各點測量，工作效率得到了較大提高。

圖3 對稱四極測深工作原理Fig.3 Symmetrical quadrupole sounding working principal diagram

表2 對稱四極測深觀測排列表

4 數(shù)據(jù)處理方法

4.1 數(shù)據(jù)處理與成圖

（1）激電中梯。將原始數(shù)據(jù)錄入電腦，將數(shù)據(jù)與剖面點線號坐標相對應進行地形校正。根據(jù)裝置類型對數(shù)據(jù)進行K值復核，再應用相關理論公式，結合Excel軟件由各測點的供電電流和電位差計算出相應的視電阻率和視極化率參數(shù)。

（2）激電測深。K值復核后，根據(jù)“由已知到未知”的勘探原則，通過已知點試驗，得出計算深度系數(shù)和各測點海拔高程，并計算出相應測點不同深度的視電阻率和視極化率參數(shù)。

（3）圖件繪制。利用Surfer軟件和MapGIS軟件繪制相應的平面等值線圖及斷面圖。

4.2 異常圈定

為區(qū)分礦化體引起的激電異常，首先對所測數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，按一定比例抽取具有代表性的激電異常兩側背景區(qū)的視極化率。然后按相應的公式進行計算，得到本次工作視極化率平均背景值為1.07，異常下限值為1.8，等值線間隔為0.4%。

5 異常推斷解釋

5.1 激電中梯掃面推測解譯

激電中梯平面異常推測解釋成果如圖4所示。視極化率異常主要集中分布于研究區(qū)SW部和NE部。根據(jù)視極化率值的大小及等值線形態(tài)特征，初步圈定了8個激電中梯異常，分別為J1、J2、J3、J4、 J5、J6、J7、J8。

根據(jù)研究區(qū)鉛鋅礦成礦條件及巖（礦）石物性特征，該區(qū)能引起激電中梯異常的異常源應為含硫化礦物或黃鐵礦化。由圖4可知，激電中梯異常J1、J5、J8表現(xiàn)出明顯的低阻高極化特征，其視極化率最高達4.77%，視電阻率為500 Ω·m左右，且有帶狀串聯(lián)趨勢，非常具有找礦意義。

激電中梯異常J1位于研究區(qū)南部L1～L6號剖面的1～21號測點之間，異常呈塊狀展布，沿軸向長約500 m，寬約400 m，規(guī)模較大; 激電中梯異常J5位于研究區(qū)中部L12～L16號剖面的16～23號測點之間，異常呈NE向條帶狀展布，沿軸向長約200 m，寬約100 m; 激電中梯異常J8位于研究區(qū)東部邊緣L20～L22號剖面的1～18號測點之間，異常呈片狀展布。

結合研究區(qū)地質資料，該區(qū)主要出露震旦系燈影組和寒武系明心寺組—金頂山組，局部出露牛蹄塘組，且發(fā)育NW向與NE向多組斷裂，構造較復雜，具備較好的鉛鋅礦成礦地質背景。再結合激電中梯異常J5和老硐LD01、LD02調(diào)查資料，推測激電中梯異常J1、J5、J8應為隱伏地層含硫化礦物或黃鐵礦化引起的礦致異常，且與斷層關系密切。

圖4 激電中梯平面異常推測解釋成果Fig.4 Interpretation diagram of IP middle ladder plane anomalies

5.2 對稱四極測深推測解譯

根據(jù)激電中梯掃面成果，按照“由已知到未知”的勘探原則，再結合老硐LD01、LD02調(diào)查資料，優(yōu)先選擇激電中梯異常J5布設對稱四極測深驗證工作，進一步查明激電中梯異常J5在深部空間的變化情況。

對稱四極測深綜合斷面推測解釋成果如圖5所示。根據(jù)圖5（a）（b）視極化率值、視電阻率大小及等值線形態(tài)特征，初步圈定了2個激電測深異常（M1、M2）和1條隱伏斷層（圖5（c））。

圖5 對稱四極測深綜合斷面推測解釋成果Fig.5 Interpretation diagram of symmetrical quadrupole sounding composite plane

（1）M1激電測深異常。該異常位于D3～D7號測點1 325～1 465 m標高處，呈花生殼狀，視極化率最大值為3.13%（圖5（a））。在視電阻率斷面圖中,表現(xiàn)為中高阻，視電阻率為300～1 000 Ω·m（圖5（b））。根據(jù)地質資料，地表出露明心寺組—金頂山組粉砂巖和石英砂巖，深部為燈影組白云巖。結合巖（礦）石物性資料，推測對應的中高阻異常應由深部燈影組白云巖引起，視極化率異常應由含硫化礦物或黃鐵礦化引起。由于硫化物或黃鐵礦化與鉛鋅礦關系密切，故解譯為礦致異常。

（2）M2激電測深異常。該異常位于D8～D11號測點之間，呈多峰值豎直條帶狀，異常規(guī)模相對較大，視極化率最大值為3.54%（圖5（a））。在視電阻率斷面圖中，視電阻率表現(xiàn)為中低阻、低阻，為一明顯的低阻高極化異常（圖5（b））。老硐調(diào)查資料顯示，M2激電測深異常在標高1 350 m處的視極化率峰值點與LD01、LD02見礦深度位置吻合較好，推測M2激電測深異常應為燈影組鉛鋅礦所含硫化礦物或黃鐵礦化引起，解譯為礦致異常，其異常表現(xiàn)的多峰值點應與局部硫化物或黃鐵礦化含量有關。

（3）隱伏斷層。由圖5（b）可以看出，D1～D10號測點標高1 450 m至深部，視電阻率主要表現(xiàn)為中高阻、高阻異常，D11、D12號測點由深部至地表則表現(xiàn)為低阻，視電阻率等值線呈高—低梯度變化特征，故推測應存在1條傾向為SW向的隱伏斷層F，這與地質資料及LD01、LD02顯示的斷層F15基本一致（圖5（c）），該推測斷層F與斷層F15應為同一斷層。

5.3 鉆探驗證

物探工作結束后，選擇D6號測點，實施斜孔ZK101進行驗證，孔深367.10 m。由圖5（c）可知，該鉆孔共揭露5個礦體，礦體主要為似層控型。揭露礦體均與物探激電異常峰值部位對應較好，尤其在鉆探深310 m時揭露的Ⅰ號礦體,與M2激電測深異常在標高1 250 m處的峰值部位對應較好，揭露礦體厚度達4.25 m，且激電異?；痉从沉说V體形態(tài)特征。M1激電測深異常在標高約1 440 m 的峰值處,與鉆探揭露的Ⅴ號礦體相對應，礦體厚0.97 m。鉆探在190 m處揭露了Ⅲ號礦體和Ⅳ號礦體，均與M2激電測深異常約1 360 m標高位置的異常峰值有較好對應關系，礦體厚度分別為1.24 m 和1.86 m，表明物探圈定的激電異常通過鉆探工作得到了較好驗證。

6 結論

（1）通過對激電中梯異常J5進行驗證，物探解譯根據(jù)“由已知到未知”的勘探原則，認為掃面異常J1、J2、J3為成礦有利靶區(qū)，具有較好的找礦前景，可進一步開展勘查工作。

（2）利用激電中梯掃面成果大致圈定平面激電異常，再結合對稱四極測深法對重點異常進一步查證，能快速高效地圈定鉛鋅礦成礦有利靶區(qū)。對稱四極測深裝置具有輕便、高效且激電異常受地形影響小等特點，適合在復雜地形的山區(qū)開展野外作業(yè)。

（3）視極化率異常主要為與鉛鋅礦關系密切的硫化物引起，視電阻率異常主要為斷層破碎帶、裂隙等控礦構造所致。雙頻激電勘查綜合成果得到了鉆探工程的有效驗證，取得了一定的地質效果。