激电法在豫西深部找矿中的应用

冯 亮，李 冰

(1.河南省有色金属地质矿产局第二地质大队，河南 郑州 450016；2.河南省有色金属矿产探测工程技术研究中心，河南 郑州 450016)

0 引 言

随着我国经济的快速发展，对矿产资源的需求越来越大，浅部和地表矿却越采越少，找矿工作需要向深部发展(唐杰等，2010；刘必政等，2019；李美，2019；王金亮等，2019)，因此，研究深部探测技术、开发深部勘探仪器是物探的重要课题之一。物探找矿仪器要求既能进行深部探测，又易于携带，尤其是在一些地形复杂、交通条件极为不便的地区，通常选择携带方便的中深度激发极化法仪器(温培琳等，1996；孙仁斌等，2017；孙秀国等,2019；杨彦龙,2019；张洋洋等，2021)。

普查区位于豫西熊耳山西北部，地势南高北低，海拔高度为620.4～1 347.0 m，最大高差为726.6 m，区内地形切割剧烈，山高坡陡，杂草灌木丛生，通视条件较差，因此选用DQ-1000激电仪,该仪器轻便易携带，可兼顾探测深度，能满足研究区物探工作的需要。

1 测量仪器与方法

野外工作使用DQ-1000接收机和DGN-16多功能信号发送机。该套仪器采用GPS模式，根据野外测量试验，仪器工作参数采用0频点，频率为1 Hz(高频)、1/13 Hz(低频)，抗耦宽度为16。测量的物理参量包括视幅频率Fs、高频电压ΔVh、低频电压ΔVl、供电电流I。视电阻率包括高频视电阻率ρsh=K·ΔVh/I，低频视电阻率ρsl=K·ΔVl/I(何继善，2006)。式中，K为装置系数，由供电极距AB和测量极距MN计算求得，用高频视电阻率ρsh及视幅频率Fs成图。

工作目标：在研究区的郭坪(Ⅰ区)、三盘碾子(Ⅱ区)2块区域开展激电扫面工作，根据扫面结果划定激电异常范围，根据激电异常所在地段的地质、槽探、平硐及钻探情况，设计激电测深工作，大致查明异常体的产状、埋深等，为下一步找矿工程布设、勘查和开发提供依据。

测量方法：比例尺1∶5 000，网度50 m×20 m的激电扫面1.54 km2，测深点17个。由于研究区东西两侧地质构造走向不同，因此采用不同的测线布设方向：东侧郭坪(Ⅰ区)测线方位为90°，西侧三盘碾子(Ⅱ区)测线方位为30°。剖面测量采用频率域激电中间梯度装置，短导线工作方式。供电线按∏形布线，以避免线间的电磁耦合干扰影响。供电极距AB=1 500 m，测量极距MN=40 m；测量段最短距离为400 m，最长1 000 m,点距为20 m。激电测深采用对称四极装置，最大供电极距AB/2=1 500 m(表1)，用AB/5作为探测深度对激电测深结果进行反演。

激电工作精度：中梯扫面ρs均方相对误差为±2.67%，Fs均方相对误差为±0.11%；激电测深ρs均方相对误差为±2.56%，Fs均方相对误差为±0.08%。

2 地质与地球物理特征

2.1 成矿地质背景

研究区地处华北地台南部华熊台隆熊耳山隆断区西北部。区域出露地层：太古宇太华岩群变质岩系、中元古界长城系熊耳群火山岩系，断裂构造及基性-中酸性岩脉较为发育。

区域矿产资源丰富，金属矿有金、银、铅、铁等，其中金银较多。成矿类型主要为破碎带蚀变岩型，成矿与太华岩群变质岩系及熊耳群火山岩密切相关，矿体的形成与分布多受断裂构造蚀变岩带控制。研究区东侧已有吉家洼、马营等金矿分布，西侧崇阳沟有多处铅、银矿产出。根据区域成矿规律、所处位置及地质背景资料分析，该区具有良好的成矿地质条件与找矿前景。

研究区内出露地层主要有中元古界熊耳群和太古宇太华岩群(图1)，处于桃园—东麻园短轴向斜构造的西翼，地层呈倾向南东的单斜分布。区内断裂构造有北东、北西和近东西向。区内岩浆岩主要为熊耳群火山岩，以安山岩为主，次为辉绿岩脉，偶见闪长(玢)岩，局部伴有黄铁矿化和磁铁矿化。

2.2 地球物理特征

为了解研究区岩矿石的电性特征，在电法测量划定的背景地段、异常地段以及探槽揭露的矿化蚀变破碎带上采集岩石标本(李金铭,2005；李相民等，2010)，对岩石的视幅频率、视电阻率参数进行测定。参数测定使用SQ-3C型双频激电发射机，发射双频波(傅良魁，1982)，虽然与扫面时发射机使用GPS同步方式的结果有一定的差异，但通过不同岩矿石的参数对比，能够为异常解释提供依据。接收机型号为DQ-1000。矿区岩 (矿)石标本电参数统计结果见表2。

由表2可以看出，与矿区找矿有关的构造蚀变岩、矿化石英脉、黄铁矿化片麻岩的视幅频率值均比较高，与围岩片麻岩差距比较明显。其中，蚀变岩与矿化石英脉的视幅频率值最高，黄铁矿化片麻岩次之。找矿目标岩性与围岩存在明显的视幅频率差异，具有开展电法找矿的前提(张立成，1983；苏才万，1984；余官娣，1987；王宏宇等，2016；周多等，2016)。

3 激电异常特征与分析

3.1 激电异常特征

激电测量分别在研究区的2个区域进行，分东西2块(图2、图3)，圈定激电异常7处，全区视幅频率值整体不高。激电异常主要分布在太古界太华岩群片麻岩地层，相对于其他地层，其异常最多、幅值最高、规模较大；角闪斜长片麻岩地层的视幅频率异常值高于黑云斜长片麻岩地层；中元古界熊耳群安山岩视幅频率值较低，只有1个小规模的视幅频率异常。从视电阻率来看，全区的视电阻率异常值在n×(102～103) Ω·m范围内变化，低视电阻率异常反映了该区沟谷底部和平缓斜坡以及地形低凹处的残坡积物、松散冲积砂砾石、黄土、亚砂土等以及斜长片麻岩的分布；中高阻异常与硅化蚀变带及石英脉有关。发现的16处含矿构造蚀变带多产出于太华群龙门店岩组及石板沟岩组斜长片麻岩中，因此中高阻高幅频率异常具有找矿指示意义。

表2 研究区岩 (矿)石标本电参数统计结果Table 2 Statistical results of electrical parameters of rock (ore) specimens in study area

图2 视幅频率Fs等值线平面图Fig.2 Contour plans of apparent amplitude frequency (a) Section Ⅰ;(b) Section Ⅱ

图3 视电阻率ρs等值线平面图Fig.3 Contour plans of apparent resistivity (a) Section Ⅰ;(b) Section Ⅱ

深部激电测深特征：从测深断面图(图4—图7)分析，除个别点浅部出现高阻极化异常外，视幅频率和视电阻率基本随深度的增加而增高。在视幅频率较高的区域，曾通过探槽或明硐发现了矿体或矿化构造破碎带，开采程度较深，导致浅部视幅频率低于深部；同时，深部视电阻率等值线较陡倾且两侧差异明显，说明深部可能存在矿化构造破碎带，造成深部视幅频率和视电阻率均高于浅部。

图4 104线激电测深二维反演断面图Fig.4 2D inversion cross-section of IP sounding along line 104

图5 130线激电测深二维反演断面图Fig.5 2D inversion cross-section of IP sounding along line 130

图6 122线激电测深二维反演断面图Fig.6 2D inversion cross-section of IP sounding along line 122

3.2 激电异常解释

研究区矿体的形成与分布多受断裂构造蚀变岩带控制，物性结果显示蚀变岩与矿化石英脉的视幅频率、视电阻率值均较高。为便于分析扫面圈出的视幅频率异常特征，按视电阻率高低将Ⅰ区和Ⅱ区的7个视幅频率异常分为中高阻、中低阻、中高—中低阻3组分别进行讨论，中高阻异常包括JD2、JD3、JD4、JD6，中低阻包括JD5、JD7，中高—中低阻异常为JD1。布置激电测深的异常为JD1、JD2、JD4、JD7，布极方向均为东西向，点距40 m。

3.2.1 中高—中低阻的异常JD1 位于Ⅰ区北部中间偏东位置，异常北边封闭。该异常由2个不同走向的线性异常组成，分别为JD1-1、JD1-2。从视电阻率图(图3a)来看：地质界线两侧视电阻率差别较大；处于斜长片麻岩地层的视电阻率值较高，处于黑云变粒岩地层的视电阻率值较低。从130线视幅频率断面(图5a)判断(白宜城等，2003；高亚成等，2005)，深部极化体倾向为小号点方向(西侧)，产状较陡，中心埋深在450 m左右；从130线视电阻率断面(图5b)推断存在断裂构造带。JD1异常处于化探Ag异常范围，根据槽探工程揭示，此处有F10、F112条矿化蚀变破碎带：F10从JD1-1异常中间穿过，走向相同；JD1-2处在F11北西走向的延伸方向上。平硐工程揭示此处为Ag异常，品位较低，推测在此处的太华岩群角闪片麻岩与黑云变粒岩的地层界线上，存在1条走向北东的构造断裂带，其西侧硫化物较发育，东侧矿化构造蚀变岩、石英脉较发育。

3.2.2 中高阻视幅频率异常 (1) JD2异常。位于Ⅰ区中间稍微偏东位置，该异常由2个北东走向的平行的线性异常组成。结合视电阻率平面图(图3a)来看，异常刚好处在1条中高阻异常带上，分布在斜长片麻岩地层中。在测深深度达到500 m时，异常未封闭。从122线视幅频率和视电阻率断面图(图6)推断可能存在构造断裂带，中心埋深350 m处的极化体倾向东，产状较缓；中心埋深480 m处的极化体倾向不明显，产状较陡。异常处于Ag、Pb化探异常范围内，结合矿区已发现成矿带的地层、构造等条件，推测异常由分布在片麻岩地层中的断裂带两侧、不同深度的矿化构造蚀变岩及石英脉引起。

(2) JD3异常。位于Ⅰ区中间稍偏东位置，由2个不同走向的异常组成：西侧异常走向从北东扭向北西，形状为带状；东侧异常走向北北西，由于异常东北边受电线干扰，形态不太规则。结合视电阻率平面图(图3a)，异常刚好处在3条走向分别为北西、北东、北东的中高阻异常带上，对应斜长片麻岩地层，异常上未布置测深点。异常恰好处在高阻极化带上，视幅频率等值线的扭曲以及3条走向不同的中高阻异常带的出现说明存在多组断裂构造，部分异常又处于Ag化探异常范围内。根据已发现成矿带的成矿特征，推测异常由分布在片麻岩地层中的矿化构造蚀变岩及矿化石英脉引起。

(3) JD4异常。位于Ⅰ区南部偏西位置，对应熊耳群安山岩地层，单从坑道揭露情况来看，浅部地层为太华岩群片麻岩。此处矿体已开采较多，可能是导致异常范围较小、异常值不大的主要原因。激电测深视电阻率反演结果显示，深度>500 m之后(图4)的视电阻率值突然增大，不符合矿区岩性物性特征，故视幅频率和视电阻率反演深度只取深度500 m，推测原因是此处深部废弃矿洞较多引起了高阻。在深度500 m以内，结合测深断面图上的视幅频率和视电阻率等值线判断，极化体倾向大致为小号点方向(西侧)。104线视幅频率和视电阻率测深断面图(图4)清晰显示，异常与周围区域分界明显，与扫面结果较为吻合，根据钻探情况推测异常为开采后的剩余矿物引起。

(4) JD6异常。位于Ⅱ区西部中间位置，西北边未封闭，呈条带状，走向北东。结合视电阻率平面图(图3b)，视幅频率异常区域的视电阻率为中高阻。异常对应黑云变粒岩地层，未发现与矿体形成有关的断裂构造蚀变岩带，推测该异常为硫化物富集引起，可能为黄铁矿化黄铜矿化黑云变粒岩所致。

3.2.3 中低阻视幅频率异常 (1)JD5异常。位于Ⅱ区西北角，西北边未封闭，形状为串珠状，走向北西。结合视电阻率平面图(图3b)，视幅频率异常对应的视电阻率为中低阻，视幅频率异常东南侧80 m有1条北东向矿化构造蚀变带垂直穿过高阻异常带,异常分布在黑云变粒岩地层中。由于异常规模较小，未布置测深点。异常激电特征为中低阻中极化，推测该异常由黄铁矿化黑云变粒岩引起。异常南侧有1条北西向硅化蚀变带或石英脉，未出现视幅频率异常，可能无矿化或矿化程度较低。

(2) JD7异常。位于Ⅱ区中间，形状不规则，等值线中间有扭曲，中心走向北东，对应黑云变粒岩地层。从208线视幅频率断面图(图7a)分析，中心埋深95 m左右的极化体产状较陡，350 m左右的极化体倾向北东。从视电阻率断面图(图7b)分析，推测存在断裂构造带，深部为主断裂带，浅部为次级断裂带。该异常为2层极化体引起，浅部地表的黑云变粒岩引起低阻，深部受断裂构造控制的矿化构造蚀变岩及石英脉引起视幅频率异常。

4 结 论

(1)中高—中低阻异常JD1、中高阻视幅频率异常JD2和JD3异常强度高，规模较大，处于化探Ag异常范围，附近有已发现或推测可能存在的矿化蚀变破碎带，推测为矿化异常。根据钻探结果，JD4异常为开采后的剩余矿物引起；JD5、JD6异常所处地层未发现与成矿有关的构造蚀变岩带，可能为黄铁矿化及黄铜矿化黑云变粒岩引起；JD7异常虽然为中低阻异常，但根据测深结果，异常主要为受断裂构造控制的矿化构造蚀变岩引起，具有一定的研究价值。

(2)结合激电扫面与测深结果分析，采用激电仪DQ-1000配合发射机DGN-16探测深度较大、效果较好，测量数据的稳定性得到提高。DQ-1000激电仪的工作频点在测量开始前需通过试验选择，参数要凸显激电异常。