電法測量在壩上覆蓋區(qū)石墨找礦中的應(yīng)用效果

齊新國

（中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心河北總隊(duì)，河北 保定 071051）

【勘探技術(shù)】

電法測量在壩上覆蓋區(qū)石墨找礦中的應(yīng)用效果

齊新國

（中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心河北總隊(duì)，河北 保定 071051）

物探電法是尋找石墨礦產(chǎn)的一種重要手段，尤其是對地下深部盲礦體的預(yù)測上得到廣泛應(yīng)用，同時(shí)取得了很好的找礦效果。文章以河北省張北縣張漢營一帶石墨礦為例，在系統(tǒng)分析了礦區(qū)成礦地質(zhì)條件和地球物理特征后，對含石墨礦體和圍巖進(jìn)行了電性參數(shù)的測定，礦體上表現(xiàn)為低阻高極化率特征、圍巖上表現(xiàn)為高阻低極化率特征，通過測定的結(jié)果表明：該區(qū)有利于電法工作的開展。根據(jù)在該區(qū)實(shí)施的激電中梯掃面和電測深工作成果推斷的成礦有利區(qū)段，以及經(jīng)過工程驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)石墨礦體，說明物探電法測量在該區(qū)具有較好的找礦效果。

地球物理；電法測量；石墨找礦；應(yīng)用效果

河北省張北縣張漢營一帶地勢平坦，植被發(fā)育，第四系土壤覆蓋層較厚。其石墨含礦層呈傾斜賦存在地下深部，蓋層厚度一般在5～20m。由于工作區(qū)大部分被第四系所覆蓋，礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查、地質(zhì)填圖、槽探等基礎(chǔ)性地質(zhì)工作受到了一定的限制。在系統(tǒng)分析了礦區(qū)成礦地質(zhì)條件和地球物理特征后，認(rèn)為可以通過物探電法工作圈定的異常來推斷成礦有利區(qū)段，進(jìn)而指導(dǎo)下一步地質(zhì)工作。據(jù)此在該區(qū)開展了1∶25000激電中梯掃面、激電測深工作，通過物探工作共圈定出2處視極化率高值異常區(qū)，并對異常進(jìn)行了激電測深工作。通過圈定的成礦有利地段，在覆蓋層較薄地段投入了槽探工程驗(yàn)證。通過施工的探槽，發(fā)現(xiàn)9個(gè)石墨礦體，經(jīng)估算為一潛在大型石墨礦床。通過石墨礦調(diào)查工作表明，本區(qū)石墨找礦使用激電中梯測量手段是經(jīng)濟(jì)有效的途徑。

1 地質(zhì)概況及地球物理特征

1.1 地質(zhì)概況

大地構(gòu)造位置屬華北地臺(tái)(Ⅰ)內(nèi)蒙地軸(Ⅱ)張北臺(tái)拱(Ⅲ21)土城子臺(tái)穹(Ⅳ21)。區(qū)內(nèi)出露的基巖大部分為早元古界紅旗營子群變質(zhì)巖，局部地段有中生界侏羅系陸相火山—沉積建造，不整合覆蓋在變質(zhì)巖基底之上，第四系覆蓋較厚且遍布全區(qū)，主要為殘坡積物、沖洪積物和風(fēng)積物。區(qū)內(nèi)褶皺及斷裂構(gòu)造較發(fā)育，巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，主要出露有早二疊世花崗巖，各時(shí)代的脈巖發(fā)育。

工作區(qū)內(nèi)地層出露簡單，僅有早元古界紅旗營子群(Pt1h)、上侏羅統(tǒng)張家口組(J3z)及第四系全新統(tǒng)—上更新統(tǒng)(Q3-4)。區(qū)域上紅旗營子群下部以斜長角閃巖為主，受混合巖化較強(qiáng)，形成斑點(diǎn)狀混合巖；中部為蛇紋石化橄欖大理巖及含透輝石大理巖、石英巖、黑云斜長變粒巖、黑云角閃片巖互層；上部為石榴黑云變粒巖夾角閃片巖，頂部為黑云角閃透輝變粒巖。礦區(qū)內(nèi)石墨含礦巖系位于紅旗營子群中部，巖性為灰白色方解石大理巖、蛇紋石化含石墨橄欖大理巖、灰黑色透輝透閃大理巖、石英巖、含石墨黑云斜長片麻巖、白云母石墨石英片巖、黑云斜長變粒巖、含石墨淺粒巖、黑云角閃片巖等。白云母石墨石英片巖、含石墨片麻巖及變粒巖是石墨礦的主要含礦層位。

因第四系覆蓋廣泛，區(qū)內(nèi)構(gòu)造總體產(chǎn)狀不太清晰，通過探槽揭露，區(qū)內(nèi)發(fā)育有一較大規(guī)模的背斜構(gòu)造。軸線大約呈北東向分布，軸面產(chǎn)狀傾向南東，傾角30°。背斜轉(zhuǎn)折端產(chǎn)狀平緩開闊，北西翼產(chǎn)狀較陡，傾向294～335°，傾角14～56°；南東翼產(chǎn)狀較緩，傾向96～131°，傾角8～20°。該構(gòu)造控制了石墨礦體的形態(tài)產(chǎn)狀，石墨礦體分布在背斜軸部及兩翼。在一些人工采坑中也見有一些同斜小型褶皺構(gòu)造。區(qū)域上近東西向、北東向及北西向斷裂構(gòu)造比較發(fā)育。根據(jù)物探資料顯示，區(qū)內(nèi)有2條推測斷層，斷層造成本區(qū)的激電異常被斷開。

區(qū)域上巖漿活動(dòng)較頻繁，侵入巖主要呈巖株?duì)罘植迹纬蓵r(shí)代為海西晚期，巖石類型為斑狀花崗巖，各時(shí)代脈巖較發(fā)育，類型較多。在義哈德一帶因第四系覆蓋廣泛，侵入巖出露較少，僅在人工采石場中見有細(xì)晶巖脈沿裂隙貫入，規(guī)模較小。區(qū)內(nèi)地質(zhì)情況見圖1。

1.2 地球物理特征

本區(qū)域內(nèi)激電異常變化范圍較大，視極化率值(ηs)多在1.0%～20%之間，大部分地段激電異常＜1.5%，且變化平緩，形成本區(qū)的背景場。按幅值異常大致可分為低緩、中等和強(qiáng)激電異常三類，這三類異常多由金屬礦化、黃鐵礦化、石墨化巖石引起，在低阻(＜100Ω·m)—高極化(6%～30%)情況下多與石墨化巖石關(guān)系密切。

圖1 工作區(qū)地質(zhì)略圖

為了查明工作區(qū)內(nèi)礦體與圍巖電性特征，對礦區(qū)具有代表性的巖礦石進(jìn)行了電性參數(shù)測定，詳見表1。

根據(jù)表1統(tǒng)計(jì)結(jié)果，本區(qū)巖石的視極化率主要與巖性有關(guān)。非礦化巖石的的視極化率一般較低，多屬于低極化體；石墨化巖石使區(qū)內(nèi)巖石視極化率明顯大于非礦化巖石。不同巖(礦)石的電性(ηs、ρs)差異較大，石墨礦石視極化率較高，變化范圍在7.1%～16.2%，圍巖的視極化率在0.54%～2.04%。同類巖石因其石墨化程度不同使其電性產(chǎn)生很大差異，既反映了不同巖礦石的電性特征，也反映巖(礦)石礦化程度。礦石中的石墨是引起激電異常的主要因素。本次工作發(fā)現(xiàn)的激電異常分布于本區(qū)中部，最大視極化率達(dá)23.1%。異常區(qū)域內(nèi)視電阻率值普遍較小，范圍大致在20～100Ω·m之間，呈低阻異常顯示，視極化率異常與視電阻率異常位置基本吻合(圖2、圖3)。

表1 巖(礦)石電性參數(shù)測定

綜上所述，礦區(qū)圍巖其物性表現(xiàn)為視極化率值較低，視電阻率值較高，顯示出高阻低極化率特征，為本區(qū)的背景地段。石墨含量較高的礦化體視極化率值較高，而視電阻率值較低，顯示出低阻高極化率特征，為本區(qū)異常地段。因此，區(qū)內(nèi)礦化與圍巖存在著明顯的電性差異。

2 異常的圈定與異常解釋

2.1 面積性激電中梯工作

由于區(qū)內(nèi)的礦(化)體與圍巖存在明顯的電性差異，所以二者所引起的激電特征不同。礦(化)體的激電特征為低阻高極化率，圍巖的激電特征為高阻低極化率，因此在礦體上可形成視極化率值較高的異常。在該工作區(qū)共進(jìn)行了12km2的激電中梯工作，取其供電極距AB為900m，測量極距MN為80m，線距250m、測量點(diǎn)距為60m。

圖2 視電阻率等值線平面圖

圖3 視極化率等值線平面圖

通過激電中梯面積性測量，在紅旗營子群中推斷出一處分布范圍較大的與石墨礦體正相關(guān)的激電異常體，異常規(guī)模大，形態(tài)好。用激電中梯測量成果能夠清晰的劃分異常體的邊界范圍，根據(jù)異常強(qiáng)度、標(biāo)本參數(shù)結(jié)合本區(qū)地質(zhì)特征，以視極化率ηs＞8%、視電阻率ρs＜100Ω·m圈定異常。區(qū)內(nèi)有1處明顯的激電異常，異常整體走向近北東向，總長度約4.70km，平均寬度0.41km，異常區(qū)總面積約為1.92km2。通過異常體的形態(tài)，推斷出兩條與異常關(guān)系密切的斷層構(gòu)造F1、F2。這兩條構(gòu)造均推斷為后期構(gòu)造，對異常體的分布進(jìn)行了后期改造，使異常的的北東段被錯(cuò)斷，所以全區(qū)共圈定2處異常，自南向北分別編號為JD-1、JD-2(圖4)。

圖4 視極化率剖面平面圖附成果推斷圖

JD-1異常：走向近北東，沿走向長約3 860m，平均寬度約為450m，大致面積為1.57km2，呈不規(guī)則條帶狀。最大視極化率ηsmax=23.27%，一般ηs在8%～15%之間。分布范圍與主礦帶分布范圍一致，屬礦異常。

JD-2異常：走向近東西，呈不規(guī)則橢圓形，沿走向長度920m，平均寬度約為40m，大致面積約為0.35km2。最大視極化率ηsmax=16.3%，一般ηs在8%～10%之間。

2.2 電測深工作

針對圈定的視極化率JD-1號異常高值區(qū)，為了進(jìn)一步了解其深部礦體所賦存的大致空間，根據(jù)激電中梯測量的成果，在異常最有利的位置，沿激電中梯測線方向布設(shè)三條激電測深剖面，點(diǎn)距120m。通過獲得的視電阻率及視極化率異常圖進(jìn)行分析解譯。如圖5激電測深8線視電阻率視極化率等值線斷面圖所示，在剖面的中部出現(xiàn)高極化異常，高極化異常的兩側(cè)視極化率較低且視電阻率相對較高。圖中虛線為推斷的高極化異常體，其地下分布區(qū)域視電阻率特征表現(xiàn)為低電阻率特征，視電阻率整體≤50Ω·m，視極化率整體≥10%，異常體向北西傾斜，異常體頂板深度約20～35m(AB/2=40～70m)。激電測深作為激電中梯工作的補(bǔ)充，大致查明了異常體的傾向及埋深情況，為下一步地質(zhì)工作提供了有利的物探依據(jù)。

圖5 激電測深8線視電阻率極化率等值線斷面圖

3 應(yīng)用效果

通過物探掃面圈定的視極化率高值異常以及結(jié)合激電測深和地質(zhì)填圖工作，首先對位于工作區(qū)東北部地勢較高，覆蓋層較薄的JD-1異常進(jìn)行了探槽揭露，探槽沿8線激電剖面布置，編號為TC1，通過探槽施工共發(fā)現(xiàn)9層石墨礦體(圖6)。礦體在TC1探槽中出露較完整，位于一背斜的軸部及兩翼，呈似層狀產(chǎn)出，走向大致呈北東—南西向展布，北西翼礦體產(chǎn)狀較陡，一般30～40°，南東翼礦體產(chǎn)狀較緩，一般10～18°。南東翼礦體被中生代地層覆蓋，出露不全，北西翼由9個(gè)礦體組成，礦體分布范圍與圈定的異常范圍基本對應(yīng)。礦石風(fēng)化程度較高，為風(fēng)化礦石。礦石多呈灰黑、土灰色，結(jié)構(gòu)較松散易碎，見褐鐵礦化。礦石自然類型有片巖型、片麻巖型、淺粒巖型及變粒巖型，礦石主要礦物成分為石英、斜長石、鉀長石、白云母、黑云母、石墨等，石墨含量一般為1%～10%，其次為絹云母、高嶺土等。局部可見到磁鐵礦，褐鐵礦化較強(qiáng)。礦體在TC1中的厚度、品位見表2。

圖6 第1勘查線地質(zhì)剖面圖

表2 礦體特征

4 結(jié)論

(1) 通過物探電法圈定的異常推斷成礦區(qū)域并經(jīng)探槽驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)石墨礦體表明：在本礦區(qū)的地質(zhì)和地球物理?xiàng)l件下，激電法對石墨礦體進(jìn)行勘查是經(jīng)濟(jì)有效的方法。采用縱向激電中梯裝置來尋找和圈定石墨的富集地段基本上可以做到不漏礦。采用激電測深裝置一般可以大致確定礦體的深部形態(tài)。

(2) 在該工作區(qū)非常適合開展物探電法工作，對其圈定的異常可直接投入勘探工程進(jìn)行查證進(jìn)而發(fā)現(xiàn)隱伏礦體，說明在此應(yīng)用電法工作找礦效果明顯。

(3) 本次物探工作推斷出低阻高極化異常體兩處，視電阻率幅值范圍為20～100Ω·m，視極化率幅值范圍為10%～30%，通過分析研究及相關(guān)性計(jì)算，該異常體與石墨成礦因素正相關(guān)。

(4) 物探電法所圈定的異常區(qū)的特征應(yīng)是該區(qū)一個(gè)重要的找礦標(biāo)志。

[1]齊新國，王志剛，王立考，等.河北省張家口地區(qū)石墨礦資源調(diào)查評價(jià)2015年工作總結(jié)報(bào)告[R].保定：中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心河北總隊(duì)，2015.

[2]李霄龍，崔迎龍，何清立，等.河北省張家口地區(qū)石墨礦資源調(diào)查評價(jià)2015年物探工作報(bào)告[R].保定：中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心河北總隊(duì)，2015.

P631.322；P619.252

A

1007-9386(2016)04-0022-04

2016-03-02

表3 磷礦樣品回收率和精密度測試結(jié)果

中國地質(zhì)調(diào)查局重要非金屬礦產(chǎn)調(diào)查項(xiàng)目(編號：12120115038901)。