激發(fā)極化法在深部金礦勘查中的應(yīng)用

李邦勇

（貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局117 地質(zhì)大隊，貴州 貴陽 550018）

黔西南地區(qū)廣泛發(fā)育有賦存于沉積巖中的微細(xì)浸染型金礦床- 卡林型金礦床，該類礦床多數(shù)沿斷裂構(gòu)造分布，受構(gòu)造控制明顯。但是卡林型金礦的成礦物質(zhì)來源、成礦作用以及與巖漿活動的關(guān)系復(fù)雜，加上該區(qū)植被茂盛、少有基巖出露、地表找礦信息少、給該類礦床的勘探帶來很大難度，特別是對構(gòu)造深部延伸的推斷依據(jù)不充分。導(dǎo)致黔西南地區(qū)的金礦開發(fā)、利用進(jìn)展緩慢。因此完善勘查理論、發(fā)展相關(guān)勘查技術(shù)手段對卡林型金礦床的生產(chǎn)具有重要意義[1，2]。

目前用于金礦勘查的方法主要有重力勘探、磁法勘探、電法和放射性勘探等[3，4]。其中電法中的激發(fā)極化法是最早應(yīng)用于金礦床勘查的方法之一，當(dāng)浸染狀礦體與其圍巖電性差異較小時，體極化作用下礦體的激發(fā)極化效應(yīng)非常明顯，且該方法受地形起伏影響較小、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，是鐵礦勘查的首選方法。

1 激發(fā)極化法基本理論

1.1 基本原理

激發(fā)極化法是通過激電效應(yīng)即礦脈因電化學(xué)作用產(chǎn)生的隨時間緩慢變化的附加場現(xiàn)象來尋找金屬礦的電法勘探方法[5]。對于呈層狀的巖體，激發(fā)極化效應(yīng)表現(xiàn)為面極化，對于浸染狀礦體表現(xiàn)為體極化。激發(fā)極化法分為時間域激發(fā)極化法 （直流激電法）和頻率域激發(fā)極化法（交流激電法）；與常規(guī)電法相似，按照工作性質(zhì)目的不同又分為測深法和剖面法，其應(yīng)用裝置有對稱四極、中間梯度、偶極—偶極等不同的排列形式。

其中直流激電法具體技術(shù)方法是：建立地下人工直流電場，依次加大供電電極與測量點(diǎn)電極之間的距離，測量得到不同深度下的地層電阻率數(shù)據(jù)，分析其變化規(guī)律，進(jìn)而探明有礦產(chǎn)資源及類型。在銅礦床、鐵礦床、和金礦等金屬礦床均取得了―定的效果。

1.2 激電法極化率和視電阻率計算

激電法勘查礦脈的邏輯思路是得到對應(yīng)深度上目標(biāo)介質(zhì)的視電阻率和極化率，其中就包含了視電阻率的求取以及極化率的計算兩個方面。視電阻率計算公式為：

時間域激發(fā)極化法電流供入介質(zhì)是以時間推移的，直至達(dá)到飽和，然后切斷電源，觀測其二次場瞬時電位差 2UΔ 隨時間衰減的特點(diǎn)和規(guī)律，計算出視極化率 sη 。

式中 ΔU 表示總場，Δ U1為一次場（激發(fā)電位差），Δ U2為二次場。

圖4 激電測深裝置試驗曲線對比示意圖

圖2 充放電時間特性示意圖

2 應(yīng)用實(shí)例

貴州省某勘查區(qū)要進(jìn)一步研究區(qū)內(nèi)地層巖性的礦化蝕變特征和斷裂構(gòu)造特征，探索深部構(gòu)造及蝕變礦化信息。在區(qū)內(nèi)開展物探方法的試驗性工作，研究適合該類型金礦床勘查的物探方法；最終確定使用激發(fā)極化法開展勘查工作，圈定找礦靶區(qū)。

2.1 測量裝置和施工方法

根據(jù)現(xiàn)場施工條件在區(qū)內(nèi)選用兩種裝置進(jìn)行測量：①激電中梯全區(qū)勘探（測網(wǎng)密度100m×20m，勘探面積5.8km2）；②激電測深（布設(shè)勘探線兩條，共計31 個測點(diǎn)）。同時在勘探區(qū)內(nèi)進(jìn)行了物性測定工作，包括對勘探區(qū)內(nèi)采集的24 塊樣本巖石的電性測定和在礦體附近及巖石出露較好地段選擇各類巖性露頭共計23 處進(jìn)行小四極測定。

激電中梯采用短導(dǎo)線工作方式。根據(jù)前期物探方法試驗結(jié)果選擇能突出異常又有較高施工效率的裝置：供電極距為AB=1600m，接收極距為MN=40m。采集參數(shù)為：供電電流I、一次場電位、視極化率，計算視電阻率。接收采用主剖面加旁側(cè)線觀測，觀測范圍為裝置的中部不得大于AB 距的三分之二的范圍內(nèi)，旁側(cè)范圍為AB 極距的1/5 范圍內(nèi)。

圖3 勘探線布置圖

激電測深的目的是對激電中梯面積性測量發(fā)現(xiàn)的視極化率、視電阻率異常進(jìn)行查證，并進(jìn)一步了解硫化物富集體的空間賦存狀態(tài)。物探方法試驗時對激電測深的裝置類型進(jìn)行了等比和不等比兩種試驗，實(shí)驗結(jié)束后對兩種裝置的數(shù)據(jù)進(jìn)行了整理，得到如圖3 所示的對比曲線圖，由對比曲線圖可以看出，兩種裝置所得的曲線對異常都有較好的體現(xiàn)，并無明顯區(qū)別，因此本次工作選擇施工更為高效的等比裝置。

2.2 成果解釋

激電中梯法施工結(jié)束后根據(jù)極化率計算公式計算出測點(diǎn)極化率得到全區(qū)極化率等值線圖，圈定異常區(qū)兩個，兩個異常區(qū)極化率異常值大多在1.0% ～3.0% 左右，最高可達(dá)7%。DJH-1 異常區(qū)對應(yīng)的視電阻率場表現(xiàn)為沿近東西向展布的條帶狀的中低阻特征，視電阻率值大多為300Ω·m 左右。該異常區(qū)總體表現(xiàn)為“低阻高極化”的電場特征。DJH-2 異常區(qū)對應(yīng)的視電阻率場表現(xiàn)為沿近東西向展布的跳躍的條帶狀的高、低阻特征，視電阻率值大多在100Ω·m ～2000Ω·m 之間。該異常區(qū)中大多小型激電異常均表現(xiàn)為“低阻高極化”的電性特征，部分表現(xiàn)為“高阻低極化”的電性特征。因此，推測DJH-1、DJH-2 由該區(qū)部分地層中發(fā)育的黃鐵礦化及深部構(gòu)造破碎蝕變帶中富集的硫化物所致。同時根據(jù)平面異常表現(xiàn)為沿一定走向分布的異常帶，或者在背景場中表現(xiàn)為狹窄的低異常帶或串珠狀低異?，F(xiàn)象以及異常區(qū)的電性特征，結(jié)合地質(zhì)資料推測斷層兩條分別為FW1、FW2。隨后在兩異常區(qū)分別布設(shè)一條激電測深勘探線，并在測線上布設(shè)探槽和鉆探施工進(jìn)行驗證取得里良好的效果。

圖5 激電中梯探測成果圖

4 結(jié)論

通過在勘查區(qū)綜合應(yīng)用激電中梯法和激電測深法，證明了時間域激發(fā)極化法探查技術(shù)可以直觀地顯示勘查區(qū)巖層的極性特征和電性分布，能夠有效地圈定找礦靶區(qū)，為礦產(chǎn)資源開發(fā)提供科學(xué)的依據(jù)。另一方面通過本次激電工作，根據(jù)測區(qū)電場分布特征結(jié)合地質(zhì)資料，推斷斷裂構(gòu)造2 條，表明了激電法在斷裂構(gòu)造的探查中有良好的效果。