陳偉軍，洪萬華，郝情情，褚少雄，邢寶山

(1. 中國冶金地質總局礦產(chǎn)資源研究院，北京 101300； 2. 貴州省地礦局103地質大隊， 貴州銅仁 554300；3. 中國科學院地質與地球物理研究所，北京 100029)

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大功率激電法和連續(xù)電導率測深在赤峰-朝陽金礦化集中區(qū)快速找礦評價中的應用

陳偉軍1，洪萬華2，郝情情1，褚少雄3，邢寶山3

(1. 中國冶金地質總局礦產(chǎn)資源研究院，北京 101300； 2. 貴州省地礦局103地質大隊， 貴州銅仁 554300；3. 中國科學院地質與地球物理研究所，北京 100029)

研究區(qū)位于華北地臺北緣赤峰-朝陽金礦化集中區(qū)，成礦地質條件優(yōu)越。自上世紀四十年代在該區(qū)發(fā)現(xiàn)礦化露頭以來，一直沒有找到主礦體。為了解決該區(qū)的找礦問題，在充分研究工作區(qū)的地質、地球物理特征前提下，采用了大功率激發(fā)極化中梯裝置掃面和EH4連續(xù)電導率測深相結合的方法進行勘查，達到了良好的找礦效果。激電中梯掃面結果表明，礦致異常表現(xiàn)為中高電阻率、中高充電率異常，異常連續(xù)性好，呈近南北向展布，延長超過850m，未封閉；EH4連續(xù)電導率測量結果表明，異常向深部連續(xù)、清晰，異常產(chǎn)狀近于直立，寬度約100m，延深超過600m。上述異常均與已知礦體具有良好的對應性，顯示了礦區(qū)具有良好的深部找礦潛力。

大功率激電 EH4連續(xù)電導率 赤峰-朝陽金礦化集中區(qū)

Chen Wei-jun, Hong Wan-hua, Hao Qing-qing, Chu Shao-xiong, Xing Bao-shan. Application of high-power induced polarization and continuous conductivity sounding for prospecting in the Chifeng-Chaoyang gold concentration region[J].Geology and Exploration,2016,52(1):0152-0158

0 引言

激發(fā)極化法(又稱激電測量)是金屬礦床預測及找礦勘查中最常用的地球物理方法(劉家遠等，2007)，也是最有效的傳統(tǒng)物探方法之一，在尋找有色金屬、黑色金屬，貴金屬以及稀有金屬礦床等方面，均發(fā)揮了重要作用(傅良魁，1983；陳紹裘等，2002，2003；李金銘,2004；吳國學等，2006)。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，野外電法勘探受人文干擾越來越嚴重；隨著勘探深度的加大，需要更強信號才能有效反映深部地電信息。因此發(fā)射功率小，信號弱的傳統(tǒng)激電方法已不能滿足要求(李帝銓等，2007)。大功率激電方法可以輸出較強電流，壓制各種干擾信號，提高信噪比，在大極距下可以保證觀測精度，因而具有相當大的勘探深度。金屬礦床勘查，特別是尋找隱伏礦和深部礦的新一輪找礦中，激電方法近年來發(fā)揮了越來越重要的作用(吳國學，1995；關鍵，2002；劉紅濤等，2004；陳蜀雁等，2006；李帝銓等，2007)。采用中間梯度裝置的大功率激發(fā)極化法，具有測量速度快、效率高、獲取信息量大、可以同時測量視電阻率和充電率、分辨率高等優(yōu)點，在礦區(qū)快速掃面，特別是尋找產(chǎn)狀陡立的高電阻率脈體，如含金石英脈等，取得了顯著的找礦效果。

EH4連續(xù)電導率方法是近年來發(fā)展起來的一種地球物理測深手段，主要適用于金屬礦床的快速測深工作(劉紅濤等，2004)。該方法具有裝置輕便、探測深度大、測量速度快、效率較高、測量系統(tǒng)受外界影響干擾小等特點，正得到越來越廣泛的應用(劉紅濤等，2004；徐德利等，2004；孟貴祥等，2006；樊戰(zhàn)軍等，2007；申萍等，2007；沈遠超等，2007，2008)。EH4方法采用了人工場源補充天然場源的方式，可以完成近地表和地下較大深度(600～1000m)的地質構造情況的清晰解析。近年來，國內(nèi)外隱伏金屬礦床的勘查評價，特別是受構造控制的有色金屬及貴金屬礦床的定位預測工作中，EH4技術正發(fā)揮著越來越重要的作用(劉紅濤等，2004)。

由于經(jīng)驗不足、投資等原因，多年的找礦工作一直沒有取得實質性進展。為了確定礦區(qū)的找礦前景，本次采用了GDP-32Ⅱ大功率激電中梯掃面和EH4連續(xù)電導率測深相結合的工作方法進行了找礦研究工作。

赤峰市山咀子金礦(圖1)位于赤峰-朝陽金礦化集中區(qū)的中南部，成礦地質條件優(yōu)越，地表礦化蝕變現(xiàn)象明顯。自上世紀五十年代發(fā)現(xiàn)礦化露頭以來，該區(qū)的找礦工作時斷時續(xù)，以小規(guī)模的民采為主。

圖1 內(nèi)蒙古自治區(qū)山咀子金礦地質簡圖

1 礦區(qū)地質特征和地球物理找礦前提

1.1 地質特征

山咀子金礦位于華北地臺北緣中段，赤峰-朝陽金礦化集中區(qū)的中南部，大地構造位置為內(nèi)蒙-興安海西地槽與華北地臺兩大構造單元的交接地帶(劉綱等，2001)，成礦地質條件十分優(yōu)越。區(qū)域內(nèi)分布有紅花溝、蓮花山、熱水、東五家子、金廠溝梁等十幾處大中型的金礦床，是我國北方重要的金礦集中區(qū)之一。

礦區(qū)出露的地層主要有奧陶系明安山群黑云斜長片麻巖，分布在礦區(qū)的西北部，面積局限，為含碳質地層。二疊系班布加拉嘎組千枚巖，分布在礦區(qū)的中西部；條帶狀灰?guī)r和變質基性火山巖，分布在礦區(qū)的中部，分別構成了礦體的下盤和上盤的近礦圍巖。侏羅紀火山凝灰?guī)r出露面積較大，主要分布在礦區(qū)的東南部。礦區(qū)巖漿巖發(fā)育，主要包括華力西晚期細?；◢弾r和燕山中期粗?；◢弾r，脈巖主要有閃長玢巖、花崗斑巖、石英脈等。礦區(qū)構造以斷裂構造為主，分為近SN、NW、NE和近EW走向四組，其中近SN走向構造是礦區(qū)主要的容礦構造。

礦體產(chǎn)于二疊紀條帶狀灰?guī)r和變質基性火山巖中，礦化類型為石英脈型(石英大脈狀)金、銅多金屬礦化。地表出露的礦化蝕變帶以硅化和褐鐵礦為主，整個蝕變帶長度大于1km，寬度6～12m，產(chǎn)狀100°∠60～80°。金屬礦物為黃鐵礦、褐鐵礦、孔雀石和菱鐵礦等，脈石礦物主要為石英。圍巖蝕變主要為硅化、綠泥石化、絹云母化和碳酸鹽化等。

1.2 地球物理找礦前提

地球物理探礦需要事先了解礦區(qū)巖石的物性參數(shù)(劉家遠等，2007)。礦區(qū)的基巖出露較為完整，不同地質體之間的物性參數(shù)差別明顯(表1)：做為容礦圍巖的二疊紀灰?guī)r和火山凝灰?guī)r的電阻率和充電率值均較低，這與硅化蝕變巖具有的高電阻率(平均1390Ω·m)和充電率(平均6.9%)形成了鮮明的對比，因此利于礦化蝕變帶的突出；花崗巖表現(xiàn)為較高的電阻率(1428～3325Ω·m)和低的充電率(1.3～1.4%)；含碳質的奧陶紀片麻巖呈較明顯的低阻(424Ω·m～635Ω·m)和高充電率(平均9.3%)。這些事實說明，在該區(qū)進行激電和EH4工作具備充分的地球物理前提。

表1 礦區(qū)巖礦石電性參數(shù)統(tǒng)計表

Table 1 Statistics of electric parameters of rocks and ores in the mine area

巖礦石名稱標本塊數(shù)M(﹪)P(Ω·m)變化范圍平均值變化范圍平均值花崗巖71.3～1.41.341428～33252104片麻巖47.6～10.19.3424～635554灰?guī)r60.4～1.20.8230～512392火山凝灰?guī)r50.9～2.81.7148～487355硅化蝕變巖54.8～8.16.91154～22031390

2 大功率激電中梯方法的應用與效果

礦區(qū)找礦的基本工作思路是：在充分了解區(qū)域和礦區(qū)地質成礦背景的前提下，首先采用GDP-32Ⅱ激電中梯裝置進行快速掃面，圈定出含礦異常，然后利用EH4連續(xù)電導率測深對中梯異常進行解剖，以了解含礦異常的產(chǎn)狀、埋深和連續(xù)性等信息，為后續(xù)的工程驗證提供依據(jù)。

2.1 野外工作技術條件

本次測量采用的供電裝置為美國Zonge工程公司生產(chǎn)的30千瓦的大功率發(fā)電機，在AB極的兩側并聯(lián)了20根打磨過的電極，并將每根電極挖坑深埋，以保證接地效果良好。供電極距AB=1500m,MN=40m，供電周期為8s，頻率為0.125Hz，占空比為1∶1。測線長度為480m，線距50m，點距40m，測線方向為NE80°。同時，由于該工作區(qū)土地較為干旱，較大接地電阻可能造成測量電極電位差的不穩(wěn)定。為了消除影響，在MN測量電極處堅持澆水，減小了因接地不好引起的電極極化效應，同時增加重復觀測次數(shù)，以獲得最可靠的數(shù)據(jù)信息。

2.2 測量結果及異常解釋

本次工作共部署了18條激電中梯測線，測量結果如下：

圖2和圖3分別為激電中梯測量得到的視電阻率異常平面等值線圖和充電率異常平面等值線圖。由圖2可以看出，礦區(qū)的視電阻率異常結構十分清晰：低阻區(qū)(視電阻率小于500Ω·m)主要位于圖區(qū)的東部，中高阻區(qū)(視電阻率大于1000Ω·m)則主要位于中西部。位于礦區(qū)中部的中高阻異常區(qū)，是圖中規(guī)模最大的異常，總體走向近SN向，連續(xù)性好，并延至圖區(qū)以外。由圖3可以看出，礦區(qū)的充電率異常結構也十分清晰：中高極化率區(qū)主要位于圖區(qū)的北部和西部，低極化率區(qū)則主要位于圖區(qū)的南部和東部。充電率最高部位(大于10%)位于圖區(qū)的西北部，異常強度高，規(guī)模大。中等充電率異常區(qū)(充電率介于6%～8%之間)主要位于中部，總體上走向近SN向，長度大于850m，從650線一直延伸到1500線，寬約100～150m，異常連續(xù)性好，在測區(qū)內(nèi)未封閉。

圖2 電阻率異常平面等值線圖

圖3 充電率異常平面等值線圖

通過對上述異常的地表檢查，結合礦區(qū)大比例R地質填圖和典型測線的實測剖面，對上述異常做出如下地質解釋：圖2和圖3中部的中高阻、中高充電率異常區(qū)與礦區(qū)已知Ⅰ號礦化帶的形態(tài)和位置具有良好的對應性。在異常的750線1050點、800線1030點、850線1030點、900線1020點、950線1000點、1000線1000點、1050線1000點、1100線1020點、1150線1020點、1200線1030點、1300線1040點、1400線1100點、1500線1120點及其附近均有礦化蝕變帶出露，異常與礦體的吻合程度良好。同時，這兩處異常也具有很好的對應性。因此該異常屬于礦致異常。礦區(qū)東部的低電阻率、低充電率區(qū)主要為二疊紀地層和粗粒花崗巖分布區(qū)；礦區(qū)西部的中電阻率、低充電率區(qū)主要為細?；◢弾r分布區(qū)；礦區(qū)西北部的低電阻率、高充電率則主要由含碳質的奧陶紀地層引起。

3 EH4測深應用與效果

3.1 野外工作技術條件

本次測量采用美國Geometric公司生產(chǎn)的EH4連續(xù)電導率成像系統(tǒng)，這一系統(tǒng)近年來在國內(nèi)的找礦工作中得到了很好的應用(劉紅濤等，2004)。測量時，發(fā)射天線距接受機260m，發(fā)射和接收保持同步。在測量過程中，將電極插入地下并澆水，以保證良好的接地；為了減少風動的影響，將磁棒用土掩埋；對測量結果不好的點進行重復測量等。通過上述措施，保證了測量數(shù)據(jù)的可靠性。測區(qū)共布置了3條EH4測線，分別為900線(線長320m)、1300線(線長400m)、1500線(線長400m)，采用點距20m進行測量。測線位置均選在激電異常和礦化蝕變露頭較好的部位并且與激電測線重合，利于相互對比驗證。

3.2 數(shù)據(jù)采集與處理

EH4測量得到的原始數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理計算機中，然后經(jīng)專用軟件對原始數(shù)據(jù)進行計算，獲得每個測點的深度-電阻率數(shù)據(jù)序列，之后進行二維反演，獲得剖面的深度-電阻率數(shù)據(jù)庫。根據(jù)剖面反演數(shù)據(jù)，用Surfer軟件進行數(shù)據(jù)網(wǎng)格化和電阻率剖面制圖。一般情況下，在完成剖面電阻率數(shù)據(jù)后，還需對測點高程數(shù)據(jù)進行校正，以便獲得地形校正后的剖面電阻率數(shù)據(jù)，再進行Surfer軟件作圖。本區(qū)內(nèi)所有完成的EH4剖面測點高理數(shù)據(jù)均進行了地形校正。

3.3 測量結果及異常解釋

本次進行了3條線EH4測深(900線、1300線、1500線)反演，測線反演結果均顯示了良好的測量效果。其中1500線的測量結果反映的地下電性結構最為清晰(圖4)：圖中可以看出整體的電性結構表現(xiàn)為低阻背景上疊加了中高阻異常；1060～1160點之間的高阻異常帶呈直立柱狀，視電阻率值大于800Ω·m，異常寬約100m，延深超過600m，異常連續(xù)性好，向下有變寬的趨勢；800～880點之間的高阻異常也表現(xiàn)為近于直立的特點，視電阻率值大于1000Ω·m (600～700m標高之間視電阻率最大，大于3000Ω·m)，寬度大于100m(圖中未封閉)，延深超過500m。

圖4 EH4測深擬斷面圖(1500線)

800m標高以上的低阻異常區(qū)，應該為第四系等松散覆蓋層；880～1600點之間的低阻異?？赡芊从沉说貙蛹捌鋬?nèi)可能發(fā)育含水斷裂構造；1060～1160

圖5 1500線實測剖面圖

點之間的高阻異常帶的近地表部分位于1120點附近，恰好對應地表Ⅰ號礦化帶的出露部位，因此應由礦化引起，屬礦致異常；800～880點之間的高阻異常區(qū)地表主要出露奧陶紀的片麻巖地層，但其異常特征與上述礦致異常形態(tài)、特征十分相似，而且強度更大，因此不排除其為礦致異常的可能；900～1040點之間700m標高以上的中高阻異?？赡苤饕獮榧毩；◢弾r引起。

本測線的主要目的是為了檢驗地表出現(xiàn)的Ⅰ號礦化帶及激電中梯掃面異常，結果表明其對應良好。為了更好的解釋EH4測量的結果，特別對1500線進行了實測地質剖面的繪制(圖5)，并進行了對比。結果發(fā)現(xiàn)，1060～1160點之間的高阻異常帶與已知Ⅰ號礦化蝕變帶具有良好的對應性，很可能是礦致異常；800～880點之間的高阻異常跟地表出露的花崗巖也有很好的對應性；其余中低電阻率區(qū)則主要是二疊紀地層帶，與表1中反應的片麻巖、灰?guī)r等有較好的對應性。

通過實測勘探剖面(圖5)和EH4測深擬斷面圖反演結果(圖4)的疊合對應，可以更好說明EH4連續(xù)電導率測深在本區(qū)應用的有效性。

4 結論

(1) 本次工作運用GDP-32Ⅱ進行的大功率激電中梯掃面快速有效的圈定了礦化蝕變帶在地表的展布情況，測量結果表明礦化異常表現(xiàn)為中高阻、中高充電率特點。運用EH4系統(tǒng)進行的連續(xù)電導率測量清晰的反映了礦致異常，從而顯示了礦化帶的垂向延伸情況。

(2) 通過激電中梯掃面和連續(xù)電導率測深結果的綜合分析，認為礦區(qū)深部具有較大的石英脈型金多金屬礦床的找礦潛力。兩種地球物理方法相互結合在赤峰-朝陽金礦化集中區(qū)尋找上述類型的金礦床效果良好，值得推廣。

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Application of High-power Induced Polarization and Continuous Conductivity Sounding for Prospecting in the Chifeng-Chaoyang Gold Concentration Region

CHEN Wei-jun1,HONG Wan-hua2,HAO Qing-qing1,CHU Shao-xiong3，XING Bao-shan3

(1.InstituteofMineralResourcesResearch,ChinaMetallurgicalGeologyBureau,Beijing101300；2. 103GeologicalTeamofGuizhouGeologyandMineralResourcesBureau,Tongren,Guizhou554300；3.InstituteofGeologyandGeophysics,ChineseAcademyofSciences,Beijing100029)

The studywork area is located in the Chifeng-Chaoyang gold mineralization concentration region on the northern margin of North China block,which has good mineralize condition.Since the discovery of day when mineralization outcrops be found in 1940s,no major ore bodies have been found yetthere is less production.To solve this problem,we attempted to conduct a geophysical survey in this area.In light of According to the geologic and geophysical characteristics ofin the study area，we chose the appropriate methods and technique which including high-power intermediate gradient IP and continuous conductirty sounding the Stratagem EH4 system),obtaining a relatively ideal result for mine prospecting.The results of the intermediate gradient IP measure indicates anomaliesy which caused by mineralization bodiesy featured byputs up mid-high apparent resistiviityance rate and mid-high anomalies of apparent charging rates.And these anomaliesy extends downward to a depth of more than 850m,nearly along the NSlongitude direction,with good continuityous and not closed down.The results of the Stratagem EH4 system also show the anomaliesy continue to extends sharply to the deep subsurface witha a width of about 100m,and nearly vertically for more 600m,consecutively and clearly..These anomalesey has good correspond welling with known foregone ore bodiesspot,suggestingand reveals that there is a good metallogenic prospect atin the depth in this area.

high-power induced polarization,continous conductivity sounding,Chifeng-Chaoyang gold concentration region

2015-06-16；

2016-01-05；[責任編輯]陳英富。

陳偉軍(1981年-)，男，博士，工程師，從事金屬礦產(chǎn)勘查和研究工作。E-mail:chenwj1981@126.com。

洪萬華(1980年-)，男，高級工程師，主要從事地球化學勘察、地質找礦預測工作。E-mail：842946875@qq.com。

P618

A

0495-5331(2016)01-0152-07