黎廣

自然電位法在晶質(zhì)石墨礦找礦中的應用——以南江尖山石墨礦、攀枝花新民石墨礦為例

黎廣

（中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心四川總隊，成都 610000）

方法實驗發(fā)現(xiàn)南江尖山石墨礦勘探運用物探激電中梯采不到有效數(shù)據(jù)，后采取自然電位法進行面積工作，異常反應明顯；攀枝花新民石墨礦實驗發(fā)現(xiàn)兩種方法都能取得效果，開展了自然電位法與激電中梯相結(jié)合的綜合物探找礦實踐，利用小比例尺的自然電位測量圈定異常靶區(qū)，再以激電中梯對異常靶區(qū)進行驗證確認，極大地提高了物探準確率及工作效率。兩個不同地區(qū)的石墨礦勘探結(jié)果表明，自然電位法這種古老簡單的物探方法對某些區(qū)域的晶質(zhì)石墨礦勘探效果顯著，對四川南江地區(qū)、攀枝花地區(qū)的同類型晶質(zhì)石墨礦勘探工作具有一定的參考價值。

晶質(zhì)石墨礦；自然電位；激電中梯

自然電場法是利用大地中自然電場作為場源，進行找礦和解決地質(zhì)問題的一種方法，自然電位法是自然電場法的觀測方式之一，也是應用最早的一種電法勘探方法。

自然電位法不需要人工電源，具有輕便、工作效率高的優(yōu)勢，但在近二十年來，隨著計算機技術(shù)、便攜電源等越來越多地應用于物探儀器之中，自然電位法由于取得參數(shù)單一（僅測量電位差）、復雜環(huán)境下無法排除干擾等局限性逐漸被其他物探方法所取代。在最近幾年的石墨礦勘探中發(fā)現(xiàn)，在某些地區(qū)的石墨礦運用激發(fā)極化法得不到較好的勘探效果（電阻率極低，極化率測不準，甚至用軟件同步方式無法測量），而采取自然電位法測量，則取得了非常好的效果，所圈定的負值異常區(qū)，要么與已知礦相吻合，要么通過鉆探得到驗證。在有些地區(qū)的石墨礦勘探兩種方法都能取得較好的效果時，采取小比例尺的自然電位測量進行掃面，再以大比例尺激電中梯進行驗證和確認，可以取得事半功倍的效果。

本文主要介紹自然電位法在南江尖山石墨礦、攀枝花新民石墨礦勘探中的應用實例。

1 自然電位法原理

在工作中發(fā)現(xiàn)，石墨礦位置會形成自電異常，自然電位的成因說法不一，主要有以下兩種：

1）地下潛水面切割電子導電礦體，潛水面上部發(fā)生氧化作用，下部發(fā)生還原作用，使礦體上、下兩端表面產(chǎn)生不均勻的雙電層，進而在礦體內(nèi)外形成自然電場。通常在礦體上方的地表可觀測到負的自然電位異常，因此可實現(xiàn)找礦目的，如圖1所示。

圖1 自電氧化還原反應示意圖

2）礦體本身并不參加化學反應，只起傳遞電子作用。地下水溶液經(jīng)過多孔巖石孔隙中流動時，由于水溶液中常含有大量的正、負離子，且?guī)r石顆粒有吸引負離子的作用，致使地下水帶走大量的正離子，形成自然電場負異常。

上述自然電場的形成原理不盡相同，但有兩個共同點，一是跟地下水關(guān)系或者潛水面的關(guān)系密切，二是在礦體部位都會形成自然電位負異常。

2 應用實例-南江尖山石墨礦

表1 井旁測深數(shù)據(jù)

2.1 項目情況

該測區(qū)制定的初始物探方案采用的是大功率激電中梯，主要利用石墨礦低電阻、高極化的特性，但在參數(shù)測量和剖面試驗時發(fā)現(xiàn)，激電中梯無法取得準確數(shù)據(jù)，在已知見礦井旁做激電測深也測不準極化率參數(shù)，因此大功率激電中梯不適合本礦區(qū)應用；由于我們單位在上世紀80年代有以自然電位法找石墨礦的經(jīng)驗，經(jīng)過協(xié)商更改方案，采取自然電位法掃面測量，在該工區(qū)取得了較好的找礦效果。

2.2 方法選擇

1）井旁測深實驗

右表1為鉆孔井旁測深資料，這個鉆孔在50m時見礦，從這個井旁測深數(shù)據(jù)表可以得知，極距=100～150時電位差vp變小，極化率M1也不穩(wěn)定。由此可以得出如下結(jié)論：

如果采用大功率激電的話，可能有點困難，因為激電中梯AB布設(shè)距離較大。采用激電測深測量礦體頂板是可行的。

2）剖面激電中梯實驗

圖2為激電中梯儀器導出的實驗剖面數(shù)據(jù)截圖，從圖中可以看出部分所有測點極化率測量值不準確，部分測點電位差反向。儀器采用GPS同步方式，如果采用軟件同步，儀器會一直處于找沿狀態(tài)下，無法測量。在該礦區(qū)無法使用激電中梯測量。

圖2 剖面中梯測量數(shù)據(jù)

3）剖面自然電位實驗

圖3為實驗剖面的自然電位法的折線圖，以自電異常-300mv為背景可以得出，在石墨礦露頭處有非常明顯的自然電位異常，表明石墨礦和其他巖礦石有明顯自然電位差異，具備在該礦區(qū)開展自然電位的地球物理前提條件。

2.3 物探成果

圖4為采用自然電位平面異常等值線圖，觀測方法采用電位觀測方式，根據(jù)這個異常分布圖，以-250mv為背景值共圈出三個異常區(qū)域，分別為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ號異常。

圖3 剖面自然電位數(shù)據(jù)折線圖

圖4 自然電位平面異常等值線圖

2.4 地質(zhì)成果

經(jīng)過地質(zhì)詳勘：Ⅰ號異常區(qū)域發(fā)現(xiàn)石墨礦物資源量570.5萬噸（Ⅰ、Ⅴ號礦體），平均品位7.8；Ⅱ號異常區(qū)域發(fā)現(xiàn)石墨礦物資源量7.5萬噸（Ⅳ號礦體），平均品位5.5；Ⅲ號異常區(qū)域發(fā)現(xiàn)打鉆驗證為礦化，品位較低達不到工業(yè)品位（如圖5所示）。

2.5 結(jié)論

尖山石墨礦類型屬于區(qū)域變質(zhì)型的中-細粒晶質(zhì)鱗片石墨，該礦區(qū)石墨礦分布集中，最深處達到500m，通過實測發(fā)現(xiàn)在該區(qū)域無法運用激電中梯進行測量，采取自然電位法能取得很好的效果。

圖5 尖山石墨礦礦體水平投影圖

圖6 激電中梯（上）、激電測深（下）數(shù)據(jù)表

3 應用實例-攀枝花新民石墨礦

3.1 項目簡介

攀枝花新民石墨礦屬于《中西部地區(qū)晶質(zhì)石墨等特種非金屬礦產(chǎn)調(diào)查》的子項目，找礦靶區(qū)位于攀枝花市仁和區(qū)同德鎮(zhèn)南西方向的新民村一帶。該區(qū)位攀枝花斷裂帶西側(cè)緣-磨盤山斷裂帶間的地段,屬川滇成礦帶，成礦層位為前震旦系咱里組，巖性以云母石英片巖為主，次含少量角閃斜長片麻巖、斜長角閃巖以及石墨質(zhì)云母石英片巖。

3.2 方法實驗

開始設(shè)計之前，在測區(qū)選擇有石墨礦出露的地段，進行方法實驗。

1）激電方法實驗

右圖6為激電中梯及激電測深試驗數(shù)據(jù)，從圖標中可以發(fā)現(xiàn)，激電中梯反應在石墨礦露頭處呈現(xiàn)低阻高極化的異常；同樣在測深的時候也相對應地呈現(xiàn)低阻高極化的異常。

證明在激發(fā)極化法在本區(qū)都能對石墨礦異常有較好的反應。

圖7 自然電位剖面折線圖

2）自然電位剖面實驗

如上圖7所示，石墨礦露頭附近，自然電位異常比較明顯，礦體附近異常為-400～-300，礦體外圍自然電位值為0～200，證明自然電位法對該測區(qū)石墨礦異常也有較好的異常反應。

3）物探設(shè)計

通過實驗，確立了在該區(qū)的找礦思路，制訂了在該區(qū)的物探設(shè)計，即采取多種物探方法相結(jié)合的思路：

對區(qū)內(nèi)含礦地質(zhì)體進行小比例尺（1∶2.5萬）自然電位掃面，大致確定含礦位置，縮小找礦范圍；

在自電異常區(qū)內(nèi)開展大比例尺（1∶1萬）激電中梯測量，以“低阻高激化”兩個指標對自電異常區(qū)域進行驗證并進一步確定礦致異常范圍。

圖8 自然電位平面等值線圖

3.3 成果分析

1）自然電位

右圖8為攀枝花新民礦區(qū)石墨礦自然電位異常平面圖結(jié)合地質(zhì)資料，以-250為異常值共圈定A1（管家箐）、A2（芭蕉箐）兩個自電異常。異常區(qū)域均為地質(zhì)見礦區(qū)域。

在地質(zhì)選定的成礦地層靶區(qū)內(nèi)，自然電場法快速高效地查明了礦(化)帶大體分布范圍。

2）激電中梯

激電中梯測量分別在A1、A2兩個異常區(qū)域分塊布置。

如上圖9所示，A1自電異常處跟激電異?；緦汲蜀R蹄形狀，但激電異常更加細化。

如上圖10所示，A2自電異常處跟激電異常位置、形狀基本對應。

圖9 A1異常（管家箐）激電中梯視極化率ηs、視電阻率ρs等值線平面圖

圖10 A2異常（芭蕉箐）激電中梯視極化率ηs、視電阻率ρs等值線平面圖

3.4 地質(zhì)驗證

通過在該礦區(qū)的自然電位法掃面及激電中梯掃面工作，采取包含關(guān)系，在該區(qū)域確立了三個礦致異常帶B1、B2、B3；通過地質(zhì)剖面測量、槽探驗證及采樣分析的方法，在這三個異常帶共發(fā)現(xiàn)8個石墨礦體，預測資源量為478.8萬噸，礦物資源量為35.4萬噸。

3.5 結(jié)論

新民石墨礦類型屬于區(qū)域變質(zhì)型的大鱗片晶質(zhì)石墨，石墨礦呈層狀分布，最大厚度為16.8m，在該區(qū)域采取自然電位與激電中梯相結(jié)合的物探方法，取得了較好的效果。

4 結(jié)束語

自然電位法由于其方法、儀器（精度要求不高的話，萬用表就能測量）太過簡單，很多專家認為該方法已經(jīng)落后了，但實驗發(fā)現(xiàn)該方法對某些區(qū)域石墨礦異常反應較明顯，應該要把這種古老的物探方法加以利用，而不能作為一種落后、過時的產(chǎn)物給拋棄。

方法的選擇性很重要，在本區(qū)適用的方法，其他地區(qū)不一定合適。自然電位法需要以地下水溶液存在為前提，四川地區(qū)地下水資源較發(fā)達，而在一些戈壁灘、沙漠地帶如果單純運用該方法，需要做方法適用性實驗。

條件允許情況下，應采取多種物探方法，不同方法相互印證，使物探找礦準確性更高、實用性更強。

[1] 傅良魁．電法勘探教程[M]．北京：地質(zhì)出版社，1983．

[2] 英承彬，陳忠獻．陸懷成．自然電場法劇變場的起因初探及其應用[J]．物探與化探，1995，(4)：315-318．

[3] 黎廣．物探方法在南江尖山石墨礦中的選擇及應用效果[J]．中國非金屬礦工業(yè)導刊，2015，（05）：27-28+37．

[4]任喜榮，趙國良，鄧輝，等．綜合物探方法在鴨子溝銅多金屬礦勘查上的應用[J]．物探與化探，2015，39（5）：885-890．

The Application of the Spontaneous Potential Method to the Exploration of Crystalline Graphite Deposit

LI Guang

(Sichuan Division, Geological Exploration Center for the China Building Material Industry, Chengdu 610017)

Experimental results indicate that induced polarization intermediate gradient survey is not applicable to the Jianshan graphite deposit in Nanjiang, but spontaneous potential method is very effective to it. Whereas both induced polarization intermediate gradient survey and spontaneous potential method have very good results in the Xinmin graphite deposit, Panzhihua which shows that spontaneous potential method may be used in some crystalline graphite deposits.

graphite deposit; spontaneous potential method; induced polarization intermediate gradient survey

2018-10-19

黎廣（1984-），男，湖南省汩羅市人，工程師，主要從事物探技術(shù)相關(guān)工作

P631.321

A

1006-0995（2019）03-0485-05

10.3969/j.issn.1006-0995.2019.03.028