大功率井中激发极化法在铜陵某铜矿勘探中的应用＊

赵牧华，袁家余

（1 中国地质调查局南京地质调查中心，南京 210016）（2 上海市岩土工程检测中心，上海 200436）

井中激发极化法（简称井中激电）是在钻孔中进行激发极化测量的工作方式［1］，在国内外一些铜矿、多金属矿以及某些弱金属矿或磁性磁铁矿的普查和勘探工作中，由于具有受控条件较少，应用范围广，性价比高等特点，得到了广泛的应用并取得较好的地质勘探效果。在查明井旁盲矿并确定其空间位置时，可采用激发极化地－井方式；在圈定盲矿体分布范围时可采用井－地充电法［1－3］。但是随着钻孔勘探深度的增大，国内对上述方法研究却相对缓慢［1，2，4，5］。本文通过介绍大功率激发极化法在铜陵某铜矿勘查中的应用，说明该法对划分矿体边界范围、计算矿体产状及厚度、指导矿区布孔、寻找盲矿、研究成矿规律等方面具有可行性。

1 地质概况

该矿区位于铜陵市南郊，地形较为平坦，钻孔周围植被茂盛。铜矿ZK1003孔位于铜官山石英闪长岩体的南段，矿体分布于宝山矿段和白家山矿段交汇地段及其深部。区内成矿作用表现为典型的接触交代矽卡岩型矿床特征，矿体空间分布具有层控矿床的特点。工业矿体赋存在石英闪长岩体与黄龙组和船山组接触交代形成的石榴子石、透辉石矽卡岩带中。矽卡岩带厚度50～80 m，平均厚70 m。在矽卡岩中的铁、铜工业矿体多为铁、铜共生矿体，少数为单一的铁矿体或单独铜矿体。区内主矿体形态以似层状为主，其次为似层状透镜体产出，零星矿体多呈透镜状分布。矿段内主要金属矿物为磁铁矿、黄铜矿，局部有少量黄铁矿。

2 野外工作方法

本次大功率井中激发极化法野外施工主要包括激发极化测井、激发极化地－井方式及井－地充电法，野外工作方法如下：

（1）激发极化测井：使用装置为A1．9M0．2N 的梯度电极系，部分点因视电阻率太低，一次场较小，视极化率参数不稳定，改用电位装置N1．9M0．2A；测量点距10m，异常段加密至0．5m。B 极位于孔口。

（2）激发极化地－井方式：A 极与孔口距离为300m，分别测量A0°、A60°、A90°、A149°、A180°、A235°、A330°共7个方位，B 极距离大于3～5倍钻孔深度，MN＝10m（M 在上，N 在下），点距10 m，异常段加密至5m。

（3）井－地充电法：ZK1003孔周围植被茂盛，为了便于地面工作，采取井口放射状布置测线，选择植被相对较少的方位布置测线，用罗盘定位，用测绳测距并布置点号，测线布置如图1所示，共布置8条测线，测线半径300 m，充电点深度780 m，测量电极M 极在井口、N 极远离井口。

图1 ZK1003孔井－地充电法测线布置图Fig．1 Survey lines of ZK1003 using borehole－surface mise－a－la－masse method

3 资料解释

（1）激发极化测井

从图2可看出，ZK1003孔矿层呈现低阻、高极化特征，矿体与围岩电阻率差异明显，但矿层本身视极化率差异也很明显，这与矿层中的硫化物含量有关，硫化物（黄铁矿）含量较少，因此视极化率也较低。而围岩局部也存在浸染状黄铁矿化，使视极化率升高，当围岩中裂隙发育时，视电阻率也较低。

从表1统计的钻孔剖面物性参数来看，ZK1003孔矿体为黄铜黄铁磁铁矿（含矽卡岩），矿体顶板为石英闪长岩，底板为石英砂岩，石英闪长岩整体为高阻，局部含裂隙时为低阻，视电阻率最大值11000 Ω·m，局部最小值220Ω·m，平均值5200Ω·m；视极化率平均值3%。石英砂岩比较完整，视电阻率最大值8000Ω·m，最小值4000Ω·m，平均值5700Ω·m；视极化率平均值1%。黄铜黄铁磁铁矿视电阻率平均值1Ω·m，视极化率平均值10%，矽卡岩视电阻率平均值120Ω·m，视极化率平均值5%。因此矿体（含矽卡岩）与围岩存在明显的视电阻率差异，视电阻率差异在50倍以上；视极化率存在3倍以上的明显差异。

图2 ZK1003孔矿层附近IP测井曲线图Fig．2 IP log of ore bed in ZK1003

（2）激发极化地－井方式

ZK1003孔石英闪长岩段各方位视电阻率曲线均呈现“高阻”异常（图3），方位0°、方位60°、方位90°及R＝0等四条曲线明显高于其它方位，从孔深100m 到700m 曲线逐渐升高，在孔深700m 达到峰值；各方位视极化率曲线为平缓的“低极化”异常。孔深750m～800 m 由于矿体及矽卡岩的存在，各方位视电阻率曲线均呈现“低阻高极化”异常，各方位在矿层处的异常特征没有明显区别。

（3）井－地充电法

图3 ZK1003孔激发极化地－井方式测井成果示意图Fig．3 Resultant sketch map of induced－polarization surface－borehole method in ZK1003

ZK1003孔一次场梯度等值线如图4，钻孔东南区域为“负值区”，出现“负值”的原因是由于矿体由东南向西北逐渐变深（倾角63°），东南区域靠近钻孔的矿体埋藏深，远离钻孔埋藏浅，因此M 点电位低于N 点电位，导致ΔVMN为负值，西北区域则正好相反。

根据测量成果经正反演计算，推断矿体走向北偏东61°，走向方向较为平缓，走向方向长度295m；倾向北偏西29°，倾向方向地面投影长度约330m，倾向方向倾角较陡，由东南方向往西北方向倾，（90～460）m 倾角72°、（460～740）m 倾角63°。推断矿体边界范围如图4所示，图中绿粗虚线为推断矿体（含低阻矽卡岩）的边界范围；钻孔位置是将矿体投影到地面，而不是开孔位置；钻孔旁边的数字表示该孔见矿厚度（单位m）；ZK1003 孔孔口位置为（0，0）。

4 验证情况

地质后继施工的ZK1404孔位于矿体异常范围内，推断能够见矿，钻探结果为：钻孔深872m，钻孔孔底方位125°，孔底偏差37．1m，相比孔口位置更加靠近ΔVMN矿体异常的边缘，但仍在ΔVMN“零”等值线以内。钻探结果在孔深722．29～724．36 m处，见到厚2．07m 的达到工业品位的磁铁矿，铁品位20．56%。另外见到累计厚度为4．60 m 的磁铁矿化。

地质后继施工的ZK4701孔位于矿体异常范围外，推断不能够见矿，钻探结果为：终孔深1030．68m，982m 以上为石英闪长岩、（982～990）m 为磁铁矿化矽卡岩、990以下为石英闪长岩与石英砂岩互层。未见工业品位矿体存在，与推断结果相一致。

图4 推断矿体（含低阻矽卡岩）边界范围及钻孔矿体位置地面投影图Fig．4 Boundary range of inferred ore－bodies（including low－resistance skarn）and projection of ore－bodies in drill holes

5 结论与建议

5．1 结论

（1）本矿区岩体、矿体较为简单，矿体与围岩物性差异大，井中激发极化低阻高极化异常与矿体对应，井中激发极化效果显著。

（2）本区矽卡岩与成矿关系密切，一般矽卡岩越厚，成矿越好，对应视电阻率越低，矿体从中心往边界方向一般矽卡岩会变薄，含矿性较差，ΔVMN由负到零；而矿体中心位置ΔVMN“负”值逐渐变大，ΔVMN最大为－3．5 mV／A，对应矽卡岩较厚，矿体厚度较大、品位较高。

5．2 建议

（1）从ZK1003孔井－地充电法解释成果的验证结果来看，矿体低阻异常明显。建议对见矿钻孔（含低阻矽卡岩）开展井－地充电法，并可依据测量结果直接推断矿体边界范围。

（2）激发极化测井曲线中视电阻率越低，往往对应低阻层越厚，含矿性就越好。因此，建议本区及类似矿区每个孔至少应开展激发极化测井，通过激发极化测井曲线研究成矿规律，间接推断矿体延伸范围。

（3）建议今后本矿区或类似矿区开展井中激发极化测量工作，通过1个钻孔（或少数钻孔）可分析和研究300 m×300 m 甚至更大范围内（最大可达400～500m）矿体的空间分布状态，对于划分矿体边界范围、计算矿体产状及厚度、指导矿区布孔、寻找盲矿、研究成矿规律具有重要意义。

［1］蔡柏林，黄智辉，谷守民．井中激发极化法［M］．北京：地质出版社，1983．

［2］黄智辉．井中激电地－井方式方位测量资料解释问题的探讨［J］．物探与化探，1979，3（3）：22－30．

［3］何裕盛，夏万芳．充电法［M］．北京：地质出版社，1978．

［4］张玉池，张兆京．大功率充电法及其应用［J］．桂林工学院学报，1998，18（3）：280－283．

［5］张炯，李雪松．井－地充电法地表电位分布正常数据模拟研究［J］．物探化探计算技术，2010，32（3）：284－292．