井中激发极化法在金牙金矿床普查中的应用

李建良

(中国冶金地质总局广西地质勘查院，广西南宁 530022)

井中激发极化法在金牙金矿床普查中的应用

李建良

(中国冶金地质总局广西地质勘查院，广西南宁 530022)

在金属矿普查和勘探中，井中激发极化法能帮助判断钻孔中已知矿化体或矿体的空间展布，特别是盲矿体。和地面激发极化法相比，该方法供电电极或测量电极接近矿体，加大了勘探深度和范围，且井中干扰较小，数据的信噪比高。金牙金矿床是典型的微细粒浸染型金矿床。由于该金矿床的空间展布的复杂性，在勘探过程中需要预测矿体的展布与形态。文章以金牙金矿床那元矿段ZK58811孔的井中激电为例，对激电测井与地－井方式方位测量的方法技术及资料解释作了说明。该矿床矿体受构造与岩性双重控制，矿床延伸较大，矿体形态复杂多变，地表覆盖着较厚的第四系沉积。通过井中激发极化法测量，较准确地推断了构造、矿体在钻孔四周的展布，为后续钻探设计提供依据，减少了探矿风险，加快了矿床勘查，证明井中激电在微细粒浸染型金矿勘查中的应用是可行的和有效的。

金牙金矿床 微细粒浸染型金矿床 井中激发极化法 井中激电 激电测井 地－井方式

Li Jian-liang.Application of the down－hole IPmethod to a general survey in the Jinya gold deposit[J].Geology and Exploration，2016，52(5):0924－0930.

引 言

井中激发极化法在金属矿普查和勘探中能够发挥较大的作用，特别是对判断矿化体或盲矿体的空间展布起到较好的作用(陈有太，1990；张征，2005a，2005b)。但近些年由于种种原因，井中激发极化法在金属矿找矿中并未得到较好的重视与应用。本文试图通过井中激发极化法在金牙金矿普查中的应用实例引起人们对井中激发极化法的重视。

1 方法原理及特点

井中激发极化法是在钻孔中应用的激发极化法，它的原理和地面激发极化法相同(蔡柏林等，1983)。该文主要介绍地表－井中方位测量工作方式并分析其应用效果。

地表－井中工作方式，简称地－井方式，即供电电极A置于地面，供电电极B离井口相当远作为“无穷远”极，测量装置MN(常用梯度装置)则置于钻孔中并沿井进行激发极化测量。常用的有两种排列：一种把金属套管用作A电极，即所谓井口接地(r＝0)地－井方式，另一种是供电电极A置于距井口某一距离r，并改变其相对于钻孔的方位，在井中对每一不同A极方位进行逐次激发极化测量，称作地－井方式方位测量。它可用来查明井旁盲矿并确定其空间位置(蔡柏林等，1983)。

井中激发极化法的优点是：供电电极或测量电极接近矿体，加大了勘探深度和范围(蔡柏林等，1983)。

2 矿床地质概况

工作区位于凤山县金牙乡。地处凌云隆起巴合背斜东翼向东突出的金牙鼻状构造倾伏端与金牙－平乐同沉积弧形断裂F1的北东端交接部位(方耀魁，1992)。矿床呈NS向展布，矿带长3km，宽0.3 km～1.5km(黄毓和，2000)，由南向北分为林老、那元、内郎三个矿段(黄智山等，2006)，是滇黔桂地区典型的微细浸染型金矿(方耀奎，1992；李泽琴等，1994；贾大成等，2001；肖建新等，2001；刘学飞等，2008)。金矿体赋存于三叠系中统百逢组断裂带或层间挤压破碎带内。矿体呈似层状、透镜状、脉状产出，沿走向、倾向常出现分支复合、膨胀收缩和尖灭再现(李福春，1992)。

区内植被发育，大部分被第四系覆盖，岩石仅在山脊、沟谷和公路边有出露。矿区东部出露的是三叠系的砂泥岩，矿区西部出露的为中二叠统的灰岩。

金牙金矿原生含金矿石和其赋存地层岩石无明显区别，为含白云质泥质粉砂岩或砂质白云岩、粉砂质泥岩，只是矿石中含有较多硫化物，同时含有部分铁白云石(王国田，1989)。

金牙金矿主要受断裂构造控制(刘金钟等，1992；祁士华等，1999；庞保成等，2001)。金矿体主要受低次序的断裂构造所控制，主要有层间断裂破碎带、压扭性断层、次级分枝断裂带及各种类型密集裂隙带(肖龙等，1997)。矿区断裂、褶皱均较发育，总体上因受F1同沉积断裂滑脱作用影响，矿区形成一条近SN向的构造带，或称断褶破碎带。金矿体主要赋存在近SN向的断裂破碎带和其上下盘及层间破碎带中。

区内无岩浆岩出露，仅在下三叠统罗楼群中、上部夹有流纹质凝灰岩，呈层状产出。根据区域地质及物化遥资料显示，推测金牙附近有隐伏岩体存在。

区内围岩蚀变主要有硅化、毒砂化、黄铁矿化、雄黄矿化等，围岩蚀变和金的富集关系密切，可以作为找金的直接标志。在原生矿石中，金以显微－超显微(李凡庆等，1995)自然金包体形式存在，载金矿物主要为毒砂，次为黄铁矿(李福春等，1996；李力，1996)。

ZK58811位于金牙金矿区那元矿段，孔深758m，见5层矿，含黄铁矿层累计250多米，矿体顶底板均为黄铁矿化层。金牙金矿床矿体形态复杂多变，以期通过井中激电工作了解矿体的空间展布情况，为后期探矿工程布置提供依据。

3 地球物理特征

区内地表大部被第四系覆盖，岩石仅有少量露头，主要岩性为泥岩、砂岩、灰岩、矿化砂岩、矿化泥岩等测定的电性参数见表1：

表1 岩矿石电性参数测量结果(单位Ω·m)Table 1 Measurement values of electric resistivity for some rocks and Mineralized bodies(UnitΩ·m)

从岩矿石标本的统计结果看出：

(1)区内围岩(泥岩、砂岩、灰岩)电阻率最高，几何平均值在2857Ω·m，因此完整的规模较大的围岩可以产生明显的高阻异常；

(2)各类矿化岩石电阻率最低，一般仅有几百Ω·m，而且随着矿化程度的不同电阻率也有所变化，但与围岩电阻率差一个数量级，可以明显分辨出来。

由此可见，矿体(金矿体、矿化蚀变带)与围岩之间存在着明显的电性差异，且金矿体含有大量的硫化物，因此，在该矿区开展井中激电工作具有良好的物性前提。

4 工作方法技术

4.1 激电测井

井中激电配合开展激电测井工作，以便更好地辨别井中激电异常。本次激电测井采用底部梯度电极系，装置为A4.9M0.2N，一般点距为5m，异常段或矿化段加密至2m～3m，使用大功率激电仪及配套的(WDJS－3/20)数字直流激电接收机，可直接获得极化率(ηs)，计算电阻率(ρs)也比较方便。

4.2 地－井方式方位测量

(1)确定测量装置和点距

常用梯度装置，MN大些观测方便，又能减小井壁局部不均匀对测量结果的影响；但随着MN增大，外来干扰也增大，同时由于平均作用，异常曲线也会变得平滑，不利于分辨弱小矿异常，因此一般取MN ＝5m～10m。只有当二次场电位差读数过小，不能保证观测精度时，才适当加大MN极距。

点距：一般取点距等于MN距，或取MN距之半。在有意义的井段，如极值点、拐点、0值点进行加密探测；在比较平稳的围岩井段，则可适当放大点距，以提高生产效率。

(2)方位测量最佳r和方位数的确定

通常r大时，方位探测范围也大，但非正比关系。应考虑两点来选择最佳距离：以利于获得最明显的井中激电异常和同时获得显著的方位差别来选择距离。

地－井方式激电异常的幅值与r有关，因此，应在保证读数精度条件下尽量用较大的r值。

A极在盲矿所在方位上称主方位；A极在盲矿所在相反的方位上称反方位。要使主、反方位的异常差别大。方位一般按勘探剖面方向取定四个正交方位，如图1所示，至少主反方位和r＝0的必测。

图1 A极布设示意图Fig.1 Sketch of layout of electrode A

(3)无穷远处B极距离的确定

A极为点源场，实际上当B极在测量点产生的极化场电位(或电位差)小于A极在该处产生的极化场电(或电位差)的5%，即可忽略B的影响，可视A极电场为点源场。由此可得出B极距离与深度及许可误差的关系式：设地下为均匀各向同性介质，因探测范围远大于孔径，可不考虑井液的影响。用梯度装置，设Rb为无穷远处B极距离，h为探测的井深，δ为B极在测量点产生的极化场电位与A极在该产生的极化场电位的百分比，则有：

Ra为A极离井口的距离，令δ为5%或10%，通常应取偏大于计算值。

(4)参数和背景值的选择

地－井方式探测常用两个参数：视极化率ηs和二次异常电位差△V2a。

ηB—视极化率背景值；△V2—实测的二次场电位差；△V—实测的总场电位差。

在实测的二次场电位差△V2中，包括矿体产生的二次异常电位差△V2a和非矿围岩产生的二次场电位差而△V2

w＝ηB·△V则矿体产生的二次异常电位差△

这是对处于均匀围岩中的单一矿体导出的公式。实际工作中矿体和围岩并不均匀，背景值很难取得适当，上式计算的只是粗略值。

通常选用视极化率ηs为主要参数，△V2为辅助参数。绘制ηs曲线应同时绘出极化场电位差△V曲线，以便判断ηs曲线有无脱节点。

当ηs曲线因脱节点不能用，或需半定量解释时，则以△V2a作为主要参数。

ηB背景值是区分井中视极化率ηs异常的基准和计算△V2a的必要参数。

ηB背景值的选定取决于任务和地质情况。任务是找井旁深部盲矿时，应在同一孔的激电测井曲线上读取围岩地段的平均视极化率ηs作为背景值ηB。

进行地－井方式时，应在r＝0地－井方式ηs曲线上选取背景值ηB，也可用r＝0的ηs曲线为背景来处理各方位测得的ηs曲线。未见矿体的孔这么处理的方位曲线会更明显反映出井旁深部盲矿异常。

本次ZK58811测井A极取A180°，A2260°，A3170°，A4350°4个方位和井口A0(r＝0)共5个供电点进行测量，方位测量时A极离井口的距离Ra＝150m，B极置钻孔170°方向约1.8km处。采用梯度测量，MN＝10m，一般点距为5m，异常段或矿化段加密为2m～3m。地－井方位测量了井段为170m ～700m段，使用了WDFZ－10T型10KW大功率智能发射机和WDJS－3/20数字直流激电接收机。选取的参数为：供电周期16s，二次场延时200ms，第一块采样宽度为40ms，重复测量2个周期。

5 成果解释

5.1 激电测井(图2)

图2 金牙金矿床那元矿段ZK 58811地质与激电测井、井中激电方位测量综合曲线图Fig.2 Comprehensive curves of geology，IP well logging and down－hole IP azimuth measurement at ZK 58811 in Jinya gold deposit

80m～140m有明显低阻、高极化异常，其电阻率最小可达200Ω·m左右，极化率最大值可达35%左右，半极值宽10m，对应含碳质泥岩破碎带。

140m～480m左右物性反映为高阻、低极化，电阻率均大于500Ω·m，极化率均低于6%，对应无黄铁矿化的硅质泥岩及粉砂质泥岩层。

484m～608m有明显低阻、高极化异常，其电阻率最小值可达10Ω·m左右，极化率最大值可达60%左右，对应黄铁矿化层或矿层，金矿体赋存在黄铁矿化层中。

610m～685m左右物性反映为高阻、低极化，电阻率均大于500Ω·m，极化率均低于10%，对应无黄铁矿化的粉砂质泥岩层。

由于钻孔漏水，封孔至710m，因此700m～750m井段未测，但从激电测井(极距AO＝5m)曲线685m ～700m的“喇叭口”可看出：685m以下存在高极化层，测井结果和地质钻孔编录694.76m～748.96m见黄铁矿化层的结果相吻合。

5.2 方位测量(图2)

由于金矿层赋存在黄铁矿化层中，而黄铁矿化层本身是一个较大的高极化层，且相邻金矿层相距较近，因此方位测量的极化率曲线较为复杂，只能通过极化率曲线的大体形状来判断主要黄铁矿化层的空间展布情况。

5.2.1 A1、A2方位测量结果

A1(80°)方位，在500m～520m段呈上正下负的反S型；A2(260°)方位，在495m～515m段呈上正下负的反S型，对比编录情况及采样分析结果知，该段为黄铁矿化层且见有厚大金矿体。比较四个方位的ηs曲线结果，A1方向极化率幅值最大，推断矿体为由A2方向向A1方向倾伏的板状或透镜状体，A1方向为矿体的主方向。

A1(80°)方位、A2(260°)方位，在530m处极化率曲线有异常显示，由于受相邻矿体的影响，形状不明显，因此530m处金矿体的产状无法通过ηs曲线的型态判断。

A1(80°)方位、A2(260°)方位在555m～575m 段ηs曲线有异常显示，由于受相邻矿体极化效应的影响，570m处矿体的倾伏情况无法通过ηs曲线的型态判断。

A1(80°)方位，在565m～605m段呈上正下负的反S型，极大值在575m处；A2(260°)方位，在560m～595m段也呈上正下负的反S型，极大值在570m处，对比编录情况及采样分析结果知，该段为黄铁矿化层且见有厚大金矿体。比较四个方位的ηs曲线结果，A1方向极化率幅值最大，推断矿体为由A2方向向A1方向倾伏的板状或透镜状体，且倾角较小，A1方向为矿体的主方向。

5.2.2 A3、A4方位测量结果

A3(170°)方位，在505m～515m段呈上正下负的反S型；A4(350°)方位，在495m～525m段呈上负下正的正S型，比较两方位的ηs曲线结果，推断矿体向A3方向延伸较A4方向大。

A3(170°)方位、A4(350°)方位，在530m处有异常显示，但由于相邻矿体的影响，530m处金矿体的产状无法通过ηs曲线的型态判断。

A3(170°)方位、A4(350°)方位在565m～580m 段ηs曲线有异常显示，由于受相邻矿体极化效应的影响，570m处矿体的倾伏情况无法通过ηs曲线的型态判断。

A3(170°)方位，在565m～595m段呈正S型；A4(350°)方位，在580m～595m段呈反S型，比较两方位的ηs曲线结果，推断矿体向A4方向的延伸较A3方向大。

6 结论

井中激发极化法在深部矿产勘查中之所以能取得较好的地质效果，主要是该方法和地面激发极化法相比供电电极或测量电极接近矿体，加大了勘探深度和范围，且井中干扰较小，数据的信噪比高。

金牙金矿床矿体受构造与岩性双重控制，矿床延伸较大，但矿体形态复杂多变，地表覆盖着较厚的第四系沉积。通过井中激发极化法能较准确推断构造、矿体在钻孔四周的展布情况，为后续钻探施工设计提供依据，减少探矿风险，加大了矿床勘查步伐。

井中激发极化法在微细粒浸染型金矿床的勘查中是可行的和有效的。

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Application of the Down－Hole IP Method to a General Survey in the Jinya Gold Deposit

LI Jian-liang
(GuangxiGeological Exploration institute ofChina Metallurgical Geology Bureau，Nanning，Guangxi 530022)

In reconnaissance and exploration ofmetallic ores，the down－hole induced polarization(IP)method can aid to delineate the geometry of mineralized bodies found in the borehole，especially blind ones.Compared with the ground IP，the electrodes of power supply and measurement in this method are closer to ore bodies，thus having a deeper and broader survey scope.Besides，this technology has little interference in the hole and a higher ratio of signal to noise.The Jinya gold deposit is a typicalmicro－disseminated one.Because of the complexity of its spatial geometry，the exploration needs to predict the distribution and shape of the ore bodies.Taking the application of the down－hole IP to the ZK58811 borehole in this deposit as an example，this paper presents the work flow of the IPwell logging in combination with the ground－borehole surveymode.Controlled by structure and lithology，this gold deposithasa large extension and highly varied formsof ore bodies，covered by thick Quaternary sediments.In such a unfavorable condition，the down－hole IPmeasurement has helped to infer structures and ore distribution around the borehole，providing evidence for subsequent drilling design，reducing risk of further exploration，and speeded up the survey.It proves that thismethod is feasible and effective in the survey ofmicro－disseminated gold deposits.

Jinya gold deposit，micro－disseminated gold deposit，down－hole induced polarization method，IP well logging，ground－borehole surveymode

P631.3

A

0495－5331(2016)05－0924－07

2015－01－12；[修改日期]2016－08－19；[责任编辑]陈伟军。

中国地质调查局老矿山和外围找矿项目(编号：1212011220708)资助。

李建良(1987年－)，男，助理工程师，现从事固体矿产勘查及地质灾害防治等工作。E-mail：786986857＠qq.com。