高密度电阻率法在菲律宾迪纳加特岛红土镍矿勘查中的应用

王 松，王 柱，周松林，杨 霄

(1.中煤地质工程总公司，北京 100040； 2.武汉尊科地质勘探有限公司 430200)

镍在现代工业上具有重要的用途，主要用来制造不锈钢和其他抗腐蚀合金等等。我国是一个镍资源相对匮乏的国家，近年来我国的镍矿主要来源于印尼和菲律宾，这两个国家以赋存大量红土镍矿著称。菲律宾迪纳加特岛迪纳加特(Dinagat)岛是紧靠棉兰老岛北端苏里高(Surigao)的一个岛屿，东倚太平洋，西临莱特湾，南靠苏里高湾，面积约835 km2。该岛属季风型热带雨林气候，高温，多雨，湿度大。地表植被发育，地表土层为3～5m。迪纳加特岛上发育大量的红土型镍矿。近年来许多中国企业在此处进行了矿产勘查及开发工作，并对该岛上地质特征[1-4]及找矿方法进行了研究和探讨。在本次勘查过程中，根据红土层和超基性岩明显的电性差异，选择了高密度电阻率法对重点工作区进行了物探工作。

1 地质概况

迪纳加特岛位于东侧的菲律宾海沟断裂和西侧的菲律宾走滑断裂之间，是东比科尔(Eastern Bicol)-东棉兰老(East Mindanao)蛇绿岩带的组成部分，岛上岩石以超基性岩为主，以分布大面积火成岩和少量沉积岩为特点。岩浆岩主要有方辉橄榄岩和纯橄岩，还有部分辉长岩和玄武岩；沉积岩仅有少量白垩系礁灰岩、碎屑岩及第四系冲、洪积物(图1)。第四系和现代冲积物包括残坡积红土、冲积物和滨海沙滩沉积物。更新世以来的强烈外营力和亚热带雨林气候使近地表的超基性岩产生物理风化和化学风化，原岩中的硅酸盐被分离，部分造岩矿物被分解、流失，岩石中的一些金属元素和重矿物富集在红土中，形成分布广泛的风化残余坡积红土型镍矿床和铬铁矿(砂)。

图1 迪纳加特岛地质简图及镍铬矿分布图Figure 1 A sketched geological map of Dinagat Island and Ni-Cr ore distribution

迪纳加特岛超基性岩主要由方辉橄榄岩(80%)组成，包含不规则纯橄岩透镜体。方辉橄榄岩南北向延伸，形成了迪纳加特岛山岭。迪纳加特岛南北部各有两个巨大块状纯橄岩。北部纯橄岩厚约400m；南部纯橄岩在阿尔宝(Albor)构造带延伸达18km，宽1～3km。纯橄岩受构造和热力作用影响，大部分已蛇纹石化。介于纯橄岩和方辉橄榄岩之间700m构造岩带中有连续的方辉橄榄岩和纯橄岩互层，同时含有块状和浸染状铬铁矿。方辉橄榄岩厚度从一米至几米，呈透镜状产出。

构造活动受东侧菲律宾海沟的俯冲作用和西侧菲律宾大断裂的左行走滑活动制约。区域的断裂活动非常强烈，并以剪切作用为特征，形成了众多宽大的角砾岩、碎裂岩带，在部分橄榄岩中还发育有较强的片理化、粗糜岩等韧性断层的构造现象。区域断裂主要为NE向和NW 向，NW 向断裂往往切割NE向断裂，并具有明显的扭性活动特点。前人研究表明，基岩的破碎程度越高，蛇纹石化越强烈，则越有利于镍元素富集。

含镍风化壳由上而下一般分为五层：

腐殖土层:褐红色、暗红色，颗粒较细，结构较松散，含有植物根系，镍含量不高，一般不具工业价值。

铁质红土层:主要由褐红色、砖红色红土,土状、块状、皮壳状、结核状和胶状褐铁矿团块组成，镍、铁含量一般，属低品位矿石层，具备一定的工业价值。

松散红土层:即残余红土带，主要由红土及少量强风化的蛇纹石化橄榄岩碎屑组成,镍、铁含量高，属工业矿层，具工业价值。

强风化蚀变的蛇纹石化橄榄岩层:即腐岩带，多为红黄色、黄色至浅黄绿色, 呈土状、碎块状、块状。上部风化程度较高以土状为主, 间夹团块状蛇纹石化橄榄石和网格状次生石英碎块, 沿裂隙或节理多见黑褐色铁锰质细脉及绿色镍硅化物,局部夹大块弱风化或未风化的橄榄石团块;向下逐渐变为碎块状、块状,岩石硬度逐渐增加, 沿裂隙或节理多见网格状次生石英细脉及绿色镍硅化物薄膜。该层镍含量最高，属工业矿层，具工业价值。

基岩：一般为蛇纹石化纯橄岩和蛇纹石化方辉橄榄岩，灰绿色、黑色，硬度较大。

2 高密度电阻率法

该区第四系及红土(含矿带)电阻率为几～几十Ω·m之间，为低电阻反映，基岩为白垩系蛇纹石化粗粒方辉橄榄岩，电阻率一般可达几百～几千欧姆米以上，为高阻反映。覆盖层与基岩之间电性差异明显，由此可见，此种岩性差异具备高密度电阻率勘查的前提条件。

野外工作采用重庆奔腾数控研究所生产的WDJD-3多功能数字直流激电仪，电极排列采用温纳排列装置。为获得更多的信息及足够的探测深度，采用120个电极、电极距5m，每个排列重合60道，即300m，单条测线长度600m。观测时，电极钉均用泥土封孔，浇灌盐水，保证电极接触良好。观测中均对供电电源的电压进行测量，避免电源电压低于规定值。

在数据采集过程中，采取了较为有效的技术措施：

①数据采集时，避开风、雨的干扰；

(2)在数据采集过程中，随时监视记录窗口；

(3)设立专人监控现场质量，检查验收仪器班报等野外基础资料；

图2 红土型镍矿典型剖面示意图Figure 2 A schematic typical section of lateritic nickel ore

(4)对电磁干扰较大的测点，采用了延长测量时间、多次观测等方法提高信噪比。

野外采集数据经过瑞典RES2DINVE反演、并运用SURFER软件配合，绘制出各剖面视电阻率等值线图。

本次野外数据采集，先选取钻孔附近进行数据采集试验，然后通过反演分析计算，验证该方法对本场地的有效性。该试验测线布置在钻孔RC2-111处，从其反演剖面图(图3)中可以看出，表层电阻率比较低，局部呈中阻反映，推测为覆盖层反映，厚度比较薄，为3～10m，总体分布趋势为两头深，中间浅的形态。该剖面蓝色代表低阻，主要为第四系及红土(含矿带)层反映； 紫色虚线为推测的基岩面， 从

绿色往红色过渡的代表基岩面风化的不同程度，颜色越深说明电阻率越大，基岩完整性越好。

根据该试验剖面，推测钻孔处基岩面埋深11m左右，实际钻孔揭露基岩埋深为10m。该结果说明，高密度电法数据的处理合理，其解释的基岩深度与实际钻探数据较吻合。

该区共布设了22条地质、土壤化探和高密度电阻率综合施工，根据后期少量钻孔及浅井验证，对比物探资料发现，高密度电阻率解释的基岩面均比钻探数据深， 尤其是埋藏浅的情况， 其相对误差更大(表1)。这是由于本次物探工作点距固定在5m，浅部分辨率不足所致。总体上， 高密度电阻率法能对超基性岩及红土层界限进行有效的区分。

图3 高密度电阻法试验二维反演剖面图Figure 3 High density resistivity prospecting 2D inversion section

钻孔实际基岩埋深/m电法解释基岩深度/m相对误差/%RC2-11110.01110.0RC2-13510.401215.4RC2-12513.501618.5RC2-12411.391422.9RC2-12313.51511.1N45I1-1NE5.0740.0N45I1-1SW7.01042.9N45G1-1NE6.0950.0N45G1-3NE5.010100QJ309024.2642.9QJ317015860.0

3 结论

工作区以往未开展过物探工作，本次工作在遥感综合预测成矿远景区以及地表红土带较发育地区开展了高密度电阻率法和土壤地球化学综合剖面测量，初步查明了区内的覆盖层分布及厚度，地层结构及其电性特征。大致推测和了解了红土层发育厚度，并根据物探结果开展了少量钻探验证工作，表明高密度电阻率法在区分红土层和超基性岩接触面有较好的效果，在以后的红土镍矿勘查中可作为钻探工作的有效补充。

[1]王志刚.菲律宾迪纳加特岛红土型镍矿床地质特征及找矿勘查方法[J].地质与勘探, 2010, 46(2)：361-366.

[2]冉启胜，朱淑桢.红土型镍矿地质特征及分布规律[J].矿业工程，2010,6(8)：16-17.

[3]付小锦，王志刚，张启军，等.土壤地球化学测量在菲律宾红土型镍矿勘查中的应用[J].地质找矿论丛，2010，25(4)：372-376.

[4]潘文亮，王志刚，付小锦，等.洛阳铲钻探在菲律宾迪纳加特岛汇洋镍矿区快速评价中的应用[J].地质找矿论丛，2013，28(3)：454-460.