激发极化法在矿产资源勘探中的应用研究

徐文武，何振忠，张志静，刘 广

（安徽省地勘局311地质队，安徽 安庆 246003）

激发极化法是根据岩石、矿石的激发极化效应来寻找金属和解决水文地质、工程地质等问题的一组电法勘探方法。它又分为直流激发极化法（时间域法）和交流激发极化法（频率域法（SIP））。常用的电极排列有中间梯度排列、联合剖面排列、固定点电源排列、对称四极测深排列等。也可以用使矿体直接或间接充电的办法来圈定矿体的延展范围和增大勘探深度。

随着激发极化法在新领域的应用、新技术的突破与发展，矿产资源的勘探越来越受关注，因而掌握该类型矿床的探测手段具有重要的理论意义及现实意义。目前在矿区通过激发极化法物探工作，为地质找寻晶质矿产提供了较好的依据，取得了良好的应用效果[1]。

1 研究矿区概况

1.1 研究矿区地质概况

研究区主体位于秦岭-大别造山带大别构造带内，郯庐断裂带分支——桐城-太湖断裂（简称桐-太断裂）西北，磨子潭-晓天断裂以南。桐-太断裂以东属下扬子地块，磨子潭-晓天以北为北淮阳构造带。受控于郯庐断裂带的矿产资源极为丰富，多种矿藏量和产量居我国第一。

研究区夹持于桐-太断裂和磨子潭-晓天断裂之间，两断裂带附近，断裂构造发育。桐-太断裂北西侧，其重要分支——桐城-菖蒲断裂经过查区东南部，向西南再分支出桐城-龙井关断裂；桐城-菖蒲与桐-太断裂间，发育一系列次级北东向断裂。

区内除两大区域性断裂外，断裂构造也较发育，包括北东向、北西向及近东西向断裂；变质表壳岩及变形变质侵入体分布区岩石韧性变形较强，主要表现为形成早期韧性剪切带，变质表壳岩组合及桐城片麻岩套发生糜棱岩化作用及片理、片麻理发生塑性流变褶皱，导致区内晶质石墨矿体（石墨片岩）沿走向、倾向扭曲变形发育[2]。

1.2 研究矿区矿石物性特征

根据物性测定成果，研究区内主要矿石的电性特征如下表1。

表1 研究区内主要矿石的电性特征

由表中可看出：

图1 研究区中梯测量ρs、ηs剖面平面图

（1）片麻岩的极化率远远大于其他各类岩性的极化率，此类岩性所形成的异常极值将大大高于其他各类岩性所形成的异常极值。

（2）测区片麻岩类、角闪岩类、花岗岩类、混合岩类等岩性的电性很不均匀，各类岩性无论是极化率或电阻率都不大。

上述矿石电性差异为本次物探工作的开展提供了物性前提。

2 测量方法及布置

中梯激发极化法测量布线垂直研究区构造线走向方向。仪器设置参数为正向供电3s，停供3s，反向供电3s,停供3s，一周期共12s;取样延时时间200ms，取样宽度时间40ms。激电中梯点距为20米，测量极距MN为40米，供电极距AB为2000米，观测范围在AB距中部的二分之一范围内。

激发极化法测深点选择在激发极化法中梯测量的异常点位置。

供电脉冲采用5秒,供电周期为2周期；激发极化法测深为对称四极垂向测深，装置选择在模数为6.25的双对数坐标纸取平均间距为1cm左右的极距均匀分布；最小极距AB/2为3米，最大极距AB/2为500米，点距40米。

3 激发极化法测量成果

3.1 中梯剖面测量异常特征

中梯剖面测量布置了中梯剖面6条，剖面均垂直构造线与穿过已知矿体布置。中梯成果剖面平面图如图1，由图可知：视电阻率值与视极化率在矿体上方均出现了明显激发极化异常；视电阻率特点是ρs在倾斜方向上明显降低，在反倾斜方向上则ρs有所升高，在ρs极小值的那一边指明了矿体的倾向，视电阻率ρs的异常极大值点，离开矿顶向反倾斜方向位移；视极化率特点是ηs在倾斜方向异常值较大且梯度变化小，反倾斜方向上ηs异常值小，但梯度变化比较大，另外视极化率ηs的异常极大值点，离开矿顶向倾斜方向位移，这也指明了矿体的倾向。

以上中梯剖面测量异常特征与测区的各矿体位置对应良好，直接指导了矿体的勘查工作。

3.2 激电剖面测量成果及钻孔验证

我们在中梯测量出现的异常段布置了4条激电测深剖面，下面就其中主要剖面P00线与P04线解释如下：

（1）研究区P00线

激电中梯测量数据表明：该剖面500-820号测点视极化率值连续大于3%，其中760-800号测点之间视极化率大于4%，对应视电阻率相对较低，在780号测点附近地表出露石墨层，矿层倾向南东，产状较缓；测点1280-1300号测点之间视极化率值亦大于3%，对应视电阻率相对较低，地表探槽中见石墨层出露，石墨层倾向南东，产状较缓。

该剖面激电测深成果显示，在剖面480-840测点之间，为极化率异常，异常于测点760附近向上延伸到地表，异常值较高，视极化率极值为5.56%，出现在800号测点的AB/2为70米的极距处，异常范围较大，异常向下延伸未封闭，对应异常的ρs值总体较低。

测点760-780间地表探槽见石墨矿体，石墨层倾向南东，倾角较小。剖面1280测点，为直立的极化率异常，异常极值为6.76%，出现在AB/2为50米的极距处，异常中心明显，异常值较高，异常向下延伸未封闭，对应异常的ρs值为低阻。

该剖面860-880号测点间施工ZK0001直孔，孔深140米，于孔深40米处开始见石墨矿体。该孔浅部为残坡积层，厚7.5米，其下主要为角闪斜长片麻岩，孔深40.6-85.57米之间见三层矿体，上面两层为盲矿体。

从钻孔揭露情况看，P00线760-920测点间中浅部的低阻异常为隐伏的石墨矿体引起，矿体连续性较好，矿体对应高极化率异常。

该剖面1360号测点附近施工ZK0002孔，孔深300米，于井深39米处见薄层石墨矿化体。该孔浅部为残坡积层，厚4.5米，其下主要为片麻岩、石英质脉岩及角闪岩。从钻孔揭露情况看，P00线1280测点低阻高极化率异常为矿体引起的异常[3]。

（2）研究区P04线

该剖面680-780号测点中梯测量视极化率值连续大于3%，对应视电阻率相对较低，在720号测点附近地表TC0401中出露矿层，倾向南东，产状较缓；测点1400-1420之间视极化率值亦大于3%，对应视电阻率相对较低，在1340号测点附近地表出露矿层，倾向南东，产状较缓。

该剖面激电测深成果显示，在剖面660-740测点之间，为极化率异常，异常产状近直立，异常值较高，视极化率极值为6.87%，出现在700号测点的AB/2为25米的极距处，异常向下延伸未封闭，对应异常的ρs值总体表现为低阻。该剖面中深部视极化率值较高，连续性较好，异常值高。

该剖面780号测点附近施工ZK0401直孔，孔深120.35米。该孔浅部为残坡积层，厚5.7米，其下主要为角闪斜长片麻岩，于孔深70.97-72.63m米92.45-93.62之间见两层层石墨矿体。

3.3 综合认识

（1）研究区矿石的极化率远远大于其他各类岩性的极化率，此类岩性所形成的异常极值将大大高于其他各类岩性所形成的异常极值。

（2）矿石的电性差异很大，此类岩性的离散程度很大，其引起的异常以高极化率、低电阻率异常形式出现。

（3）测区片麻岩类、角闪岩类、花岗岩类、混合岩类等岩性的电性很不均匀，各类岩性极化率值与或电阻率值都不大。

（4）矿石和其他各类岩性的极化率（ηs）相差悬殊，所引起的异常易与研究区大面积出露的花岗岩类、片麻岩类等岩性的电性不均匀而产生的异常的区分。

（5）中梯剖面视电阻率值与视极化率在矿体上方均出现了明显异常；视电阻率特点是ρs在倾斜方向上明显降低，在反倾斜方向上则有所升高，在极小值的那一边指明了矿体的倾向，视电阻率的异常极大值点，离开矿顶向反倾斜方向位移；视极化率特点是ηs在倾斜方向异常值较大且梯度变化小，反倾斜方向上异常值小，但梯度变化比较大，另外视极化率的异常极大值点，离开矿顶向倾斜方向位移，这也指明了矿体的倾向。

以上中梯剖面测量异常特征与测区的各矿体特征对应良好，具有直接指导矿体的勘查工作的意义。

（6）测区内矿石地段，激电中梯视极化率有明显的高异常反映，而对应异常区域的激电测深ηs拟断面图上也显示地下存在一高极化体，视极化率值较高，对应异常的ρs值表现为低阻，属于低阻高极化异常，这与矿体的电性特征相吻合[4]。

测区各见矿孔均位于中梯剖面的低阻高极化段，并且激电测深剖面均有相应异常对应；未见矿孔其对应的激电中梯剖面与激电测深剖面大部分不具有以上的综合异常特征。

4 结语

结合地质资料和矿物性特征，研究区认为角闪斜长片麻岩组为区内主要的含矿层。

通过激电中梯剖面测量及激电测深剖面测量工作，基本了解了区内矿体及其围岩的电性特征，并通过对其物探异常特征的综合分析研究，认为测区矿体、矿石具有明显的低阻高极化的倾斜板状体特征，其特征可进一步指导下步工作的开展与找矿工程布设。建议下一步普查工作应加强各种物探方法的综合应用与研究，以达到事半功倍的良好找矿效果。