天然电场选频法在湖南某铜锌多金属矿巷道中的试验效果讨论

王 红，张叶鹏，陈卓超，杨天春

（1.湖南省有色地质勘查局二四七队，湖南 长沙 410129；2.湖南科技大学资源环境与安全工程学院，湖南 湘潭 411201）

20世纪80年代国内学者提出了天然电场选频法，20世纪90年代左右设计并制造出第一台微机天然电场选频仪。韩荣波[1]，王齐仁[2]从磁流体和天然交变电场的动态信息的角度对异常成因进行了研究；杨天春[3]从麦克斯韦方程组出发，通过模拟计算分析异常成因；杨天春对该方法的场源进行了系统研究，并提出了定量解释是后期该方法的研究方向。赵亚杰[4]通过工程实践总结了该方法的实用性和有效性。

该方法应用领域甚为广泛，早期主要用于金属矿地表勘查、后期主要用于水资源勘查，工程勘察等方面。优点是仪器轻便、野外施工效率高，抗干扰能力强。本次试验是在湖南某铜锌多金属矿巷道内开展，试验目的是巷道侧壁区分矿与非矿，尝试判断矿体倾向及延伸情况。

1 试验区地质概况与试验过程

试验区在大地构造单元上位于扬子地台和华夏褶皱系的过渡部位，浏阳—衡东新华厦系断褶带与安化—浏阳东西向构造带复合部位。矿区主要出露地层为元古界冷家溪群（Ptln），岩性为千枚状板岩、绢云母板岩、绢云母千枚岩、石英绢云母千枚岩等；震旦系下统莲沱组（Z1l），岩性由变质石英砂岩、千枚状砂质板岩、板岩等；石炭系下统大塘阶（C1d），岩性为灰白色（石英）砂砾岩、砾岩；石炭系中上统壶天群（C2+3ht），由泥晶灰岩、中～粗晶白云岩组成。第四系（Q），岩性以残坡积粘土层为主。

矿区东西向构造形迹明显，主要由永和—横山向斜和横（山）—古（港）断层等组成，是在早期东西向构造基础上经改造、叠加而形成的，控制了该矿床的产出。

矿区岩浆岩出露面积相对较大，为燕山早期中酸性浅成或超浅成侵入体，呈岩株、岩盖、岩脉或岩枝状产出，为石英斑岩。

围岩蚀变类型有：黄铁矿化、硅化、绢云母化、矽卡岩化、碳酸盐化及铁锰碳酸盐化、高岭土化。其中，黄铁矿化、硅化和绢云母化是矿区内最常见的热液蚀变类型，在各种围岩中都有发育，经常相伴出现，统称黄铁绢英岩化。

矿床的形成过程为燕山早期构造运动期间，来源于上地幔或下地幔含有多种金属元素的岩浆向浅部上升，并混熔了部分地壳物质，定位于东西向构造和新华夏构造复合部位，受复活的东西向断裂构造控制。早期岩浆呈酸—弱酸性，到了中期，热液不断从母岩中分泌出来，并向中性、偏碱性转化，随着含矿热液温度的降低，硫化物大量结晶储存于石炭系壶天群灰岩与震旦系莲沱组板岩之间的断层破碎带或早期成岩的石英斑岩裂隙中。故该矿床成因类型属中高温岩浆热液充填交代型矿床。

试验在-65中段（穿脉）巷道侧壁，覆盖了围岩和矿体。测方法采用平移法，即电极M、N保持固定的间距2m沿测线移动，测量点距为1m；测量两电极之间的电位差，并以M、N的中点O作为记录点，测量总长度24m，示意图见图1所示。试验采用的仪器为普奇地质仪器厂研制的S300型天然电场选频仪。

图1 施工现场示意图

2 试验结果分析

由图2显示，不同频率电位异常曲线总体呈“三高夹两低”特征展布，1号～8号点为高电位异常，对应地质为破碎带；9号～12号点为低电位异常，对应铅锌矿体；13号～15号点为中高电位异常，对应含矿破碎带；16号～17号点为低电位异常，对应铅锌矿体；18号～21号点为中低电位异常，对应含矿破碎带；22号～24号点为低电位异常，对应铅锌矿体。

图2 综合曲线异常图

图3 综合剖面异常图

剖面异常图3显示1号～10号点为高电位特征，对应破碎带，11号～13号点存在稳定低电位带，对应铅锌矿体；13号～16号点为高电位异常，对应含矿破碎带，推断含矿较少；16号～24号点为低电位异常，对应铅锌矿体与含矿破碎带；综合以上分析表明，破碎带具有高电位异常特征，铅锌矿体具有低电位异常特征，地质17号～20号点含矿破碎带的含矿量大于13号～15号点含矿破碎带的含矿量，矿体倾向难以判定。

鉴于此，对原始数据进行归一化处理，利用剖面前8个点即不含矿破碎带部位的数据归一化，利用各个频率按“所有点的平均值”归一化，处理结果显示，8号～13号点铅锌矿体在埋深40m～90m处具有明显的南倾趋势，其他矿带近于直立。

3 结论

试验结果表明天然电场选频法在巷道内可实现“上下左右”多方位勘探，对坑道周边的盲矿体平面定位效果明显，施工简便、快速，是在巷道内查找“漏矿”快捷、有效手段，但在判断矿体倾向方面还有待于进一步深入研究。