自然电位法在晶质石墨矿找矿中的应用——以南江尖山石墨矿、攀枝花新民石墨矿为例

黎广

自然电位法在晶质石墨矿找矿中的应用——以南江尖山石墨矿、攀枝花新民石墨矿为例

黎广

（中国建筑材料工业地质勘查中心四川总队，成都 610000）

方法实验发现南江尖山石墨矿勘探运用物探激电中梯采不到有效数据，后采取自然电位法进行面积工作，异常反应明显；攀枝花新民石墨矿实验发现两种方法都能取得效果，开展了自然电位法与激电中梯相结合的综合物探找矿实践，利用小比例尺的自然电位测量圈定异常靶区，再以激电中梯对异常靶区进行验证确认，极大地提高了物探准确率及工作效率。两个不同地区的石墨矿勘探结果表明，自然电位法这种古老简单的物探方法对某些区域的晶质石墨矿勘探效果显著，对四川南江地区、攀枝花地区的同类型晶质石墨矿勘探工作具有一定的参考价值。

晶质石墨矿；自然电位；激电中梯

自然电场法是利用大地中自然电场作为场源，进行找矿和解决地质问题的一种方法，自然电位法是自然电场法的观测方式之一，也是应用最早的一种电法勘探方法。

自然电位法不需要人工电源，具有轻便、工作效率高的优势，但在近二十年来，随着计算机技术、便携电源等越来越多地应用于物探仪器之中，自然电位法由于取得参数单一（仅测量电位差）、复杂环境下无法排除干扰等局限性逐渐被其他物探方法所取代。在最近几年的石墨矿勘探中发现，在某些地区的石墨矿运用激发极化法得不到较好的勘探效果（电阻率极低，极化率测不准，甚至用软件同步方式无法测量），而采取自然电位法测量，则取得了非常好的效果，所圈定的负值异常区，要么与已知矿相吻合，要么通过钻探得到验证。在有些地区的石墨矿勘探两种方法都能取得较好的效果时，采取小比例尺的自然电位测量进行扫面，再以大比例尺激电中梯进行验证和确认，可以取得事半功倍的效果。

本文主要介绍自然电位法在南江尖山石墨矿、攀枝花新民石墨矿勘探中的应用实例。

1 自然电位法原理

在工作中发现，石墨矿位置会形成自电异常，自然电位的成因说法不一，主要有以下两种：

1）地下潜水面切割电子导电矿体，潜水面上部发生氧化作用，下部发生还原作用，使矿体上、下两端表面产生不均匀的双电层，进而在矿体内外形成自然电场。通常在矿体上方的地表可观测到负的自然电位异常，因此可实现找矿目的，如图1所示。

图1 自电氧化还原反应示意图

2）矿体本身并不参加化学反应，只起传递电子作用。地下水溶液经过多孔岩石孔隙中流动时，由于水溶液中常含有大量的正、负离子，且岩石颗粒有吸引负离子的作用，致使地下水带走大量的正离子，形成自然电场负异常。

上述自然电场的形成原理不尽相同，但有两个共同点，一是跟地下水关系或者潜水面的关系密切，二是在矿体部位都会形成自然电位负异常。

2 应用实例-南江尖山石墨矿

表1 井旁测深数据

2.1 项目情况

该测区制定的初始物探方案采用的是大功率激电中梯，主要利用石墨矿低电阻、高极化的特性，但在参数测量和剖面试验时发现，激电中梯无法取得准确数据，在已知见矿井旁做激电测深也测不准极化率参数，因此大功率激电中梯不适合本矿区应用；由于我们单位在上世纪80年代有以自然电位法找石墨矿的经验，经过协商更改方案，采取自然电位法扫面测量，在该工区取得了较好的找矿效果。

2.2 方法选择

1）井旁测深实验

右表1为钻孔井旁测深资料，这个钻孔在50m时见矿，从这个井旁测深数据表可以得知，极距=100～150时电位差vp变小，极化率M1也不稳定。由此可以得出如下结论：

如果采用大功率激电的话，可能有点困难，因为激电中梯AB布设距离较大。采用激电测深测量矿体顶板是可行的。

2）剖面激电中梯实验

图2为激电中梯仪器导出的实验剖面数据截图，从图中可以看出部分所有测点极化率测量值不准确，部分测点电位差反向。仪器采用GPS同步方式，如果采用软件同步，仪器会一直处于找沿状态下，无法测量。在该矿区无法使用激电中梯测量。

图2 剖面中梯测量数据

3）剖面自然电位实验

图3为实验剖面的自然电位法的折线图，以自电异常-300mv为背景可以得出，在石墨矿露头处有非常明显的自然电位异常，表明石墨矿和其他岩矿石有明显自然电位差异，具备在该矿区开展自然电位的地球物理前提条件。

2.3 物探成果

图4为采用自然电位平面异常等值线图，观测方法采用电位观测方式，根据这个异常分布图，以-250mv为背景值共圈出三个异常区域，分别为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ号异常。

图3 剖面自然电位数据折线图

图4 自然电位平面异常等值线图

2.4 地质成果

经过地质详勘：Ⅰ号异常区域发现石墨矿物资源量570.5万吨（Ⅰ、Ⅴ号矿体），平均品位7.8；Ⅱ号异常区域发现石墨矿物资源量7.5万吨（Ⅳ号矿体），平均品位5.5；Ⅲ号异常区域发现打钻验证为矿化，品位较低达不到工业品位（如图5所示）。

2.5 结论

尖山石墨矿类型属于区域变质型的中-细粒晶质鳞片石墨，该矿区石墨矿分布集中，最深处达到500m，通过实测发现在该区域无法运用激电中梯进行测量，采取自然电位法能取得很好的效果。

图5 尖山石墨矿矿体水平投影图

图6 激电中梯（上）、激电测深（下）数据表

3 应用实例-攀枝花新民石墨矿

3.1 项目简介

攀枝花新民石墨矿属于《中西部地区晶质石墨等特种非金属矿产调查》的子项目，找矿靶区位于攀枝花市仁和区同德镇南西方向的新民村一带。该区位攀枝花断裂带西侧缘-磨盘山断裂带间的地段,属川滇成矿带，成矿层位为前震旦系咱里组，岩性以云母石英片岩为主，次含少量角闪斜长片麻岩、斜长角闪岩以及石墨质云母石英片岩。

3.2 方法实验

开始设计之前，在测区选择有石墨矿出露的地段，进行方法实验。

1）激电方法实验

右图6为激电中梯及激电测深试验数据，从图标中可以发现，激电中梯反应在石墨矿露头处呈现低阻高极化的异常；同样在测深的时候也相对应地呈现低阻高极化的异常。

证明在激发极化法在本区都能对石墨矿异常有较好的反应。

图7 自然电位剖面折线图

2）自然电位剖面实验

如上图7所示，石墨矿露头附近，自然电位异常比较明显，矿体附近异常为-400～-300，矿体外围自然电位值为0～200，证明自然电位法对该测区石墨矿异常也有较好的异常反应。

3）物探设计

通过实验，确立了在该区的找矿思路，制订了在该区的物探设计，即采取多种物探方法相结合的思路：

对区内含矿地质体进行小比例尺（1∶2.5万）自然电位扫面，大致确定含矿位置，缩小找矿范围；

在自电异常区内开展大比例尺（1∶1万）激电中梯测量，以“低阻高激化”两个指标对自电异常区域进行验证并进一步确定矿致异常范围。

图8 自然电位平面等值线图

3.3 成果分析

1）自然电位

右图8为攀枝花新民矿区石墨矿自然电位异常平面图结合地质资料，以-250为异常值共圈定A1（管家箐）、A2（芭蕉箐）两个自电异常。异常区域均为地质见矿区域。

在地质选定的成矿地层靶区内，自然电场法快速高效地查明了矿(化)带大体分布范围。

2）激电中梯

激电中梯测量分别在A1、A2两个异常区域分块布置。

如上图9所示，A1自电异常处跟激电异常基本对应，都呈马蹄形状，但激电异常更加细化。

如上图10所示，A2自电异常处跟激电异常位置、形状基本对应。

图9 A1异常（管家箐）激电中梯视极化率ηs、视电阻率ρs等值线平面图

图10 A2异常（芭蕉箐）激电中梯视极化率ηs、视电阻率ρs等值线平面图

3.4 地质验证

通过在该矿区的自然电位法扫面及激电中梯扫面工作，采取包含关系，在该区域确立了三个矿致异常带B1、B2、B3；通过地质剖面测量、槽探验证及采样分析的方法，在这三个异常带共发现8个石墨矿体，预测资源量为478.8万吨，矿物资源量为35.4万吨。

3.5 结论

新民石墨矿类型属于区域变质型的大鳞片晶质石墨，石墨矿呈层状分布，最大厚度为16.8m，在该区域采取自然电位与激电中梯相结合的物探方法，取得了较好的效果。

4 结束语

自然电位法由于其方法、仪器（精度要求不高的话，万用表就能测量）太过简单，很多专家认为该方法已经落后了，但实验发现该方法对某些区域石墨矿异常反应较明显，应该要把这种古老的物探方法加以利用，而不能作为一种落后、过时的产物给抛弃。

方法的选择性很重要，在本区适用的方法，其他地区不一定合适。自然电位法需要以地下水溶液存在为前提，四川地区地下水资源较发达，而在一些戈壁滩、沙漠地带如果单纯运用该方法，需要做方法适用性实验。

条件允许情况下，应采取多种物探方法，不同方法相互印证，使物探找矿准确性更高、实用性更强。

[1] 傅良魁．电法勘探教程[M]．北京：地质出版社，1983．

[2] 英承彬，陈忠献．陆怀成．自然电场法剧变场的起因初探及其应用[J]．物探与化探，1995，(4)：315-318．

[3] 黎广．物探方法在南江尖山石墨矿中的选择及应用效果[J]．中国非金属矿工业导刊，2015，（05）：27-28+37．

[4]任喜荣，赵国良，邓辉，等．综合物探方法在鸭子沟铜多金属矿勘查上的应用[J]．物探与化探，2015，39（5）：885-890．

The Application of the Spontaneous Potential Method to the Exploration of Crystalline Graphite Deposit

LI Guang

(Sichuan Division, Geological Exploration Center for the China Building Material Industry, Chengdu 610017)

Experimental results indicate that induced polarization intermediate gradient survey is not applicable to the Jianshan graphite deposit in Nanjiang, but spontaneous potential method is very effective to it. Whereas both induced polarization intermediate gradient survey and spontaneous potential method have very good results in the Xinmin graphite deposit, Panzhihua which shows that spontaneous potential method may be used in some crystalline graphite deposits.

graphite deposit; spontaneous potential method; induced polarization intermediate gradient survey

2018-10-19

黎广（1984-），男，湖南省汩罗市人，工程师，主要从事物探技术相关工作

P631.321

A

1006-0995（2019）03-0485-05

10.3969/j.issn.1006-0995.2019.03.028