双频激电法在云南勐板铅锌矿区中的应用

陶 鑫，石宗户，付光明，罗 凡

(1.东华理工大学地球物理与测控技术学院，南昌 330013；2.天津华北地质勘查局核工业二四七大队，天津 301800)

云南勐板铅锌矿区的大地构造位置位于云南西部的保山地块中[图1(a)]，保山地块地体为高黎贡山前弧地体和澜沧江主弧地体之间的弧后盆地，构造以NS向、NE向展布的断裂和褶皱为主。保山地块受多期次、多种成矿作用和主干断裂的控岩、控矿作用的影响，导致矿体主要分布于隐伏岩体顶部的构造破碎带(含层间破碎带)及岩体顶部接触带中[1]。保山地块南部的龙陵、镇康地区的早古生代浅海及滨海相地层中，尤其是砂页岩与泥灰岩或生物碎屑灰岩中生成以铅锌为主，伴生铜、银等层控矿床，构成了本区主要铅锌矿带[2]。

为了解勐板铅锌矿区的矿产分布、富集情况，在该区开展双频激电测量工作。双频激电法是由何继善等[3]研制的一种激发极化“变频法”，通过同时发送和同时接收两种不同频率的特殊波形信号，可实现视幅频率和视电阻率等不同信息的同步采集。双频激电法具有轻便快速、成本低、效率高、抗干扰能力强等优点，在中国浅中部有色金属矿产资源勘查、水资源勘查及工程物探等领域发挥着重要作用[4-8]。柳建新等[9]、陈蜀雁等[10]、武炜等[11]验证了该方法在地形复杂、高原等恶劣工作环境下依然能取得较好的效果。寻峰等[12]在广西某金矿区开展了一系列双频激电工作，圈定了找矿靶区，结合钻探资料验证了双频激电法在该矿区的可行性。欧后峰[13]、董运如等[14]采用双频激电法在铅锌矿区取得了良好的应用效果，为勘探隐伏铅锌矿体提供了指导。刘建权[15]、赵献昆等[16]综合化探、激电成果进行找矿工作，取得了显著成果。在国家“走出去”的号召下，双频激电法在国外矿产资源的勘查中也取得了优异成绩。王宏宇等[17]、李希等[18]将双频激电法应用到澳大利亚的金矿勘查中，为该地区的找矿工作提供了新的思路。于宝显等[19]应用双频激电法在蒙古国某铜钼矿区圈定的重点异常靶区中均见矿，取得了显著的找矿成果。在新技术方面李耀恩等[20]将小波变换引入双频激电数据处理中，可较好地压制超高噪声的干扰。

图1 勐板地区地质图

双频激电法以轻便快速的特点为该区开展复杂地质地形条件下的找矿工作提供了可能，且通过岩(矿)石标本的物性测试，发现该区含矿岩体会产生明显的激电异常，这为在研究区开展双频激电工作提供了物性基础。通过在本区开展双频激电中梯测量工作，圈定出9个异常靶区，并结合化探资料成果，划分了异常靶区的异常等级。在激电中梯测量确定异常靶区的基础上，对重点成矿靶区进行了激电对称四极测量工作，基本查明了异常体的地下分布和延展情况。现以激电响应特征为主，辅以地质、化探资料成果对异常靶区进行综合解释，可为研究区及类似地区的矿产勘查工作提供一定的借鉴。

1 地质概况及地球化学特征

1.1 地质概况

研究区出露地层由老至新主要有上奥陶统蒲缥组(O3p)、下志留统仁和桥组(S1r)、下泥盆统(D1)、上石炭统丁家寨组(C3d)、上石炭统卧牛寺组(C3w)、下二叠统丙麻组(P1b)、下二叠统大凹子组(P1d)、下二叠统尖山组(P1j)和第四系(Q)。其中O3p主要分布于研究区南部，岩性主要为紫红、黄绿、灰黄等杂色粉砂岩、页岩夹泥灰岩；S1r主要分布于研究区中部、东南部，岩性主要由灰至灰黑色薄层状泥质粉砂岩与粉砂质页岩相间组成，具条纹、条带状构造，岩石微细水平层理发育；D1主要分布于研究区中部、东南部，岩性主要为灰色、深灰色页岩、粉砂岩，局部夹泥质条带灰岩或砂质灰岩透镜体；C3d主要分布于研究区西南部、东北部，主要岩性为灰色、深灰色砂岩、页岩、泥质粉砂岩、含砾泥灰岩夹生物碎屑灰岩，局部夹有石膏层；C3w、P1b、P1d、P1j主要分布在研究区西北部。其中C3w主要岩性为玄武岩、安山岩、凝灰岩；P1b主要岩性为粉砂岩、泥质页岩与凝灰岩互层；P1d、P1j主要岩性为灰岩、泥质灰岩，局部夹白云质灰岩；Q主要由坡、残积和冲、洪积物等组成，多分布于坡麓、低洼地、沟谷及河床边滩部位，成分为岩石角砾、砾石、砂砾和黏土。

研究区以单斜构造为主，未见褶皱构造。矿区基岩露头少，受断层构造影响，区内岩层产状变化较大，岩层整体呈北东-南西向，赛米河以北岩层倾向NW，赛米河以南岩层倾向SE，岩层倾角25°～85°。研究区断裂构造较为发育，具有多阶段形成和活动的特征，区内已发现的铅锌矿体主要赋存于断裂、裂隙中，与矿化关系密切的围岩蚀变主要为重晶石化、黄铁矿化等。复杂的构造活动和广泛发育的断裂为矿体的产生、富集提供了良好的条件。

1.2 地球化学特征

与云南地区元素丰度相对比，研究区富集程度较好的元素为Pb、Hg、As，有一定富集度的元素为Au、Cu、Sb、Ag，元素Zn、Mo、W变化不明显。在元素分异性方面，Pb、Au、Sb、Hg元素变异系数较大，在0.9以上，分异性较好；Ag、Cu、As元素变异系数为0.76～0.85，有一定的分异性；元素Mo、Zn、W变异系数较小，分布较均匀。研究区内化探异常区及富集元素如图2所示。

2 地球物理特征及工作部署

2.1 物性特征

根据研究区内岩(矿)石的出露条件、剖面分布等情况，共采集电性标本142块，采用参加生产的双频SQ-5激电仪，用泥团法进行了电阻率和幅频率的测定。按照岩性，对电阻率、幅频率进行了分类统计，其分类统计结果显示(表1)：页岩视幅频率值较低，其均值为1.1%，视电阻率均值较高，达到3 341.1 Ω·m，呈现明显的高阻低极化特征；砂岩、灰岩视电阻率中等，均值分别为925.3、935.3 Ω·m，视幅频率分别为1.2%、3.0%；含黄铁、黄铜、铅锌矿的灰岩视电阻率与不含矿的灰岩区别不大，但视幅频率较高，均值达到了6.9%；可见该地区的含矿岩体可产生较为明显的激电异常，故研究区具备良好的开展双频激电工作的物性前提。但应注意的是碳质页岩视电阻率均值为266.4 Ω·m，视幅频率均值为8.8%，呈现明显的低阻高极化特征，对激电异常的划分和解释具有较大的影响，在对异常解释推断时应该加以区分。

2.2 方法试验

野外工作中使用湖南继善高科仪器厂生产的SQ-5双频激电仪(图3)，工作频率为4 Hz及4/13 Hz，测量读数为高频电位(VG)、低频电位(VD)及视幅频率(Fs)。开展野外工作之前在工区北部已知的矿化蚀变带上布设了一条激电剖面，以验证双频激电法在该研究区的有效性，测量成果如图4所示。

表1 勐板铅锌矿区岩(矿)石电性参数统计

图3 SQ-5仪器野外施工图

由图4可知，在5840～6080号点有一低阻高极化异常，视幅频率均值为3.5%，极大值为5.3%，在地表出露少量黄铁、黄铜矿(化)及铅锌矿。在6200～6320号点出露地质体为变质砂岩，相对应的物探异常为高阻低极化异常。通过实验表明：低阻高极化与地表出露的黄铁及黄铜矿、黄铁矿化闪长岩对应较好，能很好地反映出矿化体的位置信息，由此可见在该区开展双频激电法的可行性。且由不同距实验可得知，当AB极极距为1 500 m时视幅频率异常峰值较大，能更清晰地反映出异常体，故本次工作AB极选择1 500 m。

2.3 工作布置

根据已有的地质、地球化学普查成果，在云南勐板铅锌矿区开展1∶10 000双频激电中梯测量及对称四极测深工作。其中A测区勘查面积5.05 km2，共布设28条激电中梯测量剖面，并在激电中梯测量得到的异常区的基础上，在35号测线及37号测线进行激电测深工作；B测区勘查面积2.65 km2，共布设19条激电中梯测量剖面[图1(b)]。根据野外试验结果，本次激电中梯观测采用供电极距AB=1 500 m，测量极距MN=40 m，点距20 m，线距100 m。激电测深点是在激电中梯异常的基础上布设的，所用仪器设备，观测方式与激电中梯测量一致。供电极距AB/2在5～1 250 m变化，测量极距MN/2在1～40 m变化，供电极距AB/2和测量极距MN/2组合见表2。

野外双频激电观测的视幅频率Fs可直接从接收机上读取，视电阻率ρs按式(1)进行计算。

(1)

式(1)中：ΔVD为低频电位，mV；I为供电电流，mA；K为装置系数。

3 激电扫面异常特征及解释

在一个地区无矿或无矿化地段上，视幅频率通常很低，大面积上的这种低而稳定的值便作为“正常背景值”，而在有矿或有矿化地段上，视幅频率较正常背景值偏高，视电阻率较正常背景值偏低。地形不平，覆盖层厚度变化以及围岩或覆盖层电性不均匀等，会使视电阻率发生较大扭曲，但一般不引起假视幅频率异常，故本次激电中梯测量以视幅频率异常解译为主，辅以视电阻率结果进行分析[21]。

结合已有的地质、地球化学成果，将本次激电异常划分为三个等级。其中一级异常区包含较为突出的视幅频率异常，与以往重点化探异常浓集中心相互套合或在岩性接触带与构造带上，规模较大，为该区最为有利成矿靶区；二级异常区包含一定大小的视幅频率异常，与以往一般程度的化探异常浓集中心基本套合或在岩性接触带与构造带上，规模一般，有一定的成矿远景；三级异常区包含较弱的视幅频率异常，在以往化探异常浓集中心的边缘部位，综合套合度较低，规模较小，可作为有待查验区。通过统计实测数据结合标本测量等情况，将勐板铅锌矿区激电中梯测量视幅频率异常下限定为3%。

图4 激电剖面试验成果

表2 供电极距AB/2和测量极距MN/2组合表

3.1 A测区激电异常特征及解释

A测区激电测量结果显示区内视幅频率异常明显(图5)。对A测区扫面数据进行统计分析，以视幅频率Fs=3%为异常下限，共划分为三个异常区：A1、A2、A3。

图5 A测区双频激电中梯测量视电阻率、视幅频率等值线平面图

A1异常区位于测区西南角，该异常呈长条状，北东向展布，视电阻率值在72～551 Ω·m，视幅频率峰值达5.38%。异常呈中低阻高极化特征。异常区内主要有北东向构造和近南北向构造在异常区内相交，异常区与化探异常区相套合，区内化探异常元素主要有Au、As、Sb、Pb，各异常元素浓集中心较好，推断异常由金属元素矿化导致，划分为一类异常区。

A2异常区位于测区中西部，异常呈不规则，整体走向北东，呈中低阻高极化特征。视电阻率值在100～689 Ω·m，视幅频率峰值达6.52%。异常区区内构造发育，主要发育有两组北东向的构造和一组北西向的构造，三条构造于异常区内相交，异常区与化探异常区相套合，区内化探异常元素主要为Au、As、Sb、Pb、W。该异常位于已知矿体上，异常区内地表出露大量的黄铁、黄铜及铅锌矿，异常分布范围及走向与已知矿体吻合度较高，说明该异常由金属元素矿化导致，评价为一级异常。

A3异常区位于测区北部，呈北东向带状展布，视电阻率为49～575 Ω·m，视幅频率异常峰值达8.33%，整体呈低阻高极化特征。在该异常区内取得标本发现存在碳质岩，且该区域未见明显化探异常，故推断该异常区激电异常由碳质岩引起，但该地区内构造极为发育，有一定的成矿条件，后期可在该区开展不同方法继续验证，划分为三类异常区。

3.2 B测区异常特征及解释

激电测量结果显示B测区同样存在明显激电异常(图6)，以视幅频率Fs=3%为异常下限，共划分为六个异常区：B1、B2、B3、B4、B5、B6。

图6 B测区双频激电中梯测量视电阻率、视幅频率等值线平面图

B1、B2异常区位于测区北部，大致呈北东向带状展布。其中B1异常区视电阻率约为680 Ω·m，视幅频率峰值4.17%，整体呈中阻高极化特征；B2异常区视电阻率为89.2～223.2 Ω·m，视幅频率峰值达4.53%，整体呈中低阻高极化特征。两异常均位于化探异常和构造边缘部位，异常元素主要有Au、As、Pb，故推断激电异常由金属元素矿化导致，但规模较小，评价为二级异常。

B3、B4、B5异常位于测区中部，均呈北东向带状展布。三个异常区均位于北东向高阻体与低阻体的接触带上，视电阻率值在十几欧姆至数百欧姆之间，视幅频率峰值均在5%左右。异常区均位于构造带上，且异常区与化探异常套合程度较高，异常元素为As、Pb、Zn、Mo。在该区域取岩石标本中，均能发现少量黄铜矿和铅锌矿，推测上述异常为富含硫化物及铅锌矿物的地质体引起，综合评价为一级异常。

B6异常位于测区西南部，异常形状呈不规则状，整体走向呈北东向，区内主要存在两条北西向。异常呈中低阻高极化，视幅频率均值5.68%，对应的视电阻率为34.58～518.4 Ω·m。在异常区内取得标本发现该异常区内含少量碳质页岩，部分标本可见褐铁矿化及少量黄铜、黄铁矿，故推测该异常由碳质页岩及黄铜、黄铁矿化综合引起，评价为三级异常。

4 激电测深异常特征及解释

在A测区双频激电扫面测量得到的异常区基础上，为进一步探明激电异常体在地下的分布情况，对穿过A1、A2异常区异常中心的35线和37线布设激电测深工作，激电测深异常分述如下：

图7 35线对称四极视电阻率、视幅频率拟断面图

4.1 35线测深

结合激电扫面工作，对穿过A1异常中心的5940～6200号点布设激电测深工作，通过测深拟断面图(图7)可以看出，沿测线方向有一高视幅频率异常，该异常呈“W”形，顶部出露至地表，底部埋深约120 m左右。视幅频率为3%～8.21%，均值4.18%，相对应的视电阻率变化较大，为20～3 800 Ω·m，在地表及6140～6180号点呈高阻高视幅频率特征。6140～6180号点存在一个近直立高阻异常体，底部不封闭，100 m以浅呈高视幅频率异常，推断该高阻体为一高阻侵入岩，在浅部与灰岩发生热液交代作用并矿化。该异常与以往化探异常吻合度较好，化探异常主要元素为Au、Ag、Sb，具有明显的浓集中心，评价为一级异常。在该测线6100号点附近的钻孔中57 m深处可见星点状铅锌矿，局部见黄铁矿颗粒。

图8 37线对称四极视电阻率、视幅频率拟断面图

4.2 37线测深

对穿过A2视幅频率异常中心37线的5580～6160号点布设激电测深工作，通过测深拟断面图(图8)可以看出，沿测线方向分布有两个较完整的高极化地质体，分别编号为A2-1、A2-2，两极化体产状均近直立，形态不规则。A2-1异常分布在5660～5900号点，底部埋深约200 m，在地表和深部异常呈高阻高极化特征，视幅频率值3%～8.6%，均值4.2%，视电阻率在380～7 800 Ω·m，该段地表可见硅化程度较高的含黄铁(铜)矿灰岩，推测高阻高极化异常由此引起；A2-2异常位于5920～6120号点，底部埋深约350 m，异常近似“圆锥”状，异常呈中低阻高极化特征，视幅频率在3%～8%，视电阻率为89～403 Ω·m，地表可见黄铁(铜)矿、铅锌矿等。两异常均与以往化探异常区吻合度较好，化探异常主要元素为Au、Ag、Sb，具有明显的浓集中心，评价为一级异常。在该测线5840号点及5900号测点附近的钻孔中均可见不同含量的铅锌矿、黄铁矿等。

5 结论

(1)双频激电法以其轻便快速、效率高的特点极大方便了研究区的找矿工作，通过双频激电中梯扫面工作，圈定出9个激电异常区，综合研究区以往地质资料及化探成果，将异常区划分为三个等级。其中一级激电综合异常区5个：A1、A2、B3、B4、B5，作为重点成矿靶区；二级激电综合异常区2个：B1、B2，作为成矿远景区；三级激电综合异常区2个：A3、B6，作为有待查验区。通过在A测区开展双频激电对称四极测深工作，大致查明了异常体在深部的延伸及分布情况。研究区已有的见矿钻孔验证了双频激电法在该区开展找矿工作的指导意义。

(2)根据激电异常特征的响应情况，建议对本次工作中圈定的一级异常区按照A2、A1、B4、B3、B5的顺序进行钻孔、槽探等山地工程验证，并对二级异常区进行进一步查证。由于在A测区北部A3异常区及B测区B6异常区附近存在较大规模的碳质围岩，无法确定激电异常是否由矿化导致，建议使用不同的物探方法进行进一步查证。

(3)在研究区圈定激电异常靶区的基础上，结合已有的地质、化探资料确定异常区的综合异常等级，为该区后续找矿工作提供了依据，并且可为类似矿区的找矿工作提供一定的借鉴。