双频激电法在湖南平江仁里矿区铅锌矿找矿勘查中的应用

曾美强，苏俊男，王磊帅，张立平，黄小强，温海亮，周芳春

（湖南省核工业地质局三一一大队，湖南 长沙 410100）

随着区内找矿勘查持续深入，地质勘查程度的逐步提高，地表露头矿、浅表矿基本找完，矿产资源勘查已进入到寻找隐伏、半隐伏和难以识别矿床的“攻深找盲”或“第二富集带”找矿阶段，中深部“第二空间”已势在必行，地表矿、易识别矿发现的机会越来越少，找矿难度日益增大，寻找深部隐伏矿体将成为地质工作者最紧迫的课题。因此充分发挥地球物理方法在地质找矿中的作用将显得越来越重要，而在多金属硫化物矿床的勘查中，双频激电法在找铅锌矿有它的优势，不受地形影响，激电异常较明显，没有假异常存在，是一种公认的、极其有效的勘查手段[1，2]。通过大比例尺的激电中间梯度面积性测量，可圈定激电异常的分布范围及形态特征，采用激电测深可了解极化体的埋藏深度和空间赋存状态，结合地质、标本电性参数，对异常进行综合评价[3]。湖南平江仁里矿床为近年来华南地区新发现的铌钽稀有多金属矿床，目前探获（333+334）Ta2O5：10791吨、Nb2O5：14057吨，钽矿资源量达到超大型规模，其潜在价值超过1000亿元，被湖南省国土资源厅列为2012年来我省特大地质找矿成果之一，2017年11月该项目被湖南省地质学会推荐参加竞选全国十大地质找矿成果奖，且矿区内北东～北北东向构造具有较大的铅锌矿找矿潜力。本次通过对仁里矿区开展激电中梯剖面测量及激电测深工作，圈定激电异常，确定找矿靶区，为深部探矿工程实施提供依据，验证双频激电法在仁里矿床铅锌矿找矿勘查运用中的可靠性与有效性。

1 矿区地质概况及地球物理特征

1.1 矿区地质概况

区内出露地层简单，主要为中元古界冷家溪群坪原组云母片岩及第四系。

区内断裂构造较发育，主要为北东向、北西向及近南北走向的构造。勘查区内北北东向断裂以天宝山-石浆压扭性断裂（F12）、江家坊-南江压扭性断裂（F84）最为发育，F84为F12的分枝构造。矿区内F12出露长约1300m，F84出露长约1100m，两端均延出图幅。北北东走向，倾向南东，倾角一般45°～74°。该组断裂形成于岩浆期后，沿走向具分枝现象，断裂带一般宽6m～7m，主要由石英角砾岩、硅化角砾岩及少量花岗质角砾岩组成，铅、锌、铜矿产于破碎带硅化的角砾岩、糜砾岩及网状石英脉中，常表现为铅锌矿化、黄铁矿化、黄铜矿化、绿泥石化、重晶石化、萤石化及硅化。该断裂为矿区铅锌矿的导矿、容矿构造。

F72南起江背，北至山房里，区内出露长约1200m。近南北走向，倾角69°～85°，断裂带一般宽2m～10m，主要由石英角砾岩、硅化角砾岩及少量花岗质角砾岩组成。F72断裂具多期活动特征，早期为压扭性，后期表现为张扭性，为矿区铅锌矿的导矿、容矿构造，铅锌矿主矿脉（Ⅻ号矿脉）赋存于F84与F72、F12的交汇区段，严格受F84控制。

区内岩浆活动强烈，规模较大的幕阜山燕山早期花岗岩体分布于矿区北东部及秦家坊等地。矿区北面主要出露片麻状粗中粒斑状黑云母二长花岗岩、粗中粒斑状黑云母二长花岗岩。矿区的北东方向出露中细粒二云母二长花岗岩、细粒二云母二长花岗岩及细粒花岗闪长岩；在矿区东南部出露少量的雪峰期花岗岩体，其岩性为中细粒黑云母斜长花岗。勘查区主要出露片麻状粗中粒斑状黑云母二长花岗岩[4,5]。

1.2 地球物理特征

本次在矿区不同位置采集岩性标本84块，采用泥团法进行了标本物性测试（见表1），结果显示，硫化物矿石的幅频率值普遍很高，较围岩幅频率达5倍，矿石电阻率值较围岩偏低，矿体呈现出低阻高极化的特征，可见矿石与围岩（花岗岩、片岩及伟晶岩）的电性特征具有明显差异，可以很好区分。据此，在仁里矿区投入双频激电工作查明矿体空间分布有较好的地球物理前提。

表1 勘查区电性参数统计表

2 原理及工作方法

本次工作中投入激电测量仪器是由中南大学自行研制的SQ-3C轻便型双频道数字激电仪。本次激电中梯剖面测量采用中梯装置，其中AB=1500m，MN=40m，跑极方向115°，测量网度100mX20m。激电测深采用装置是对称四极，其中AB最大为1200m，测量的电性参数是视幅频率和视电阻率。

双频激电法是寻找金属硫化矿的一种有效的物探方法，与电阻率方法相比，其优越性表现为：不受地形影响，激电异常明显，没有假异常存在。双频激电法的核心技术是利用发送机将高频、低频两种频率的电流合成为特殊波形的双频电流同时向地下供电。此两种频率是相干的并可根据需要加以变换，通常高频为4Hz，低频为4/13Hz。接收机同时接收高频电位差、低频电位差，自动计算并显示视幅频率和高、低电位差，并可根据野外工作装置计算出视电阻率，此两种参数是由于目标体受双频电流的激发，发生化学反应后产生的信息，根据视幅频率及视电阻率，可以达到寻找目标体的目的[6，7]。

3 成果解释

3.1 激电扫面异常解释

该区幅频率FS整体数值不大，通过对所采集样本数据统计，勘查区整体数据服从正态函数关系，以背景值加三倍均方差进行计算，再结合标本测试数据，确定异常值的下限为2.4%。按2.4%为异常下限值在勘查区共圈出2处异常。见图1。

3.1.1 Ⅰ号异常

如图1（仁里矿区双频激电幅频率等值线图）所示，异常由2线～12线控制，异常浓度分带和浓集中心非常明显，有多个浓集中心，异常呈条带状，展布方向为北东向，形态规整，展布方向与构造F84走向基本一致，且异常分布在构造破碎带中；异常规模大，长度约为1100m，宽度约10m～20m，面积为0.13km2，幅频率值最小值为0.9%，最大值为7.5%，一般在1.5%～3%之间，幅频率值大于等于3%有30个，约占总数的9%；与幅频率对应的电阻率表现为中低阻，阻值约为1200Ω·m，总体呈现低阻高极化地质体的电性特征。结合标本测试结果和区内地质资料，推测激电异常受构造F84控制，异常可能由构造破碎带中隐伏极化体引起的。

3.1.2 Ⅱ号异常

异常由3线～7线控制，呈条带状，北东方向展布，形态规整，展布方向与构造F12走向基本一致，异常规模较大，长度约为460m，宽度约为5m～12m，强度较大，幅频率最大值为3.1%，与幅频率对应的电阻率表现为中低阻，阻值约为1200Ω·m，呈现低阻高极化地质体的电性特征。结合地质，推测异常由构造F12中金属硫化物富集引起的，且受构造F12控制。

3.1.3 工程验证情况

在Ⅰ号异常区施工了4个钻孔，其中3个钻孔见铜铅锌矿，钻孔ZK01见三层矿，总矿厚5.86m，铅品位0.57%～2.07%、锌品位0.90%～3.41%；在下一中段的钻孔ZK02孔见四层矿，总矿厚9.52m，且品位富，铅品位0.41%～7.35%、锌品位0.84%～1.34%，矿体沿倾向厚度增大，品位明显变富；钻孔ZK03见一层矿，总矿厚1.15m，品位较富，铅品位0.36%、锌品位0.41%。

3.2 激电测深异常解释

在激电扫面基础上，在异常区重点地段选做多条激电测深剖面，基本查明极化体在不同深度变化情况。测深采用对称四极装置，跑极方向为115°。下面是6线激电测深成果解释。

如图2（仁里矿区6线激电测深断面图）所示，a图(幅频率等值线图)可见，激电异常下限值为2.4%，激电异常非常明显（蓝色圈为异常区）异常呈椭圆状，异常主要分布在点段180m～240m之间地下60m以下，异常在深部未见封闭，幅频率最大值达5.3%，规模大，异常的浓度分带和浓集中心明显，异常往深部有变大变强趋势。b图（电阻率等值线图）可见，电阻率反映电性界限明显，总体呈现地表电阻率低，往深部电阻率逐渐增高，深部高阻为大的块状、山峰状，在点段140m～240m之间电阻率等值线垂向梯度有明显变化，表现为两边高阻中间低阻，推测在140m处存在低阻断裂构造F84，阻值约为1000Ω·m，且与幅频率在空间上相对应。

推测：地表低阻可能是第四系，中深部高阻体为片岩或花岗岩，中深部低阻异常为构造F84，构造F84位置位于点段140m处，构造倾向为南东向，倾向70°左右，激电异常受断裂构造F84控制，激电异常可能是构造带破碎带中金属硫化物富集引起。根据激电异常特征，在6线点段240m处施工了一个钻孔（ZK02），见四层矿，总矿厚9.52m，且品位富，铅品位0.41%～7.35%、锌品位0.84%～1.34%，矿体沿倾向厚度增大，品位明显变富，且见矿位置与推测异常带位置基本一致，表明Ⅰ号异常中深部具有很好的找矿前景。

4 结论

（1）仁里矿区铅锌铜矿体严格受构造控制，含矿构造破碎带激电特征与围岩存在明显差异，勘查区具备开展双频激电勘探的地球物理前提。

（2）本次激电中梯剖面测量工作圈定2处激电异常，结合矿区地质情况和标本测定结果，推测异常可能受构造控制，异常由构造带中隐伏极化体引起。圈出的2处异常均在含矿构造破碎带中，展布方向与构造走向一致，控制的长度和宽度较大，幅频率值都较高，浓集中心和浓度分带明显，幅频率异常与电阻率异常在空间上具有一定对应性，两者相互验证。其中Ⅰ号异常规模大、强度大、面积大，为勘查区最大异常，找矿潜力大。

（3）激电异常延伸深度大，往深部有强度、规模增大的趋势，异常深部未封闭，指示深部仍有很大找矿潜力。激电测深能有效查明极化体位置、规模、埋藏深度、厚度，经钻孔验证，在多条激电测深剖面上发现了规模大、品位富的铅锌铜矿体。钻孔工作验证双频激电法对识别区内隐伏矿体具有较强的有效性。

（4）本次在地表覆盖层厚、构造难以识别地区开展的找矿工作表明：在具备开展激电工作的地球物理前提下，通过开展激电工作可以有效圈定找矿靶区，能较好的评价靶区深部含矿特征和岩性结构，为深部探矿工程设计、实施提供依据。