RES2DINV在柬埔寨马德望省Phnom Prek金矿区激电测深反演中的应用

姜鸿，路利春，张佩，李陇锋，刘俊先，谢凡

（1.北京中矿大地地球探测工程技术有限公司，陕西 西安 710065；2.陕西地矿第二物探综合大队有限公司，陕西 西安 710016；3.中国地震局第二监测中心，陕西 西安 710054；4.甘肃省地矿局第二地质矿产勘查院，甘肃 兰州 730020；5.陕西地矿汉中地质大队有限公司，陕西 汉中 723000）

0 引言

大功率激发极化法具有探测深度大、经济、快捷等优点，近年来在金属矿产勘查中广泛应用，特别是在寻找隐伏矿和深部矿的新一轮地质找矿中发挥了重要作用并取得了良好的找矿效果（李金铭，1996；李建全等，2015；刘建权等，2020）。大功率激发极化法常用装置类型有激电中梯和激电测深两类，其中激电中梯测量可以在成矿有利区快速、高效地圈定出高极化异常，进而结合地质资料圈定出找矿靶区。在激电中梯工作基础上开展激电测深剖面测量可以对异常在纵向上进行剖析，从而开展有效的开展成矿预测。

然而在激电测深剖面成果图件的编制中，大家常用视极化率和视电阻率参数绘制拟断面图来进行异常评价和解释，该方法常把纵坐标以 AB/n 转换并表达，其异常位置和形态不能有效地反映地下地质模型。本文通过一系列的数据格式转换，将常规激电测深数据转换为瑞典高密度数据处理软件RES2DINV可执行反演的数据格式，该程序可加载地形数据进行任何常规装置的直流电法勘探数据反演（视电阻率和视极化率），获得地下介质电阻率和极化率参数的二维分布特征（祁晓雨等，2008；李园园和杨生，2015）。程序采用强制平滑的最小二乘法反演技术，计算过程全自动化，无需提供初始模型，可将测深点的视电阻率和视极化率转换为反映地电断面模型的本征电阻率和本征极化率参数，从而反映更真实的地电模型，应用效果更佳。

1 矿区地质概况

1.1 矿区地质

柬埔寨马德望金矿区行政上属于柬埔寨马德望省布农伯乐（Phnom Prek）县，位于柬埔寨西北部丘陵区，海拔标高多在110～330 m之间，西临泰国。马德望金矿区大地构造位置处于柬埔寨东部印支地层区思茅-大叻陆块，印支地层区西界为澜沧江-清莱-劳勿结合带，北东界为金沙江-哀劳山-马江结合带，整体向东南呈扇形展开。矿区位于印支成矿省思茅-大叻铁铜铅锌金铝钾盐成矿带。

马德望金矿区出露地层主要有岩屑砂岩、硅质岩、灰岩、生物碎屑灰岩和砂砾岩（图1）。岩屑砂岩主要出露于矿区中东部，地层整体展布方向呈北东向，地表风化覆盖较大，见有零星分布的岩石露头，在石头山东部人工露头处的产状为70°∠51°，在双硐采坑南东方向的人工露头亦可见与硅质岩的接触界线，与下伏硅质岩呈整合接触。硅质岩呈带状出露于灰岩顶部层位，出露于台湾山、望寺山及石头山山脚处，分布形态具带状环绕特征，在望寺山-石头山东侧处地层产状为70°∠51°，岩石呈灰白色，隐-微晶结构，块状构造。灰岩主要出露于台湾山及石头山山梁处，在望寺山及矿区周边地势较高地段均匀出露，整体呈北西-南东向展布，地表出露宽度约20～70 m。生物碎屑岩石主要出露与菠萝蜜向斜东翼，岩石呈浅灰色，生物碎屑结构，层状构造，主要成分为方解石，岩石中可见大量生物碎屑，主要为海百合径，横断面呈圆形，直径约1～2 cm。砂砾岩石主要分布于工区东部菠萝蜜一带的坡顶，岩石呈灰绿色，致密坚硬，砂砾状结构，块状构造，杂基主要为砾石和粗砂，砾石呈次棱角状，砾石粒径介于5 mm至数十厘米不等。矿区内与成矿（化）有关的地层主要有灰岩和砂砾岩。

图1 柬埔寨马德望省Phnom Prek金矿区地质图（修改自王玉正等，2019①）

矿区出露的岩浆岩为中酸性深成岩岩脉，出露于台湾山东侧山坡处，沿F1断层带分布，整体走向近南北向，出露面积0.008 km2，长350 m，宽80 m。主要岩性有闪长岩、花岗闪长岩，二者呈渐变过渡关系。区内变质岩为接触变质作用形成的大理岩，分布于岩体两侧的台湾山及望寺山。采矿平硐内的大理岩见蛇纹石化蚀变作用，蛇纹石呈条带及团块状断续分布。

矿区内的断裂构造主要可分为北西-南东向及北东-南西向构造。北西-南东向构造为成矿构造，为成矿物质的的运移、富集提供空间；北东-南西向构造为破矿构造，基本垂直矿体，对矿体有一定的破坏作用。主要构造带有台湾山一带的F1断裂构造带、大水坑F2断裂构造带、菠萝蜜F3断层。矿区内向斜主要分布于菠萝蜜一带，核部走向70°，西翼岩层倾向介于84°～137°，倾角63°～78°，由核部向翼部岩性为砂岩-硅质岩-灰岩；东翼产状315°∠70°，由核部向翼部岩性基本与西翼相同，但地表覆盖较大，硅质岩出露较少。

1.2 矿体特征

区内矿体主要分为3个大的矿段，分别为台湾山矿段、望寺山矿段和石头山矿段。

台湾山矿段为矿山目前正在开采的矿段，由KT1、KT2号矿体组成，两条矿体大致呈平行关系，距离较近，地表露头矿体近乎直立，出露标高274 m，总体走向为东西向，西端有向北变化的趋势。矿石类型为密集浸染状的块状硫化物矿，黄铁矿含量可达80%以上，另外还含有少量黄铜矿、方解石、石英等。矿体围岩均为纯白色大理岩，大理岩外围为闪长岩和花岗闪长岩，大理岩呈捕掳体产于闪长岩中。

望寺山矿段紧邻台湾山，由KT3、KT6号矿体组成，矿体主要产于大理岩中，目前有当地民采工程进行开采，地下原生矿石同样为密集的块状硫化物。根据地表出露情况，在民采硐口（D082地质点）测得矿体产状310°∠75°，沿地表追索可见地表采坑，根据采坑分布情况，矿体总体上走向变化较大，矿体地表出露的宽度约3～5 m，露头氧化呈蜂窝状，可见石英脉。根据地表位置推断矿体与台湾山矿段为同一矿体，后期F1断裂构造将矿体错断，整体呈右行的趋势。

石头山矿段矿体产于灰岩中，由KT4、KT6号矿体组成，地表民采活动频繁。根据民采坑的分布确定矿体总体走向140°，倾角60°～80°，局部走向变化明显，根据民采竖井布置位置和向当地矿工搜集资料，矿体总体倾向向东，矿体厚度1～3 m。地表氧化矿露头较好，矿石呈现强烈的褐铁矿化，产于灰岩中，形态不规则，细脉和透镜体较发育，宽度20～50 cm。

2 地球物理特征

对工作区内出露的主要岩石和矿石进行面团法物性参数测定，电性参数统计结果见表1。

表1 Phnom Prek金矿区岩矿石电性参数统计表

根据上表可知，工作区大理岩具有高阻低极化特征；砂岩具有中、高阻低极化特征，其电阻率特征因岩石风化程度不同而区别较大；花岗闪长岩具有低阻低极化特征；灰岩具有高阻低极化特征，其电阻率值最高；金矿（化）石具有典型低阻高极化特征，其极化率参数与所含黄铁矿呈非线性正相关。非矿（化）岩石视极化率值均小于2.0%，而矿（化）岩石视极化率值远大于2.0%，矿与非矿具有明显的电性差异，通过拾取极化率(ηs)异常可间接勘查出与金相关的硫化物富集区。

3 工作方法及数据处理

3.1 工作方法

激发极化法利用岩（矿）石的激发极化效应差异进行矿产勘查，其基本原理是在人工电场作用一定时间后，断去人工电场，在测量电极间观测到随时间衰减的二次电场特征（汪玉琼，2008；张东风等，2010；刘建权等，2020）。激发极化法利用不同岩石、矿石导电性以及物理和电化学活动性差异来寻找硫化物型金属矿，直流激电测深法在金属矿找矿方面应用广泛，且取得很好的勘查效果（随启发等，2010；张东风等，2010；向启安和杨天春，2011；何鹏等，2018；朱俊等，2018；张文雨和胡浩，2021）。鉴于工作区勘查对象为硫化物型金矿体，具有良好的激发极化效应，可通过激电中梯测量快速拾取区内视极化率(ηs)异常来圈定成矿有利靶区。在重点异常区布置对称四极测深剖面，为提高勘查的精度，本次对称四极测深测量采用密极距模式进行，电极排列方式如表2所示。

表2 激电测深供电极距序列

仪器采用重庆地质仪器厂出品的DJF10-2A型大功率激电发射机、DJS-9型激电接收机、DZ10-1整流电源。仪器参数设置为：供电周期32 s，断电延时150 ms，第一取样窗口宽度为40 ms。记录参数包括测量电位差Vp，供电电流I。

施工过程中尽量减小接地电阻率，增加供电电流以提高信噪比，测量过程中使用大电流供电，增加供电电极数量，测量数据重复性好，观测的一次电位差Vp>10 mV，保证测量精度。

3.2 数据处理

从接收机和发送机导出视极化率M1、M2、M3、M4和一次电位差Vp及其供电电流I，计算出装置系数K值，利用公式ρs=Vp·(K/I)，计算出视电阻率值(ρs)，在此基础上整理每条测线的数据，从而可以制作视极化率(ηs)和视电阻率(ρs)平剖图。测深剖面则通过数据格式转换插件进行数据格式转换，再加入测线地形数据，使其符合利用RES2DINV反演软件的要求。利用RES2DINV反演软件打开符合要求的数据文件，并进行最小二乘法拟合反演，该软件采用强制平滑的最小二乘反演算法，计算过程全自动化，无需提供初始模型，反演过程中显示计算值与测量值的误差，实现将视参数转换为地电断面模型的本征电阻率和本征极化率，从而有效制约地形起伏对异常形态及埋深的干扰（阮百尧等，1999；刘海飞等，2007；葛为中等，2009；李长伟，2012；韦乙杰和袁忠明，2013；刘德斌和韩丽，2015；孙仁斌等，2017）。

本次野外数据采集装置类型选取为四极测深，跑极方式为密极距测量，通过适当的转换即可将这种较稀疏的探测数据转换为高密度测量数据体的一部分，这便可以执行RES2DINV的数据处理功能。数据格式转换为温纳-施伦贝尔排列，单位电极距选取1.0 m，MN最大值为40，显然没有超过单位电极距的150倍，最大间隔系数为9.5，未超过上限48。

4 异常特征及解释推断

矿区内取ηs=2.20%为异常下限圈定异常，分别于区内台湾山矿段、望寺山矿段和石头山矿段各圈定一个带状异常，针对每个异常施测测深剖面，平面异常特征及测深剖面布置情况（图2）。台湾山ηs1异常位于剖面位置JP2-JP22线间约20～30号点之间，异常分布呈直角带状，异常长约560 m，宽约30～80 m，ηs极大值为3.24%。异常中心与地表圈定矿（化）体大致位置吻合，初步推测该异常为矿（化）致异常。在该矿段共布置L1、L2、L3和L6四条剖面共24测深点，剖面与矿体走向大致垂直，点距为20 m。

图2 工作区视极化率ηs异常平剖图（底图修改自王玉正等，2019①）

现阶段只完成台湾山矿段的工程验证情况，故本文以台湾山矿段L1和L3测深剖面为例进行分析说明。图3给出了L1剖面视极化率和视电阻率拟断面图的异常特征，由图可见40号点附近为低阻高极化特征，极化体产状较陡，异常极大值位于AB/2为180 m处，异常等值线下延封闭状，应为引起异常的高极化体下延有限的反应。剖面数据转换为适合RES2DINV反演程序的文件格式，进行二维反演，反演结果如图4所示。

图4和图3对比可以看出，反演后ηs异常整体向60号点偏移，异常中心上移，产状变化不大，电阻率反演断面图显示低阻被高阻包围在中浅部。

图3 L1号测深剖面视极化率ηs（a）和视电阻率ρs（b）拟断面图

图4 L1号测深剖面极化率（a）和电阻率（b）二维反演断面图

图5给出了L2剖面极化率和电阻率反演断面图，ηs异常向右陡倾，下延深度较大，呈半封闭状，ρs呈低阻通道状，应为成矿有利环境的反映，电阻率反演断面图左下角为高阻大理岩体的反映，右上角电阻率值更高应为大理岩破碎体的反映。

图5 L3号测深剖面极化率（a）和电阻率（b）反演断面图

上述剖面反演处理中，采用5次迭代完成，极化率的RMSE一般小于0.5%，电阻率的 RMSE小于10%，完成图像反演后，可加载地形显示反演图像后将数据导出为INV格式，用Surfer成图之后另存为dxf格式，转换为MapGIS格式文件进行编辑处理。

5 工程验证情况

利用反演结果结合地质资料进行定性及半定量分析，甲方及时组织施工队对台湾山矿段异常进行硐探验证工作。

图6给出了L1测线地质物探综合剖面，推测矿体为囊状体，中心位于60号测深点以下，标高约为250 m处，囊状体下部边界标高约为220 m，地表矿体产状近直立，向下有向右侧缓倾并富集的趋势。该处施工4个平硐PD245、PD230、PD218和PD204以揭示异常，其中PD245和PD230均见理想矿体，PD218见矿厚度变小，PD204仅见微弱矿化，说明矿体在230 m标高往下厚度逐渐变小，甚至尖灭。硐探结果表明大理岩为闪长岩体的捕掳体，矿体分布于闪长岩与大理岩接触带外带，矿体在地表仅见氧化露头，为含金土状褐铁矿氧化矿石，氧化矿下部为块状含金硫化物矿体，主要分布于测深点60号点以下约240～250 m处，矿体由KT1和KT2两条矿体组成，相距约7 m，KT1矿体长约23 m，宽约 7 m，KT2矿体长约85 m，宽约13 m，矿体呈囊状。该结论与测深反演推测矿（化）体特征高度吻合，说明该区应用RES2DINV反演以减小由于地形起伏变化而引起异常位置和埋深的误差是可行的，达到较理想的应用效果。

图6 L1号综合地质物探剖面图

图7给出了L3测线地质物探综合剖面，推测矿体在近地表左倾，下延方向有向右倒转陡倾的趋势，下延深度较大，推测矿体厚度较小。该异常处218中段施工平硐，在剖面40号测深点下部见矿，矿体厚度约2.34 m，陡倾，与推测矿体位置相距仅6 m。

图7 L3号综合地质物探剖面图

经平硐PD245、PD230、PD218和PD204验证，反演结果均与硐探揭示吻合较好。

6 结论

（1）区内异常与目标矿体对应关系较好，呈非线性正相关，非矿异常的假性干扰因素不多，利用台湾山矿段矿与异常的的对应关系，可大胆验证望寺山和石头山矿段异常。

（2）台湾山矿段矿体走向上呈串珠状分布，局部异常高处金矿体富集更优，呈囊状，向下延伸有限，自西向东矿体有厚度变小、下延深度变大的趋势。

（3）利用RES2DINV软件进行二维反映可将测深点的视电阻率和视极化率转换为地电断面模型的本征电阻率和本征极化率，能得到模型体深度，消除二维地形影响，减少地形假异常误导。

注释

①王玉正，施健康，谢凡，王亚亚，吴军平.2019.柬埔寨马德望省Phnom Prek金矿区地质勘查报告[R].