时间域激电法在浅覆盖区萤石矿勘查中的应用—以河南省方城县铁炉萤石矿床为例

张参辉，李水平，白德胜，程 华，曹 杰，张爱玲，孙 进，赵华奇

(河南省地质矿产勘查开发局第二地质矿产调查院，河南郑州 450001)

0 引言

萤石是河南省方城县优势特色非金属矿种，也是河南省重要的萤石矿产地(田培学，1984；龚巍峥和龚锐，2011)。目前在方城县已发现土门、塔山、刘营等大、中、小型萤石矿数十处(温同想，1997；杨永印等，2012)，这些矿床均以地表或露头矿为最初发现线索。随着地表或露头萤石矿勘查殆尽，浅覆盖区及厚覆盖区成为未来萤石矿接替资源的主要找矿区域，寻找隐伏萤石矿已成为当前主攻目标和方向，是近年来的找矿工作重点和难点。方城萤石成矿带呈北西-南东向，长约40 km，宽约15 km，独树镇位于其南东段，普遍被第四系覆盖，是典型的浅覆盖区域(据区内钻孔资料显示，覆盖层厚度约1～67.34 m)，是隐伏-半隐伏萤石矿体的主要找矿潜力区。

浅覆盖区或厚覆盖区一般因为地表第四系覆盖广，农林占有面积大等特点，很难运用常规的地质方法开展找矿工作；同时，由于覆盖层多具有遮挡、隔离和屏蔽电流作用，使得地球物理方法的有效探测面临一定的挑战(毕炳坤等，2019；柳建新等，2019；汪青松等，2021)。地球物理勘查方法寻找浅覆盖区或厚覆盖区隐伏萤石矿虽然一直处在不断探索过程中，但在其中发挥的作用越来越重要。如国内一些专家学者曾对内蒙古大兴安岭西坡海力敏隐伏-半隐伏萤石矿床，内蒙古东部林西地区赛波罗沟、俄力木台、马岱沟、水头以及内蒙古敖汉旗小四家等浅覆盖区萤石矿床，应用甚低频电磁法(VLF-EM)、音频大地电磁法(AMT)、地面伽玛(γ)能谱等地球物理方法进行了方法有效性试验和应用研究(白大明，2002a；2002b；方乙等，2013a，2013b,2014；高峰等，2013；杨冰等，2015；夏炳卫等，2016)，试验认为物探异常对萤石矿体及构造破碎蚀变带均有着较明显的显示，为下一步地质勘查工作提供了一定的科学依据。但同时也存在着一些问题，如：除音频大地电磁法探测深度较大之外，甚低频电磁法、地面伽玛能谱测量探测深度较小，对第四系覆盖较厚地区有一定的局限性，无法查明地下深部隐伏控矿构造或地层的展布特征；音频大地电磁法虽具有一定的探测深度，但测量参数比较单一，对断裂构造的含矿性或蚀变特征无法作出判析。总的来说，国内对于萤石矿床的地质特征、物质来源、成因、区域成矿规律、成矿远景区划及区域萤石矿资源潜力评价研究较多(曹俊臣，1987；王宏海，1991；聂凤军等，2008；夏学惠等，2010；王吉平等，2010，2014，2015，2018；成功和邱献引，2013；付胜云等，2017；袁要伟等，2018)，而关于覆盖区萤石矿地球物理勘查技术方法的研究程度相对较低，应用效果欠佳，实例较少。

时间域激发极化法是一种理论比较成熟的地球物理勘探方法(朱卫平等，2017)，被广泛地应用于固体矿产资源勘查、工程勘察及水文探测等领域，并取得了较好的找矿成果和探测效果(李水平等，2016；周多等，2016；孙仁斌等，2017a，2017b；张晓东等，2017；蒙凯等，2018；吕庆田等，2019；马晓东，2021；张爱玲等，2021)；同时在浅覆盖区或厚覆盖区寻找隐伏金、银、铅锌等金属矿中也发挥了独特作用(毕炳坤等，2019；李水平等，2019；马一行等，2019；Yuan et al.，2019；齐勇攀，2020；白德胜等，2021a)。基于独树镇一带萤石矿赋存地质特征、岩石物性特征，笔者在该地区选择了大功率时间域激发极化法(TDIP)，采用中间梯度剖面装置(激电中梯)与对称四极测深装置(激电测深)相组合，同时采集视电阻率和视极化率两个参数，结合区域地质资料进行定性分析，确定深部异常特征和分布规律，进行指导钻探施工验证，相继在该地区发现了独树和铁炉两个隐伏萤石矿床,取得了覆盖区找矿新突破，为该地区运用激电方法寻找隐伏萤石矿床打下了良好的开端。本文以近年来在方城县独树镇一带浅覆盖区发现的铁炉隐伏萤石矿为范例，探讨激发极化组合方法(激电中梯与激电测深)在该区域定位与预测隐伏萤石矿床的应用效果，以期为今后在该区域或类似地区开展物探工作寻找隐伏萤石矿床提供方法有效性类比依据，促进该地区及其它区域找矿工作取得重大进展。

1 区域地质背景与矿区地质特征

方城萤石成矿带位于华北陆块南缘，处于北西-南东向栾川-明港区域性大断裂与拐河-中汤断裂之间(张志娜等，2020)。区域地层总体呈北西-南东向展布，出露地层主要有中元古界熊耳群、官道口群，新元古界栾川群、陶湾群、震旦系和新生界第四系。其中新元古界栾川群南泥湖组是区域内的主要萤石赋矿层位。区域分布一系列与区域构造线一致的褶皱-断裂构造，不同时期构造相互叠加。区域岩浆活动强烈，主要为中元古代、新元古代及中生代，具多旋回、多期性特征。以燕山期的酸性岩侵入岩类为主，次为元古代的碱性岩类。区域矿产主要以萤石、钾长石、滑石等为主的非金属矿和部分金属矿产。

铁炉矿区中西部出露中元古界高山河组、龙家园组，新元古界栾川群三川组、南泥湖组。高山河组为一套浅变质岩石组合，岩性主要为石英岩、变石英砂岩、绢云石英片岩。龙家园组为一套碳酸盐岩组合，岩性主要为条纹条带状白云石大理岩。三川组主要岩性为白云石英片岩、二云斜长片岩、砂质条带大理岩等。南泥湖组岩性由绢云石英片岩、炭质片岩、白云石大理岩、大理岩等组成。岩层走向北西，倾向北东，局部倾向南西，倾角70°。地表大部分为第四系(Q)覆盖，主要为残坡积碎石、黄土(图1)。

图1 河南省方城县铁炉萤石矿区地质图

F1断裂为中汤-拐河区域性大断裂的次级断裂。断裂由北西延伸至本区，隐伏于第四系覆盖区，呈北西-南东(305°～125°)向展布，为压扭性逆断裂，断层面倾向北东，倾角65°。区内未出露岩浆岩。

铁炉萤石矿赋存于新元古界栾川群南泥湖组的层间断裂构造(为F1次级断裂)中，矿体顶底板围岩为大理岩、白云石大理岩。矿体形态基本受层间断裂控制，呈脉状、透镜状，矿体产状与矿化带基本一致，总体走向315°～135°，倾向北东，倾角40°～55°。矿石主要为条带状构造、块状构造。矿石类型为石英-萤石型、萤石-石英型、方解石-萤石型。矿石矿物成分简单，主要为萤石、方解石、石英、白云母、绢云母等，金属矿物含量较低。围岩蚀变强烈，与萤石矿化有关的蚀变主要有碳酸盐化、硅化、绢云母化和和白云母化，蚀变分带不明显。

2 方法与结果

2.1 岩(矿)石物理性质

岩(矿)石电性参数测定标本采集于铁炉萤石矿区的钻孔岩心，使用面团法对其主要岩性进行了系统测定，并对相同岩性测定数据进行了合并归类，分别求取电阻率几何平均值和极化率算术平均值，来作为该岩石的电性特征值。方城铁炉矿区岩(矿)石电性特征见表1。

表1 岩(矿)石电性参数统计特征Table 1 Statistics of electrical property parameters of rocks and ores

从表1可以看出，岩石电性可分级为低阻、中阻和高阻3个级次，岩石极化特性分级为弱极化、中极化和强极化3个级次。由此归纳出，炭质片岩和绢云片岩具有明显的“低-中阻、中-强极化”物性特征，而萤石矿、白云石大理岩或大理岩则具有“中-高阻、弱极化”物性特征，表明炭质片岩、绢云片岩、萤石矿、大理岩、白云石大理岩等岩石之间具有明显的电性及激发极化特性差异，产生的异常彼此之间可以区分出来，有利于地下空间填图。

萤石矿体(脉)一般规模较小，通常难以被地球物理方法直接探测到。因此，确定与萤石矿有关的岩性、构造等，作为地球物理方法的探测目标体显得尤为重要。通过分析研究区域上已知刘营萤石矿区探槽、钻孔资料发现：该矿区岩石组合上、下接触关系及分组标志清楚，地层岩性组合稳定。炭质片岩距大理岩0～22.08 m，炭质片岩距萤石矿(脉)体4.16～103.43 m，平均约60 m，萤石矿体多位于大理岩层上部，且距大理岩层顶部最大距离81.67 m，上部有多层炭质片岩。即大理岩或白云石大理岩作为赋矿岩性，是直接的含矿岩系标志，而炭质片岩则可作为间接找矿标志。铁炉矿区地层情况与刘营矿区一致，地层相对稳定。因此，大理岩和炭质片岩可以作为铁炉矿区物探方法探测的主要地质体；与萤石矿有关的大理岩表现为“中-高阻、弱极化”、间接找矿标志炭质片岩表现为“低阻、强极化”，二者具有明显不同的物性特征，这为圈定炭质片岩和大理岩位置、大理岩与片岩之间的接触界面或断裂带，以及了解接触带内的矿化蚀变特征提供了良好的物性基础，据此开展激电中梯及激电测深工作具备一定的地球物理前提条件；通过对电性变化梯度带和极化强度的识别来达到对含矿地质体和萤石矿(化)体定位，从而达到间接寻找萤石矿的目的。

2.2 时间域激电法测量原理、流程及方法

时间域激发极化法以地下岩(矿)石之间电化学性质差别为基础，通过供电电极AB将电流I供入地下，利用测量电极MN对地下岩(矿)石的电位差变化(总场ΔU(T)和某一时刻的二次场ΔU2(t))进行观测，观测人工建立的直流激电场的分布规律，提取视极化率和视电阻率参数，根据两个参数组合变化特征进行找矿的一个电法勘探分支(戚志鹏等，2012；李建华等，2020)。借助于金属硫化物和石墨普遍存在着的激发极化特性，激发极化法是间接发现金属硫化物矿床和石墨矿不可缺少的重要方法(白德胜等，2021b)，其有效探测深度主要与发射电极距有关，范围为(1/3～1/2)AB/2。

铁炉矿区大理岩与炭质片岩的导电性差异，使两者之间形成明显的电阻率界面，其平面或断面中的高阻和低阻之间的电性过渡带或变化带能够明显地反映炭质片岩和大理岩之间的接触带及其延伸特征。大理岩与炭质片岩的激发极化特性差异，则使两者形成强弱不同的极化体，进而能够判别对应地段的含矿性或蚀变特征。

铁炉矿区时间域激发极化法采用激电中梯与激电测深两种装置，其工作流程和方法为：首先在铁炉矿区筛选的成矿有利区域内，布设大功率时间域激电中梯剖面，之后在激电中梯圈定的异常基础上，确定成矿有利部位，开展大功率时间域激电测深，进行异常查证。激电中梯与激电测深剖面方向、位置与地质勘探线重合；通过激电中梯面积测量，了解平面内电性异常的分布特征，激电测深作为激电中梯异常的查证方法，去了解断面下电性异常的空间展布形态。依据激电中梯与激电测深获取的视电阻率(ρs)和视极化率(ηs)两个参数的组合变化特征，推测确定断裂构造和蚀变带在平面上的延伸方向及断面下的空间赋存状态，为钻探工程验证提供地球物理信息。

依据区域上萤石矿床内含矿断裂构造走向，在其延长线上的垂直方向布设激电中梯剖面，剖面方向NE34°，测网400 m×20 m，每条剖面长1000 m。供电极距AB=1500 m，测量极距MN=40 m，测量范围控制在AB中部800 m以内，长导线工作方式，供电制式为双向短脉冲，供电时间8 s，供电周期32 s，正反向供电，断电延时选择200 ms，采样宽度40 ms。

在激电中梯推测的有利找矿部位、垂直含矿构造或地层方向上，布置大功率时间域激电测深剖面6条。剖面方向、位置与激电中梯、地质勘探线一致，采用对称四极装置，供电极距ABmax=900 m，ABmin=1.5 m，测量极距MN分别选择0.5 m、3 m、15 m和50 m，双向短脉冲供电方式，供电时间8 s，供电周期32 s，延时200 ms，每条剖面长700 m，间距400 m，点距50 m，异常部位加密至25 m。

地球物理数据采集的可靠性和准确性，对地球物理异常解释至关重要。为获得高质量观测数据，时间域激电法(激电中梯及激电测深)工作前，采取过水法对供电导线和测量导线开展漏电检查，测量不极化电极的极差和内阻(极差小于2 mV，内阻小于2 kΩ)；激电测深工作时，每个测深点的第一个开始极距和最后一个结束极距均进行电流稳定性检查；激电法工作中对出现的畸变点、可疑点及异常点等采取改变供电电流，进行多次重复观测；视极化率参数主要结合二次场连续采样窗口衰减曲线特征进行甄别，当出现两次观测值满足衰减规律且首块极化率值相近时，视为合格数据(李水平等，2019)；对基本观测质量有疑义的测点或地段，均重新布设电极(且改变供电电流)，进行自检观测；最后对整个矿区的激电中梯和激电测深工作，根据异常分布特征，均匀地按比例布置检查点，开展系统质量检查，通过上述各类检查确保观测数据准确，异常可信。

2.3 时间域激电测量结果

2.3.1 激电中梯平面异常特征

激电中梯视电阻率(ρs)测量结果显示：由大于600 Ω·m等值线圈定的高电性体，位于测区的北部和南部，由小于150 Ω·m等值线圈定的低电性体，位于测区的中部(图2a)。高电性体和低电性体呈北西-南东向条带状展布，其长轴展布方向与区域地层、断裂方向基本一致。中部视电阻率等值线封闭圈内具有多个低阻异常中心，呈串珠状带状展布，两端均不封闭，由向区外继续延伸趋势，构成明显的低阻异常带，该低阻异常带处在区域断裂构造F1东南延长线上。因此，根据区域地质特征、结合该低阻异常带规模、形态及方向特征，认为该低阻异常带反映了断裂构造特征，推测是区域断裂构造F1由区外延伸至本区、在该矿区地段内的隐伏表现。

激电中梯视极化率(ηs)测量结果显示：由小于1.5%等值线圈定的弱极化体，位于测区的北部和南部；由大于3%等值线圈定的中高极化体，位于测区的中部(图2b)。中高极化体和弱极化体的长轴展布方向，与视电阻率高电性体和低电性体的展布方向基本相同，呈北西-南东向。中高极化体与低电性体分布位置相对应，弱极化体与高电性体分布位置相吻合，中梯测量范围内呈现出明显的“中高极化、低阻”体和“弱极化、高阻”体特征。

激电中梯测区中部“低阻”异常和相对应的“中高极化”异常反映了区域断裂构造F1因含水、充泥等因素引起的异常特征。测区西南角高阻与低阻之间的电性梯度变化带和对应的弱极化异常带，反映了区域断裂构造F1旁侧的次级构造，或为大理岩与炭质片岩接触带的反映。其展布方向呈北西-南东向，与区域含矿构造方向相一致。结合区域萤石矿地质特征和该矿区岩(矿)石物性特征，推测认为该处电性梯度变化带是大理岩与炭质片岩接触带和萤石矿体引起的，是有利的找矿部位(图2c)，具有一定的找矿意义，其对应的弱极化异常表明了接触带和萤石矿中所含金属硫化物含量较少。

图2 铁炉矿区激电异常剖析图

激电中梯异常反映了矿区内隐伏区域断裂构造F1及大理岩与炭质片岩接触带的延伸方向、位置等特征，表明区域断裂构造F1具有“低阻、高极化”异常特征，大理岩与炭质片岩接触带具有“中阻、弱极化”特征和明显的电性梯度变化特征。

2.3.2 激电测深深部异常特征

(1)覆盖层厚度定量解释

以铁炉矿区激电测深视电阻率测量参数为解释依据，正确识别每个测深点单支曲线拐点及曲线形态，结合地质资料，定量解释出矿区第四系大体覆盖厚度，依据各个测深点解释的第四系厚度，绘制了第四系厚度等值线图(图3)。第四系等厚图表明，西北部第四系覆盖较浅(10 m以下)，东南部第四系覆盖较深(30 m以上)，即从西北往东南方向覆盖层厚度逐渐加深。第四系厚度的圈定摸清了整个矿区的覆盖状况，了解了基岩的顶面埋深、界面形态及起伏变化，为后续矿区钻探工程布置提供了基本信息。

图3 铁炉矿区第四系推断厚度等值线平面图

(2)激电深部异常特征与解释

下面分别以铁炉矿区内63线和31线激电测深剖面为例，结合激电中梯剖面、地质钻探剖面，绘制成综合剖析图，进行论述激电测深推断解释与最终钻探验证情况。

①63线激电测深剖面深部异常特征

图4a激电中梯测量曲线中，视电阻率(ρs)参数从小号点往大号点方向，其数值逐渐降低；而视极化率(ηs)参数从小号点往大号点方向，其数值逐渐增高。结合邻近矿区以及该矿区岩石物性特征，小号点方向显示的“高阻弱极化”特征为大理岩或白云石大理岩的反映，大号点方向显示的“低阻高极化”特征为炭质片岩或绢云片岩的反映。根据曲线中视电阻率由高到低及视极化率由强到弱的突变或过渡界面，初步推测400号点左右的下方为大理岩(或白云石大理岩)与炭质片岩(或绢云片岩)的接触界线。

图4b～c为63线激电测深绘制的拟断面图，视电阻率地电断面等值线图4b内显示，400号点处下方等值线陡立、密集，呈急剧变化态势，为断面下电性体明显分界点，400号点往小号点方向(即0～400号点)下方，为视电阻率大于400 Ω·m以上等值线圈定的高电性体，400号点往大号点方向(即400～700号点)下方，为视电阻率小于140 Ω·m以下等值线圈定的低电性体，400号点附近下方为介于140 Ω·m～400 Ω·m之间视电阻率数值勾绘的等值线，是高电性体与低电性体两者的过渡带或变化带，高、低电性体之间界线比较清楚。结合矿区岩石物性特征及邻近萤石矿区地质特征，推测0～400号点下方的中-高电性体为大理岩或白云石大理岩的反映，400～700号点下方的低电性体为炭质片岩或绢云片岩的反映，400号点处下方的电性梯度变化带(或过渡带)是大理岩(或白云石大理岩)与炭质片岩(或绢云片岩)之间接触带的反映。

视极化率地电断面等值线图4c显示，地面下大体上存在着三个极化体，分别为小于1.4%以下的微极化体、介于1.4%～2.6%之间的弱极化体和大于2.6%以上的强极化体。微极化体、弱极化体和强极化体分别位于断面图的上部、中部及左右两边，各个极化体之间界线比较明显。与视电阻率地电断面图相对比，炭质片岩(或绢云片岩)具有“低阻、强极化”特征，大理岩(或白云石大理岩)具有“高阻、弱极化”特征，对应于视电阻率断面图400号点处电性梯度变化带(中等电性体)位置，视极化率表现为中阻-弱极化特征。

根据邻近萤石矿区地质特征以及该矿区岩(矿)石物性特征，并结合以上分析，定性推测400号点左右下方的“中-高阻、弱-中极化”地质体为大理岩(或白云石大理岩)与萤石矿(化)体的共同反映，具有发现萤石矿(化)体的地质特征，是有利的找矿空间位置。400号点处下方电性梯度变化带的连续延伸特征反映了大理岩与炭质片岩接触带以及萤石矿(化)体在深部的延伸趋势，其向大号点方向的倾斜状态大致反映了接触带和萤石矿(化)体的深部产状信息。

②31线激电测深剖面深部异常特征

图5a 31线激电中梯视电阻率(ρs)参数、视极化率(ηs)参数曲线形态特征，与图4a 63线激电中梯ρs、ηs曲线形态特征基本相同，即从小号点往大号点方向，ρs数值逐渐降低，ηs数值逐渐增高；同样地，结合邻近矿区以及该矿区岩石物性特征，小号点方向显示的“高阻弱极化”特征推断为大理岩或白云石大理岩的反映，大号点方向显示的“低阻高极化”特征推断为炭质片岩或绢云片岩的反映。根据曲线中视电阻率由高到低及视极化率由强到弱的突变或过渡位置，初步推测300号点左右的下方可能为大理岩(或白云石大理岩)与炭质片岩(或绢云片岩)的接触界线。

图5 铁炉矿区31线地质-物探综合剖面

图5b～c为31线激电测深绘制的拟断面图，基本上具有与63线激电测深相同的异常特征。视电阻率地电断面等值线图5b内显示，300号点处下方等值线陡立、密集，呈急剧变化态势，为断面下电性体明显分界点，300号点往小号点方向(即0～300号点)下方，为视电阻率大于400 Ω·m以上等值线圈定的高电性体，300号点往大号点方向(即300～700号点)下方，为视电阻率小于140 Ω·m以下等值线圈定的低电性体，300号点附近下方为视电阻率介于140 Ω·m～400 Ω·m之间数值勾绘的等值线，是高电性体与低电性体两者的过渡带或变化带(中等电性体)，各个电性体之间界线比较清楚。结合矿区岩石物性特征及邻近萤石矿区地质特征，推测0～300号点下方的中-高电性体为大理岩或白云石大理岩的反映，300～700号点下方的低电性体为炭质片岩或绢云片岩的反映，300号点处下方的电性梯度变化带(或过渡带)是大理岩(或白云石大理岩)与炭质片岩(或绢云片岩)之间接触带的反映。

视极化率地电断面等值线图5c可以看出，极化体大体上可以分为小于1.2%以下的微极化体、介于1.2%～2.6%之间的弱极化体和大于2.6%以上的强极化体。微极化体、弱极化体和强极化体分别位于断面图的上部、中部及左右两边，与63线中的极化体分布基本一致，各个极化体之间界线比较明显。与视电阻率地电断面图进行对比，图5c同样反映了炭质片岩(或绢云片岩)具有“低阻、强极化”特征，大理岩(或白云石大理岩)具有“高阻、弱极化”特征，对应于视电阻率断面图300号点处电性梯度变化带(中等电性体)位置，视极化率表现为中阻-弱极化特征。

根据邻近萤石矿区地质特征以及该矿区岩(矿)石物性特征，并结合以上分析，定性推测300号点左右下方的“中-高阻、弱-中极化”地质体为大理岩(或白云石大理岩)与萤石矿(化)体的共同反映，该部位具有发现萤石矿(化)体的地质特征，是比较有利的找矿地段。

将推测的离炭质片岩较近的大理岩和两者接触带位置作为找矿有利地段，这是本次进行布设钻孔的基本依据。据此在推断成矿有利部位(第63线激电测深剖面400号点附近、第31线激电测深剖面300号点附近)布设钻孔对其激电异常进行钻探验证。

从第63、31地质勘探线ZK6301、ZK3101钻探结果来看(图4d、图5d)，见矿情况较好，分别见两层矿，第一层矿平均厚度1.50 m，矿体平均品位38.18%，第二层矿平均厚度0.57 m，矿体平均品位42.01%，矿体厚度较稳定，品位较均匀，矿体位于大理岩与炭质片岩或绢云片岩接触处且偏向大理岩一侧。

63线、31线激电中梯和激电测深异常解释推断与最终钻探成果(图4d、图5d)进行对比，吻合性较好，表明大功率时间域激发极化法视电阻率和视极化率两个参数变化的组合特征可以反映大理岩与炭质片岩接触带、萤石矿(化)体地下赋存位置，激电中梯平面异常圈定了接触带位置及矿化较好地段，激电测深进一步查证了激电中梯初步推测的接触带位置，其断面异常较好地反映了深部接触带的延伸性、含矿性和矿体空间分布特征，达到了为钻孔布设提供依据的目的。

3 讨论与分析

萤石矿作为一种非金属矿，不具有导电性、激发极化特性、重力特性和磁力特性，相对于金属矿、能源矿产而言比较特殊；受其本身特点限制，地球物理勘查方法对萤石矿的勘查技术研究程度较低，应用较少。根据铁炉萤石矿地质产出特征，将与成矿作用密切相关的地质要素(如：赋矿岩性、构造、蚀变带和标志层)作为探测目标体，对地球物理勘查萤石矿至关重要。

众所周知，在地球物理勘查中，炭质片岩由于石墨化而具有与其他岩石明显差异的低阻导电性和高极化激发极化物理特性，能形成比较强烈的“低阻高极化”异常，但引起的异常通常被认为是一种干扰异常；但在铁炉矿区中，炭质片岩其异常特征对找矿是一种指示因素。通过对铁炉矿区内已完成钻孔(斜孔80°)数据进行分析，显示出萤石矿体多位于大理岩层上部，距大理岩层顶部23.54～76.38 m，钻孔见大理岩后即进入含矿地层，炭质片岩位于大理岩地层上部。因而可通过揭露炭质片岩，作为本区找矿的重要间接指示标志。将炭质片岩作为“参照物”及探测目标体，其明显的“低阻、强极化”物性特征，有利于激电中梯和激电测深探测，比较容易去判析含矿部位，指导下一步找矿工作。

通过对铁炉矿区内激电中梯和激电测深数据进行解译和分析，圈定了与成矿作用密切相关的地质要素(赋矿岩性、矿化蚀变带和标志层)所引起的激电异常，结合区域上邻近萤石矿区地质特征和方城铁炉矿区实地地质调查，对铁炉覆盖区萤石矿的含矿岩系进行了有效判析，推测了其地面分布范围，确定了钻孔验证位置。通过实施钻探工程验证，见矿情况良好，表明激电中梯剖面测量和激电测深测量工作方法探测与萤石矿有关的隐伏赋矿大理岩是可行的，能够反映赋矿大理岩和间接找矿标志炭质片岩引起的激电异常特征，确定赋矿大理岩及萤石矿(化)体空间分布位置，为探矿工程的布设提供了一定的依据，从而达到间接寻找隐伏萤石矿的目的。

激电中梯和激电测深组合找矿方法和工作流程，在河南省方城县铁炉萤石矿的发现中起到了非常重要的作用。激电中梯和激电测深的视电阻率参数反映了断裂构造、接触带的分布特征，视极化率参数反映了探测极化目标体(蚀变带、矿化体)等信息特征，故本次激电法测量的视电阻率和视极化率参数都具有更好的找矿意义。激电中梯确定了矿区主断裂、大理岩与炭质片岩接触带，缩小了找矿靶区，圈出了矿化富集部位，为下一步开展激电测深验证中梯异常提供了重要依据。激电测深验证了中梯异常，查明了构造蚀变带和萤石矿体深部延伸特征，起到了空间定位作用，为钻探工程布设提供了良好的地球物理信息。铁炉萤石矿勘查表明,对于此类低硫化物萤石矿,激发极化法仍是经济、快速、有效的找矿手段,值得推广应用。

4 结论

(1)铁炉萤石矿勘查表明，萤石矿体位于大理岩与炭质片岩接触带附近(偏向大理岩一侧)，炭质片岩是矿区典型特征岩石，是勘查寻找萤石矿的“参照物”及激电法探测目标体，其明显的“低阻、强极化”异常特征对该区找矿是一种指示因素，可作为矿区外围或相似成矿条件地区进行类比寻找同类型萤石矿床的间接找矿标志。

(2)方城独树镇一带浅覆盖空白区较广，具有良好的成矿作用和较大的找矿空间，传统的时间域激电法在铁炉隐伏萤石矿区的成功实践应用，为方城县独树镇一带浅覆盖区地质找矿指明了方向，提供了勘查方法，其经济、快速、方便的找矿手段，对矿区外围或类似成矿条件地区的找矿工作具有重要的示范意义和推广价值。

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