激電中梯測量在內(nèi)蒙古烏拉特中旗石墨礦產(chǎn)勘查中的應(yīng)用

楊欣杰，李樹才，王 磊

(1. 自然資源實(shí)物地質(zhì)資料中心，河北 三河 065201； 2. 新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局 第七地質(zhì)大隊(duì)，新疆 烏蘇 833000)

石墨是一種特殊的非金屬材料，而兼有金屬的優(yōu)良性能，具有耐高溫性、化學(xué)穩(wěn)定性、導(dǎo)電導(dǎo)熱性等特征，廣泛應(yīng)用于電氣、鋼鐵、原子能及國防工業(yè)等方面，具有顯著的國民經(jīng)濟(jì)意義[1]。角力格太一帶石墨礦是地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查評(píng)價(jià)新發(fā)現(xiàn)的一處大型晶質(zhì)石墨礦，發(fā)育于太古界烏拉山巖群變質(zhì)地層中，研究程度較低，本文較系統(tǒng)的論述了激電中梯在晶質(zhì)石墨找礦中的應(yīng)用，圈定高極化率、低電阻率異常區(qū)，指導(dǎo)山地工程施工，揭露、控制礦體，找出有進(jìn)一步工作價(jià)值的有利地段，并對(duì)在周圍相似成礦背景下找到相似的礦床具有一定的指導(dǎo)意義。

1 地質(zhì)背景

角力格太一帶石墨礦大地構(gòu)造位置屬于華北板塊北緣與西伯利亞板塊之間的顯生宙造山帶內(nèi)，狼山—白云鄂博裂谷帶的西端[2]。

1.1 地層

研究區(qū)出露地層有太古界烏拉山巖群，元古界白云鄂博群都拉哈拉組、尖山組，中生界侏羅系石拐群及白堊系二連組，新生界新近系及第四系地層。

1) 太古界烏拉山巖群

烏拉山巖群一段：下部為黑云斜長片麻巖夾絹云片巖、二云二長片麻巖；中部以黑云斜長片麻巖為主，含少量絹云片巖、黑云石英片麻巖、二云斜長糜棱片麻巖、灰色石英巖及灰黃色大理巖；上部以黑云斜長片麻巖、灰色絹云片巖為主，含黑云石英片麻巖；頂部為灰白色大理巖夾絹云片巖。

烏拉山巖群二段：下部黑云二長變粒巖、黑云二長片麻巖為主，含少量黑云二長片巖、黑云石英片巖、含二云石英糜棱片麻巖；中部黑云二長片麻巖為主，含黑云石英片麻巖及黑云斜長變粒巖，地層中可見細(xì)粒二長花崗巖脈順層侵入；上部以黑云二長片麻巖及黑云二長變粒巖為主，含黑云石英片麻巖、二云斜長片麻巖、黑云片巖；頂部可見灰白色大理巖。

烏拉山巖群三段：底層二長淺粒巖；下部以石英巖為主，夾黑云二長變粒巖；中部為石英巖、黑云二長片麻巖、黑云二長變粒巖；上部主要為灰黃色大理巖夾淺灰白色長英質(zhì)淺粒巖。

烏拉山巖群四段：下部黑云斜長片麻巖，中上部黑云斜長片麻巖夾灰綠色絹云片巖及灰白色含矽線石二云石英片巖。

2) 元古界白云鄂博群

都拉哈拉組：下部變質(zhì)中細(xì)粒長石石英砂巖、中粒巖屑砂巖夾板巖、凝灰質(zhì)細(xì)砂巖、炭質(zhì)板巖；中部變質(zhì)石英細(xì)砂巖、變質(zhì)長石石英砂巖夾變質(zhì)長石巖屑砂巖及板巖、粉砂質(zhì)板巖；上部主要為變質(zhì)中粒石英砂巖。

尖山組一段：下部絹云母片巖、絹云母長石石英片巖夾粉砂質(zhì)板巖、變質(zhì)泥質(zhì)粉砂巖；中部為變質(zhì)粉砂巖、變質(zhì)泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)板巖；上部為石英片巖、變質(zhì)粗砂巖、粉砂質(zhì)板巖。

尖山組二段：以變質(zhì)砂巖為主，夾變質(zhì)石英砂巖、變質(zhì)細(xì)砂巖、絹云母長石石英片巖、石墨化板巖。

3)中生界

侏羅系石拐群：礫巖層夾含礫粗砂巖，局部夾少量頁巖及煤層，含植物化石Cladophlebis等。

白堊系二連組：以巨礫巖為主，夾砂巖透鏡體。

4) 新生界第三系漢諾壩組

上部為灰黑紫色玄武巖，與紅色泥巖互層。下部為紅色泥巖夾細(xì)砂巖，局部含石膏。含古脊椎動(dòng)植物化石。

5) 新生界第四系

沖積黃褐色礫石、卵石、砂、粘土。

1.2 構(gòu)造

區(qū)域構(gòu)造格局以北西西向或近東西向構(gòu)造為主，主要表現(xiàn)為褶皺、斷裂、韌性剪切構(gòu)造及北西向展布的構(gòu)造巖漿巖帶。區(qū)域巖石經(jīng)歷4期變形作用，其中華里西晚期區(qū)域形成4條韌性剪切帶，與石墨成礦關(guān)系密切，走向270(°)～280(°)，長20～30 km，寬0.5～1 km，印支期以前的地質(zhì)體，均遭受強(qiáng)烈韌性剪切變形，中太古代烏拉山巖群石英塑性拉長形成變形線理和形式多樣的小型褶皺，小型揉皺顯示出南北向壓應(yīng)力場，伴有明顯右行剪切。

1.3 巖漿巖

區(qū)域伴生多期巖漿活動(dòng)，廣泛發(fā)育加里東期和海西期花崗巖類侵入體，主要巖性為花崗閃長巖、二長花崗巖、黑云母花崗巖等。

1.4 石墨礦體

石墨礦體產(chǎn)于中太古界烏拉山巖群片麻巖、片巖為主的變質(zhì)巖系中，為一套典型的可達(dá)麻粒巖相的高溫變質(zhì)沉積巖組合含礦建造，共發(fā)現(xiàn)74條礦體，長度多數(shù)為100～500 m，少數(shù)為800～1 200 m，厚度最窄為2 m，最寬可達(dá)56 m，一般為2.5～20 m。礦體多為透鏡狀及似層狀，少數(shù)為層狀，走向呈NW-EW向，規(guī)模較大，礦體產(chǎn)狀與地層產(chǎn)狀一致，厚度一般向兩端變薄至消失，固定碳含量2.95%～8.50%。

2 工作方法

2.1 激電剖面布設(shè)

1∶5 000激電剖面主要布設(shè)在地質(zhì)草測工作過程中發(fā)現(xiàn)的具有尋找石墨礦前景的礦化帶和礦化蝕變帶上，大致確定極化體的頂部埋深、傾向、延深情況等，測線方位為NE15(°)。野外放樣施工方法為RTK實(shí)時(shí)放樣，放樣半徑(實(shí)測坐標(biāo)與設(shè)計(jì)坐標(biāo)之差)均控制在0.5 m之內(nèi)[3]。

2.2 激發(fā)極化

本次測量使用重慶地質(zhì)儀器廠DJS-8大功率數(shù)字直流激電系統(tǒng)，開工前嚴(yán)格按照要求完成斷電延時(shí)、周期、取樣寬度、一致性實(shí)驗(yàn)[4]。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，選取以下參數(shù)：供電極距AB=1 600 m，測量極距MN=40 m、斷電延時(shí)150 ms、周期16 s、取樣寬度40 ms，共完成測點(diǎn)數(shù)為4 396個(gè)，檢查點(diǎn)142個(gè)，檢查比例為3.23%，檢查總精度：電阻率均方相對(duì)誤差為1.09%；極化率均方相對(duì)誤差為1.74%，均方誤差為0.075。

2.3 巖(礦)石電性參數(shù)特征

工作開展之初，對(duì)礦區(qū)的巖、礦石電性參數(shù)進(jìn)行了測定，測定為標(biāo)本法，即根據(jù)不同的巖性的標(biāo)本法直接測定，利用電子表格對(duì)參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，以中值作為常見值，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表1。

表1 巖礦石電參數(shù)測定結(jié)果

由表1可以看出：磁鐵石英巖、片巖、片麻巖、花崗巖巖石視極化率一般在1%～3%左右，電阻率在1 581～9 600 Ω·m之間[5]。含石墨類巖石及斜長角閃巖極化率最高，一般在4%～7%左右，對(duì)應(yīng)為低電阻較低，電阻率在970～2 801 Ω·m之間。

從物性統(tǒng)計(jì)表可知：在該區(qū)域內(nèi)進(jìn)行電法勘查，石墨礦體特征主要表現(xiàn)為相對(duì)低電阻高極化，但是磁鐵石英巖在此次測定中激發(fā)極化特性較低，但是電阻表現(xiàn)為低阻，而圍巖電性特征基本表現(xiàn)為相對(duì)高電阻低極化，所以在該區(qū)域應(yīng)用激發(fā)極化法勘查石墨礦具有電性物理前提。

2.4 激電中梯剖面應(yīng)用效果

通過垂直于石墨礦(化)帶布設(shè)測線，以檢驗(yàn)在已知含礦帶上的異常反應(yīng)情況。根據(jù)實(shí)測數(shù)據(jù)繪制了激電中梯視極化率、視電阻率和地質(zhì)綜合剖面曲線(見圖1)。

圖1 激電地質(zhì)綜合剖面

石墨礦體在激電中梯視極化率剖面上表現(xiàn)為高極化特征，在視電阻率剖面圖上表現(xiàn)為低阻特征，反映出含石墨巖礦石激發(fā)極化與圍巖存在較大差異，表明在區(qū)內(nèi)開展激電中梯測量效果較理想[6-7]。

3 激電異常解釋推斷

根據(jù)該區(qū)實(shí)際測量情況，按常規(guī)的數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，確定異常下限，劃分激電異常。

ηxs=ηsb+(1.5～2.5)N

式中ηxs是異常下限，ηsb為背景值，N為視極化率ηs的絕對(duì)均方根誤差，激電中梯特征如下。

整個(gè)區(qū)塊電阻率變化較大，視電阻率變化范圍在20～2 300 Ω·m之間。視電阻率分布特征多呈條帶狀，走向近似垂直于測線布置方向。Ⅰ區(qū)北側(cè)整體視極化率比較小，西南側(cè)視極化率比較大，最小視極化率約1.0%，最大視極化率約為11.0%，經(jīng)計(jì)算確定極化率異常背景值為6.20%，異常下限為7%，圈定出5處極化率異常區(qū)，極化率異常編號(hào)為Jh-1、Jh-2、Jh-3、Jh-4、Jh-5。其異常特征分述如下。

1)Jh-1異常

走向大致為東西向，延伸長約1 200 m，寬100～400 m。表現(xiàn)為高視極化率，極化率值在7%～10.93%；對(duì)應(yīng)的視電阻率小于200 Ω·m，特性表現(xiàn)為低視電阻率，根據(jù)激發(fā)極化特性初步推斷為石墨礦化異常。

2)Jh-2異常

走向大致為北西向，延伸長約1 500 m，寬約200～300 m，激發(fā)極化特性表現(xiàn)為高視極化率，極化率值為7%～11.37%；對(duì)應(yīng)的視電阻率小于100～300 Ω·m，電阻率特性表現(xiàn)為低視電阻率，在視極化率等值線平面圖中，推斷為石墨礦化異常。

3)Jh-3異常

走向大致為北西向，延伸長約1 200 m，寬約100～350 m。激發(fā)極化特性表現(xiàn)為高視極化率，視極化率值為6.16%～12.91%；對(duì)應(yīng)的視電阻率小于100～300 Ω·m，電阻率特性表現(xiàn)為低視電阻率，推斷為石墨礦化異常。

4)Jh-4異常

異常處在工區(qū)東南角，延伸長約300 m，寬約300 m，異常未封閉，激發(fā)極化特性表現(xiàn)為高視極化率，視極化率值為6.85%～9.27%；對(duì)應(yīng)的視電阻率小于300～400 Ω·m，電阻率特性表現(xiàn)為低視電阻率，推斷為石墨礦化異常。

5)Jh-5異常

異常處在工區(qū)東南角，延伸長約400 m，寬約300 m，異常未封閉。激發(fā)極化特性表現(xiàn)為高視極化率，視極化率值在6.90%～11.83%；對(duì)應(yīng)的視電阻率小于200 Ω·m，電阻率特性表現(xiàn)為低視電阻率，推斷為石墨礦化異常。

綜合分析該區(qū)地質(zhì)特征，地層呈北西展布，巖漿巖沿北西向斷裂或剪切帶貫入，初步推斷中高阻低極化特性是由花崗巖引起，低阻高極化特性由石墨礦化引起。

4 結(jié) 論

1)在礦產(chǎn)勘查過程中，通過1∶10 000大比例尺填圖，大致建立了礦區(qū)成礦模式，激電中梯在晶質(zhì)石墨找礦中具有效率高、投入小、效果明顯的特點(diǎn)，能夠有效指導(dǎo)山地工程施工，揭露和控制礦體，達(dá)到找礦目的。

2)石墨是良導(dǎo)體，烏拉特中旗地區(qū)石墨礦體與激電中梯高極化率和電阻率吻合較好，因此高極化率和低電阻率是石墨找礦標(biāo)志。