王 帥，白 楠，王云鵬，李建東

(1.河南省有色金屬地質礦產局第四地質大隊，河南 鄭州 450016；2.河南省有色金屬礦產探測工程技術研究中心，河南 鄭州 450016)

成家山礦區(qū)鐵礦預查區(qū)位于盧氏縣潘河鄉(xiāng)城家山一帶，距盧氏縣城約33 km，工作區(qū)內各自然村以村村通水泥路相連，礦區(qū)向南4 km至潘河鄉(xiāng)有鄉(xiāng)村公路可通，潘河向南東約30 km至盧氏縣城有簡易公路可達，自縣城可由G209國道通往三門峽，三門峽有鐵路、高速公路與全國各地相通，交通較為方便。盧氏縣地處河南省西部邊陲，全縣轄8鎮(zhèn)11鄉(xiāng)，353個行政村，37萬人。總面積4 004 km2，有耕地277.33 km2。209 國道縱貫南北，與隴海鐵路靈寶火車站相連(相距70余km)。盧氏縣是全省面積最大、人口密度最小，平均海拔最高的深山區(qū)貧困縣和革命老區(qū)縣。全縣生產總值完成19.8億元，農民人均純收人達到2 236元。盧氏礦藏資源蘊藏豐富，有10大類52種，黑色金屬：鐵、錳、鉻、釩；有色金屬：鋅、鉛、銅、銻、鎢、鉬、汞；貴重金屬類：金、銀；稀有金屬：鉭、鈮、鋰、鈹、銣、銫；稀散元素類：銦、鎘、放射性鈾。潛在經濟價值達1 100億元。

通過研究，基本確認本區(qū)石英脈型鐵礦(化)體為高阻高極化特征。通過在剖面上開展激電中梯及激電測深等物探方法，在物探剖面控制范圍內，基本上查明了剖面上極化和電阻率異常分布范圍和異常特征，對剖面上發(fā)現(xiàn)的主要異常結合已有的地質、物化探成果進行了推斷解釋，并提出了進一步的工作方案[1-4]。Ⅰ號剖面共圈定了4個高阻高極化異常；Ⅱ號剖面共圈定了1個高阻高極化異常；Ⅲ號剖面共圈定了2個高阻高極化異常；Ⅳ號剖面共圈定了1個高阻高極化異常，均有進一步研究價值。

1 預查區(qū)地質特征

河南省盧氏縣成家山礦區(qū)鐵礦預查區(qū)南北長5.98 km，東西寬5.75 km，面積約23.11 km2。綜合前人資料和本年內的野外地質調查資料，區(qū)內出露的地層主要有中元古界熊耳群雞蛋坪組、馬家河組和官道口群高山河組、龍家園組、巡檢司組和第四系溝系沉積物。各時代地層的分布總體均呈東西向走向分布。

1.1 預查區(qū)地層

1.1.1 中元古界熊耳群雞蛋坪組(Pt2j)

雞蛋坪組地層為在調查區(qū)內出露面積最大，根據(jù)其巖性特征大致可分為3個巖性段，自下而上描述如下。

(1)雞蛋坪組第一巖性段(Pt2j1)。底部為一套強烈片理化氣孔杏仁狀安山巖、致密塊狀安巖、安山質凝灰?guī)r，巖石具有明顯的退色作用，風化表面為土黃褐色，氣孔杏仁體被擠壓拉長，巖石具有斑狀結構，斑晶以斜長石為主，含量為15%～25%，基質具有明顯重結晶現(xiàn)象。向上過渡為片理化不明顯的安山巖，其底部與官道龍家園組或巡檢司組明顯構成斷層接觸，通過野外實測剖面厚度約為142 m。

(2)雞蛋坪組第二巖性段(Pt2j2)。為一套以安山質集塊氣孔杏仁熔巖、安山質角礫氣孔杏仁熔巖、安山巖、安巖質凝灰?guī)r等為主的巖石組合，局部甚至為英安玢巖，野外多數(shù)地段韻律層較為發(fā)育，顯示明顯的噴發(fā)韻律特征。通過實測剖面發(fā)現(xiàn)大致存在4～5個噴發(fā)旋回，每個噴發(fā)旋回均由安山質集塊熔巖或安山質角礫熔巖開始，向上為安山質凝灰?guī)r，有時中間夾有安山巖，在本段的中上部還夾有英安玢巖，各旋回之間的界線較為明顯，一般凝灰?guī)r層位出露地段多出現(xiàn)負地形，而熔巖地段多為陡峭山崖，總厚度大于2 140 m。

(3)雞蛋坪組第三巖性段(Pt2j3)。本組主要為一套中酸性火山巖為主夾有中性火山巖，其巖組合為流紋質玻屑巖屑晶屑凝灰?guī)r、英安質巖屑晶屑凝灰?guī)r、英安巖、粗安巖、安山巖，由下往上表現(xiàn)為一個較大的火山作用過程和成分變化旋回，其下部以流紋質凝灰開始，向上過程英安質凝灰?guī)r、英安巖、粗安巖，至頂部為安山巖。說明火山作用以強烈噴發(fā)開始，到以較為寧靜溢流形式結束，在成分上以酸性開始到中性結束的旋回過程，總厚度大于1 200 m。

雞蛋坪組整體表現(xiàn)為由一套中性、中酸性、酸性火山熔巖，由火山碎屑巖組成。從整體宏觀分析，其巖漿演化由中性至酸性然后又回到中性的過程，下部以多次強烈噴發(fā)開始，間歇式出現(xiàn)較為寧靜的溢流。充分反映本區(qū)在中元古時期為一個較為典型的火山活動區(qū)和時期。

1.1.2 中元古界熊耳群馬家河組(Pt2m)

馬家河組在預查區(qū)主要呈東西向出露于中部，分布面積相對較少，在填圖區(qū)內與下伏雞蛋坪組的接觸關系不明，但上部未見與上覆地層高山河組接觸，而是與重復出現(xiàn)的雞蛋坪組呈斷層接觸。根據(jù)其巖性特征，在本區(qū)大致可分為2個巖性段。

(1)馬家河組第一巖性段(Pt2m1)。本段主要為塊狀安山巖、杏仁狀安山巖，偶見凝灰?guī)r夾層，與下伏雞蛋坪組的接觸關系，根據(jù)前人資料多數(shù)表述為整合接觸。但從本次實測剖面過程觀察，二者應當為一種局部角度不整合關系，其出露點位置坐標為(485 279、3 779 657)，下伏為層狀凝灰?guī)r，產狀為28°∠35°，上覆巖層為厚層暗紫色氣孔杏仁狀、塊狀安山巖，產狀為20°∠15°，二者接觸面存在一種明顯風化切割的剝蝕面。

(2)馬家河組第二巖性段(Pt2m2)。上段以安山巖為主，還可見有安山質集熔巖和安山質角礫熔巖，從中部往上夾有至少2層英安—流紋質凝灰?guī)r層，厚度不詳。

該組地層主要分布于預測的西部，與熊耳群各組地層呈斷層接觸，巖性比較簡單，以燧石條帶(紋)淺灰色白云石和淺灰色厚層白云巖為主。

1.2 預查區(qū)巖漿巖

預查區(qū)的巖漿巖主要為火山巖，十分發(fā)育，構成熊耳群雞蛋坪組與馬家河組的巖石組合。外部僅見有正長巖脈、云煌巖脈等侵入巖出露。

1.3 預查區(qū)構造

預查區(qū)構造整體較為簡單，以斷裂構造為主，沒有出現(xiàn)規(guī)模較大的褶皺。主要斷裂近東西向、北西至北北西向斷裂構造為主干構造，受近東西向和北北西向主干斷裂構造制約的構造還有北東向斷裂。

1.3.1 近東西向斷裂構造

近東西向斷裂構造傾角較陡(75°～85°)，斷裂規(guī)模較大，數(shù)條構造帶呈平行狀貫穿礦區(qū)，寬度零點幾米至數(shù)十米不等，多以張性為主。這組斷裂有3個方面的控制作用：①控制了預查區(qū)的地層分布，使整個預查區(qū)的熊耳群的地層均呈近東向分布，特別是北部后范廟馱溝至溝口東西向斷裂規(guī)模最大，但熊耳群地層出現(xiàn)明顯的重復出露；②明顯控制著北東、北西向斷裂構造的延伸；③由于構造為明顯的張性特征，為后期礦化提供了礦液的運移通道，局部還為容礦空間，表明本區(qū)的磁鐵礦化均發(fā)育于該組斷裂中，局部還構成具有工業(yè)品位的透鏡狀小型礦體，有些地段具有鉛鋅礦化。

1.3.2 北北西至北西向斷裂構造

這組斷裂構造多呈弧形彎曲，產狀變化較大，關于這組斷裂的性質沒有做詳細的工作。這組斷裂主要控制著本區(qū)熊耳群和道官口群地層的分布，特別是圖幅西緣的北西向弧形斷裂，使較新的道官口群龍家園組地層與較老的熊耳群各組地層直接呈斷層接觸。另外，也控制本區(qū)的地貌特片，多沿這組斷裂形成較大的山谷。

1.3.3 北東與北西向斷裂構造

這2組斷裂為近東西向與北北西向斷裂構造派生的次級斷裂構造，與上述2組構造共同把近東西向分布的地層帶又進一步分割成一些大小不等的菱形塊體。

1.4 預查區(qū)礦化點的分布

經過野外地質調查，在預查區(qū)初步查明的礦化點主要見表1。

表1 預查區(qū)礦化點置Tab.1 Pre-investigation area mineralization point setting

在地質測量前期踏勘過程中，在內發(fā)現(xiàn)2條鐵礦化脈和1條鉛鋅礦化脈，但無具體坐標。Ⅰ號鐵礦化脈長約1 700 m，沿斷裂帶分布，受斷裂控制，礦化脈寬為1～6 m，發(fā)育磁鐵礦化、褐鐵礦化，走向近東西向，傾向北北東，傾角75°。Ⅱ號鐵礦化脈長約1 500 m，沿斷裂帶分布，受斷裂嚴格控制，鐵礦體寬1～5 m，發(fā)育磁鐵礦化、褐鐵礦化，走向近東西向，傾向北北東，傾角75°左右。踏勘過程中，在2個鐵礦化脈連續(xù)打塊取樣分析MFe為38.78%～44.48%。鉛鋅礦化脈長約600 m，沿斷裂帶分布，走向近東西向，傾向北，傾角約85°，地表發(fā)育褐鐵礦化，局部見星點狀方鉛礦化、閃鋅礦化，連續(xù)打塊樣分析鉛0.01%～0.10%。

1.5 礦化點礦石特征

礦石礦物組分簡單，金屬礦物主要有磁鐵礦，其次赤鐵礦、黃鐵礦、黃銅礦、藍銅礦、斑銅礦等；脈石礦物主要有石榴石、透輝石、透閃石、硅灰石，次為陽起石、綠簾石、綠泥石、斜長石等。礦石結構主要有半自形、他形粒狀結構、交代殘余結構等。礦石構造主要有塊狀、條帶狀構造及星點狀(浸染狀)構造等。礦石自然類型為石榴子石型鐵礦石；工業(yè)類型為弱磁性鐵礦石。

2 勘查方法

2.1 使用裝備及主要技術參數(shù)

2.1.1 發(fā)射機技術參數(shù)

發(fā)射機技術參數(shù)見表2。

表2 發(fā)射機技術參數(shù)Tab.2 Transmitter technical parameters

2.1.2 接收機技術參數(shù)

接收機技術參數(shù)見表3。

表3 接收機技術參數(shù)Tab.2 Receiver technical parameters

2.2 測地工作

測地工作的任務是將設計的物探測網敷設到實地，其方法技術按照設計要求執(zhí)行[5-7]。

2.2.1 測線敷設

(1)GPS參數(shù)的設置和校準。測線上各點位的敷設采用etrex型手持GPS接收機。在野外工作前，將投入工作的etrex型手持GPS接收機，按說明書要求及工區(qū)所在位置的中央子午線經度等相關參數(shù)進行了設置，并統(tǒng)一在地質點上進行校準。

(2)測點敷設。敷設測線時，將測線上測點的設計坐標輸入接收機內，用GPS接收機的導航功能逐點定位敷設。測點拴紅布條標記，測點號用中性筆書寫于紅布條上。

2.2.2 質量評述

(1)質量檢查要求。測地工作的系統(tǒng)質量檢查采用“一同三不同”(同點位、不同人、不同時間、不同接收機)的原則，隨機用GPS接收機在敷設的測線段逐點重新觀測點位平面坐標和高程的方式進行，要求質量檢查工作量為總工作量的3%～5%。測點敷設的平面位置精度用平面點位中誤差和相鄰點距相對中誤差2個指標衡量，高程精度用高程中誤差衡量。

(2)質量評述。測網的平面點位中誤差應不大于相應工作比例尺的圖上1.25 mm，限差為圖上2 mm；相鄰點距相對中誤差應不大于12.5%。測點敷設的質量檢查工作量和精度統(tǒng)計見表4、表5。從表4可見，測網敷設的精度滿足設計要求。

表4 中梯剖面測點布設質量檢查統(tǒng)計Tab.4 Quality inspection statistics for layout of measuring points in middle ladder section

表5 測深點布設質量檢查統(tǒng)計Tab.5 Distribution of sounding points and quality inspection statistics

2.3 直流激電工作

激電工作的方法技術按照《直流激法極化法技術規(guī)定》(DZ/T 0070—93)的要求執(zhí)行。激電工作分為激電中梯和激電測深2種裝置。

2.3.1 儀器設備

供電電源使用7.5 kW發(fā)電機，工作儀器為WDFZ-5T型大功率智能發(fā)射機1套、WDJS-3/6數(shù)字直流激電接收機1臺。供電電極使用長1.5 m鐵電極，測量電極用不極化電極(極罐)，供電導線使用內芯6 mm2銅導線，測量導線用內芯為2 mm2銅導線。

2.3.2 方法技術有效性試驗

為了解激電方法在礦區(qū)找礦的有效性，首先在經已知礦化較好地段，即1剖面800—1000點上進行了方法的有效性試驗。方法試驗的裝置形式采用中梯裝置，裝置參數(shù)采用采用設計參數(shù)，儀器工作制式如下：極距AB為1 500 m，MN為40 m；儀器參數(shù)周期40 s，延時100 ms，寬度40 ms。

激電試驗結果與對應的地質情況基本相吻合，總體上異常集中在磁鐵礦化體的上方，ηs異常較弱，峰值在1.5%左右，ρs異常表現(xiàn)為高阻，比較明顯，異常特征為高阻高極化。試驗表明，使用上述設計的裝置參數(shù)及儀器參數(shù)可以探測到石英脈型磁鐵礦的異常反映，因此確定本次激電中梯工作供電極距AB=1 500 m、測量極距MN=40 m，周期8 s、延時100 ms、寬度40 ms的參數(shù)開展激電中梯掃面工作。激電測深最大供電極距AB/2=1 500 m，儀器工作參數(shù)同激電中梯。成家山激電中梯探測效果試驗成果如圖1所示。

圖1 成家山激電中梯探測效果試驗成果Fig.1 Test results of detection effect of induced polarization ladder in Chengjiashan

2.3.3 激電中梯測量

激電中梯裝置采用主線方式觀測，觀測段為2AB/3的中間段。分兩段觀測時，接頭處有2～3個測點重疊，并在不同觀測段作重復觀測。

2.3.4 激電測深測量

儀器工作制式與激電中梯工作制式一致。供電極距系列采用大致等比系列，MN與AB之比一般保持在1/3～1/30，兩相鄰供電極距在模數(shù)6.25 cm的對數(shù)坐標紙上取0.8～1.2 cm，大致均勻分布。每個測深點在雙對數(shù)坐標紙上繪制視極化率ηs(縱坐標采用算術坐標)曲線及視電阻率ρs曲線(縱坐標為對數(shù)坐標)，每條測深剖面作視極化率ηs及電阻率ρs擬斷面圖。

2.3.5 完成實物工作量

本次勘查工作主要沿垂直M3-3、 M1-2、M5、M2-2、M4-2等磁異常走向方向設計物探剖面4條，剖面編號Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ號，投入激電中梯和激電測深等物探工作方法。Ⅰ號剖面布設激電中梯2 km，點距20m，激電測深34個，測深點距40 m；Ⅱ號剖面布設激電中梯1.6 km，點距20 m，激電測深11個，測深點距40 m；Ⅲ號剖面布設激電測深25個，測深點距40 m；Ⅳ號剖面布設激電測深20個，測深點距40 m。完成激電中梯3.6 km，90個激電測深點。

3 勘查結果分析

3.1 激電異常的劃分

確定本區(qū)激電異常下限，目的是確定激電異常圖的勾繪方法，為成圖及下一步異常分類提供依據(jù)。激電中梯視極化率ηs異常是相對背景而言的。異常下限的確定是根據(jù)異常背景、極化異常幅值變化范圍及觀測精度，來確定激電異常下限。

異常下限按下式計算：

ηs下限=ηs背景+(1～2)εm1

(1)

異常背景的確定主要根據(jù)主要是根據(jù)礦區(qū)地球物理場的特征(即各種巖(礦)石的電參數(shù)測定統(tǒng)計結果)和礦區(qū)極化率ηs觀測值強度來確定，礦區(qū)內出露的地層比較簡單，地層主要有中元古界熊耳群雞蛋坪組、馬家河組和官道口群高山河組、龍家園組、巡檢司組和第四系溝系沉積物。其極化率平均值為1.06%，電阻率平均值為2 011 Ω·m；礦石主要為磁鐵礦化石英脈類型，極化率平均值為2.16%，電阻率平均值為5 289 Ω·m。本區(qū)巖(礦)石極化參數(shù)幅值較低，電阻率參數(shù)差異明顯。

本區(qū)中梯視極化率異常幅值在0.32%～2.81%，在無礦化地段極化率平均值統(tǒng)計為0.76%，因此確定視極化率異常背景為0.85%，計算異常下限，代人背景值0.85%及觀測精度Mηs=±0.19%，得ηs下限=1.23%。另外，通過全區(qū)的測線剖面ηs值來看，將異常下限定為1.25%是合適的。因此，確定本區(qū)極化異常下限值為1.25%。

3.2 異常的解釋推斷

3.2.1 成家山Ⅰ號剖面解釋推斷

Ⅰ號剖面物探綜合剖面如圖2所示。由圖2可知，Ⅰ號剖面激電中梯極化率ηs異常的總體分布規(guī)律是：剖面異常一般規(guī)模較小，激電異常幅值也較弱，單個激電異常寬度為20～40 m，異常形態(tài)窄幅頻繁跳躍，類似于脈狀地質體形成的異常。從Ⅰ剖面中梯剖面成果看，激電異常集中于800—900號點、1160—1720號點。異常大多同時表現(xiàn)出高阻特征，因此推測在本區(qū)可能為石英脈型磁鐵礦(化)地質體。

圖2 Ⅰ號剖面物探綜合剖面Fig.2 Comprehensive geophysical prospecting section of section Ⅰ

本次激電測深成果最大供電極距AB/2進行到1 500 m，探測深度按ab/4進行估算，大約探深750 m。因為剖面及測深異常不符合層狀地質體的理論模型，本次對測深異常不進行數(shù)值模擬正反演計算。從Ⅰ剖面測深成果來看，激電異常主要表現(xiàn)為直立條帶狀形態(tài)，剖面左側異常以淺部為主，至深部異常呈局部形態(tài)，異常從淺至深連續(xù)性不好。其中920點、1200點等處淺部異常稍強，延深不大。剖面中部的1300點、1540點等處淺部異常較弱，但中深部異常連續(xù)性較好，規(guī)模也相對較大。剖面右側的1600—1720段異常以淺部為主，但有幾十米的延深，異常強度也較強。Ⅰ剖面視電阻率異常也主要表現(xiàn)為直立條帶狀形態(tài)，在600、1160、1380、1600、1720等點處出現(xiàn)高阻異常。其中600點處的視電阻率異常以中深部為主，但沒有激電異常配合；1160點處的視電阻率異常以中深部為主，中深部激電異常較弱；1380、1600點處的視電阻率異常以中深部為主，中深部與激電異常配合較好；1720點處的視電阻率異常延深較小，淺部與激電異常配合較好。

綜上所述，比較有意義的高阻高極化異常位于剖面中部的1300點、1540點處；剖面右側的1600、1720等點處雖然異常延深不大，但激電異常強度較高，也可進行探索。

3.2.2 成家山Ⅱ號剖面解釋推斷

Ⅱ號剖面物探綜合剖面如圖3所示。由圖3可知，Ⅱ號剖面激電中梯極化率ηs異常的總體分布規(guī)律是：剖面異常一般規(guī)模較小，激電異常幅值也較弱，單個激電異常寬度一般為20～40 m，異常形態(tài)窄幅頻繁跳躍，類似于脈狀地質體形成的異常。

圖3 Ⅱ號剖面物探綜合剖面Fig.3 Comprehensive geophysical prospecting section of section Ⅱ

從Ⅱ剖面中梯剖面成果看，400—800段為相對高阻中極化特征，推測為硅化、弱硫化類型的脈狀地質體。從Ⅱ剖面測深成果來看，激電異常主要表現(xiàn)為直立條帶狀形態(tài)，由于測深范圍較小，異常形態(tài)不完整，尤其是測深剖面左側異常。剖面右側出現(xiàn)一個從淺向深部延深的高極化異常，從淺部的700號點延深至大號的740點，異常略向大號傾斜。Ⅱ剖面視電阻率異常主要表現(xiàn)為高阻特征，剖面右側海拔+800～+900 m為高阻特征，相應深度上激電異常也配合較好，在海拔+600～+800 m異常為低阻高極化特征。

3.2.3 成家山Ⅲ號剖面解釋推斷

Ⅲ號剖面物探綜合剖面如圖4所示。

圖4 Ⅲ號剖面物探綜合剖面Fig.4 Comprehensive geophysical prospecting section of section Ⅲ

從Ⅲ剖面測深成果來看，激電異常主要表現(xiàn)為直立條帶狀形態(tài)，剖面左中側及右中側各出現(xiàn)一個從淺向深部延深的高極化異常。對應位置各有一個從淺向深部延深的高阻異常帶，與激電異常相互配合，圖中用紅色虛線表示，可進行找礦探索。

3.2.4 成家山Ⅳ號剖面解釋推斷

Ⅳ號剖面物探綜合剖面如圖5所示。從Ⅳ剖面測深成果來看，激電異常主要表現(xiàn)為直立條帶狀形態(tài)，剖面中部出現(xiàn)一個從淺向深部延深的高極化異常。對應位置出現(xiàn)一個從淺向深部延深的高阻異常帶，與激電異常相互配合，圖中用紅色虛線表示，可進行找礦探索。

圖5 Ⅳ號剖面物探綜合剖面Fig.5 Comprehensive geophysical prospecting section of section Ⅳ

4 結語

激電中梯工作在礦區(qū)圈定了多個高阻高極化異常，通過對異常的分析研究，定性解釋推斷，確定了進一步進行測深工作的靶區(qū)。同時，利用激電對稱四極測深點資料對中梯異常進行了解剖，盡可能地對礦(化)體相應部位的頂部埋深、延伸情況作出定性判斷。本次工作在Ⅰ號剖面發(fā)現(xiàn)高阻高極化異常帶4處，在Ⅱ號剖面發(fā)現(xiàn)高阻高極化異常帶1處，在Ⅲ號剖面發(fā)現(xiàn)高阻高極化異常帶2處，在Ⅳ號剖面發(fā)現(xiàn)高阻高極化異常帶1處，這些都有可能是石英脈性磁鐵礦引起。