近场源法在非洲旱季金矿普查中的应用.pdf

2023年7月上 世界有色金属 211近场源法在非洲旱季金矿普查中的应用周耀质，盛威，刘冬勤，谢玉福，李辉（湖北省地质局第一地质大队，湖北 大冶 4 3 5 1 0 0）摘 要：本文介绍了在非洲旱季时接地条件不利、供电困难、一次场随距离衰减快，应用时间域激电中间梯度装置扫面困难情况下，选择使用近场源法的可行性；并在金矿普查项目中与地质填图相配合快速查明区内岩层及构造的分布，取得了良好的应用效果。关键词：近场源法；旱季；接地电阻；石英脉；金矿中图分类号：P 6 1 8.5 1 文献标识码：A 文章编号：1 0 0 2-5 0 6 5（2 0 2 3）1 3-0 2 1 1-3Application of near field source method in the general survey of gold deposits in dry season in AfricaZHOUYao-zhi,SHENGWei,LIUDong-qin,XIEYu-fu,LIHui(No.1 G e o l o g i c a l B r i g a d e o f Hu b e i P r o v i n c i a l G e o l o g i c a l B u r e a u,D a y e 4 3 5 1 0 0,C h i n a)Abstract:T h i s p a p e r i n t r o d u c e s t h e f e a s i b i l i t y o f u s i n g t h e n e a r-f i e l d s o u r c e me t h o d w h e n t h e A f r i c a n d r y s e a s o n i s u n f a v o r a b l e f o r g r o u n d i n g c o n d i t i o n s,d i f f i c u l t f o r p o w e r s u p p l y,f a s t a t t e n u a t i o n o f t h e p r i ma r y f i e l d w i t h d i s t a n c e,a n d d i f f i c u l t t o s c a n t h e s u r f a c e w i t h t h e t i me d o ma i n I P i n t e r me d i a t e g r a d i e n t d e v i c e;I n a d d i t i o n,t h e d i s t r i b u t i o n o f r o c k s t r a t a a n d s t r u c t u r e s i n t h e a r e a h a s b e e n q u i c k l y i d e n t i f i e d i n c o mb i n a t i o n w i t h g e o l o g i c a l ma p p i n g i n t h e g o l d p r o s p e c t i n g p r o j e c t,a n d g o o d a p p l i c a t i o n r e s u l t s h a v e b e e n a c h i e v e d.Keywords:Ne a r f i e l d s o u r c e me t h o d;d r y s e a s o n;G r o u n d i n g r e s i s t a n c e;Qu a r t z v e i n;g o l d mi n e收稿日期：2 0 2 3-0 4作者简介：周耀质，男，生于1 9 6 6 年，汉族，湖北红安人，本科，高级工程师，研究方向：金属矿地球物理探矿。津巴布韦是非洲第二大黄金资源国，其资源量仅次于南非，矿产资源开发潜力巨大。20132014年我队联合其他单位在津巴布韦主要的Chinhoyi-Bulawayo金矿成矿带的北端取得了近20个地块的矿权，合计矿权范围面积约20余平方千米。工作区属热带草原气候，年均气温22，10月份温度最高，达32，7月份温度最低，约13 17。年降水量950mm，但集中在雨季；410月为旱季，我们工作期间中的510月初滴雨未下。由于当地地质研究程度不高，除了少量地质资料外，未收集到任何物探资料、对当地地电结构特点也缺乏认识，因此在国内编写的勘查设计中面积性电法工作为时间域激电中间梯度装置。图1电位随距离衰减试验曲线但在工区进行方法试验时发现区内在旱季地表浅层接地电阻率太大的问题，在克服诸多困难解决了供电电流强度后，又发现一次场随测点向测线中间移动衰减过快。在MN=40m条件下，距离A极80m（归一化）一次场有60多毫伏、随远离A极一次场迅速减小到几毫伏，到200m时（设计中梯测线起始端点）甚至观测不到同步信号。重选地段反复试验后发现，以当时的条件工区不适合使用中梯装置进行面积性工作；经试验并上报矿业公司批准后，改中梯装置为近场源装置。近场源激发极化法是傅良魁教授在1974年提出的1，2适合复杂地形条件下的野外工作方法，具有一、二次场信号强度大的优点，在国内南方山区及内蒙的应用中都取得了良好的效果3-10。1 地质及地球物理特征1.1 以往工作概况普查区附近在19世纪晚期和20世纪早期有大量的采矿活动，但是地质信息仍旧缺乏；收集的资料有1968-1970年1：100000区域地质资料一份，及小面积范围的1：5000矿区地形地质图一份，未见有物探资料。1.2 地质概况普查区位于津巴布韦主要的金成矿带奇洛伊-布拉瓦约成矿带的北端见图2，附近区域发现有Mangula、Shackleton、Nerah等铜矿，产出层位位于前寒武中期的Deweras组长石砂岩和基性火山岩，属于热沉积型矿床。前两个储量较大，Mangula铜矿已经废弃。工区位于该铜矿带的西侧约20km。（1）地层。区内地层主要是以前寒武纪PIRIWIRI群KANYAGA组、CHITENA组、及LOMAGUNDI群ZHONZHI组为主。PIRIWIRI群KANYAGA组主要是细粒的千枚岩及中粒的杂砂岩，其间插入了一些少量粗砂、石英岩和泥岩。普遍受低绿片岩相的变质作用。杂砂岩和斑岩以低压低温的绿泥石-绢云母矿物组合为特征。然而黑云母作为晚期构造的结晶产物而出现在很多岩石中，通常是浅棕色碎片总是横穿主要的东北向裂理和片理呈线形排列。石榴石很少见但是很分散，作为当地更高温变质作用的反映而形成。PIRIWIRI群CHITENA组是由黑色的含铁质和石墨世界有色金属2023年7月上212的板岩以及燧石石英岩，黑色板岩通常是坚硬的发育细小劈理，而更软的石墨质的会污手。它们都有强烈片状显微结构，并且主要是由石英，线形排列的石墨、片状绢云母以及丰富的氧化了的含矿颗粒。平均粒径在0.02mm或者更小。并见黄铁矿已经被淋滤掉因而有珠串状的空洞。LOMAGUNDI群ZHONZHI组分为黑色页岩和条纹板岩两个岩性段，黑色页岩主要为深灰色和黑色，部分具有含黄铁矿假象的褐铁矿。多发育裂理，粘土质的透镜状结核与板岩质细薄片通常填充在裂理之中，前者更为常见。在部分带状分布的岩石中，层理和裂理的方向完全相反。条纹板岩呈条带状，灰色、深紫棕色，通常含有薄层状砖红色赤铁矿。图2区域构造及工区位置示意图（2）构造。区内Piriwiri，Deweras和Lomagundi群岩石均在Magondi造山活动期间发生褶皱变形。在Piriwiri组的岩石中有三期主要的褶皱，具有北东方向的第一期褶皱是最强烈的分布最广泛的变形。暂时认为Piriwiri岩石是在这一时期发生变形，由于Lomagundi和Deweras群具有较弱的变形，因此认为其时间早于后两组的沉积期。第二期褶皱变形也主要发育北东方向，主要影响Lomagundi群岩石。它没有第一期强烈但是分为两期，但可能是同一时代的。第三期变形主要由层间滑移导致的开阔性褶皱组成，大体呈东西向分部。区内地层受到强烈的变形，形成北东向剪切带，后期石英沿剪切带充填形成石英脉出露于地表，北部地区受层间滑移的影响形成断层。（3）矿（化）体地质特征。在普查区范围内西北边缘有一停采金矿及3个废弃的矿坑，类型为石英矿脉型矿床，矿脉走向发现有北东向及与围岩近垂直的近东西向两组。围岩年代属前寒武早期，主要有粗砂岩，板岩，千枚岩等，处于绿岩带过渡相。矿石中主要有金属硫化物、自然元素等。金属硫化物主要有黄铁矿、黄铜矿、砷黄铁矿，等；自然元素有自然金。脉石矿物有长石、石英、角闪石、绿泥石等。矿石结构主要有：自形-他形粒状结构、交代结构、压碎结构、交织结构结构等。矿石的构造主要有块状构造、浸染状构造、条带状构造等。金矿物主要为自然金，以粗细粒金为主。金矿物的形态主要为不规则的粒状，其次为片状、长条状、枝叉状。金在矿石中主要为单体及裸露金，暂未见包裹金、粒间金。总的来说金矿和石英脉有关，石英脉呈雁列式分布。石英脉多沿剪切带产出，区内的剪切带多受东部大岩墙东西向张性构造和南北向挤压性构造，剪切带多呈北东-南西走向，剪切带中石英呈脉状，透镜状充填于裂隙中。石英是矿脉的主要矿物，其次是少量碳酸盐。石英的矿化作用呈多期，后期矿脉普遍穿插并可能将最初的石英再次迁移。硫化物含量不高，一般小于4%，一般在石英内或沿微裂隙分布。1.3 地球物理特征（1）区域地球物理物征。本区未集到以往物探资料，从国际地球物理参考场（IGRF）的全球总磁场分布图看，津巴布韦位于赤道南部磁总场极低值中心附近;测区用国际地磁参场（IGRF）2010.0模型计算，总场在3076530782nT间，磁倾角约-55，磁偏角约-7.4。根据本次完成的高精度磁测扫面资料看，测区范围内呈较平稳的磁场特征，T区域场变化幅度较小(变化幅度小于80nT)，T异常等值线呈北东南西向展布，形成北西及南东两边略高、中间（北东西南）略低的特征。（2）岩（矿）石电性特征。开展野外工作后，在测区布设测网及地质填图过程中物探人员在全区范围对野外露头进行了磁化率、电阻率及极化率参数的测定；其中用小四极法原位测试了野外露头点167处，极化率及电阻率参数见表1。由表1可知：本区石英脉电阻率相比其余类岩性高出一个数量级，其次硅质岩、含碳硅质岩亦有较高电阻率值，而其余各类岩性间电性均略有所区别。含碳硅质岩极化率明显高于其余各类岩石、其次为硅质岩；本区各类岩（矿）石极化率从大到小变化规律为：含碳硅质岩硅质岩碳质板岩、片岩、绢云母化石英砂岩、石英脉及矿化石英脉千枚岩、板岩、片麻岩第四系。本区各类岩石间有较大电性差异常，具备激电工作的地球物理工作的前题。表1工区岩石电性统计表样本岩性采样点数（点）电阻率平均值（*m）极化率平均值（%）Q4含砾石浮土31003.560.48烟灰色石英脉及强褐铁矿化石英脉1364645.572.34石英脉1135222.682.50硅质岩58040.254.45含碳硅质岩74045.579.19片岩161308.092.78片麻岩172561.681.40碳质板岩62459.902.83板岩541450.101.13千枚岩231961.191.63绢云母化石英砂岩22399.612.602 方法与工作参数试验近场源法为激电剖面法中的近场源装置类型，其本身又有三种装置形式可供选择，近场源法最大的优势在于测量电极距离供电电极比较近，供较小的电流可获得较大的激电二次场信号11。本次选择近场源三极装置。2.1 方法有效性及AN极距试验在申请变更装置前，先选择附近有硅质岩露头的山边小路上进行三极近场源法试验。AM=20m，AN=60、80、100m，供电周期8S(标准制式供电)，观测延时200mS，采样宽度40mS。无穷远垂直测线方向布置，至测线垂直距离200m。由图3可见：电位曲线及极化率在硅质露头延伸2023年7月上 世界有色金属 213位置均能测出明显异常，认为用三极近场源装置与地质填图相配合能有查明分区内岩层及构造的分布，达到普查设计的目标任务。同时还可见增加AN（=60、80、100m）距离一次场，视极化率增幅极小。2.2 供电时间及接收机一致性试验供电时间试验结果见图4，从三个不同供电周期曲线可见随着时间加长极化率有一定增幅，但均不影响异常的发现。同时在室内对三台接收机一致性进行了测试，三台接收机之间电位相对误差0.3%，极化率相对误差1%。根据试验结果及兼顾野外工作效率因素，确定工作参数为：AM=20m，MN=40m，供电周期T=16s。图3方法有效性及AN极距试验曲线图4供电时间试验曲线3 工作成果测区共圈出17个视极化率异常D1D17，视电阻率相对高阻异常32个D1D32。整体上山地视极化率及视电阻率背景值明显高于第四系覆盖的平地区。视极化率及视电阻率异常多呈北东南西向分布，与地质构造走向相近。依据主要地质体的物性特征：石英脉、（矿化）石英脉，物性特征呈高阻、中低极化率，视电阻率异常呈相对高阻、弱（或无）极化率异常；硅质岩及含碳硅质岩，物性特征呈高阻、中高极化率；视电阻率异常呈相对高阻、高极化率异常；碳质（或含石墨）板岩中低阻、中高极化率，呈中低阻背景、高极化率异常；其余岩石局部硅化较强（或石英细脉较发育）亦可形成高阻异常，而碳质、硫化物相对富集则形成高化极异常；结合地质填图资料，对区内主要地质体分布界线范围进行推断。另外依据磁异常带及点状磁异常形成的串珠状异常，结合视电阻率低阻或等值线形变带对隐伏断裂构造进了解释推断。普查区由近20个矿权范围拼接，图幅较大且形状不规则、范围不连续，以其中停采矿区工作成果为例，见图5。视极化率异常仅分布于矿区的北西，向西未封闭。视电阻率呈北西局部低，其余大部分区相对略高；在中部有一长轴北东向、由南向北延伸的高阻异常带；在中部高阻带等值线向东西两侧突出形变、形成北西西向次级相对高阻异常带。从近场源视极化率、电阻率异常整体分布特点及结合T磁异常看，矿区北西部存在一条北东南西向物性（磁，电）分界面，结合地质情况推测为一北东向断裂，其北西为CHITENA1傅良魁等著.近场源激发极化法M.北京:地质出版社.1986.2李貅.求解复杂条件下近场源法激电异常的正演方法J.地球科学与环境学报,1991(04):86-92.3龚育龄,熊章强.近场源激电及甚低频电磁法在金矿勘探中的应用J.华东地质学院学报,1999(01):46-51.4饶跃民,姜永兰.近场源二极激电法在贫硫银金矿床的应用效果J.矿产与地质,1996(04):268-272.5韦文珍.近场源激电法在桂西北两个金矿床的初步试验J.广西地质,1993(02):91-96.6刘清涛,刘日斌,田相中,李忠飞,白永生.近场源二极激电法在内蒙赤峰某铜多金属矿区的找矿效果J.物探与化探,1989(02):152-155.7刘清涛,田相中,姜永兰.近场源二极激电法在含锡多金属矿床上的找矿效果J.地质与勘探,1989(06):35-39.8田相中,刘清涛,刘日斌,李忠飞,白永生.近场源二极激电法的找矿效果J.长春地质学院学报,1988(03):339-343.9李悦贵,丁进,李革锋,李祖文.近场源三极激电法在白云山铜矿的找矿应用J.物探与化探,1985(06):457-459.10 李悦贵,丁进,李革锋,李祖文.近场源三极激电法在白云山铜矿的找矿应用J.物探与化探,1985(06):457-459.11 李金铭编著.地电场与电法勘探M.北京:地质出版社.2005.组(含碳质或石墨)板岩，南东为KANYAGA组千枚岩、局部石英脉较发育。从断续分布的串状磁异常带、及相对高阻呈多中心呈分布特点，推测采区中部存在一系列南东东北西西向羽状裂隙。北东向高阻异常带与附近的1号矿坑石英脉走向一致，向两侧突出的次级相对高阻异常走向与西部Angwa河边的2号矿坑走向相近，推测高阻异常由金矿化石英脉引起。图5矿区物探异常及推断成果图4 结语（1）近场源装置有效克服非洲旱季接地电阻大、供电困难、一次场随距离衰减快等问题，极大提高了信号强度，经在本区旱季时实际应用方法可行、信号良好、工作效率较高。（2）在本次的金矿普查中通过电性分布特征配合地质填图，有效区分浅部主要地质体的走向、分布范围，对寻找隐伏断裂及圈定隐伏石英脉范围起到了良好的效果。（3）存在的不足为：后续工作未继续跟进，异常未进行验证。为适当改善接地条件，挖坑浇盐水花费人工较多；建议如果时间条件允许，以后直流电法工作可选在雨季前期及雨季将要结束的间歇期。