井中激发极化法在多金属矿勘查中的应用研究——以安徽六安晓天—磨子潭火山岩盆地深部及外围金、铜矿为例.pdf

井 中 激 发 极 化 法 在 多 金 属 矿 勘 查 中 的 应 用 研 究 以 安 徽 六 安 晓 天磨 子 潭 火 山 岩 盆 地 深 部 及 外 围 金、铜 矿 为 例作者简介：程长厚（），男，安徽金寨人，本科，工程师，主要从事地球物理勘查及遥感地质工作。程长厚，张 振，李勇明，刘永龙，沈国庆（安徽省地质矿产勘查局 地质队，安徽 六安）摘 要：安徽六安晓天磨子潭火山岩盆地深部及外围金铜矿是近年来“以矿找矿”和深部第二空间找矿的重要工作目标。为了从地球物理场的角度有效探测盲矿体空间位置，本文对 进行井中激发极化测井工作，在钻孔 个方位进行供电，利用地井方式采集钻孔不同深度的视极化率、视电阻率参数，并通过类比向量运算，推算地下地质体空间参数（延伸方向、大小），可为下一步勘探工作提供重要的物探依据。关键词：晓天磨子潭火山岩盆地；井中激发极化法；类比向量运算；安徽霍山中图分类号：；文献标识码：文章编号：（）：，（，）：，“”，（，），：；，晓天磨子潭火山岩盆地位于安徽省六安市霍山县城南东约 的凌家冲、单龙寺、东溪、晓天一带，区域内霍山县属浅成低温热液矿床东溪南关岭金矿于 世纪 年代初进行开采，限于当时条件，该矿的勘探规模不大，且研究程度低，许多重要的地质现象未被重视。基于此，根据“以矿找矿”和深部第二空间找矿思想指导，本文进一步总结矿区浅成低温热液型金矿、隐爆角砾岩型金多金属矿、斑岩型金铜矿的成矿地质特征和矿体赋存规律；对老矿山外围开展系统性地质工作，查明成矿地质条件，进一步确认成矿地质体分布范围，逐步完善矿体勘查模型；通过钻孔 验证深部成矿地质体、成矿构造和成矿结构面、成矿标志。孔虽未揭露工业品位的矿体，但通过进行地井方式方位测井，采集了钻孔不同深度的视极化率、视电阻率参数，并进行了类比向量运算，推算可能成矿岩体的空间参数，为后期该地区的进一步矿产勘查工作提供依据。第 卷 第 期 年 月资源信息与工程 图 晓天磨子潭幅地质构造纲要图 区域地质特征及岩矿石电性特征调查区属北淮阳地层区的金寨霍山小区。该区及周边出露地（岩）层主要有：新太古古元古代大别杂岩、新元古代庐镇关岩群、早古生代佛子岭岩群中浅变质岩系以及中生代地层。新太古古元古代大别杂岩分布于晓天磨子潭断裂以南的磨子潭幅西南部，由变质表壳岩、（超）基性包体和变形变质侵入体组成；新元古代庐镇关岩群分布于桐柏桐城断裂（晓天磨子潭断裂）带北侧，包括燕春岩组、仙人冲岩组，主要出露于调查区东南部，是一套重要的含矿建造；早古生代地层为佛子岭岩群，为一套绿片岩相低角闪岩相的区域动热变质岩系，原岩以一套滨海浅海相沉积地层为主；中生代地层是金寨、火山、晓天 个火山构造单元中火山地层的主体，指第一火山旋回（毛坦厂旋回）产生的一套中性至偏酸性火山沉积岩组合，晓天组为第二火山活动旋回的火山沉积岩中以火山口湖泊相沉积物为主体夹偏碱性火山岩部分。调查区内岩矿石主要电性特征如下：片麻状闪长岩、花岗闪长岩、粗面质角砾凝灰岩、方解石石英脉电阻率最高，一般大于 ；片麻岩、硅化脉、闪长玢岩电阻率较高，多为 ；黄铁矿化花岗闪长岩、矿化蚀变硅化脉、花岗片麻岩、蚀变安山质凝灰岩、黄铁矿化片麻岩、碎裂岩化花岗质片麻岩、糜棱岩电阻率中等，多为 ；泥页岩、安山岩、安山质凝灰岩、紫红色粉砂岩、安山质角砾凝灰岩电阻率较低，多小于 。岩矿石极化率统计结果表明：黄铁矿化片麻岩极化率最高，均值为；花岗片麻岩次之，均值为；黄铁矿化花岗闪长岩、闪长玢岩、矿化蚀变硅化脉极化率中等，均值约；泥页岩、紫红色粉砂岩、粗面质角砾凝灰岩极化率最低。总体来说，毛坦厂组地层具低阻低极化电性特征；晓天组地层与毛坦厂组类似，亦为低阻低极化；南部查湾单元主要表现为高阻中极化；隐伏岩体表现为高阻特征，工作重要目标斑岩体主要体现出高阻，盆地基底为高阻。黄铁矿化后岩矿石极化率明显抬升，电阻率则下降。第 卷程长厚等：井中激发极化法在多金属矿勘查中的应用研究 以安徽六安晓天磨子潭火山岩盆地深部及外围金、铜矿为例第 期表 调查区地区岩石电性测定统计结果岩矿石名称样品数电阻率 （）极化率 范围平均值范围平均值备注片麻状闪长岩 查湾单元闪长岩 大别山地区花岗闪长岩 大别山地区黄铁矿化花岗闪长岩 大别山地区碎裂岩化花岗质片麻岩 片麻岩 大别山地区花岗片麻岩 大别山地区黄铁矿化片麻岩 大别山地区安山岩 安山质角砾凝灰岩安山质凝灰岩 粗面质角砾凝灰岩 晓天组蚀变安山质凝灰岩 毛坦厂组泥页岩 晓天组糜棱岩 燕春岩组紫红色粉砂岩晓天组闪长玢岩 大别山地区方解石石英脉 硅化脉 矿化蚀变硅化脉 大别山地区 井中激发极化法及类比向量运算 井中激发极化法井中激发极化法是激发极化法在钻孔中的应用，该法以岩（矿）石的激发极化效应及电阻率的差异为基础，通过某种井中及地面供电（测量电极以不同形式组合），研究地下横、纵向激发极化效应及电阻率的变化，以了解井旁或井底是否存在盲矿体。井中激电一般有 种工作方式：地井测量方式（地面供电、井中测量）、井地测量方式（井中供电、地面测量）、井井测量方式（井中供电、井中测量）。不考虑岩矿石破碎、石墨化、孔隙度、含水率、游离电子等其他因素对电性特征带来的扰动，井中激发极化法对金属矿产最直接的响应为：视极化率随岩矿石内金属矿化程度增加而增大；视电阻率随岩矿石内金属矿化程度增加而减小。类比向量运算在主、反、辅 个方位测向测量井中极化率的基础上，将测向方位角、视极化率大小类比成 个向量模型，如图 所示，测线方位角等于向量方位角、视极化率等于向量的模长，在向量模型下进行模拟数据运算及数据处理。最终计算出单点的综合向量，得到该测点的类比方位角、视极化率，并在综合向量的基础上利用不同深度、不同向量模长计算类比倾角。（）（）（）式中，表示同点位不同测向的向量之和；、表示主、反、辅测向量，向量方向为测线方向（如视极化率，方向取反），向量模长为视极化率数据绝对值；表示类比倾向，表示 的方向；表示连续两个测点向量之差；、表示连续两个点位不同测向的向量之和；类比倾角为 与水平面夹角。图 地井视极化率类比向量运算示意图第 卷资源信息与工程第 期利用类比向量运算法，在分层后进行层内均值计算，最终得到每个地质分层的类比倾向、类比倾角。井中激发极化法综合地质解释 井中视电阻率、视极化率观测深度为 ，剔除 井内无介质无法测量段。井中视电阻率、视极化率测井方式因供电、测量均在孔内，受井液干扰及技术条件限制，此方法探测的数据非正常值，具有参考意义的是视电阻率、视极化率的变化趋势、异常凸显等，。井中视极化率曲线形态：附近显示为明显的高低值分界线，以浅部 为整体相对高值区域，为相对低值区域，曲线异常变化整体契合岩心岩性分层。井中视电阻率曲线形态：整体呈两端高值、中间低值的变化形态，结合视极化率的变化能有效支撑地下地质体定性。地井（主、反、辅）视极化率观测深度为 ，剔除无介质及探测电极分布影响无法测量段，有效测量范围为 ，曲线整体变化明显，异常凸显较为明确。其中反方位（）曲线于 （）、（）两处有明显不同于另外两个测向变化趋势的高值异常，（）处有明显不同于另外两个测向变化趋势的负值异常，结合地面物探 线激电测深剖面图，推断、异常由 引起，推断 异常由下伏岩体自电干扰引起，见图。）：浅部为金属套管或为自然水位以上无井液区间。范围内为整体相对低阻低极化率区域，随深度增加视电阻率缓慢降低，视极化率整体逐渐增大。）：视极化率相对高值区，视电阻率随着深度增加逐渐升高，推断此区间内对应岩性为闪长玢岩，视电阻率逐渐升高推断为赤铁矿化逐渐减弱或浸染交代增加。综合地井方式视极化率曲线，上部 范围内数据缺失，范围内相对视极化率与井中视极化率同步呈单驼峰弱异常。根据类比向量运算，推测 处地下 范围内地质体整体表现为倾向、倾角 的地下空间特征。附近趋势上有明显的视电阻率相对降低、视极化率相对降低的异常反馈，对应为破碎带。）：区域内视极化率低高低高起伏变化明显，界限明显；相对低极化率区视电阻率较低，相对高极化率区视电阻率随深度增加逐渐增大。推断此区间内对应岩性为凝灰质粉砂岩与安山岩互层，即相对低极化区、为凝灰质粉砂岩，相对高极化区 、为安山岩。根据类比向量运算，推测本层地质体整体表现为倾向、倾角的地下空间特征。）：井中曲线表现为相对低阻高极化，视极化率整体与视电阻率成同趋势变化形态，视极化率在、附近有明显台阶下降，视电阻率幅值变化较小，推断此区间内对应岩性为安山质角砾凝灰岩。根据类比向量运算，推测本层地质体整体表现为倾向、倾角 的地下空间特征。）：表现为相对低阻低极化区域，视电阻率视极化率处于全曲线最低值区域，推断此区间内对应岩性为凝灰岩，处见弱视电阻率低值异常，结合钻孔地质编录资料，区间为凝灰质粉砂岩，区间为沉凝灰岩。根据类比向量运算，推测 范围内地质体整体表现为倾向、倾角 的地下空间特征；范围内地质体整体表现为倾向为、倾角为 的地下空间特征。）：表现为相对低阻中低极化区域，视极化率在区间幅值范围内起伏明显；视电阻率整体较低，同视极化率变化趋势。区间内相对视极化率高值区为 、，推断对应岩性为安山质凝灰岩；相对视极化率低值区为、，推断对应岩性为凝灰质粉砂岩。根据类比向量运算，推测本层地质体整体表现为倾向、倾角 的地下空间特征。）：表现为相对中高阻中低极化区域，视极化率在幅值范围内低缓起伏；视电阻率变化较为明显，起伏幅值较大。在 附近视极化率有明显越阶现象，推断此区间内对应岩性为安山岩（安山玢岩）。根据类比向量运算，推测本层地质体整体表现为倾向、倾角 的地下空间特征。）：区间内视极化率呈中低值分布，视电阻率整体呈相对高值趋势，视电阻率于、附近见本区间峰值，推断此区间内对应岩性为安山质凝灰岩、安山质火山角砾岩。根据类比向量运算，推测本层地质体整体表现为倾向、倾角 的地下空间特征。第 卷程长厚等：井中激发极化法在多金属矿勘查中的应用研究 以安徽六安晓天磨子潭火山岩盆地深部及外围金、铜矿为例第 期图 井中激发极化法测井曲线图（下转第 页）第 卷资源信息与工程第 期表 杨梅洞地区 伽玛测井成果表异常段编号异常段深度 解释成果视厚度 品位 米百分数（）含矿岩性见矿类型粗粒斑状二云母花岗岩异常段异常段钾长石化粗粒斑状二云母花岗岩异常段异常段粗粒斑状二云母花岗岩异常段 测井异常段边界清晰，第 段异常及第 段异常发育于粗粒斑状二云母花岗岩的裂隙中，第 段异常及第 段异常发育于钾长石化斑状二云母花岗岩和细粒二云母花岗岩的接触部位，第 段异常发育于细粒二云母花岗岩和粗粒斑状二云母花岗岩的接触部位。）地表工程伽玛编录工作。使用仪器 定向 辐射仪，完成地表槽探（剥土）伽玛编录 。物探编录采用网格法，在岩性正常地段选用 网格，在矿化范围大而且均匀时则采用 网格，当矿化不均匀、变化较大时则采用 网格编录。通过本次编录共发现 个铀异常点。结论）矿化与构造围岩岩体密切相关，构造矿化围岩多为印支期第三阶段花岗岩。控制含矿的构造岩性主要为硅质岩、玉髓胶结角砾岩、硅化碎裂岩、蚀变花岗碎裂岩等。）通过地球物理勘查，地表工作共发现有 个铀异常点和 个 法测氡氡浓度异常点，主要发育于杨梅洞硅化断裂及其次级断裂中。）针对杨梅洞硅化断裂共施工钻孔 个，均为异常孔，共揭露到异常段 段。其矿化均发育于杨梅洞硅化断裂及其次生断裂上羽状裂隙发育部位，矿化与硅化、褐铁矿化、赤铁矿化蚀变密切相关。参考文献：吴 佳，巫建华，刘晓东 桃山诸广铀成矿带成岩成矿年代学研究进展及存在问题 矿床地质，（）：王志宏，全旭东，王利民，等 综合物探方法在硬岩型铀矿勘查中的应用研究 铀矿地质，（）：王 炜 特征参数、在处理伽玛能谱资料中的应用 资源信息与工程，（）：（上接第 页）：区间内视极化率呈中偏高值分布，视电阻率整体呈相对高值、伴随高低起伏明显。推断此区间内对应岩性为花岗岩伴随碎裂岩化、糜棱岩化，区间内地下热液活动较为明显。附近视极化率有弱越阶显示；区间内有明显低电阻率异常区域，对应为破碎带。根据类比向量运算，推测本层地质体整体表现为倾向、倾角 的地下空间特征。推测火山岩盆地 处地下热液活动模型：以倾向 至 自深部以倾角 至 向浅部侵入，整体形态逐渐变缓，倾向角逐渐减小。结论）井中激发极化法在晓天磨子潭火山岩盆地深部及外围金、铜矿调查评价中的应用良好，通过综合地质解译，将 钻孔划分为 层岩性层部分互层未细分，其中明显火山岩盆地热液活动 层，物探解释结果与钻孔编录基本一致。）利用地井方式采集的视极化率数据进行类比向量运算，计算出地质体对应的倾向范和倾角范围，能较直观地反映出地下地质体的空间参数。参考文献：张定源，王爱国，张晓东，等 安徽省霍山县东溪南关岭金矿地质特征与成矿条件 资源调查与环境，（）：中华人民共和国国土资源部井中激发极化法技术规程：潘和平，马火林，蔡柏林，等 地球物理测井与井中物探 北京：科学出版社，周峰，潘和平，吴国平，等 井中激电地井方式井旁球体正反演 物探与化探，（）：陈有太 井中激电在金矿床上应用的地质效果 物探与化探，（）：徐振超 地下物探在有色金属矿山寻找隐伏矿体的应用 矿产与地质，（）：周乾，杨彪，何金华，等 地井方位激发极化测井在安徽东至县杨老尖多金属矿勘探中的应用 地质调查与研究，（）：第 卷资源信息与工程第 期