电法测量在坝上覆盖区石墨找矿中的应用效果

齐新国

（中国建筑材料工业地质勘查中心河北总队，河北 保定 071051）

【勘探技术】

电法测量在坝上覆盖区石墨找矿中的应用效果

齐新国

（中国建筑材料工业地质勘查中心河北总队，河北 保定 071051）

物探电法是寻找石墨矿产的一种重要手段，尤其是对地下深部盲矿体的预测上得到广泛应用，同时取得了很好的找矿效果。文章以河北省张北县张汉营一带石墨矿为例，在系统分析了矿区成矿地质条件和地球物理特征后，对含石墨矿体和围岩进行了电性参数的测定，矿体上表现为低阻高极化率特征、围岩上表现为高阻低极化率特征，通过测定的结果表明：该区有利于电法工作的开展。根据在该区实施的激电中梯扫面和电测深工作成果推断的成矿有利区段，以及经过工程验证发现石墨矿体，说明物探电法测量在该区具有较好的找矿效果。

地球物理；电法测量；石墨找矿；应用效果

河北省张北县张汉营一带地势平坦，植被发育，第四系土壤覆盖层较厚。其石墨含矿层呈倾斜赋存在地下深部，盖层厚度一般在5～20m。由于工作区大部分被第四系所覆盖，矿产地质调查、地质填图、槽探等基础性地质工作受到了一定的限制。在系统分析了矿区成矿地质条件和地球物理特征后，认为可以通过物探电法工作圈定的异常来推断成矿有利区段，进而指导下一步地质工作。据此在该区开展了1∶25000激电中梯扫面、激电测深工作，通过物探工作共圈定出2处视极化率高值异常区，并对异常进行了激电测深工作。通过圈定的成矿有利地段，在覆盖层较薄地段投入了槽探工程验证。通过施工的探槽，发现9个石墨矿体，经估算为一潜在大型石墨矿床。通过石墨矿调查工作表明，本区石墨找矿使用激电中梯测量手段是经济有效的途径。

1 地质概况及地球物理特征

1.1 地质概况

大地构造位置属华北地台(Ⅰ)内蒙地轴(Ⅱ)张北台拱(Ⅲ21)土城子台穹(Ⅳ21)。区内出露的基岩大部分为早元古界红旗营子群变质岩，局部地段有中生界侏罗系陆相火山—沉积建造，不整合覆盖在变质岩基底之上，第四系覆盖较厚且遍布全区，主要为残坡积物、冲洪积物和风积物。区内褶皱及断裂构造较发育，岩浆活动强烈，主要出露有早二叠世花岗岩，各时代的脉岩发育。

工作区内地层出露简单，仅有早元古界红旗营子群(Pt1h)、上侏罗统张家口组(J3z)及第四系全新统—上更新统(Q3-4)。区域上红旗营子群下部以斜长角闪岩为主，受混合岩化较强，形成斑点状混合岩；中部为蛇纹石化橄榄大理岩及含透辉石大理岩、石英岩、黑云斜长变粒岩、黑云角闪片岩互层；上部为石榴黑云变粒岩夹角闪片岩，顶部为黑云角闪透辉变粒岩。矿区内石墨含矿岩系位于红旗营子群中部，岩性为灰白色方解石大理岩、蛇纹石化含石墨橄榄大理岩、灰黑色透辉透闪大理岩、石英岩、含石墨黑云斜长片麻岩、白云母石墨石英片岩、黑云斜长变粒岩、含石墨浅粒岩、黑云角闪片岩等。白云母石墨石英片岩、含石墨片麻岩及变粒岩是石墨矿的主要含矿层位。

因第四系覆盖广泛，区内构造总体产状不太清晰，通过探槽揭露，区内发育有一较大规模的背斜构造。轴线大约呈北东向分布，轴面产状倾向南东，倾角30°。背斜转折端产状平缓开阔，北西翼产状较陡，倾向294～335°，倾角14～56°；南东翼产状较缓，倾向96～131°，倾角8～20°。该构造控制了石墨矿体的形态产状，石墨矿体分布在背斜轴部及两翼。在一些人工采坑中也见有一些同斜小型褶皱构造。区域上近东西向、北东向及北西向断裂构造比较发育。根据物探资料显示，区内有2条推测断层，断层造成本区的激电异常被断开。

区域上岩浆活动较频繁，侵入岩主要呈岩株状分布，形成时代为海西晚期，岩石类型为斑状花岗岩，各时代脉岩较发育，类型较多。在义哈德一带因第四系覆盖广泛，侵入岩出露较少，仅在人工采石场中见有细晶岩脉沿裂隙贯入，规模较小。区内地质情况见图1。

1.2 地球物理特征

本区域内激电异常变化范围较大，视极化率值(ηs)多在1.0%～20%之间，大部分地段激电异常＜1.5%，且变化平缓，形成本区的背景场。按幅值异常大致可分为低缓、中等和强激电异常三类，这三类异常多由金属矿化、黄铁矿化、石墨化岩石引起，在低阻(＜100Ω·m)—高极化(6%～30%)情况下多与石墨化岩石关系密切。

图1 工作区地质略图

为了查明工作区内矿体与围岩电性特征，对矿区具有代表性的岩矿石进行了电性参数测定，详见表1。

根据表1统计结果，本区岩石的视极化率主要与岩性有关。非矿化岩石的的视极化率一般较低，多属于低极化体；石墨化岩石使区内岩石视极化率明显大于非矿化岩石。不同岩(矿)石的电性(ηs、ρs)差异较大，石墨矿石视极化率较高，变化范围在7.1%～16.2%，围岩的视极化率在0.54%～2.04%。同类岩石因其石墨化程度不同使其电性产生很大差异，既反映了不同岩矿石的电性特征，也反映岩(矿)石矿化程度。矿石中的石墨是引起激电异常的主要因素。本次工作发现的激电异常分布于本区中部，最大视极化率达23.1%。异常区域内视电阻率值普遍较小，范围大致在20～100Ω·m之间，呈低阻异常显示，视极化率异常与视电阻率异常位置基本吻合(图2、图3)。

表1 岩(矿)石电性参数测定

综上所述，矿区围岩其物性表现为视极化率值较低，视电阻率值较高，显示出高阻低极化率特征，为本区的背景地段。石墨含量较高的矿化体视极化率值较高，而视电阻率值较低，显示出低阻高极化率特征，为本区异常地段。因此，区内矿化与围岩存在着明显的电性差异。

2 异常的圈定与异常解释

2.1 面积性激电中梯工作

由于区内的矿(化)体与围岩存在明显的电性差异，所以二者所引起的激电特征不同。矿(化)体的激电特征为低阻高极化率，围岩的激电特征为高阻低极化率，因此在矿体上可形成视极化率值较高的异常。在该工作区共进行了12km2的激电中梯工作，取其供电极距AB为900m，测量极距MN为80m，线距250m、测量点距为60m。

图2 视电阻率等值线平面图

图3 视极化率等值线平面图

通过激电中梯面积性测量，在红旗营子群中推断出一处分布范围较大的与石墨矿体正相关的激电异常体，异常规模大，形态好。用激电中梯测量成果能够清晰的划分异常体的边界范围，根据异常强度、标本参数结合本区地质特征，以视极化率ηs＞8%、视电阻率ρs＜100Ω·m圈定异常。区内有1处明显的激电异常，异常整体走向近北东向，总长度约4.70km，平均宽度0.41km，异常区总面积约为1.92km2。通过异常体的形态，推断出两条与异常关系密切的断层构造F1、F2。这两条构造均推断为后期构造，对异常体的分布进行了后期改造，使异常的的北东段被错断，所以全区共圈定2处异常，自南向北分别编号为JD-1、JD-2(图4)。

图4 视极化率剖面平面图附成果推断图

JD-1异常：走向近北东，沿走向长约3 860m，平均宽度约为450m，大致面积为1.57km2，呈不规则条带状。最大视极化率ηsmax=23.27%，一般ηs在8%～15%之间。分布范围与主矿带分布范围一致，属矿异常。

JD-2异常：走向近东西，呈不规则椭圆形，沿走向长度920m，平均宽度约为40m，大致面积约为0.35km2。最大视极化率ηsmax=16.3%，一般ηs在8%～10%之间。

2.2 电测深工作

针对圈定的视极化率JD-1号异常高值区，为了进一步了解其深部矿体所赋存的大致空间，根据激电中梯测量的成果，在异常最有利的位置，沿激电中梯测线方向布设三条激电测深剖面，点距120m。通过获得的视电阻率及视极化率异常图进行分析解译。如图5激电测深8线视电阻率视极化率等值线断面图所示，在剖面的中部出现高极化异常，高极化异常的两侧视极化率较低且视电阻率相对较高。图中虚线为推断的高极化异常体，其地下分布区域视电阻率特征表现为低电阻率特征，视电阻率整体≤50Ω·m，视极化率整体≥10%，异常体向北西倾斜，异常体顶板深度约20～35m(AB/2=40～70m)。激电测深作为激电中梯工作的补充，大致查明了异常体的倾向及埋深情况，为下一步地质工作提供了有利的物探依据。

图5 激电测深8线视电阻率极化率等值线断面图

3 应用效果

通过物探扫面圈定的视极化率高值异常以及结合激电测深和地质填图工作，首先对位于工作区东北部地势较高，覆盖层较薄的JD-1异常进行了探槽揭露，探槽沿8线激电剖面布置，编号为TC1，通过探槽施工共发现9层石墨矿体(图6)。矿体在TC1探槽中出露较完整，位于一背斜的轴部及两翼，呈似层状产出，走向大致呈北东—南西向展布，北西翼矿体产状较陡，一般30～40°，南东翼矿体产状较缓，一般10～18°。南东翼矿体被中生代地层覆盖，出露不全，北西翼由9个矿体组成，矿体分布范围与圈定的异常范围基本对应。矿石风化程度较高，为风化矿石。矿石多呈灰黑、土灰色，结构较松散易碎，见褐铁矿化。矿石自然类型有片岩型、片麻岩型、浅粒岩型及变粒岩型，矿石主要矿物成分为石英、斜长石、钾长石、白云母、黑云母、石墨等，石墨含量一般为1%～10%，其次为绢云母、高岭土等。局部可见到磁铁矿，褐铁矿化较强。矿体在TC1中的厚度、品位见表2。

图6 第1勘查线地质剖面图

表2 矿体特征

4 结论

(1) 通过物探电法圈定的异常推断成矿区域并经探槽验证发现石墨矿体表明：在本矿区的地质和地球物理条件下，激电法对石墨矿体进行勘查是经济有效的方法。采用纵向激电中梯装置来寻找和圈定石墨的富集地段基本上可以做到不漏矿。采用激电测深装置一般可以大致确定矿体的深部形态。

(2) 在该工作区非常适合开展物探电法工作，对其圈定的异常可直接投入勘探工程进行查证进而发现隐伏矿体，说明在此应用电法工作找矿效果明显。

(3) 本次物探工作推断出低阻高极化异常体两处，视电阻率幅值范围为20～100Ω·m，视极化率幅值范围为10%～30%，通过分析研究及相关性计算，该异常体与石墨成矿因素正相关。

(4) 物探电法所圈定的异常区的特征应是该区一个重要的找矿标志。

[1]齐新国，王志刚，王立考，等.河北省张家口地区石墨矿资源调查评价2015年工作总结报告[R].保定：中国建筑材料工业地质勘查中心河北总队，2015.

[2]李霄龙，崔迎龙，何清立，等.河北省张家口地区石墨矿资源调查评价2015年物探工作报告[R].保定：中国建筑材料工业地质勘查中心河北总队，2015.

P631.322；P619.252

A

1007-9386(2016)04-0022-04

2016-03-02

表3 磷矿样品回收率和精密度测试结果

中国地质调查局重要非金属矿产调查项目(编号：12120115038901)。