激电中梯测量在内蒙古乌拉特中旗石墨矿产勘查中的应用

杨欣杰，李树才，王 磊

(1. 自然资源实物地质资料中心，河北 三河 065201； 2. 新疆维吾尔自治区地质矿产勘查开发局 第七地质大队，新疆 乌苏 833000)

石墨是一种特殊的非金属材料，而兼有金属的优良性能，具有耐高温性、化学稳定性、导电导热性等特征，广泛应用于电气、钢铁、原子能及国防工业等方面，具有显著的国民经济意义[1]。角力格太一带石墨矿是地质矿产调查评价新发现的一处大型晶质石墨矿，发育于太古界乌拉山岩群变质地层中，研究程度较低，本文较系统的论述了激电中梯在晶质石墨找矿中的应用，圈定高极化率、低电阻率异常区，指导山地工程施工，揭露、控制矿体，找出有进一步工作价值的有利地段，并对在周围相似成矿背景下找到相似的矿床具有一定的指导意义。

1 地质背景

角力格太一带石墨矿大地构造位置属于华北板块北缘与西伯利亚板块之间的显生宙造山带内，狼山—白云鄂博裂谷带的西端[2]。

1.1 地层

研究区出露地层有太古界乌拉山岩群，元古界白云鄂博群都拉哈拉组、尖山组，中生界侏罗系石拐群及白垩系二连组，新生界新近系及第四系地层。

1) 太古界乌拉山岩群

乌拉山岩群一段：下部为黑云斜长片麻岩夹绢云片岩、二云二长片麻岩；中部以黑云斜长片麻岩为主，含少量绢云片岩、黑云石英片麻岩、二云斜长糜棱片麻岩、灰色石英岩及灰黄色大理岩；上部以黑云斜长片麻岩、灰色绢云片岩为主，含黑云石英片麻岩；顶部为灰白色大理岩夹绢云片岩。

乌拉山岩群二段：下部黑云二长变粒岩、黑云二长片麻岩为主，含少量黑云二长片岩、黑云石英片岩、含二云石英糜棱片麻岩；中部黑云二长片麻岩为主，含黑云石英片麻岩及黑云斜长变粒岩，地层中可见细粒二长花岗岩脉顺层侵入；上部以黑云二长片麻岩及黑云二长变粒岩为主，含黑云石英片麻岩、二云斜长片麻岩、黑云片岩；顶部可见灰白色大理岩。

乌拉山岩群三段：底层二长浅粒岩；下部以石英岩为主，夹黑云二长变粒岩；中部为石英岩、黑云二长片麻岩、黑云二长变粒岩；上部主要为灰黄色大理岩夹浅灰白色长英质浅粒岩。

乌拉山岩群四段：下部黑云斜长片麻岩，中上部黑云斜长片麻岩夹灰绿色绢云片岩及灰白色含矽线石二云石英片岩。

2) 元古界白云鄂博群

都拉哈拉组：下部变质中细粒长石石英砂岩、中粒岩屑砂岩夹板岩、凝灰质细砂岩、炭质板岩；中部变质石英细砂岩、变质长石石英砂岩夹变质长石岩屑砂岩及板岩、粉砂质板岩；上部主要为变质中粒石英砂岩。

尖山组一段：下部绢云母片岩、绢云母长石石英片岩夹粉砂质板岩、变质泥质粉砂岩；中部为变质粉砂岩、变质泥质粉砂岩、粉砂质板岩；上部为石英片岩、变质粗砂岩、粉砂质板岩。

尖山组二段：以变质砂岩为主，夹变质石英砂岩、变质细砂岩、绢云母长石石英片岩、石墨化板岩。

3)中生界

侏罗系石拐群：砾岩层夹含砾粗砂岩，局部夹少量页岩及煤层，含植物化石Cladophlebis等。

白垩系二连组：以巨砾岩为主，夹砂岩透镜体。

4) 新生界第三系汉诺坝组

上部为灰黑紫色玄武岩，与红色泥岩互层。下部为红色泥岩夹细砂岩，局部含石膏。含古脊椎动植物化石。

5) 新生界第四系

冲积黄褐色砾石、卵石、砂、粘土。

1.2 构造

区域构造格局以北西西向或近东西向构造为主，主要表现为褶皱、断裂、韧性剪切构造及北西向展布的构造岩浆岩带。区域岩石经历4期变形作用，其中华里西晚期区域形成4条韧性剪切带，与石墨成矿关系密切，走向270(°)～280(°)，长20～30 km，宽0.5～1 km，印支期以前的地质体，均遭受强烈韧性剪切变形，中太古代乌拉山岩群石英塑性拉长形成变形线理和形式多样的小型褶皱，小型揉皱显示出南北向压应力场，伴有明显右行剪切。

1.3 岩浆岩

区域伴生多期岩浆活动，广泛发育加里东期和海西期花岗岩类侵入体，主要岩性为花岗闪长岩、二长花岗岩、黑云母花岗岩等。

1.4 石墨矿体

石墨矿体产于中太古界乌拉山岩群片麻岩、片岩为主的变质岩系中，为一套典型的可达麻粒岩相的高温变质沉积岩组合含矿建造，共发现74条矿体，长度多数为100～500 m，少数为800～1 200 m，厚度最窄为2 m，最宽可达56 m，一般为2.5～20 m。矿体多为透镜状及似层状，少数为层状，走向呈NW-EW向，规模较大，矿体产状与地层产状一致，厚度一般向两端变薄至消失，固定碳含量2.95%～8.50%。

2 工作方法

2.1 激电剖面布设

1∶5 000激电剖面主要布设在地质草测工作过程中发现的具有寻找石墨矿前景的矿化带和矿化蚀变带上，大致确定极化体的顶部埋深、倾向、延深情况等，测线方位为NE15(°)。野外放样施工方法为RTK实时放样，放样半径(实测坐标与设计坐标之差)均控制在0.5 m之内[3]。

2.2 激发极化

本次测量使用重庆地质仪器厂DJS-8大功率数字直流激电系统，开工前严格按照要求完成断电延时、周期、取样宽度、一致性实验[4]。根据实验数据，选取以下参数：供电极距AB=1 600 m，测量极距MN=40 m、断电延时150 ms、周期16 s、取样宽度40 ms，共完成测点数为4 396个，检查点142个，检查比例为3.23%，检查总精度：电阻率均方相对误差为1.09%；极化率均方相对误差为1.74%，均方误差为0.075。

2.3 岩(矿)石电性参数特征

工作开展之初，对矿区的岩、矿石电性参数进行了测定，测定为标本法，即根据不同的岩性的标本法直接测定，利用电子表格对参数进行统计，以中值作为常见值，统计结果见表1。

表1 岩矿石电参数测定结果

由表1可以看出：磁铁石英岩、片岩、片麻岩、花岗岩岩石视极化率一般在1%～3%左右，电阻率在1 581～9 600 Ω·m之间[5]。含石墨类岩石及斜长角闪岩极化率最高，一般在4%～7%左右，对应为低电阻较低，电阻率在970～2 801 Ω·m之间。

从物性统计表可知：在该区域内进行电法勘查，石墨矿体特征主要表现为相对低电阻高极化，但是磁铁石英岩在此次测定中激发极化特性较低，但是电阻表现为低阻，而围岩电性特征基本表现为相对高电阻低极化，所以在该区域应用激发极化法勘查石墨矿具有电性物理前提。

2.4 激电中梯剖面应用效果

通过垂直于石墨矿(化)带布设测线，以检验在已知含矿带上的异常反应情况。根据实测数据绘制了激电中梯视极化率、视电阻率和地质综合剖面曲线(见图1)。

图1 激电地质综合剖面

石墨矿体在激电中梯视极化率剖面上表现为高极化特征，在视电阻率剖面图上表现为低阻特征，反映出含石墨岩矿石激发极化与围岩存在较大差异，表明在区内开展激电中梯测量效果较理想[6-7]。

3 激电异常解释推断

根据该区实际测量情况，按常规的数理统计方法，确定异常下限，划分激电异常。

ηxs=ηsb+(1.5～2.5)N

式中ηxs是异常下限，ηsb为背景值，N为视极化率ηs的绝对均方根误差，激电中梯特征如下。

整个区块电阻率变化较大，视电阻率变化范围在20～2 300 Ω·m之间。视电阻率分布特征多呈条带状，走向近似垂直于测线布置方向。Ⅰ区北侧整体视极化率比较小，西南侧视极化率比较大，最小视极化率约1.0%，最大视极化率约为11.0%，经计算确定极化率异常背景值为6.20%，异常下限为7%，圈定出5处极化率异常区，极化率异常编号为Jh-1、Jh-2、Jh-3、Jh-4、Jh-5。其异常特征分述如下。

1)Jh-1异常

走向大致为东西向，延伸长约1 200 m，宽100～400 m。表现为高视极化率，极化率值在7%～10.93%；对应的视电阻率小于200 Ω·m，特性表现为低视电阻率，根据激发极化特性初步推断为石墨矿化异常。

2)Jh-2异常

走向大致为北西向，延伸长约1 500 m，宽约200～300 m，激发极化特性表现为高视极化率，极化率值为7%～11.37%；对应的视电阻率小于100～300 Ω·m，电阻率特性表现为低视电阻率，在视极化率等值线平面图中，推断为石墨矿化异常。

3)Jh-3异常

走向大致为北西向，延伸长约1 200 m，宽约100～350 m。激发极化特性表现为高视极化率，视极化率值为6.16%～12.91%；对应的视电阻率小于100～300 Ω·m，电阻率特性表现为低视电阻率，推断为石墨矿化异常。

4)Jh-4异常

异常处在工区东南角，延伸长约300 m，宽约300 m，异常未封闭，激发极化特性表现为高视极化率，视极化率值为6.85%～9.27%；对应的视电阻率小于300～400 Ω·m，电阻率特性表现为低视电阻率，推断为石墨矿化异常。

5)Jh-5异常

异常处在工区东南角，延伸长约400 m，宽约300 m，异常未封闭。激发极化特性表现为高视极化率，视极化率值在6.90%～11.83%；对应的视电阻率小于200 Ω·m，电阻率特性表现为低视电阻率，推断为石墨矿化异常。

综合分析该区地质特征，地层呈北西展布，岩浆岩沿北西向断裂或剪切带贯入，初步推断中高阻低极化特性是由花岗岩引起，低阻高极化特性由石墨矿化引起。

4 结 论

1)在矿产勘查过程中，通过1∶10 000大比例尺填图，大致建立了矿区成矿模式，激电中梯在晶质石墨找矿中具有效率高、投入小、效果明显的特点，能够有效指导山地工程施工，揭露和控制矿体，达到找矿目的。

2)石墨是良导体，乌拉特中旗地区石墨矿体与激电中梯高极化率和电阻率吻合较好，因此高极化率和低电阻率是石墨找矿标志。