高明山 楊鎖 時(shí)志興 嚴(yán)振合 王平

天津華北地質(zhì)勘查局核工業(yè)二四七大隊(duì)，寶坻 301800

綜合物探方法在河北省沽源縣大官廠鈾鉬礦區(qū)的應(yīng)用

高明山 楊鎖 時(shí)志興 嚴(yán)振合 王平

天津華北地質(zhì)勘查局核工業(yè)二四七大隊(duì)，寶坻 301800

本文簡(jiǎn)要介紹了EH4連續(xù)電導(dǎo)率成像系統(tǒng)的原理和工作方法，并通過在河北省大官廠鈾鉬礦區(qū)中結(jié)合激發(fā)極化法和射氣測(cè)量物探方法，準(zhǔn)確的捕獲了斷裂FH(Ⅱ)—2的位置，提高了大官廠地區(qū)的找礦效果。

EH4連續(xù)電導(dǎo)率；激發(fā)極化法；射氣測(cè)量；鈾鉬礦

EH4 ContinuouCs onductivitIy magery System；inducepd olarizat ion method；emanastuiorvn ey；U-Mo deposits

引言

自物探方法誕生以來，就以其多解性的弊端困擾著廣大地質(zhì)工作者。而且每種物探方法的針對(duì)性不同，根據(jù)不同的地質(zhì)需要，布設(shè)不同的物探方法。但是在一些礦區(qū)或則工程上，由于地質(zhì)條件復(fù)雜，影響因素不同，單一物探方法的效果往往不是很好，對(duì)指導(dǎo)地質(zhì)工作或則解決工程問題的作用不是很明顯，如果能合理選擇不同的方法驗(yàn)證使用，對(duì)于提高工作成果、提高找礦效率將有很大的幫助。大官廠礦區(qū)地表四系覆蓋較厚，普通地質(zhì)方法在覆蓋區(qū)尋找斷裂愛莫能助，因此在本區(qū)布設(shè)了大功率機(jī)電、EH4連續(xù)電導(dǎo)率和射氣測(cè)量綜合方法尋找斷裂FH(Ⅱ)—2。通過在大官廠地區(qū)使用綜合物探方法，找出了斷裂FH(Ⅱ)—2的準(zhǔn)確位置，并對(duì)其進(jìn)行了驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)了多層隱伏鉬礦體。

1 礦區(qū)地質(zhì)概況

1.1 礦區(qū)地質(zhì)特征

大官廠鈾鉬礦床位于沽源盆地中的蔡家營-雙腦包火山構(gòu)造洼陷帶的東部，獨(dú)石口-沽源南北向斷裂與北東東向斷裂F45交匯部位，口道營-雙腦包火山斷陷凹槽中的寶石山次級(jí)隆起（見圖1）。

1.1 地層

礦區(qū)出露地層簡(jiǎn)單，主要有張家口組二段的粗面巖和三段的酸性火山巖，南部見有白堊系西瓜園組地層分布。

1.2 構(gòu)造

斷裂構(gòu)造和隱伏裂隙式火山機(jī)構(gòu)組成該區(qū)基本構(gòu)造格局。近于平行的北東東向斷裂FH（Ⅰ）-Ⅰ（F45）和FH（Ⅱ）-2組成該區(qū)地塹式火山斷陷盆地，酸性火山巖及次火山巖沿FH（Ⅱ）-2噴溢和侵入形成礦區(qū)隱伏次火山機(jī)構(gòu)。

北東東向斷裂組：F H（Ⅰ）-Ⅰ（F45）盆緣斷裂：它是區(qū)域性蔡家營—大官廠張家口組三段火山斷陷盆地北部盆緣斷裂，具有先壓后張多期活動(dòng)特征，下通基底，上切蓋層。斷裂下盤為粗面巖，上盤為鉀長流紋巖流紋質(zhì)晶屑凝灰?guī)r。斷裂走向北東50～70°，傾向南東、傾角40～50°。沿構(gòu)造有碎裂巖、和片理化，并有水云母化、硅化等蝕變現(xiàn)象。（見附圖1）

FH（Ⅱ）-2控礦斷裂：距：FH（Ⅰ）-Ⅰ斷裂1200-1800m，呈北東東70°方向展布，傾向北北西，傾角45～80°。西部地表有出露，東部為隱伏斷裂，斷層寬度20～30m，斷距大于700m，具有多期活動(dòng)的特點(diǎn)。蝕變有水云母化、螢石化、硅化。該斷層沿走向和傾向均呈舒緩波狀產(chǎn)出，是礦床主要的控礦構(gòu)造。經(jīng)鉆探揭露，沿該構(gòu)造有隱伏次流紋斑巖體的侵入并伴隨上覆巖層的隱爆震碎現(xiàn)象。與其平行的還有FH（Ⅱ）-1、FH（Ⅱ）-3、FH（Ⅱ）-5斷層。

北北西向斷裂組：該組斷裂分布在礦床的東部及其外圍。其中FHt（Ⅰ）-Ⅰ是根據(jù)地表和鉆孔資料推測(cè)的，走向北北西，傾向北東東，傾角75°。斷層為正斷層，寬約10m。該構(gòu)造也是本礦床的主要控礦構(gòu)造，鈾工業(yè)礦體主要分布與該構(gòu)造以西。其余4條是據(jù)普通物探和水文資料推斷的。

1.3 次火山巖

礦床內(nèi)侵入巖不發(fā)育，僅在礦床中部的部分鉆孔中見次流紋斑巖。呈巖株?duì)罨蛎}狀產(chǎn)出，分布在7-25號(hào)勘探線之間，深度在280m以下，沿FH（Ⅱ）-2控礦構(gòu)造侵入。

次流紋斑巖，巖石呈暗肉紅色、青灰色，斑狀結(jié)構(gòu)，斑晶為渾圓狀石英和板狀長石，含量10～20%。石英斑晶大小為1～2mm，見有熔蝕邊和碎裂現(xiàn)象。長石斑晶為鉀長石，大小1～4mm，最大為3～6mm?；|(zhì)為微晶-霏細(xì)結(jié)構(gòu)。硅化比較強(qiáng)烈，并見有鉛礦化現(xiàn)象。次流紋巖體的分布特征：次巖體在5～25號(hào)勘探線之間深200～350m，空間沿北東東西向FH（Ⅱ）-2侵入，由西向東側(cè)伏，長約500m，視厚度8～87.3m，在15線、21、25線揭露的次流紋斑巖體中見鉬、鉛礦體和礦化體。由于次巖體的侵位及巖漿期后熱液活動(dòng)，使上部圍巖產(chǎn)生隱爆、氣爆，形成了巖體頂部的鉀質(zhì)流紋巖的隱爆角礫巖、氣屑角礫巖，為后期成礦創(chuàng)造了有力的成礦空間和物質(zhì)交換條件。

2 EH4大地電磁測(cè)深、大功率激電測(cè)深和射氣測(cè)量工作方法

2.1 EH4大地電磁測(cè)深工作方法

音頻大地電磁法采用美國E M I和Geometrics公司聯(lián)合生產(chǎn)的EH4型Stratagem電磁成像系統(tǒng)。EH4是通過發(fā)射和接收地面電磁波來進(jìn)行電阻率或電導(dǎo)率大地電磁測(cè)深的，連續(xù)的測(cè)深點(diǎn)陣組成地下二維電阻率斷面圖像。將大地近似看作水平層狀介質(zhì)，空間中天然電磁場(chǎng)是垂直投射到地下的平面電磁波，在地面上用儀器觀測(cè)到相互正交的電磁場(chǎng)分量Ex、Hy；Ey、Hx，通過測(cè)量?jī)山M正交的電場(chǎng)分量和磁場(chǎng)分量，由公式可以確定出地下介質(zhì)的電阻率值，其計(jì)算公式為：

式中：f為電磁場(chǎng)頻率（Hz）；ρ為地下介質(zhì)電阻率（Ω.m），由于實(shí)際的地下介質(zhì)是不均勻的，因而計(jì)算的ρ值稱為視電阻率。探測(cè)深度理論上為個(gè)趨膚深度，計(jì)算公式為：

式中 δ為趨膚深度（m）。

由于該區(qū)的地磁干擾很小，采用天然源，單點(diǎn)張量觀測(cè)方式，測(cè)量?jī)蓚€(gè)相互正交的電場(chǎng)和磁場(chǎng)分量，接收大地電磁信號(hào)的頻率范圍為10Hz-100kHz。

野外采用CEMP電磁矩陣排列觀測(cè)，電極距20米，疊加次數(shù)一般至少8次。采用的時(shí)間序列資料進(jìn)行預(yù)處理后，再現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行FFT變換，獲得電場(chǎng)和磁場(chǎng)虛實(shí)分量和相位資料。并且進(jìn)行一維的BOSTIC反演。在一維反演的基礎(chǔ)上，進(jìn)行TE和TM模式的聯(lián)合二維反演，利用儀器自帶的二維反演軟件快速自動(dòng)成像，為了提高分辨率，二維成像的圓滑系數(shù)選擇0.3，同時(shí)，選擇較小的像素（橫向和縱向都為95），使數(shù)據(jù)得到加密，從而突出相對(duì)微弱的低阻異常。

2.2 大功率激電測(cè)深工作方法

大功率激電儀器采用北京地質(zhì)儀器廠的DJF-10A數(shù)字直流激電儀，測(cè)量參數(shù)V1、ηs，測(cè)量過程為手動(dòng)按鍵后自動(dòng)進(jìn)行，儀器中所觀測(cè)到的數(shù)據(jù)使用隨機(jī)通訊軟件通過傳輸線輸入計(jì)算機(jī)，輸入的測(cè)量數(shù)據(jù)為一次場(chǎng)、視極化率等。供電時(shí)間2秒，周期8秒，斷電延時(shí)200ms。發(fā)電機(jī)組使用日本產(chǎn)本田10KW發(fā)電機(jī)組。

供電極距AB/2在6m～1000m之間變化，測(cè)量極距MN/2在3m～40m之間變化，跑極按供電極距AB/2和測(cè)量極距MN/2組合表(見表1)進(jìn)行，采用對(duì)稱四極裝置。

表1 供電極距AB/2和測(cè)量極距MN/2組合表

2.3 射氣測(cè)量工作方法

測(cè)量工作按照測(cè)點(diǎn)位置，用大錘和鋼釬打孔，孔深一般為0.6～1m，盡量保持各測(cè)點(diǎn)同樣孔深，以保證取氣深度一致。打好孔后，把取樣器放入孔內(nèi)，取樣器地表處緊緊貼著孔眼壁，將Ra金屬片放入高壓取樣器內(nèi)，卡死高壓取樣器，將閥門放到吸氣位置，用抽氣筒抽氣，一般2～3次，抽氣完畢，將閥門放到關(guān)位置，按下高壓按鈕，開始加高壓，警報(bào)響后，快速取出Ra金屬片放入測(cè)量器內(nèi)，儀器開始自動(dòng)測(cè)量，測(cè)量完畢，將閥門放到排氣位置，排除氣體后，準(zhǔn)備下一個(gè)點(diǎn)的測(cè)量。

3 測(cè)量結(jié)果及解釋

根據(jù)已有探礦工程控制，推測(cè)在25～29線之間FH（Ⅱ）-2斷裂的位置應(yīng)向南移，并且存在受斷裂和隱伏次流紋斑巖控制的鈾多金屬礦化。為確定控礦斷裂的位置，在25線、29線各布置10個(gè)激電測(cè)深點(diǎn)，點(diǎn)距20米；旨在為鉆探驗(yàn)證提供依據(jù)。從圖4-1（右）可以看出，整個(gè)斷面整體視極化率不高，在0.35～1.35%之間，多呈團(tuán)塊狀分布，推測(cè)為局部礦化體引起，而碎屑狀、角礫狀破碎的巖石也限制了二次場(chǎng)的產(chǎn)生，所以視極化率值不高。視電阻率值基本都在200Ω.m以下，推測(cè)為沉凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)砂巖等一套低電阻率巖體的電性反映。淺部存在一低阻覆蓋層，視電阻率在幾歐姆米到50歐姆米之間，為地表第四系的浮土覆蓋層的電性反應(yīng)，厚達(dá)50米左右。在標(biāo)高1350米以下，視電阻率等值線梯度陡立，可分為左右兩個(gè)部分，推測(cè)FH（Ⅱ）-2斷裂從此通過。左側(cè)電阻率（110Ω.m以下）低于右側(cè)電阻率（110～200Ω.m），但是左右之間的界限不明顯。所以又增加了對(duì)構(gòu)造反應(yīng)靈敏的EH4大地電磁法，經(jīng)過采集數(shù)據(jù)、反演、成圖。得出的結(jié)果與大功率激電成果極為一致，見圖2（左）。EH4電阻率斷面成果也顯示在標(biāo)高1350米以下視電阻率等值線梯度很陡，兩種方法都捕獲到了斷裂FH（Ⅱ）-2的位置。大官廠地區(qū)地表都是莊稼地，覆蓋厚，普通物探方法很難準(zhǔn)確判斷斷裂FH（Ⅱ）-2通過地表的位置。物探組提出用放射性射氣測(cè)量方法，點(diǎn)距加密到10米，測(cè)量結(jié)果見圖3。0～60米氡濃度基本在2000Bq/m3左右，60～120米段氡濃度基都在2000 Bq/m3以上，峰值出現(xiàn)在80米處，值為4064 Bq/ m3。120～180米段沒有明顯的波峰，值都在1000～2000 Bq/m3之間。推測(cè)80米處為斷裂通過地表處，氡氣沿構(gòu)造上升至地表使得測(cè)點(diǎn)處濃度最高。

結(jié)合三種方法推斷，斷裂FH（Ⅱ）-2在29線從地表80米處通過，北傾，傾角在80°左右。

25線和29線情況類似，淺部覆蓋層北段比南段稍厚，南北兩側(cè)的視電阻率等值線梯度更明顯，視極化率極值更高。射氣測(cè)量曲線整體相對(duì)29線平緩，極值點(diǎn)出現(xiàn)在90米處，極值3513 Bq/m3。

經(jīng)過項(xiàng)目組一致討論決定在29線布設(shè)鉆孔ZK29-10，傾角85°，方位角160°。最終鉆孔施工深度425.36米，在標(biāo)高1400米到1100米見到多層鉬礦體。鉆孔巖性基本為張家口組三段五層和六層的塊狀鉀長流紋巖、沉凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)砂巖和晶屑玻屑凝灰?guī)r。這也解釋了低電阻率的原因。

4 結(jié)語

大官廠鈾鉬礦床礦床產(chǎn)于其上盤與次級(jí)斷裂FH(Ⅱ)—2控礦斷裂呈“入”字型交接形成的次級(jí)火山斷陷凹槽內(nèi)，與其配套的北北西向斷裂控制了礦體的定位分布，并為礦液的運(yùn)移提供了通道和存儲(chǔ)空間。FH(Ⅱ)—2斷裂有直接控制著次流紋斑巖體沿侵位。隱伏的次流紋斑巖體侵位又是在封閉環(huán)境下發(fā)生隱爆作用（至少兩期）主導(dǎo)因素，隱爆作用使圍巖形成隱爆角礫巖、震碎角礫巖，是晚期鈾鉬鉛金屬礦化的有利場(chǎng)所。因此，準(zhǔn)確捕獲斷裂FH(Ⅱ)—2的位置對(duì)于擴(kuò)大大官廠鈾鉬資源儲(chǔ)量有著十分重要的意義。此次物探方法在大官廠地區(qū)的合理應(yīng)用，提高了找礦效果，對(duì)下一步在25線鉆孔布設(shè)提供了有力的依據(jù)。

在大官廠地區(qū)使用普通物探和放射性物探綜合找礦驗(yàn)證了物探方法的準(zhǔn)確性和一致性。通過鉆探施工說明物探方法配合使用可以很好的解決地質(zhì)問題。

[1]程志平主編.電法勘探教程[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2007.

[2]嚴(yán)振合等.河北省沽源縣大官廠鈾鉬多金屬礦區(qū)物探報(bào)告[R].天津：核工業(yè)二四七大隊(duì)

this paper briefly introduceths e principale nd work methodo f EH4 ContinuouCs onductivitIy mage ry System. And usingi nducepd olariza! tion method and emanation survey with it in Daguangchang U-Mo deposits, Hebei,f inding accuratelyt he positiono f FH(Ⅱ)—2 fracture. Improvintg he impact of finding mine in Daguangchang area.

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.10.007

高明山（1985-），男，江蘇鹽城人，2008年畢業(yè)于廣西桂林工學(xué)院勘查技術(shù)與工程專業(yè)，獲工學(xué)學(xué)士學(xué)位，助理工程師 。

圖2 (左)29線EH4電阻率測(cè)深斷面 (右)29線大功率激電測(cè)深斷面

圖3 29、25線射氣測(cè)量剖面圖

圖4 (左)25線EH4電阻率測(cè)深斷面 (右)25線大功率激電測(cè)深斷面