張學(xué)忠 王東曉 徐春林 楊馬林

（河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第三地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院，河南 信陽 464000）

0 引言

物探井中激發(fā)極化法[1-2]（簡稱井中激電法）是多年推廣應(yīng)用的一種有效的井下與地面物探相結(jié)合的地球物理勘探方法。本文闡述物探激電測井在黃竹園金礦普查勘探中的作用。

1 礦區(qū)地質(zhì)概況

黃竹園金礦位于秦嶺東西向復(fù)雜構(gòu)造帶東段南支，屬桐柏—大別山金銀成礦帶南亞帶。北以松扒韌性剪切帶與秦嶺巖群毗鄰，南以老灣花崗巖體相連。出露地層主要為中元古界信陽群龜山組。礦區(qū)巖漿活動頻繁，構(gòu)造斷裂發(fā)育。

礦區(qū)地層巖石主要是斜長角閃片麻巖、角閃巖、閃長巖等。斷裂—蝕變構(gòu)造破碎帶是金礦的主要控礦構(gòu)造。礦脈走向北東，傾向北西，傾角60～85°。蝕變類型主要是絹云母化、硅化及綠泥石化。金礦與黃鐵礦、黃銅礦等共生，并與金屬硫化物的含量密切相關(guān)，基本呈正消長關(guān)系；而與硫化物的粒度呈負(fù)消長關(guān)系。礦石構(gòu)造為星散狀、侵染狀、細(xì)粒狀、網(wǎng)狀、塊狀等。

2 巖石地球物理特征

該區(qū)通過鉆孔物探測井和巖礦芯標(biāo)本測定，取得了大量的巖礦電性參數(shù)數(shù)據(jù)，其視電阻率（ρs）值和視極化率（ηs）值統(tǒng)計結(jié)果見表1。

由表1可知，斜長角閃片麻巖、斜長角閃巖、閃長玢巖極化率ηs值大都在3%以下，而ρs常見值在12000～20000Ω.m間，呈高阻低極化率特征。含金礦的蝕變破碎帶ηs常見值為4%，最高達(dá)7.5%，而電阻率ρs常見值僅600Ω.m，呈明顯的低阻高極化率特征。地質(zhì)地球物理特征表明礦體（包括礦化井段地層）與圍巖在激發(fā)極化效應(yīng)和導(dǎo)電性能方面有明顯的差異。

表1 黃竹園金礦區(qū)巖礦石電性參數(shù)統(tǒng)計表

3 物探測井在黃竹園金礦區(qū)勘探中的應(yīng)用

3.1 確定礦層深度與厚度

該區(qū)對金礦的勘探，主要是通過測井參數(shù)曲線的形態(tài)特征，劃分出低阻高極化率的蝕變構(gòu)造帶，從而達(dá)到確定礦層的深度位置與厚度。

黃竹園金礦區(qū)ZK14鉆孔的物探激電測井結(jié)果見圖1。鉆探地質(zhì)剖面表明，在孔深0～162米井段，為斜長角閃片麻巖與閃長玢巖互層，測井未發(fā)現(xiàn)礦化或礦層井段異常。162～190米鉆探確認(rèn)為是蝕變構(gòu)造破碎帶（金礦脈）。在礦脈的井段上，相應(yīng)的測井曲線呈低阻（ρs值在101級次范圍內(nèi)或接近零值）高極化率（ηs值達(dá)到5.6%）的形態(tài)特征。結(jié)果在168米處的金含量為22.2×10-6。物探測井與地質(zhì)鉆探結(jié)果非常吻合，共同確認(rèn)了礦脈的存在，礦脈厚28米，確定了其深度和厚度。

圖1 ZK14孔激電測井與鉆探結(jié)果比較圖

3.2 查找漏礦層、擴大金礦規(guī)模

該金礦區(qū)ZK41鉆孔的激電測井結(jié)果見圖2，地質(zhì)鉆探結(jié)果在203.5～205.5米及247.4～251.2米兩處，見到了兩層礦脈，即蝕變構(gòu)造帶。激電測井在203～210米的井段處，曲線形態(tài)呈低阻高極化率的反應(yīng)特征。ρs值僅幾歐姆米，ηs峰值高達(dá)18%。不僅驗證了礦脈第一層礦脈的存在，而且測井劃分出礦層厚度為7米，比地質(zhì)鉆探結(jié)果增厚5米。

圖2 ZK41孔激電測井與鉆探結(jié)果比較圖

根據(jù)測井解釋資料結(jié)果，在247～256米處劃分出第二層礦脈的位置與厚度，該井段處ρs值近于零值，ηs值高達(dá)32.5%，具有典型的低阻高極化率特征。但是，鉆探在該井段巖芯采取率很低，只能確定礦脈的頂板界面，而底界面由于巖礦石破碎，取芯率低難以控制，確定礦體的厚度僅為3.8米。而測井結(jié)果的劃分，不僅驗證了礦脈頂板位置，且底界也比鉆探控制位置下移，其確定礦體厚度10米。因此，測井結(jié)果為控制礦脈的變化，擴大金礦儲量提供了可靠依據(jù)。

黃竹園金礦區(qū)ZK42鉆孔的物探激電測井結(jié)果見圖3，地質(zhì)鉆探在212～220米和231～242米兩段分別發(fā)現(xiàn)絹云母蝕變巖和破碎巖，均有明顯的黃鐵礦化。測井資料表明，在200～250米的大井段上，均為低阻（ρs值近于零）低極化率（ηs值一般為0.7%，個別高達(dá)5.5%）特征，僅僅在接近上下兩端界面處極化率稍高，是金屬硫化物引起，但對于整個大層（200～250米）的井段而言，難以定出有價值的礦層。結(jié)論被分析結(jié)果證實。說明只有ρs異常是不夠的，必須伴有ηs異常才能定為礦體。

圖3 ZK42激電測井與鉆探結(jié)果比較圖

該金礦區(qū)ZK12鉆孔的激電測井結(jié)果見圖4，在孔深192～278米的井段中，地質(zhì)鉆探確認(rèn)巖性為斜長角閃片麻巖。測井資料解釋結(jié)果于217～240米的井段為礦化地段，并有一定量的多金屬硫化物礦的富集。測井曲線形態(tài)為低阻 （ρs值近于零）高極化率 （ηs峰值高達(dá)72.4%）特征，應(yīng)為金礦引起。結(jié)果被地質(zhì)證實。發(fā)現(xiàn)了新的金礦體。

圖4 ZK12激電測井與鉆探結(jié)果比較圖

3.3 探測井旁盲礦體、確定其空間位置

在該礦區(qū)尋找井旁盲礦，并確定了其相對于鉆孔的空間位置，物探測井發(fā)揮了較好效果。

圖5所示，ZK24鉆孔在200～300米的斜長角閃片麻巖井段中，激電測井曲線形態(tài)低緩平直，ρs值在3000～5000Ω.m，ηs幅值低于1%，說明鉆孔沒有遇到礦層，或是在井壁附近不大的范圍內(nèi)沒有礦層，巖層也不具有礦化現(xiàn)象。

圖5 ZK24鉆孔激電測井曲線形態(tài)圖

在井中激電法的地—井方式測量中[3]，當(dāng)r=0、MN=10米時，則曲線呈現(xiàn)一個幅度較寬、峰值較高（ηs值高達(dá)11.7%）的側(cè)旁異常值，表明在鉆孔的周圍可能有盲礦體存在。

為確定盲礦體相對于鉆孔的空間位置，開展了方位測量，作出AN0°、AS180°和 ASW265°的三個方位的極化率曲線，ηs 的峰值分別為12%、7.7%和8.6%?？煽闯?，根據(jù)判定產(chǎn)狀較陡的低阻礦體產(chǎn)生的曲線形態(tài)特征，主方位曲線幅值大于反方位，因此，盲礦體的方位應(yīng)在該鉆孔的北方位。結(jié)果在ZK24鉆孔的北方位鉆探又發(fā)現(xiàn)了新礦體。

該礦區(qū)ZK22鉆孔的激電測井結(jié)果見圖6，該鉆孔位于礦脈M22和M23之間。地質(zhì)鉆探于109.80～116.21米處發(fā)現(xiàn)蝕變構(gòu)造帶，即為礦脈M22的深部位置。激電測井在110～121米井段，呈現(xiàn)清晰的低阻高極化率異常。其頂板界面與鉆探結(jié)果吻合，而底界下移，增厚近5米，擴大了M22礦脈的儲量。

圖6 ZK22激電測井與鉆探結(jié)果比較圖

當(dāng)采用物探井中激電法，通過地—井方式的方位測量，獲得以下幾種參數(shù)曲線：

當(dāng)A電極在井口接地時（r=0），曲線于110～140米的井段內(nèi)，相對于激電測井曲線有一個背景異常值。異常幅度較寬，ηs峰值為6.5%。

當(dāng) A 電極取用 ANW310°、ASW230°、ASE160°及 ANE20°不同的四個方位測量時，曲線均有形態(tài)相似的旁側(cè)盲礦異常顯示，只是幅值的大小略有不同。其中ANW310°方位ηs值最大，為7%，其它方位異常幅值為5%～6%。

對旁側(cè)盲礦異常進(jìn)行綜合分析，認(rèn)為引起異常的盲礦體為：

1）礦脈M22在通過井軸的同時，四周均有一定范圍的（r=100米）延伸，其影響加強了方位測量中的激發(fā)極化效應(yīng)，使極化率呈現(xiàn)盲礦異常的背景值。

2）礦脈M23的地表中心距井口40米，由于礦脈產(chǎn)狀較陡，對于鉆孔孔深130米處仍在測量影響范圍內(nèi)，顯示礦體存在。這樣，M22與M23兩個礦脈雙重影響的極化效應(yīng)，加強了極化場的強度，使ANW310°方位的異常幅值增大，形成鉆孔旁側(cè)盲礦體的主方位。

由理論曲線研究表明，產(chǎn)狀較陡（或直立）的低阻板狀礦體，其在各個方位測得的曲線形態(tài)基本一致，這是主要根據(jù)異常幅值大小確定井旁盲礦體的方位。因此，盲礦體應(yīng)在鉆孔的西北方位，約100米范圍內(nèi)。根據(jù)綜合解釋推斷的結(jié)果，作出第11勘探線剖面圖（圖7）。鉆探證實了推斷結(jié)果，在ZK22鉆孔西北方位60米發(fā)現(xiàn)了新礦體。

圖7 第11勘探線綜合解釋推斷剖面圖

3.4 預(yù)測井底盲礦、確定其頂板深度

在預(yù)測井底盲礦確定其頂板深度方面[4]，物探測井

S在該礦區(qū)發(fā)揮了較好效果。

如圖6所示，在旁側(cè)異常的下部，于孔深140米處，ηs值劇減，均在2%以下，此為弱極化能的斜長角閃片麻巖的極化效應(yīng)特征，ρs顯示為104級次，屬中高阻值。

但是，在孔深近于150米以下，ρs值急劇增高，達(dá)35000Ω.m，相應(yīng)的極化率值也急劇增大，接近井底180米處，ηs曲線呈明顯的正張口形態(tài)。地—井方式方位測量中的五條極化率曲線形態(tài)均是如此，其張口ηs值達(dá)8%～13%，其中ANW310°方位張口最大。

正張口的曲線形態(tài)特征，實為井底盲礦體引起。采用任意點切線法，對ASE160°和r=0的兩條極化率曲線進(jìn)行估算，結(jié)果表明礦體頂端的埋深平均值196.5米，即為井底盲礦體頂板的埋藏深度。

這一井底盲礦體，正是新發(fā)現(xiàn)的礦脈M24向鉆孔方向延伸而引起。鉆孔加深20米即可穿透預(yù)測的盲礦體。如圖7所示。測井結(jié)果得到了鉆探的證實。

4 結(jié)語

1）利用物探測井配合測量可識別金礦體，劃分其深度位置與厚度。

2）利用物探測井可以分辨礦化現(xiàn)象，能尋找井旁或井底盲礦體，確定盲礦體相對于鉆孔的空間位置并確定其頂板的埋藏深度。

3）利用物探測井可查出漏礦層、擴大金礦規(guī)模。

4）綜上所述，在黃竹園金礦勘查工作中，而且通過物探測井手段，得出簡明扼要的地質(zhì)解釋結(jié)論，對于解決較復(fù)雜的地質(zhì)任務(wù)，對于研究礦體賦存的空間位置與狀態(tài)，擴大尋找金礦的視野與遠(yuǎn)景，合理指導(dǎo)布鉆施工，都具有一定的現(xiàn)實意義。

［1］蔡柏林.金屬礦鉆孔地球物理勘探[M].北京：地質(zhì)出版社，1986.

［2］潘和平，馬火林，蔡柏林，等.地球物理測井與井中物探[M].北京：科學(xué)出版社，2009.

［3］陳有太.井中激電在金礦床上應(yīng)用的地質(zhì)效果[J].物探與化探，1990,14（03）:202-208.

［4］潘和平.井中激發(fā)極化法在礦產(chǎn)資源勘探中的作用[J].物探與化探，2013，37（04）:620-626.