（甘肅省地礦局第四地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，甘肅 酒泉 735000）

據(jù)研究機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，未來5～10年，是我國(guó)以能源革命促進(jìn)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革、推動(dòng)經(jīng)濟(jì)持續(xù)健康發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期，也是全球新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革從蓄勢(shì)待發(fā)到群體迸發(fā)的關(guān)鍵時(shí)期。而從原材料角度看，以制造業(yè)為主并向高端制造業(yè)演進(jìn)的經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)仍將導(dǎo)致更多能源消耗。

銅具有良好的導(dǎo)電性和延展性，被廣泛應(yīng)用于電氣、輕工、機(jī)械制造、建筑工業(yè)、國(guó)防工業(yè)等領(lǐng)域。根據(jù)最新數(shù)據(jù)，目前全球銅資源儲(chǔ)量在7.2億噸，中國(guó)銅礦查明資源儲(chǔ)量為1.02億噸。而在最近10年，中國(guó)銅消費(fèi)量約占全球總消費(fèi)的40%，銅礦自給率低下，嚴(yán)重依靠進(jìn)口。

鎢鉬為耐高溫的金屬，具有良好導(dǎo)熱、導(dǎo)電、低熱膨脹系數(shù)、高溫強(qiáng)度、低蒸氣壓和耐磨等特性，是電子電力設(shè)備制造業(yè)、金屬材料加工業(yè)、玻璃制造業(yè)、高溫爐件結(jié)構(gòu)部件制造、航空航天和國(guó)防工業(yè)應(yīng)用的重要材料。

石墨是制備石墨烯的原料，具有耐高溫、導(dǎo)電、導(dǎo)熱性，還可用做潤(rùn)滑劑，常溫下化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，具抗熱震性，廣泛用于冶金、機(jī)械、耐火、電器電子、環(huán)保、新能源汽車、航空航天、國(guó)防等工業(yè)領(lǐng)域，是支撐高新技術(shù)發(fā)展的戰(zhàn)略物資。目前，我國(guó)優(yōu)質(zhì)的大鱗片石墨基礎(chǔ)儲(chǔ)量減少較快，資源保障程度低。因此，尋找晶質(zhì)石墨礦產(chǎn)資源對(duì)我國(guó)科技發(fā)展、國(guó)防建設(shè)有著重要意義。

1 激發(fā)極化法技術(shù)及應(yīng)用概述

1.1 激發(fā)極化法概述

激發(fā)極化法簡(jiǎn)稱激電法，是以巖、礦石激電效應(yīng)的差異為物性前提，用人工地下直流電流激發(fā)，以某種極距的裝置形式，研究地下橫、縱向激發(fā)極化效應(yīng)的變化，以查明礦產(chǎn)資源和有關(guān)地質(zhì)問題的方法。特別是在浸染型礦產(chǎn)勘查中利用礦體所含電子導(dǎo)電體在人工電場(chǎng)作用下使礦體內(nèi)無數(shù)電子導(dǎo)電體顆粒構(gòu)成的電偶子場(chǎng)疊加產(chǎn)生體極化的特點(diǎn)，增強(qiáng)了二次場(chǎng)觀測(cè)信息，同時(shí)結(jié)合視電阻率參數(shù)，對(duì)發(fā)現(xiàn)具有高阻高極化異常特征的浸染狀礦體也有很好的效果。廣泛應(yīng)用于尋找銅、鉛鋅、鎢鉬等有色金屬礦、石墨礦，間接尋找無磁或弱磁性黑色金屬礦、貴金屬礦、稀有金屬礦和放射性礦床勘查等。除此，在尋找地下水資源、油氣礦藏和地?zé)崽锓矫嬉舶l(fā)揮著越來越大的作用。

1.2 激電法工作的地球物理前提

自然界中，非礦化巖石的極化率很小，極化率一般在1%～2%，少數(shù)3%～4%，而礦化巖石和礦石的極化率隨電子導(dǎo)電礦物含量的增多（或結(jié)構(gòu)）而變大，可達(dá)n%～n 10%。二次場(chǎng)的衰減特征與極化體的成分（包括含量）、結(jié)構(gòu)相關(guān)。因此，當(dāng)被探測(cè)的目標(biāo)地質(zhì)體相對(duì)圍巖有足夠明顯的電性差異時(shí)，目標(biāo)地質(zhì)體產(chǎn)生的明顯異常就能夠從背景異常中識(shí)別出來。

1.3 技術(shù)方法及參數(shù)選擇試驗(yàn)

面積性的激電工作一般采用大功率激電儀，采用激電中梯裝置，短導(dǎo)線測(cè)量方式，而剖面測(cè)量及激電測(cè)深一般采用收發(fā)一體的多功能激電儀，采用長(zhǎng)導(dǎo)線測(cè)量方式。

裝置類型有中間梯度、聯(lián)合剖面、對(duì)稱四極（溫納）、以及偶極裝置等，具體選擇根據(jù)工作目的結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)效果確定。

工作技術(shù)及儀器參數(shù)選擇內(nèi)容主要包括：極距選擇、供電脈寬、延時(shí)選擇、采樣寬度、采樣塊數(shù)及迭加次數(shù)等。

2 應(yīng)用實(shí)例

2.1 阿克塞化石溝銅礦勘查

2.1.1 礦區(qū)地質(zhì)

化石溝銅礦地處柴達(dá)木地臺(tái)柴北緣華力西褶皺帶與塔里木地臺(tái)接合部位的阿爾金斷裂構(gòu)造帶南部，與祁連山造山帶相交切。區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，巖漿活動(dòng)較強(qiáng)烈，具明顯環(huán)形構(gòu)造特點(diǎn)。地層、侵入體多呈近南北向弧形展布。

化石溝銅礦產(chǎn)于華力西晚期侵入巖的閃長(zhǎng)巖、石英閃長(zhǎng)巖、英云閃長(zhǎng)斑巖、石英閃長(zhǎng)玢巖的接觸帶變化部和斷裂構(gòu)造疊加部位，受構(gòu)造、巖體雙重控制，屬斑巖型銅礦床。礦化帶長(zhǎng)15Km，寬100～200m，呈近SN向弧形帶狀展布。

通過普、詳查工作，礦區(qū)共圈定礦體45個(gè)，其中銅礦體41個(gè)，鎢礦體3個(gè)，金礦體1個(gè)。單個(gè)礦體長(zhǎng)50～1000 m，最長(zhǎng)1850m，厚0.45～11.76 m，最厚19.4 m，銅品位0.21%～2.84%，平均品位0.54%。礦石礦物主要為黃鐵礦、磁黃鐵礦、黃銅礦，次為磁鐵礦、斑銅礦、方鉛礦、毒砂等。

2.1.2 電性特征

表1 主要巖礦石物性參數(shù)統(tǒng)計(jì)表

根據(jù)化石溝銅礦電性測(cè)定結(jié)果以及在探槽揭露、鉆孔驗(yàn)證、銅礦礦脈、銅礦化帶上測(cè)得的數(shù)據(jù)得知，英云閃長(zhǎng)斑巖型銅礦石（原生）極化率最高，極化率平均值一般大于5%，其次為含銅礦化的英云閃長(zhǎng)斑巖、石英閃長(zhǎng)玢巖，極化率平均值一般在3%左右，其銅含量與黃鐵礦等多金屬硫化物的含量成正相關(guān)關(guān)系。花崗巖、石英脈極化率小于2%。相比較，銅多金屬硫化物引起的低阻、高極化”異常能從背景異常中分辨出來。

2.1.3 異常特征及成果

化石溝銅礦詳查時(shí)，在礦區(qū)北部362～206線完成1:5000激電中梯掃面2.18㎞2，206線以南為點(diǎn)距20m的激電剖面。以視極化率值5%為異常下限，圈定“高極化、低阻異常”激電異常3處（見圖1）。其中：

圖1 化石溝銅礦激電中梯ηs平面等值線圖

M1異常：長(zhǎng)1150m，寬30m～100m，視極化率ηs最高為7.5%。

M2異常：156線以南未封閉，長(zhǎng)大于3350m，寬80m左右，視極化率ηs最高值為13.6%；激電異常帶與化石溝主礦化蝕變帶位置對(duì)應(yīng)。

M3異常：位于M2異常東350m處。異常帶長(zhǎng)850m，寬80～300m，視極化率ηs最高值為10.9%。

經(jīng)地表探槽揭露、多條剖面布置鉆孔驗(yàn)證，3處激電異常均為銅礦（化）引起。其中M3異常為物探掃面時(shí)發(fā)現(xiàn)的盲礦體異常，為化石溝的后期找礦工作提供了新的思路及依據(jù)。

2.2 肅北紅山井鉬礦勘查

2.2.1 礦區(qū)地質(zhì)

紅山井鉬礦位于塔里木板塊的東段，北山南帶晚古生代裂谷活動(dòng)帶中部，輝銅山至音凹峽多金屬成礦帶東段北側(cè)的次級(jí)斷裂東大泉—金場(chǎng)溝深大斷裂控制的銅、鉛、鋅、金、銀、鐵、鎢、鉬多金屬成礦帶上。

鉬礦（化）帶嚴(yán)格受構(gòu)造破碎帶控制，呈北西西向延伸，長(zhǎng)約2000m，寬200m左右。礦體的頂、底板為正長(zhǎng)花崗巖與二長(zhǎng)花崗巖。礦床成因類型屬于受構(gòu)造裂隙控制的斑巖型鉬礦床。礦石由含輝鉬礦石英細(xì)脈及其所穿插的花崗巖與輝綠巖構(gòu)成。主要的金屬礦物為硫化物和氧化物。計(jì)有黃鐵礦、黃銅礦、閃鋅礦、方鉛礦、磁鐵礦．赤鐵礦、白鐵礦、錫石、斑銅礦、輝鉬礦等。

2.2.2 電性特征

經(jīng)物性測(cè)定，輝鉬礦石極化率較高，一般在4.5%～6.5%之間，電阻率相對(duì)較低；而輝綠巖、鉀長(zhǎng)花崗巖、二長(zhǎng)花崗巖、石英巖極化率一般在1.5%～4.4%，電阻率相對(duì)較高，二者存在電性差異，存在開展激電法的地球物理前提。

2.2.3 異常特征及成果

做激電中梯剖面10條，以視極化率值3.5%為界，圈定“高極化、中低阻”異常3處。其中M2激電異常明顯反應(yīng)了紅山井鉬礦化帶的空間分布形態(tài)，如圖2。

圖2 紅山井鉬礦激電中梯ηs平面等值線圖

M1異常：點(diǎn)異常，ηs極大值為3.76%，地表巖性為鉀長(zhǎng)花崗巖，局部穿插輝綠巖，推測(cè)該段存在金屬硫化物但含量較少。探槽揭露見較弱礦化，未圈出鉬礦體。

M2異常：北西-南東走向，長(zhǎng)約950m，寬80m～170m，ηs在4.0%～6.5%之間，對(duì)應(yīng)ρs在400～1200Ω?m，具“高極化中低阻”異常特征，該異常巖性主要為鉀長(zhǎng)花崗巖和二長(zhǎng)花崗巖，并穿插輝綠巖以及石英脈，異常部位與地質(zhì)圈定的鉬礦化帶位置對(duì)應(yīng)。多鉆孔驗(yàn)證異常為鉬礦體引起（如圖3所示），其中東部153、149線鉆探驗(yàn)證激電異常見到盲礦體。

M3異常：測(cè)區(qū)東南角，未圈閉，視極化率較高，ηs在6%～10%之間，對(duì)應(yīng)視電阻率ρs在150～300Ω?m之間，具“高極化低電阻”異常特征，查證異常為含炭質(zhì)凝灰質(zhì)板巖引起。

165測(cè)線激電中梯曲線在21～33測(cè)點(diǎn)之間發(fā)現(xiàn)較明顯的“高極化、中低電阻”異常，ηs最高值5.8%，異常呈低緩雙峰形態(tài)，與地表礦化帶位置對(duì)應(yīng)（輝綠巖和花崗巖的接觸帶部位），局部有石英脈穿插。激電測(cè)深反應(yīng)深部存在高極化、低阻異常體。經(jīng)布置鉆孔驗(yàn)證，見到鉬多金屬礦體。

圖3 紅山井鉬礦165線綜合剖面圖

2.3 肅北敖包山晶質(zhì)石墨礦礦集區(qū)勘查

2.3.1 地質(zhì)概述

敖包山—白臺(tái)溝晶質(zhì)石墨礦集區(qū)：地處阿爾金大斷裂北側(cè)，堆若格特向斜轉(zhuǎn)折端東部—南翼，敦煌基底雜巖隆起帶、梧桐溝-紅柳峽太古宙-古元古代鉛鋅、鐵、石墨成礦帶上，出露地層簡(jiǎn)單，褶皺、斷裂構(gòu)造較為發(fā)育，侵入巖僅有零星分布。

出露地層主要為太古宇-古元古界敦煌巖群、長(zhǎng)城系熬油溝組、白堊系新民堡群及第四系。敦煌巖群B巖組第二巖段為晶質(zhì)石墨礦主要的賦礦層位，含礦圍巖為二云石英片巖、條帶狀黑云斜長(zhǎng)片麻巖及含石墨透閃石化大理巖。

2.3.2 物性特征

礦區(qū)巖礦石電性參數(shù)測(cè)定見表2。

表2 敖包山-白臺(tái)溝東晶質(zhì)石墨礦巖（礦）石標(biāo)本電性參數(shù)統(tǒng)計(jì)表

礦區(qū)內(nèi)石墨礦石標(biāo)本的極化率最高，平均值為43.5%，電阻率均值較低，為37.3Ω·m；其次為含石墨二云石英片巖、含石墨大理巖，極化率及電阻率隨石墨含量的變化起伏較大；斜長(zhǎng)角閃巖、黑云斜長(zhǎng)片麻巖、花崗巖等巖性極化率一般低于10%，電阻率相對(duì)較高。說明石墨礦與圍巖存在明顯的電性差異，具備開展激電法的物理?xiàng)l件。

2.3.3 應(yīng)用效果

在敖包山礦區(qū)，利用大功率激電中梯掃面圈定、追索礦體取得較好的效果效果，但在白臺(tái)溝礦區(qū)，由于地表石墨礦體出露，并有大面積含石墨圍分布形成低阻層屏蔽，中梯裝置供電效果不好，造成觀測(cè)數(shù)據(jù)困難。經(jīng)方法試驗(yàn)，改用AM=MN=NB=40m的激電溫納裝置，抗干擾性顯著增強(qiáng)，采集到較強(qiáng)的一次場(chǎng)信號(hào)，找礦效果突出。

圖4 敖包山晶質(zhì)石墨礦集區(qū)白臺(tái)溝11線綜合剖面圖

如圖4，采用中梯裝置時(shí)，無法觀測(cè)到有用信號(hào)，測(cè)線中間段視電阻率幾近為零，視極化率曲線在10%～35%之間跳躍，觀測(cè)數(shù)據(jù)不穩(wěn)定，不可靠。

而采用激電溫納裝置，在測(cè)線的350～470測(cè)點(diǎn)、500～540測(cè)點(diǎn)以及580～600測(cè)點(diǎn)之間出現(xiàn)視電阻率ρs值在8.6～60Ω·m的3層“U”型低阻異常，其視極化率在12%～30%之間，具明顯“低阻高極化”異常特征，異常位置與地表含石墨巖層對(duì)應(yīng)。激電測(cè)深顯示深部存在明顯的高極化、低阻體，產(chǎn)狀北傾。經(jīng)鉆孔驗(yàn)證深部見到厚大石墨礦體。

3 結(jié)論

激電法在銅、鉛鋅、鎢鉬等多金屬礦及非金屬石墨礦勘查中取得了較好的地質(zhì)效果，主要源于礦石礦物富含電子導(dǎo)體的金屬、多金屬硫化物及非金屬石墨礦物，礦化體具有高激發(fā)極化特性，與圍巖相比激電性差異明顯?！案邩O化、中低電阻特征”是地球物理找礦標(biāo)志。

激電法工作能有效圈定極化體分布范圍，尋找盲礦，并判定礦化體延伸、埋深、產(chǎn)狀及分布特征等，指導(dǎo)地質(zhì)工程布置。

通過激電法在上述幾處地質(zhì)找礦勘查中的應(yīng)用效果及體會(huì)，總結(jié)開展激電法的工作要點(diǎn)如下：

（1）被探測(cè)的地質(zhì)體相對(duì)圍巖具一定的激電性差異是設(shè)計(jì)、開展激電法的前提條件。

（2）一般受構(gòu)造控制或接觸帶型的帶狀“高極化、低阻型”異常體，激電效果尤為明顯。

（3）工作布置采用由已知到未知的原則，先行在已知地段進(jìn)行有效實(shí)驗(yàn)，并選擇合適、有效的方法儀器及各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)。

（4）必須在礦區(qū)開展一定數(shù)量的巖、礦石電性測(cè)定，為正確選擇有效的方法及解釋推斷提供依據(jù)。

（5）注重與地質(zhì)資料、其他物化探資料相結(jié)合，對(duì)比分析進(jìn)行綜合解釋。

在金屬礦勘查時(shí)，要注意識(shí)別炭質(zhì)巖石引起的干擾，而在石墨礦勘查時(shí)，工作方法的選擇要考慮低阻屏蔽影響。

（6）對(duì)經(jīng)過工程驗(yàn)證后的礦區(qū)資料，應(yīng)進(jìn)行“再解釋、回頭看”。必要時(shí)依據(jù)工程所見極化體和實(shí)測(cè)物性數(shù)據(jù)進(jìn)行正演計(jì)算，與實(shí)測(cè)異常對(duì)比、總結(jié)，提出進(jìn)一步開展工作的指導(dǎo)意見。