胡國闖，常亞飛，張龍臣

（河南省地質礦產勘查開發(fā)局第一地質勘查院，河南 鄭州 450000）

我國對鉛鋅礦的探測多采用傳統(tǒng)物探與化探相結合的方式進行找礦活動，由于傳統(tǒng)的找礦方法雖能完成對鉛鋅礦賦存位置的尋找，但找礦成本較高，且找礦效率不高，嚴重限制了我國鉛鋅礦的進一步發(fā)展[1]，為此提出直流激發(fā)極化法在鉛鋅礦找礦中的應用研究。本文通過兩個方面的分析，論述了直流激發(fā)極化法在鉛鋅礦找礦中的應用方法，利用激電探測礦床的位置與深度，可以更加精準的探測鉛鋅礦的賦存信息；通過對激電異常函數值的計算，確定測深結果的準確性，進而推斷探測結果，并利用鉆孔驗證推斷結果的準確性；直流激電在鉛鋅礦找礦中的應用效果表明，直流激發(fā)極化法在鉛鋅礦找礦過程中可以準確定位鉛鋅礦的礦層信息，確保礦體質量，并且降低找礦工作的難度，降低整體找礦成本。

1 直流激發(fā)極化法的應用方法分析

直流激發(fā)極化法在鉛鋅找礦過程中，通常采用激電中梯和激電測深兩種方法作為找礦活動的常用方法。通過對時間和地域的改變[2]，激發(fā)電流的極化作用，觀測電流產生極化反應后的參數變化，穩(wěn)定后的電流參數百分比視為鉛鋅找礦過程中的直流極化率。

1.1 激電在探測礦床位置中的應用

在尋找鉛鋅礦的賦存位置時，采用100×20m的網度，供電極距AB=1500m，MN＝40米。采用雙向短脈沖方式供電，即占空比為1：1的正反向供電方式，供電時間4秒，周期16秒，斷電延時100ms。

由于整個找礦過程在野外進行，因此數據采集儀要求具有抗干擾性能強的特點，采用WDFZ-10型激電發(fā)送機1臺套和WDJS-2接收機3臺，在野外測量過程中，視極化率（ηs）由接收機直接讀出，同時讀出一次場壓位值（△V1），供電電流（I）由發(fā)射機讀出，然后由公式：ρs=K△V1/I計算出視電阻率值。

激電中梯找礦過程中各礦體電性參數統(tǒng)計如表1所示。

表1 巖礦石電性參數統(tǒng)計表

根據對表1參數的統(tǒng)計與分析，區(qū)分工作區(qū)中鉛鋅礦與其他巖石的電性差別。根據對數據的處理，繪制了激電中梯視ηS等值線平面圖，發(fā)現和圈定激電異常位置、范圍，進一步確定鉛鋅礦的賦存信息。

野外激電中梯觀測以內蒙古鉛鋅礦為例，采用雙向短脈沖方式供電，測量極距MN=40m，點距為20m。激電中梯在內蒙古鉛鋅礦找礦過程中的視極化率等值線平面圖如圖1所示。

平面圖以5.0%為背景視極化率值進行勾繪，探測內蒙古地區(qū)的鉛鋅礦，全礦區(qū)所獲得激電異常處便是鉛鋅礦儲量最多的位置。通過對圖1的分析可知，異常位于內蒙古礦區(qū)的中東部，則可以得出結論，通過激電中梯法測量的內蒙古礦區(qū)鉛鋅礦的賦存位置信息，北緯24°～27°，東經40°～100°這一范圍內的鉛鋅礦儲量最高。

1.2 激電在探測礦床深度中的應用

激電測深進行鉛鋅找礦時，采用單極和偶極相接的測深裝置進行找礦活動[4]，雙向電極接收激電測探，可以利用靜態(tài)觀測的方式，完成對探測結果的分析。測深裝置對礦區(qū)內鉛鋅礦的分布情況有非常好的探測能力和分辨能力。

圖1 激電中梯視極化率等值線平面圖

激電測深的點距設置，以各相鄰供電點間的垂直距離為計算標準，設置單位距離為25m，信息接收機采取16道測量方式，偶極點距為50m，單極點距為65m。在測深裝置的節(jié)點處設置垂直方向分布的極點[5]，可以接收來自各個方向的探測信息。在保持接收信號強度良好的條件下，盡量設置節(jié)點分布較遠，保證在信號覆蓋范圍內將測深范圍擴大。經過激電測深活動可知，內蒙古鉛鋅礦的賦存，多以露出地表的灰白色流紋斑巖和流紋質礫巖為主，呈東北向發(fā)育，鉛鋅礦礦床的總深度大約在2.5km，寬100m～400m不等。經過地測深結果的分析可知，鉛鋅礦的視極化率異常是由礦床的分布不均所引起，利用直流激電測量礦床的梯度和深度，可減輕采礦難度，保證開采出的鉛鋅礦的質量。

2 直流激發(fā)極化法在鉛芯找礦中的應用過程

本次直流激發(fā)極化法在鉛鋅找礦中的應用，以內蒙古某鉛鋅礦區(qū)為參照，采用短導線激電儀為主要探測儀器，合理設置中間梯度裝置和測深裝置的相關參數。參數設置如表2所示。

表2 探測裝置參數設置

利用短導線的工作方式，對內蒙古鉛鋅礦區(qū)的勘探任務和地形地勢進行規(guī)劃與探測，將現有的地質資料進行整合，結合鉛鋅礦區(qū)的實施特征進行測線布置，沿正東向西方向布置測線6條，西北向東南方向布置測線3條，保證各線間距均為100m，進行直流激發(fā)極化找礦活動。

2.1 工作布置

經過對內蒙古鉛鋅礦區(qū)的實地勘探后，分析其勘探數據與結果，并選擇對勘探工程有利的數據參數做直流激發(fā)極化法的準備工作。

根據鉛鋅礦區(qū)的坑道情況，選擇在通過坑道揭露中最好的礦化地段作為直流激電試驗的剖面，測量裝置的供電范圍設置1000m2，供電間距為40m，探測儀器間的點距設置為10m[6]，供電時間為8ms，斷電延時為200ms，保證探測過程中直流激電曲線上異常信息比例為最低，以實現對鉛鋅礦區(qū)最準確的勘測。采用1200aM的激電測量儀進行直流電流的測量，觀察激電中梯的參數變化，記錄變化數值，計算中梯激電的視極化率。

2.2 激電異常的確定與劃分

激電異常的背景值與異常下限值的確定，利用方差理論和三倍均差理論進行計算，求得直流激電的異常值后，保留小數點后三位，多次求值計算其平均值，將直流激電的異常數值誤差降到可控范圍內。

由于探測區(qū)域內的地層出露情況較為簡單，利用含礦層數較多的石灰系巖為基礎探測巖層，建立與周圍鉛鋅礦環(huán)境的聯系，形成諸多鉛鋅礦堆積成的破碎帶。激電梯度測量過程中，確定礦區(qū)的地質發(fā)育結構，繪制地質結構簡圖，由于內蒙古鉛鋅礦區(qū)礦床的傾角較陡，鉛鋅礦體多產于破碎帶內，因此局部礦層會出現裂隙，裂隙之間也會富集少量鉛鋅礦體，但規(guī)模較小，在繪制地質簡圖中也要將裂隙間的礦體表現出來。根據激電梯度的測定結果分析，礦體極化率在10%～14%之間均為優(yōu)質礦石；某些地質中，由于礦層的富集程度較高，產生的鉛鋅礦數量多，但體積規(guī)模過小，開采過程中盡量避免對破碎礦體的開采。將富集鉛鋅礦的異常下限定位為1600m，依據異常下限值，在礦區(qū)內劃分三個礦體質量的等級，其平均極化率分別為6.25、8.37和9.26，礦體的極化率越高，則說明礦區(qū)內鉛鋅礦的質量越好。

受內蒙古天氣環(huán)境變化的影響，鉛鋅礦的斷裂結構多產生于破碎帶內的砂巖中，通過對礦區(qū)內地質特征的分析可知，砂巖礦層的物理特征較強，結構復雜且質地堅硬，因此，這一礦區(qū)的鉛鋅礦質量較高。礦區(qū)內的褶皺結構產生于流紋巖中，流紋巖多發(fā)育于河套礦床周圍，受河流水位變化的影響，其礦體結構被河流沖蝕的較為嚴重，棱角逐漸被磨平，其極化率相對較高，鉛鋅礦的電阻率就會偏低。內蒙古鉛鋅礦區(qū)內，斷裂結構和褶皺結構相間存在，高低不同的電阻變化，就會形成明顯的激電異?，F象[7]，使得礦體的極化率背景提高，在探測區(qū)域內出現大面積高值礦體背景。通過結合地質工程的實際探測情況，劃分礦區(qū)內礦體引起極化反應的原因，將同等因素劃分為同一極化反應，對礦區(qū)內的鉛鋅礦進行準確的極化劃分，是開展直流激電方法探測鉛鋅礦的物理前提。但由于局部礦區(qū)的破碎現象較為明顯，其礦床較低，形成的鉛鋅礦體積小、數量多，這樣測得的激電異常值也會偏低，因此，在實地探測中，應排除礦區(qū)破碎帶結構，再利用直流激發(fā)極化法進行鉛鋅礦找礦的應用。

2.3 測深結果推斷

激電梯度測深工程，選擇在兩條端點數為9的測線上進行探測。首先挖掘礦床深度在160m處，進行對測線端點的觀測工作，記錄結果數據；再將礦床挖掘到250m，繼續(xù)保持同等測線端點，記錄顯示數據的變化。將兩次探測結果進行對比分析，推斷最終鉛鋅礦的探測結果。根據礦區(qū)地質及物性條件的分析，認為鉛鋅礦在礦床是深度10m左右均為常態(tài)礦體，隨著挖掘深度的逐漸增大，當挖掘深度在100m～150m時，礦體電阻值處于飽和狀態(tài)。其中三個深度點探測的礦體電阻值結果曲線如圖2所示。

圖2 三點測深結果曲線

通過對圖2測深結果曲線的綜合分析可知，在深度為100m、130m、150m處測量的電阻值曲線形態(tài)相近，電阻最高值均出現在100m～500m之間。根據對礦區(qū)地質信息及物性條件的分析，推斷采礦工程的挖掘深度為125m左右。

2.4 鉆孔驗證

通過測量鉛鋅礦激電梯度范圍，得出了激電中梯的異常函數值；從測深曲線上看，在隨著挖掘深度值的升高的同時，電阻值逐漸降低，該區(qū)域的鉛鋅礦極化率就越高。

為了驗證這一推斷結果的準確性，進行鉆孔驗證試驗，根據前期物探地質規(guī)律的特征，驗證三個深度點的鉛鋅礦的含量與質量。

分別在上述推斷過程中深度為100m、130m、150m的地質處打孔，利用異常函數值的計算，驗證三處地質中鉛鋅礦的質量，若礦體產狀與延伸程度和測深資料相符，則說明推斷結果準確；若礦體產狀與延伸程度和測深資料有偏差，則說明推斷結果存在誤差。

誤差的出現是一種常見的現象，是由于該地質環(huán)境中正長斑巖體斷裂所引起的。正長斑巖發(fā)生斷裂現象后，周圍產生大量斑巖漿，隨著環(huán)境的變化，斑巖漿逐漸堆積形成新的斑巖礦床，斷裂處便會重新發(fā)育鉛鋅礦石，導致礦體產狀與延伸程度發(fā)生改變。

為判斷推斷過程中誤差的可控制，建立鉛鋅礦源與直流激電中心的內部連接，保證異常函數值的大小不會隨著直流激電中心的改變而改變。

對鉛鋅礦源賦存位置進行鉆孔，觀察礦床深部的鉛鋅礦的含量，沒有礦產，則證明異常函數值具有穩(wěn)定性，那么推斷誤差就會保持在可控范圍內，利用Suffer等相關數據處理軟件對誤差進行數據編輯分析[8]，將數字誤差無限趨于零，最終繪制出鉛鋅礦的斷面圖。從斷面圖的形態(tài)分析，進而確定礦體的發(fā)育方向和傾斜角度。

3 應用效果

通過設計直流激發(fā)極化法在鉛鋅礦找礦中的應用試驗，分析試驗數據，確定激電中梯和激電測深在鉛鋅礦找礦中的有效利用。將礦區(qū)環(huán)境的簡圖進行繪制后，深入分析礦區(qū)礦床的賦存信息和礦藏比，進而計算鉛鋅礦的異常函數值。這一過程，有效的利用直流激電將探測工程的難度降到最低，直接利用直流激電儀進行探測，檢測出該礦區(qū)內賦存的所有礦體，根據直流激電儀顯示的極化率的不同，確定鉛鋅礦的位置信息。

當礦區(qū)內的破碎帶較多時，地質構造過于復雜，造成礦體形態(tài)各異，形成現在展布的異常形態(tài)，由于露出地表的鉛鋅礦常年受到環(huán)境的影響，表層礦體氧化反應嚴重，造成其極化率值較正常鉛鋅礦的極化率低。利用直流激發(fā)極化法將礦床內的礦體以直流電的形式進行傳輸，避免因化學反應引起的巖體結構變化而造成的推斷誤差。

根據分析激電中梯和激電測深的結果，確定礦區(qū)內的鉛鋅礦的含量與質量均在標準值以上，在規(guī)劃采礦工程時，可以舍棄誤差值，確保采礦規(guī)劃數據的準確，結合傳統(tǒng)物探的結果分析，將直流激電儀的數據進行統(tǒng)計分析，確定該區(qū)域內鉛鋅礦的賦存信息和礦體質量。直流激發(fā)極化法的應用，使對鉛鋅礦的探測更加便捷安全，提高鉛鋅礦找礦的工作效率。

4 結語

本文對直流激發(fā)極化法在鉛鋅礦找礦中的應用方法、應用過程和應用效果進行分析，以內蒙古鉛鋅礦為參照，合理選用激發(fā)極化法探測礦床的位置與深度，并利用鉆孔實驗確定推理結果的準確性，完成對鉛鋅礦的位置信息和質量的探測。直流激發(fā)極化法的應用，大大便利了鉛鋅礦的找礦工程，提高了找礦效率。希望本文的研究能夠為我國直流激發(fā)極化法在鉛鋅礦找礦工程中的應用提供理論依據和參考。