許 波，陳少偉，李艷艷，張漸漸，黃傳計(jì)

(1.河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局第五地質(zhì)大隊(duì)，河南 鄭州 450016；2.河南省有色金屬礦產(chǎn)探測(cè)工程技術(shù)研究中心，河南 鄭州 450016)

桐柏縣楊岔凹石墨礦位于河南省桐柏縣北部，處于河南省三個(gè)主要石墨成礦帶之一的北秦嶺石墨成礦帶[1-2]，成礦地質(zhì)條件有利。區(qū)域石墨礦成因類型為典型的沉積變質(zhì)型，含礦地層為古元古界秦嶺巖群，礦體形態(tài)一般呈層狀、似層狀帶狀分布[3-7]。研究區(qū)內(nèi)植被發(fā)育，石墨礦松軟，礦體常常風(fēng)化后被覆蓋，野外露頭不易查找。同時(shí)石墨礦體經(jīng)過多期次構(gòu)造疊加改造[8]，次級(jí)褶皺非常發(fā)育，產(chǎn)狀復(fù)雜多變，地質(zhì)勘查工作中鉆孔布設(shè)尤其困難。

2015年，在桐柏北部的秦嶺巖群開展區(qū)域石墨礦調(diào)查工作，對(duì)含礦地層開展了激電中梯測(cè)量工作，圈出多處激電異常，經(jīng)異常查證，在異常帶內(nèi)發(fā)現(xiàn)石墨礦層5條，石墨礦體與激電異常高度吻合。2019年，根據(jù)激電異常和礦調(diào)成果，開展楊岔凹石墨礦普查工作，利用激電測(cè)深工作，推測(cè)礦體深部延伸，有效指導(dǎo)了鉆孔布設(shè)，在施工的9個(gè)鉆孔中，全部見礦，找礦成果顯著，在桐柏地區(qū)首次提交大型石墨礦1處。物探方法在該區(qū)石墨找礦中起到了至關(guān)重要的作用。

1 研究區(qū)概況

1.1 地質(zhì)概況

研究區(qū)大地構(gòu)造處于北秦嶺褶皺帶寨根—彭家寨地背褶皺束[9-10]，出露地層為古元古界秦嶺巖群和第四系，其中秦嶺巖群為主要出露地層，根據(jù)巖石組合特征，分為郭莊巖組和雁嶺溝巖組。郭莊巖組是一套古老的深變質(zhì)巖系，巖性以斜長(zhǎng)角閃片麻巖、黑云輝石斜長(zhǎng)片麻巖、花崗質(zhì)片麻巖為主，夾少量白云石大理巖透鏡體。雁嶺溝巖組為一套碳酸鹽組合，巖性以白云石大理巖為主，夾條帶狀含石墨大理巖、蛇紋石化大理巖、黑云斜長(zhǎng)片麻巖、石墨石英片巖。雁嶺溝巖組的石墨石英片巖是石墨礦的賦礦巖層。

研究區(qū)位于彭家寨復(fù)背斜中部，次級(jí)褶皺構(gòu)造極為發(fā)育，區(qū)內(nèi)整體呈一復(fù)式向斜，從南向北連續(xù)發(fā)育向形—背形—向形—背形共4條相互平行的次級(jí)褶皺，礦體的分布和產(chǎn)狀形態(tài)與地層一致，隨褶皺的變化而折曲[3]，這些復(fù)雜的產(chǎn)狀變化給礦產(chǎn)勘查和深部鉆孔布設(shè)帶來(lái)一定困難。

區(qū)內(nèi)巖漿主要為工作區(qū)北部的早古生界變輝長(zhǎng)巖，以及區(qū)內(nèi)廣泛分布的二長(zhǎng)花崗巖脈和少量花崗斑巖脈、偉晶巖脈(圖1)。

1.2 礦體地質(zhì)特征

研究區(qū)礦體受雁嶺溝巖組地層控制，其中規(guī)模較大的礦體為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ號(hào)礦體(圖1)，估算石墨礦物量占全區(qū)總量的96.62%。礦體呈層狀、似層狀近平行產(chǎn)出，產(chǎn)狀與地層基本一致，隨褶皺形態(tài)的變化而折曲，傾向時(shí)而向北，時(shí)而向南，走向NW，沿走向局部分支復(fù)合。礦石類型為石英片巖型晶質(zhì)石墨礦，圍巖為含石墨石英片巖、二長(zhǎng)花崗巖、花崗斑巖、白云石大理巖、條帶狀含石墨大理巖等。主要礦體特征見表1。

表1 楊岔凹石墨礦區(qū)主要礦體特征一覽表

圖1 桐柏縣楊岔凹石墨礦區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖

1.3 巖(礦)石物性特征

研究區(qū)共采集有代表性的測(cè)定電性參數(shù)標(biāo)本153塊(表2)。圍巖中的白云石大理巖、二長(zhǎng)花崗巖、片麻巖、條帶狀含石墨大理巖等巖石極化率都很低，平均值都＜3%，而石墨礦石極化率平均值在38.33%，有非常大的物性差異。圍巖電阻率在2 907～37 734Ω·m，而石墨礦石的電阻率在79Ω·m左右，電阻率差異明顯。綜合來(lái)說，本礦區(qū)石墨礦石具有低阻高極化，圍巖高阻低極化特性，有很大的電性差異，這種極大差異為激電方法在礦區(qū)開展工作提供了良好的物性基礎(chǔ)[11-12]。

表2 物性標(biāo)本參數(shù)統(tǒng)計(jì)表

2 物探方法與裝置

2.1 激電中梯測(cè)量

在區(qū)域含礦地層開展激電中梯(短導(dǎo)線)測(cè)量工作，測(cè)線方向垂直地層走向，方位角20°，按照500m×100m測(cè)網(wǎng)密度布設(shè)觀測(cè)點(diǎn)，工作方法為激電中梯裝置，短導(dǎo)線一線供電二線測(cè)量，供電極距AB選擇1 800m，測(cè)線位于A、B極連線的兩側(cè)，旁測(cè)距≤300m，觀測(cè)長(zhǎng)度1 200m，點(diǎn)距100m，MN距100m。設(shè)備使用重慶地質(zhì)儀器廠生產(chǎn)的DWF-10大功率供電系統(tǒng)，充電時(shí)間4s，斷電時(shí)間4s，周期16s。接收機(jī)使用北京地質(zhì)儀器廠生產(chǎn)的DWJ-3A儀，觀測(cè)2個(gè)周期，斷電延時(shí)100ms，采樣寬度200ms，MN極采用不極化電極。

2.2 激電測(cè)深

為了推測(cè)深部異常形態(tài)和礦體產(chǎn)狀，為鉆孔布設(shè)提供依據(jù)，分別在07、23勘查線剖面的礦體富集地段開展激電測(cè)深工作，完成測(cè)深點(diǎn)32個(gè)，點(diǎn)距20m。

激電測(cè)深工作使用儀器為重慶地質(zhì)儀器廠生產(chǎn)的DZD-6A型多功能激電儀。激電測(cè)深裝置采用對(duì)稱四極測(cè)深，AB極距最大1 000m，最小9m。極距按算術(shù)間隔變化，可以減小地形對(duì)物探結(jié)果的影響。根據(jù)設(shè)計(jì)探測(cè)深度300m，儀器使用中功率供電采用雙向短脈沖，供電時(shí)間4秒，采樣延時(shí)100ms，采樣塊寬度100ms。室內(nèi)數(shù)據(jù)處理采用金維4.0專用電法軟件進(jìn)行處理成圖，成果推斷是在數(shù)據(jù)處理基礎(chǔ)上，結(jié)合地質(zhì)資料，綜合推斷石墨礦體的位置形態(tài)和傾向。

3 物探效果

3.1 激電中梯測(cè)量效果

通過數(shù)據(jù)整理、計(jì)算、統(tǒng)計(jì)，取視極化率值5%為異常下限，在礦區(qū)及外圍圈定3處激電異常，編號(hào)為T-19～T-21(圖2)。

圖2 楊岔凹礦區(qū)視極化率(a)、視電阻率(b)異常圖

(1)T-19異常：位于礦區(qū)北部外圍，北西西向帶狀分布，異常帶視極化率峰值達(dá)6.39%，異常帶西強(qiáng)東弱，帶狀特征明顯。異常帶總長(zhǎng)度達(dá)6 000m，寬度一般為300m，面積約1.5km2。

(2)T-20異常：位于礦區(qū)西段中部，呈不規(guī)則帶狀，長(zhǎng)度達(dá)3 000m，最寬處達(dá)600m，異常區(qū)面積約1km2，視極化率峰值為8.98%，視電阻率呈西部相對(duì)高阻東部低阻特征。異常帶有向西延伸趨勢(shì)。

(3)T-21異常：位于研究區(qū)西段南部，是T-20異常帶向南東方向的延伸，東南部受地形限制異常沒有封閉，使用大于3%的視極化率值在該區(qū)圈出3個(gè)異常中心，視極化率峰值分別為3.85%、3.46%和5.12%，這3個(gè)異常中心呈串珠狀帶狀分布，走向?yàn)楸蔽飨?，視電阻率表現(xiàn)為西段低阻、東段高阻特征。

(4)異常查證：T-19異常是緊鄰礦區(qū)北側(cè)的草帽嶺中型石墨礦床，找礦成果明顯，該異常為石墨礦致異常。T-20和T-21異常主體位于古元古界秦嶺巖群雁嶺溝巖組地層中，巖性組合為白云石大理巖夾條帶狀含石墨大理巖、蛇紋石化大理巖、黑云斜長(zhǎng)片麻巖、石墨石英片巖，地層局部充填花崗巖脈、偉晶巖脈。通過1:10 000地質(zhì)簡(jiǎn)測(cè)和槽探工作，在異常帶內(nèi)圈出4條規(guī)模較大的石墨礦體(編號(hào)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ)，礦體呈北西—南東向順異常帶展布，礦體長(zhǎng)度950～2 577m，厚度1.01～34.19m，品位2.01%～22.20%，在石墨礦化發(fā)育部位異常視極化率峰值偏高，證實(shí)該異常為石墨礦所致。

3.2 激電測(cè)深效果

(1)07線測(cè)深剖面：測(cè)深剖面長(zhǎng)度380m，測(cè)深點(diǎn)20個(gè)，該剖面由南向北穿越Ⅲ號(hào)、Ⅱ號(hào)、Ⅰ號(hào)三個(gè)石墨礦體，礦脈處都表現(xiàn)為非常明顯地低阻高極化特性。但由于個(gè)別礦體間距太近，激電、電阻率異常表現(xiàn)為綜合異常，無(wú)法有效區(qū)分單個(gè)異常。極化率斷面圖(圖3a)上顯示54號(hào)點(diǎn)、62～64號(hào)點(diǎn)、72～78號(hào)點(diǎn)位置對(duì)應(yīng)三個(gè)激電異常，其中72～78號(hào)點(diǎn)處對(duì)應(yīng)激電異常形態(tài)強(qiáng)度最好，對(duì)應(yīng)地表的寬度大品位高的Ⅰ號(hào)礦體。電阻率斷面圖(圖3a)上，54～60號(hào)點(diǎn)、72～78號(hào)點(diǎn)有完整的低電阻率異常，和高極化率異常相對(duì)應(yīng)。綜合電阻率、極化率異常，結(jié)合地質(zhì)剖面，推測(cè)54～60、72～78號(hào)點(diǎn)處異常體整體產(chǎn)狀南傾，淺部?jī)A角較陡，分別為80°和85°左右。

(2)23線測(cè)深剖面：測(cè)深剖面長(zhǎng)度220m，測(cè)深點(diǎn)12個(gè)，該剖面由南向北穿越Ⅲ號(hào)、Ⅱ號(hào)、Ⅰ號(hào)三個(gè)石墨礦體，礦體處都表現(xiàn)為低阻高極化特性，極化率斷面圖(圖3b)上顯22號(hào)點(diǎn)位置對(duì)應(yīng)一個(gè)激電異常，激電異常形態(tài)好，對(duì)應(yīng)地表Ⅱ號(hào)礦體。電阻率斷面圖(圖3b)上，18～22、30號(hào)點(diǎn)有完整的低電阻率異常，和高極化率異常相對(duì)應(yīng)。綜合電阻率、極化率異常結(jié)合地質(zhì)剖面，推測(cè)22、30號(hào)點(diǎn)處異常體整體產(chǎn)狀南傾，傾角約80°。

圖3 楊岔凹礦區(qū)07(a)、23(b)勘探線地質(zhì)、激電測(cè)深綜合剖面圖

(3)異常驗(yàn)證：根據(jù)激電測(cè)深推測(cè)的礦體產(chǎn)狀，結(jié)合礦體地表信息，在礦體南側(cè)布設(shè)鉆孔，分別在07勘探線上施工鉆孔ZK0702、ZK0701，在23勘探線上施工鉆孔ZK2302。其中ZK0702穿過Ⅲ號(hào)、Ⅱ號(hào)礦體，ZK0701穿過Ⅰ號(hào)礦體，ZK2302依次穿過Ⅲ號(hào)、Ⅱ號(hào)、Ⅰ號(hào)礦體，結(jié)果表明與激電測(cè)深推斷礦體產(chǎn)狀基本一致，取得了非常好的找礦效果。

4 結(jié)論

(1)通過對(duì)激電異常與區(qū)內(nèi)石墨礦體的分布關(guān)系研究，發(fā)現(xiàn)在研究區(qū)石墨礦主要分布在視極化率大于4.5%的異常內(nèi)(局部為4%)，尤其在礦化品位較好的部位，視極化率一般＞6%，礦體與異?；緦?duì)應(yīng)。視電阻率與石墨礦的對(duì)應(yīng)效果也較好，一般石墨礦發(fā)育的位置，視電阻率＜500Ω·m，局部由于花崗巖后期侵入，視電阻率高于1 000Ω·m。綜上所述，本次激電異常中低阻高極化異常與石墨礦對(duì)應(yīng)關(guān)系良好。

(2)根據(jù)激電測(cè)深異常特征，對(duì)比地質(zhì)資料，測(cè)深斷面圖中視極化率和視電阻率變化較大，異常明顯；石墨礦體部位的異常一般呈明顯的低阻高極化特征，視極化率一般＞5%，視電阻率一般＜500Ω·m，與地表激電異常類似。推測(cè)的深部異常體產(chǎn)狀形態(tài)與石墨礦體產(chǎn)狀基本一致，為鉆孔布設(shè)提供了基礎(chǔ)，提高了勘查精度，電法物探方法在本礦區(qū)石墨礦勘查中非常有效。

(3)本次電法物探工作，首先在區(qū)域含礦地層開展激電中梯(短導(dǎo)線)測(cè)量工作，圈定激電異常，確定找礦靶區(qū)；然后在找礦靶區(qū)內(nèi)開展普查工作，通過地質(zhì)填圖及少量采樣工程查證礦體地表分布情況；最后在石墨礦富集地段布設(shè)激電測(cè)深工作，根據(jù)深部異常形態(tài)推測(cè)的礦體產(chǎn)狀，布設(shè)施工鉆孔驗(yàn)證深部礦體。激電中梯測(cè)量、激電測(cè)深與地質(zhì)相結(jié)合，取得了事半功倍的效果。