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双频激电在任家沟铅锌矿普查中的应用

双频激电在任家沟铅锌矿区普查找矿中的应用

唐杰1.2鲍立知3李丙奇2

1.中国地质大学北京10083 2河南省有色金属地质矿产局第三地质大队河南郑州450000

3.中南大学信息物理工程学院长沙邮政编码410013

摘要：选择双频激电法对任家沟铅锌矿区进行了激电中梯扫面，通过时间域激电和频率域激电在主要矿段的实测剖面对比和主要地段的多次观测，证明了双频激电法在该矿区能够有效地发现异常，并且具有装备轻便，移动灵活的优点，更适合在条件艰苦的山区开展工作。通过双频激电圈定的异常，经槽探、钻探工程验证，发现了新的矿化带和深部矿体。为进一步普查找矿指明了方向。

关键词：双频激电；任家沟铅锌矿区；找矿；应用

Application of the Dual-Frequency Induced Polarization Method (DFIP) in Surveying Renjiagou Lead-Zinc Diggings

Tang-Jie 1.2Bao Lizhi3Li BingQi2

Abstract：The DFIP has been selected to investigate mineralization of lead-zinc at Renjiagou diggings. The same as time-domain IP, DFIP can efficiently find the anomaly of IP. But contrast with the former, latter has more advantages, such as more portable and quicker, so it is more suitable to survey in mountain area. New mineralizing belt and mineralizing body have been detected by DFIP. The direction of next surveying has been indicated.

Key words: DFIP, lead-zinc diggings of Renjiagou, survey, application

1、前言

任家沟铅锌矿区位于河南省西峡县境内，处于朱阳关—夏馆有色金属、贵金属成矿带的有利地段。矿区地形复杂，山势陡峭，自然条件十分恶劣。几年前曾有个体业主根据矿体露头进行开采，因没有借助物探指导深部找矿，未能发现深部的主要矿体，不得不放弃。我队依据该区矿石的电性和电化学活动性的特点，选用轻便、灵活的双频激电法进行扫面，克服了山高坡陡、人烟稀少、通行不便等困难。根据激电异常发现了新矿体，使本区的地质找矿工作取得了突破。

2、区域地质概况

西峡县任家沟铅锌矿，区域上位于秦岭造山带北，秦岭构造亚带秦岭地体的中部，朱阳关—夏馆深大断裂之南侧。成矿区划属于朱阳关—夏馆有色金属、贵金属成矿带。

在漫长的地质演化过程中，本区经受了长期而又强烈的区域构造运动及岩浆活动，导致不同深度和不同类型的岩石部分重熔，并发生混合岩化作用，从而使原岩中成矿元素得到活化、迁移，并在构造有利部位沉淀富集，形成矿体。

区域地层主要为秦岭群，呈现为一大的向斜构造。褶皱两翼为雁岭沟组地层，轴部为石

槽沟组地层，二者均属下元古界。石槽沟组主要由含石榴斜长角闪片岩，含石榴矽线黑云斜长片麻岩，黑云二长片麻岩、斜长角闪岩等组成。任家沟矿区位于向斜构造的轴部地段。

区域性断裂主要有朱阳关—夏馆深大断裂及西坪—马山大断裂，以上断裂及其派生的次

级断裂具有多期活动的特点，对区内岩浆活动及成矿作用起到了明显的控制作用。其派生出的次级断裂带密集发育区控制着矿脉的总体分布，单个破碎蚀变带则控制并赋存铅、锌等多金属矿体。

区内岩浆活动发育，为加里东期的酸性花岗岩，呈岩基、岩体、岩株形态出现，中细粒、中粗粒结构，块状构造。另有小规模的斜长角闪岩，以小岩脉出现。这些岩浆活动一方面提供了部分多金属元素的物质来源，另一方面为矿液的运移也提供了热源。

任家沟铅锌矿床成因，初步认为属于与加里东期岩浆活动有关的中、低温热液矿床。

3、矿区地质概况

矿区出露地层为下元古界秦岭群石槽沟组黑云斜长片麻岩、斜长角闪片岩、大理岩以及

第四系。本区经历了多期、多次的构造活动，次级断裂发育，对铅锌矿床成矿十分有利。

矿区断层主要有F 1、F 2、F 3、 F 4等，以下分述之。

F 1：长度大于2000米，走向NNE ，已发现的铅锌矿脉基本受其控制，是区内主要的含矿

构造。F 2：倾向153°—165°，倾角56°—62°，是与F 1同期形成的次级断裂。F 3：长度160

米，走向NNW 向，规模不大，构造蚀变也弱，矿化不强，地表铅锌矿品位不高，目前来看与成矿关系不明显。F 4：走向NNW ，为成矿期后构造运动形成的后期断裂，它错断了F 1和由F 1控制的构造矿化蚀变带，长度230米。

区内岩浆岩为加里东期中细粒花岗岩、花岗斑岩等。花岗岩呈脉状在区内广泛分布，规

模大小不一，其在侵入的过程中所携带的大量汽水热液对成矿十分有利。

矿区目前共发现矿脉3条。

Ⅰ号矿脉：已发现地表出露长度1600m ，特征为构造破碎蚀变岩，受F 1断层控制，呈脉

状。破碎蚀变带厚度10—40m ，走向上稳定连续，倾向120°—173°，倾角50°—60°，几年前就有民间个体户在Ⅰ号矿体的露头部位进行开采，但是由于他们缺少相关的技术手段和技术资料为指导，施工的坑道未能掘进到主要的、特别是深部的矿体，只好放弃。从收集民采坑道的资料来看，Ⅰ号矿脉广泛发育有分支复合的现象。花岗（斑）岩脉及其底板的黑云斜长片麻岩均具蚀变矿化，尤以硅化、褐铁矿（黄铁矿）化极为强烈。金属矿物主要有黄铁矿、方铅矿、闪锌矿、黄铜矿以及孔雀石、铜蓝、褐铁矿等，围岩多具硅化、绢云母化、黄铁矿化，矿石主要为填隙结构、充填交代结构，浸染状、块状构造。

矿体的出露情况不明显，为半隐伏矿体。地表仅有因少量铁质风化而形成的铁帽。民采坑道中显示，矿体赋存于花岗斑岩脉中，产出标高与地表相差40m左右。为细脉浸染状方铅矿、闪锌矿，部分呈团块状。样品分析结果：Pb：1.90—12.9%；Zn：1.0—9.6%。

Ⅱ号矿脉：新发现的Ⅱ号矿脉长140m，产状165°∠56°。地表由于风化层和植被覆盖，矿体露头不明显，是根据物探工作获得的双频激电异常，进行地表工程验证后发现的矿（化）体。矿化情况与Ⅰ号矿脉类似，同为构造破碎蚀变岩型的铅锌矿体。

Ⅲ号矿脉：长160m，受断层F

控制，具硅化、绢云母化、褐铁矿化，产状75°∠50°。

矿石中金属矿物主要为方铅矿、闪锌矿、黄铜矿以及铜蓝、孔雀石等。矿石结构有粒状，稠密浸染状，浸染状、稀疏浸染状等构造。其中有用矿物主要为方铅矿、闪锌矿，其次为黄铜矿、孔雀石、铜蓝；伴生有用组分为银。

4 、矿区岩（矿）石电性及电化学活动性特征

为查明本区铅锌矿脉与围岩的电性及电化学活动性特征，采集了116块岩、矿石标本，用SQ—3C双频激电仪对矿石的幅频率和电阻率进行了测试，其结果见表1。

从表1可以看出，矿化构造蚀变岩的Fs值比较高，普遍大于5.0％。而电阻率ρs较低，比围岩低5—10倍。呈现出高极化、低电阻的特征。围岩的F值均小于3.0％，呈现出低极化、高电阻的特征。不难看出，矿化岩石与非矿化岩石的激电以及电阻率特征有着十分明显的差异，具备利用双频激电法在该区进行普查找矿的基本条件。

5、双频激电普查及异常解释

就激电法而言，目前分为时间域和频率域两类。其中时间域激电在我国应用时间更长，实际工作中也取得了大量的成果。其实，根据地电场的物理数学理论可知，激发极化场的测量和处理，既可以在时间域进行，也可以在频率域进行，两者之间通过傅立叶变换相联系。因此从本质看时间域和频率域测量的原理和效果是完全等价的。

频率域激电近30年来发展十分迅速，理论和工作方法已趋成熟。它以要求供电电流小、

装备轻便，效率高，有利于在交通不便、地形复杂的地区开展工作等优势为特点，在野外工作中得到了广泛的应用。

西峡县任家沟铅锌矿区地形复杂，为中高山系，山势陡峭，方圆5公里之内没有居民，工

作条件十分艰苦。适宜于选用双频激电法开展普查找矿。为此我们首先在本区的主要矿段，同时、分别用频率域和时间域激电法进行剖面对比实验和主要地段的多次观测，力图从中选择出更适合于本区的快速、高效而低耗的方法。图1、2、3就是实验对比的实测曲线。

16182022242628303234363840424446480123450

Fs AB=800m MN=20m 1cm=10%1cm=1%时间域与频率域实测剖面充电率、幅频率对比图

中梯装置（点号）Ms(%)Fs(%)

图1 时间域和频率域激电实测充电率、幅频率对比图

虽然两者测得的充电率和视幅频率的具体数值有所不同，

但都反映出了激电异常的基本特征。 2000

1416182022242628303234363840

424446480

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2200

ρs(Ω.m)（时间域）实测视电阻率曲线（频率域）实测视电阻率曲线(点号)中梯装置AB=800m MN=20m

图2 时间域和频率域激电中梯实测电阻率对比图

两者测得的视电阻率形状基本一致 0.01.02.03.04.05.0西峡县任家庄沟2007年度3线激电中梯剖面图

05000

10000

15000

20000

2500030000

35000

400000.0

1.02.03.04.05.06.004000

8000

12000

16000

20000

24000

28000

32000

36000西峡县任家庄沟2006年度3线激电中梯剖面图(点号)（点号）Fs（%）Fs（%）ρs(Ω.m)

ρs(Ω.m)

324°

307°视幅频率(Fs)视电阻率(ρs)

图3 2006年、2007年3号实测剖面对比图

2006年、2007年在矿区的3号剖面线分别进行了实验对比观测。尽管两次观测剖面线

方位有所不同，从实测剖面对比图可以看出，两者测得的激电异常形态基本一致。2006

年的实测剖面因没有穿过Ⅱ号矿脉的主要部位，所以在剖面上仅略有显示。

上述的数据和剖面曲线表明：尽管频率域激电观测的异常相对于时间域的异常数值上较

低（由于二者采集数据的技术条件的差别，事实上不应要求它们的数值相等），但二者均能较好地反映金属硫化物引起的激电异常位置、范围及矿体与围岩的物性差别。并且获得的观测数据具有较好的可重复性。从装备轻便、适合山区特点作综合考虑，我们选择双频激电法在本区扫面。

本区本次开展激电中梯扫面，选用的是SQ—3C（2005改进型）双频激电仪。供电电极采用铜电极，测量电极也用铜电极，专用探矿线（多股铜芯塑料皮）做供电线。中梯装置，AB=900，MN=20；一线供电，二线测量，旁测距离50米。测量并计算视幅频率（Fs）值和视电阻率（ρs）两个参数。测线均垂直主要构造线布置，剖面长度500—620米。采集数据时，一般在同一点上至少进行两次观测，当两次观测数值之间的相对误差≤3％时存入仪器并记录。供电电流一般大于150mＡ，并对供电电流进行记录。

本区目前共完成激电中梯剖面测量12Km，为了兼顾面上的激电异常信息，在实测过程中按100×20m（异常地段加密到10m或5m）的网度开展工作。通过双频激电在本矿区共发现激电异常2个。

从Ⅰ号矿脉布置的10条双频激电中梯剖面成果显示：每条剖面都出现了高极化、低电阻的激电异常，位置基本和地表出露的铁帽吻合，视幅频率峰值最高达6.8%，一般在4%左右，异常宽度60—130m。正常场上的视幅频率（Fs）一般在2.0%以下，铁帽露头以及其下的矿化体上的测点，视幅频率（Fs）异常值一般在3.5%-6.8%之间变化。

该矿区的激电观测对矿体反映明显。由于本区岩性较单一，不存在含炭质岩石等干扰因素，矿脉上激电异常均呈现出高极化、低电阻的特征，与岩、矿石标本测试的物性特征相符合。因此推断激电异常是由铅锌矿脉引起的。综合物探工作的其它信息，初步按照幅频率值Fs=3.5%为异常下限圈定激电异常范围。从图4的Fs等值线图可以看出：该区存在两个近东西延伸的激电异常。

图4 西峡县任家沟铅锌矿区地质、物探激电异常综合平面图

Ⅰ号异常：激电异常长度约1000米，宽度约60—130米，视幅频率（Fs ）值最高为6.8%。异常沿Ⅰ号矿脉走向展布，基本连续稳定，局部有不规则的变化。分布于黑云斜长片麻岩与花岗斑岩脉接触部位的构造破碎蚀变带（即F 1断层）上。结合以前收集的民采坑道资料来看，

F 1断层发育有近NE 向的次级断层。矿脉基本受F 1断层及近NE 向的次级断层控制，有分支复

合的现象。由此推测激电异常的局部不规则形状可能是由受次级断层控制的矿脉引起。该激电异常NW 方向梯度变化较陡，SE 方向变化较缓，推测矿脉向SE 方向倾斜，倾角较陡。

2007年度，根据0线激电异常的分析结果，我队在该剖面设计施工了一个钻孔（ZK01），孔深110米，在87米—93米位置发现了6米厚的铅锌矿化构造蚀变带（图5），岩芯样品分析结果表明达到工业品位的铅锌矿厚度2.2米。这一发现使本区的地质找矿工作获得突破，同时也为双频激电在该矿区的实际应用提供了很好的经验。

图5 西峡县任家沟铅锌矿0线地质物探综合剖面

Ⅱ号异常：位于Ⅰ号异常南侧，规模较小，仅在3线、7线两条剖面上有所反映。异常长约150m，宽60m，视幅频率（Fs）值最高为5.5%。由于地表风化层及植被覆盖，Ⅱ号异常的地表没有矿化显示，在初期的地质工作中未能发现。后根据双频激电测量结果推断该异常是由铅锌矿（化）体引起的。据此地质技术人员在该激电异常区布置了两条探槽进行揭露，发现了近北东—南西向分布的Ⅱ号矿化构造蚀变带（图6），采样分析结果：Pb：3.0—6.2%；Zn：1.0—4.6%。2008年9月根据双频激电测量结果在3号剖面线实施穿脉坑道进行验证，发现了宽约2.0米的铅锌矿体，初步采样分析Pb：5.0—8.3%；Zn：2.6—6.1%。使本区的找矿工作取得重大突破。这一实例不但说明在地质未能发现的隐伏矿体上双频激电能够取得明显的效果，而且表明在已知矿脉旁侧的未知地段，存在着尚未发现的隐伏矿体，为该区进一步找矿、扩大矿区远景提供了线索。

图6 西峡县任家沟铅锌矿3线地质物探综合剖面

从地质物探综合剖面可以看出激电异常与揭露的矿脉露头位置基本吻合，

并且Ⅱ号激电异常在剖面上也有反映，与地质工作结果基本一致。

6、结论与建议

（1）双频激电是频率域激电法中一个新的分支方法。通过本次物探工作证明了双频激电测量在标本测试和野外实际工作中具有良好的一致性，在复杂地形中寻找金属硫化物矿（铅锌矿）中有显著的效果。

（2）双频激电法以其装备轻便、观测速度快、效率高、稳定性好、抗干扰能力强等特点在本区物探工作中发挥了重要作用。使本次物探工作得以顺利完成并取得了预期的效果。

（3）本矿区的矿（化）体和围岩的导电性以及电化学活动性差异明显，双频激电测量具有良好的地球物理前提并取得了明显的找矿效果。建议今后在该矿区的外围找矿中进一步推

广使用。

（4）该矿区无论在成矿环境、矿体规模上均具有良好的找矿前景。本次双频激电测量覆

盖面积仅为该矿区的一部分。鉴于双频激电在已知矿体外围又发现了新的隐伏矿体，建议在

Ⅰ号异常以外的地区扩大范围继续进行双频激电扫面，扩大矿区远景。

本文承何继善院士审阅，在此表示衷心的感谢。

参考文献：

1,张宪润夏训银一种新的物探异常形态——三频激电相对相位

2,何继善著《双频激电法》高等教育出版社北京 2005，12 3,夏中广王世权谱特征参数在评价激电异常源性质中的应用物探与化探 2006，6

4,李金铭激发极化法方法技术指南地质出版社北京2004

5,何继善伪随机三频电法研究中国有色金属学报1994 V o 4 No 1 1－7

6,何继善等双频道激电法的非线性效应科学通报994 V o 35 No 5 412－427

7,何继善频率域电法的新进展地球物理学进展 2007.8 V o22 No4

8,西峡县任家沟铅锌矿区普查工作总结河南省有色金属地质矿产局第三地质大队

9,Pelton. W. H et al Mineral discrimination and removal of induced coupling with

multi-frequency IP Geophysics 1978 V o 43 No 3 P588-609

10,HE Ji-Shan ,XIONG Bin , BAO Li-Zhi ,SHEN Ping & FU Guo-Hong,

A DIRECT INDUCED-POLARIZATION DECOUPLING SCHEME BY

CHOP-WA VE. CHINESE JOURNAL OF GEOPHYSICS 2006. V o.49 No.6.

11,鲍力知双频频谱激电应用的初步成果湖南省地质学会第六届代表大会

暨1987学术年会论文汇编长沙 1987 12,张赛珍岩矿石频谱激电特征与结构构造和导电矿物成份

中国科学技术出版社北京 1994

作者简介：唐杰（1969—），男，工程师。1992年毕业于桂林冶金地质学院地质系，中国地质大学（北

京）在读研究生。长期从事物探找矿工作，现任河南省有色金属地质矿产局第三地质大队副总工程师。

鲍力知（1940—），男，高级工程师，教授。1964.7毕业于原中南矿冶学院地球物理探矿

专业，现任中南大学信息物理工程学院教授。