中国冶金地质总局第一地质勘查院 河北燕郊 065201
摘要：激发极化法是在以低阻高极化为特征的铅锌矿找矿中的一种有效的物探方法。本文对内蒙古科右中旗某地铅锌矿的激电资料进行了综合整理和研究，分析了当地铅锌矿的直流激电异常特征，结合物性资料研究了该区铅锌矿与其它矿种的区分，制定了相应的工作方案，取得了较好的找矿效果。为激发极化法在对多金属矿找矿效果应用研究提供了一个可供参考的实例。
关键词：激发极化法；时间域；中间梯度；激电测深；铅锌矿
Application of high-power TDIP method in lead-zinc mineral exploration in Inner Mongolia
Yong Sheng-Yang1
（1.The First Geological Institute of the China Metallurgical Geology Bureau，Yanjiao Hebei 065201，China）
Abstract：The induced polarization method is an effective geophysical prospecting method for lead-zinc ore with the characteristics of low resistivity and high polarization.In this paper，the authors comprehensively collate and study the Ip data of a lead-zinc deposit in Keyouzhongqi，Inner Mongolia，and analyze the characteristics of the DC IP anomaly of the local lead-zinc deposit，the corresponding work plan has been worked out and good prospecting results have been achieved.It provides a reference example for the application of induced polarization method to the prospecting effect of polymetallic deposits.
Key words：Induced polarization method；time domain，intermediate gradient，Ip sounding，lead-zinc ore
1 前言
该测区以寻找铅、锌、银等多金属为主要目标，本次物探工作的主要目的是在测区范围内，用大功率时间域激发极化法（TDIP）寻找含铅、锌硫化物引起的极化异常信息。结合区内地质、矿产特征及岩石地球物理特性，圈定可能属原生矿（化）体引起的异常；从物探勘查角度对测区作出评价，为进一步开展工作提供依据。在勘查工作中，利用电性参数视充电率和视电阻率特征划分铅锌矿化富集带，在成矿有利地段选择具有找矿意义的电法异常进行工程验证。从钻孔对物探异常的验证情况来看，取得了较好的找矿效果。
2 矿区地质概况
工作区大地构造位置处于西乌珠穆沁旗晚华力西期陆缘增生褶皱带东端与哲斯敖包-乌兰浩特晚华力西陆缘增生褶皱带和嫩松地块交接部位。
如图1所示，地层为下二叠统大石寨组，中侏罗统呼日格组、付家洼子组及第四系。
大石寨组：零星出露于工作区中南部，岩性主要为泥质、粉砂质板岩及砂岩。
呼日格组：分布于工作区西部南北两侧，与下伏大石寨组地层呈不整合接触。岩性主要为流纹质熔岩、凝灰熔岩及含角砾凝灰岩。目前矿区内所发现矿体主要赋存于该地层中。
付家洼子组：分布于工作区西部中间地带岩性主要为安山岩、英安岩、玄武岩、角砾凝灰岩。
第四系：沿沟谷、山坡广泛分布，主要为冲积、坡积物。
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图1 测区地质图地层代号
Fig.1 geologic map stratigraphic code of survey area
本区经历了华力西期和燕山期的多期构造运动，形成了北东向和北西向的构造格局，北西向断裂构造较发育。
北东东向断裂，倾角较陡，具压扭性特征，对蚀变带有错断现象。
北西向断裂带是本区主要控矿构造，矿化带产在该组断裂带及其次一级裂隙中。该组断裂以张扭性为主，地表表现为一系列北西向褐铁矿化、高岭土化、绿泥石化及绢云母化破碎带，和北西向硅化带。带内主要为糜棱岩，可见团块状及条带状褐铁矿化，绢云母化及高岭土化蚀变普遍，少见铅锌矿化。构造带一般延长大于二百米，宽数米—数十米不等，倾向南西，倾角较陡一般60°左右。
区内岩浆岩主要有燕山期花岗岩、花岗斑岩、黑云母花岗闪长斑岩、安山岩、安山玢岩。花岗岩主要分布在矿区东南部，岩体本身具有银铅锌组合原生晕异常且异常较为分散，在地质填图过程中在花岗岩内发现自形黄铁矿粒径2～4mm左右，目前认为是该矿区内已发现矿（化）体的主要矿物质来源；花岗斑岩、黑云母花岗闪长斑岩、安山岩、安山玢岩分布在中部。它们主要沿北东东向和北西向断裂侵入于下二迭统及中侏罗统中。
花岗岩体产状为岩基，在岩体中有石英脉产出。黑云母花岗闪长斑岩主要以小岩株产出，岩体中的矿物在显微镜下呈变余斑状结构，基质为隐晶结构。变余的斑晶被融蚀为浑圆状的石英和绢云母，斜长石斑晶一般被叶腊石化和绿泥石化。
其中有少量方解石伴生。硅灰石呈片状和放射状。岩脉在黑云母花岗闪长斑岩体中呈侵入关系，接触面呈锯齿状。在黑云母花岗闪长斑岩中的黄铁矿细脉被安山玢岩脉切断，安山玢岩未见矿化。
3 地球物理特征
该测区主要分布着中侏罗统（J2h）的火山熔岩，英安岩及凝灰岩；燕山期花岗斑岩、黑云母花岗闪长斑岩、花岗岩。通过地表露头激电小四极法参数测定，其电性参数统计表见表1。
表1 电性参数统计表
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岩石名称
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点数
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电阻率（Ω·m）
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极化率（%）
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均值
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变化范围
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均值
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变化范围
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石英砂岩
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40
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2375
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279-5289
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0.34
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0.09-0.54
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凝灰岩
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31
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588
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248-1043
|
0.8
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0.51-1.00
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花岗斑岩
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32
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1341
|
251-3389
|
0.43
|
0.22-0.60
|
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破碎蚀变岩
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33
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406
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164-758
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1.12
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0.48-2.30
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由表中可看出，各岩性之间电阻率和极化率之间差异明显，电阻率由大至小依次为石英砂岩、花岗斑岩、凝灰岩、破碎蚀变带，极化率由大至小依次为破碎蚀变带、凝灰岩、花岗岩、石英砂岩。破碎蚀变带表现为低阻高极化特征。另外，金属硫化物含量的高低决定着岩石的极化率值的大小，虽然地表蚀变带中的激化率值与凝灰岩相差不大，但变化范围明显不同，随着地下硫化物的增加极化率值随之增大，大于5%的可能为多金属矿化引起。
4 物探工作方法
4.1 激电中梯及测深工作布置
结合地质资料，首先针对蚀变带采用大功率TDIP中梯测量进行面积性测量，发现和圈定极化体的激电异常。然后根据中梯的勘探结果，布置大功率激电测深测量，供电周期8s，工作装置采用P－D（单极－偶极）装置，在实际测量采用双边观测的数据记录方式，供电电极以50m移动。
4.2测深数据处理方法
本工程数据采用GEOTOMO公司的RES2DINV反演软件系统处理，采用有限元方法，根据最小二乘原理进行多次迭代计算。通过对原始数据进行噪音剔除、平均，转换成本软件处理格式。
三维反演基本原理同二维，反演软件为RES3DINV，过程是：将各测线数据按实际网格间距组合在一起，进行模型网格剖分，然后进行反演迭代计算，最后输出不同深度反演模型数据，绘制不同深度切片图。
5 物探异常特征与效果验证
5.1物探异常特征分析
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图2 大功率TDIP中梯视电阻率和视极化率平面等值线图
（等值线为视电阻率 色阶为视极化率）
Fig.2 isograms of ladder apparent resistivity and apparent polarizability in high power TDIP
（isograms are apparent resistivity and color orders are apparent polarizability）
如图2所示，在测区的西南部均发现较大范围的视极化率异常区，视极化率值高于2.6%，极大值为10%，视极化率异常等值线未闭合，有向南西延伸的迹象。该高视极化率异常区对应视电阻率为相对低阻，属低阻高极化异常。与异常带对应部位地形多为沟谷，地表覆盖严重。为获得激电异常性质和其空间特征等信息，在20线，12线、3线、19线、35线开展了大功率激电测深工作，以下为各测线测深的二维反演拟断面图。
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图3 20线大功率TDIP测深二维反演拟断面图
Fig.3 line 20 high-power TDIP bathymetric two-dimensional inversion quasi-section map
图3所示，在20线中视电阻率分布特征为浅部一不连续的高阻层，下部为低阻显示，测线南西端（大号点一侧）呈高阻显示；同时存在两处高极化异常，其中0～50号点之间，视充电率值30～38ms，呈高阻高极化特征，异常中心高程在200～300米；200～600号点之间，视充电率值30～45ms，呈低阻高极化特征，异常中心高程为350米，该异常有向深部延伸迹象，异常幅度及规模较大，推测为含铅锌的硫化物所引起的异常。
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图4 12线大功率TDIP测深二维反演拟断面图
Fig.4 line 12 high-power TDIP bathymetric two-dimensional inversion quasi-section map
图4所示，在12线中电阻率分布特征基本为高－低－高三层结构，靠近测线两端总体呈高阻特征，在充电率断面图上存在3处高极化异常，其中0～150号点之间存在的高极化异常，视充电率值为30～33ms，呈相对低阻，异常中心高程在100米；在300～600号点之间的高极化异常，视充电率值为30～45ms，属高阻高极化异常，异常中心高程为350米，推断为含铅锌的硫化物所引起的异常。
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图5 3线大功率TDIP测深二维反演拟断面图
Fig.5 line 3 high-power TDIP bathymetric two-dimensional inversion quasi-section map
图5所示，在3线视电阻率断面图中浅层表现为不连续的高阻团块，电阻率等值线较凌乱，600～700号点之间，为低阻显示，推测为构造或断裂引起，在测线南西端呈（大号端）呈高阻显示。该剖面存在两处高极化异常，第一处位于100～550号点之间，视充电率值30～70ms，呈高阻特征；第二处异常位于600～700号点之间，视充电率值30～60ms，向深部延伸，属低阻高极化异常，推测为含铅锌的硫化物所引起的异常。
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图6 19线大功率TDIP测深二维反演拟断面图
Fig.6 line 19 high-power TDIP bathymetric two-dimensional inversion quasi-section map
图6所示，19线－100～700号点区间中深部呈高阻显示，电性分布均匀，表明该部位地层稳定，构造不发育；400～1700号点区间，电阻率等值线变化零乱，表明该部位构造、蚀变发育；自1300～2700号点浅、中部呈低阻显示，局部夹高阻团块，推断该部位蚀变发育，深部呈高阻显示。在测线自1500～2500号点浅部存在一出高极化异常，视充电率值为30～50ms，异常封闭，属低阻高极化异常，推测为含铅锌的硫化物所引起的异常。
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图7 35线大功率TDIP测深二维反演拟断面图
Fig.7 line 35 high-power TDIP bathymetric two-dimensional inversion quasi-section map
图7所示，35线电阻率总体分布形态为，测线北东端（小号端）呈高阻，南西端呈低阻或相对低阻，在250号附近的低阻异常带可能为构造破碎带或岩性接触带的反映。高极化异常分布于500～900号点区间，异常值30～50ms，总体呈北东倾，向深部延伸，异常规模较大，推测为含铅锌的硫化物所引起的异常。
综上所述各剖面存在的低阻高极化异常埋深均在100～200米之间，因此在该深度区间内制作三维切片图，如图8，图9，图10所示，为不同深度内的三维反演深度切片图。
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图8三维反演深度切片图（深度98～125米）
Fig.8 3D inversion depth slice（depth 98 ~ 125 m）
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图9 三维反演深度切片图 深度（125～155米）
Fig.9 3D inversion depth slice（depth 125 ~ 155 m）
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图10 三维反演深度切片图（深度155～189米）
Fig.10 3D inversion depth slice（depth 155 ~ 189 m）
由上面三个不同深度范围内的三维反演切片图，可以看出勘查区内有一条明显的近东西向低阻带，与地质图对照，该低阻带与二叠系大石寨组地层走向一致，推测该低阻带为构造破碎带或地层接触带的反映；激电异常总体展布形态与蚀变带的总体分布格局相似，存在的三处高极化异常区为低阻或高低阻过渡带部位。
5.2物探异常验证
根据测区地质资料及物探大功率TDIP测量工作的成果，选择在19线布设钻探对高极化异常进行验证，验证情况见图11。
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图11 测区19线综合剖面图
Fig.11 profile of line 19 in survey area
如图11 所示，布设的六个钻孔均穿透19线1500～2500号段内发现的高极化异常，且在异常范围内各钻孔均见到了多层铅锌矿（化）体。其中，ZK19-13号钻孔孔深800米，从68米起见到多层铅锌矿细脉，多呈浸染状，最高铅品位为1.3%，最高锌品位为7.82%；深部矿化较强多呈细脉，星点状分布；ZK19-9号钻孔孔深418米，从47米起见到多层铅锌矿（化）细脉，多呈细脉状，在252.2～253.2米范围内更是以富脉或团块状产出，最高铅品位为1.12%，最高锌品位为3.38%；ZK19-98号钻孔孔深251米，从45米起见到多层铅锌矿（化），多呈细脉或星散状分布，最高铅品位为1.95%，最高锌品位为2.12%；ZK19-10号钻孔孔深258米，从84米起见到多层铅锌矿（化）细脉，最高铅品位为1.09%，最高锌品位为1.65%；ZK19-7号钻孔孔深350米，从33.6米起见到多层铅锌矿（化）细脉，最高铅品位为3.33%，最高锌品位为5.97%；ZK19-1号钻孔孔深302米，在24.85～28.84米范围内见到铅锌矿（化），闪锌矿以小团块状产出，在55米以后闪锌矿，方铅矿多以细脉或浸染状产出，最高铅品位为17.02%，最高锌品位为12.65%；通过钻孔获得的信息，验证了物探发现的低阻高极化异常为矿致异常，物探大功率TDIP工作成果在该测区具有一定的指导意义。
6、结论
通过对铅锌矿普查区开展的直流TDIP中梯，直流TDIP测深等物探工作，获取到了铅锌矿（体）、构造、地层接触带引起的异常信息。测区地层出露简单，构造较为复杂，矿（化）体均产于接触破碎带中或层间裂隙中。由于含矿围岩与矿（化）体在激发极化特征上存在明显差异，因而采用激电方法寻找相对围岩的高极化体，方法选择较好，找矿效果比较明显。
大功率激电所获低阻高极化异常，经验证，从形态、产状、埋深上，均与地质、构造所预测的潜在矿体特征高度吻合，说明时间域激发极化法在解决区内的地质构造问题是行之有效的，该区获得的低阻高极化异常对地质找矿有较大的指导意义，对在相邻地区开展类似的找矿工作的可以借鉴和参考。
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作者简介：
杨永生（1985-），2009年毕业于中国地质大学（武汉），地球物理勘查工程师。E-mail442678505@qq.com