摘要：自然电场作为一种地球物理勘探手段，已经在找矿方面得到了广泛的应用。本文介绍自然电场法在大别山西段石墨矿区找矿的工作方法及效果，为自然电场法找矿提供了一个可供参考的实例。
关键词：自然电场法；电位差；石墨矿
1、概述
湖北省大别山西段石墨矿资源调查评价项目是中国建筑材料工业地质勘查中心下达的中西部地区晶质石墨等特种非金属矿产调查的子项目，物探工作具体任务是：在充分收集工作区以往地质及物探成果资料基础上，结合工区石墨矿成矿地质条件及成矿规律，利用物探中的自然电场勘探技术方法，对该矿区成矿远景区开展普查找矿工作，圈定异常区段，投入异常查证工作，提交可供进一步地质工作的石墨找矿靶区并提出找矿工作建议。
本次自电普查选择电位测量，即观测各测点与基站电极对之间的自然电位差△U。异常检查采用联合剖面测量为主及电测深为辅开展。
自电普查具有准确性高，操作简便，敷设面积大，效率高等优点，因此此次工作选用自电为主，联合剖面及测深为异常检查手段方法合理高效。
2、石墨矿物探工作
2.1自电扫面测量
此次自电测量采用100×40m网度，该网度具有较高的精度且经济高效特点，为石墨矿自电找矿工作中最常用精度，全区共布置测线157条，面积约27Km²，分南北区，南区基线方位角303°，测线方位角57°，北区基线方位角341°，测线方位角71°。
2.2基点及总基点设置
电位观测方式的电位总基点一般选择在工区自然电场平稳的背景地段，且接地良好，同时兼顾联测作业的方便。电位分基点应选于自然电场稳定、交通方便处，并且可用最少导线测完欲控面积的地点。
本次工作的基点联测采用直接联测法，每个工区选择一个总基点，各测点的电位差均换算到总基点的电位（见图2-1），但各个子工区的总基点之间没有联测，因此每个子工区的总基点电位差起算值均不同。
图2-1
各分基点的电位差换算到总基点电位公式：U总NM= U支NM +U分NM
式中：U支NM：总基点对支基点的电位差，如果没有支基点，U支NM=0mV；
U分NM：分基点对测点的电位差。
2.3异常分类
①甲类-矿致异常
已验证见到石墨矿（化）的异常，表明自电异常由石墨矿引起者。经工程验证查实为石墨矿引起者，或为已知石墨矿体引起者。
②乙类-推断矿异常
与已见矿异常具有良好的可比性的异常，推断为石墨矿（化）引起者。经综合研究推断异常为石墨矿（含石墨矿化富集体）引起者。
③丙类-性质不明异常
本次工作尚无法判断其地质属性者。
④丁类-无找矿意义异常
经工作查实为属其它（包括人文干扰）因素引起或因异常规模太小而无找石墨矿意义者。
2.4自电异常半定量解释
在初步自电资料整理基础上圈定两处（ZD1和ZD-2）局部自电异常，具体可见图2-2，在此两处自电异常区开展异常检查工作。
2-2自电异常等值线平面图
①安乐寺异常区（ZD-1）
位于工区南区，场值大部分约在-500mv～-200mv之间，负异常最大达到-600mV以下，异常强度较强，该异常长约2200m，宽约450m，局部地段未完全封闭，具有一定规模。该负异常最小为-600mv以下。该区自电异常自电异常（半）定量解释：
对该异常的主剖面63线实测曲线，利用q值法（即半极值法）和m法分别求取石墨矿体顶深h0，具体可见图2-3。
图2-3 63线自电异常（半）定量解释图
两种方法计算结果如下：
q值法（即半极值法）求得：石墨矿体顶深h10=0.4×q =0.4×227.6=91.0m；
m法求得：石墨矿体顶深h20=0.5（m1+m2）/2=0.5×（288.0+128.2）/2=104.1m
据经验，一般用自然电场曲线进行定量计算所得到的深度往往比实际深度偏大，故最终定量解释结果可取h10作为石墨矿体顶深，即h0=91.0m。
静居庵异常区（ZD-2）
位于工区北区，场值以负值为主，大部分约在-80mv～-400mv之间，负异常最大达到-400mV以下，该异常长约1800m，沿北东-南西方向逐渐变窄，面积约1.3Km2。异常强度弱于安乐寺异常区，东北边缘出工区而未能封闭。根据地质调查发现，未封闭区域异常受干扰因素明显，地下水系发育，地形起伏较大，所属层位为天台山组，且受黄铁矿因素影响。推断工区外西北边未封闭区域为非石墨矿化。该区自电异常自电异常（半）定量解释：
对该异常的主剖面142线实测曲线，利用q值法（即半极值法）和m法分别求取石墨矿体顶深h0，具体可见图2-4。
图2-4 142线自电异常（半）定量解释图
两种方法计算结果如下：
q值法（即半极值法）求得：石墨矿体顶深h10=0.4×q =0.4×348.0=139.2m；
m法求得：石墨矿体顶深h20=0.5（m1+m2）/2=0.5×（392.0+272.0）/2=166.0m
据经验，一般用自然电场曲线进行定量计算所得到的深度往往比实际深度偏大，故最终定量解释结果可取h10作为石墨矿体顶深，即h0=139.2m。
2.5异常检查
异检工作集中布置在ZD-1异常的中心区域，共施测了6条剖面，6条条剖面都沿测线方向布置。异常检查投入方法为联合剖面和电测深测量。两种方法既客观印证了自电异常效果，也较好的反映了矿体的埋深、倾向及走向。
3、自电异常解释原则
物探资料推断解释的基本原则是地质-物性原则，这是正确进行异常解释的基本前提，石墨具有良好的导电性和活跃的电化学特性；而不含矿的围岩大理、白云片岩则呈高阻电性特征和惰寂的电化学特征，两者间的电性差异十分明显。因此在本区用自电法普查石墨矿是具备地球物理前提的；而依据自电和异检工作中所获得的视电阻率异常的形态、赋存深度、延伸展布等特征，可进一步推断地下石墨地质体的赋存特征，为矿区石墨矿勘查提供依据。
自电工区在已知石墨矿体上开展过剖面性的方法试验，具体方法是：自然电场法中的电位法和梯度法；两种极距的联合电剖面法。试验工作取得了如下认识：
①自然电场电位曲线反映为强度大，梯度大，最大异常值在-500mV以上，曲线圆滑。
②自然电场梯度异常反映为正负相伴的正弦曲线。
③两种极距的联合电剖面曲线均在矿体上呈明显的低阻异常反映，并在中心部位形成正交点。
石墨矿具有良好的导电性特性，视电阻率值约102～105欧姆·米，与非矿围岩间存在明显的地电化学差异，从而形成自然极化电场，在地面可观测得到清晰的自电异常为人们识别。
4、方法技术
4.1异常找矿意义
本次石墨矿自电普查取得了良好的找矿地质成果，全区发现了2处自电（负）异常，其找矿意义如下：
甲类异常1处，即安乐寺异常区（ZD-1），经地面工程查证见到浅部的石墨矿（化）体，异常成矿地质—地球物理条件有利，推断它们在深部能找到含石墨矿（化）体。
乙类异常1处，即静居庵异常区（ZD-2），它们成矿地质—地球物理条件较有利，推断它们在深部位有可能找到含石墨矿（化）体。
本次物探工作所圈定的1处甲类异常和1处乙类异常，具有异常强度和规模较大、连续性较好等特点；异检剖面亦有低阻地质体相对应，地质背景亦显示地层有利、常伴有大理岩带分布，推断它们为发育于地层中的石墨矿化富集引起，可作为石墨矿工作靶点提供使用，异常解释章节中所给出的石墨矿（化）体的相关产状要素，亦可供参考。这些异常的发现，展示了工区的石墨资源潜力，对改善该地区的石墨矿资源态势发挥重要作用。
4.2技术方法
本次物探找矿工作成果充分证明，“运用自电法扫面发现异常，然后运用直流电法进行异常检查，作出评价后及时开展地面工程查证”的工作流程经济合理，其探寻石墨矿地质效果良好，工作周期快速高效；100m×40m的自电扫面网度选择和异检方法选择（电剖面、电测深等）均较适宜，对自电异常地质属性评价发挥了重要作用。
4.3找矿效果
根据异常分类的基本原则，ZD-1异常具有强度较高，规模较大的特点；异检工作联剖曲线清晰地指示了矿体的倾向、形态及位置，测深得到清晰的低阻异常；地面槽探又发现石墨矿化，推断该异常由石墨矿化体（含石墨片岩）引起，属甲类异常（推断矿化异常），推断矿化体产状较陡。由于ZD-1异常清晰，范围较大，所处地质部位于成矿有利，推断认为ZD-1异常尚有一定的找矿潜力。ZD-2异常自电异常清晰可见，范围较大，地面探槽又发现石墨矿化，所处地质部位于成矿有利，推断认为ZD-2异常为石墨矿化引起，属乙类异常。
5、结语
本次石墨矿电法勘探工作由于地球物理前提具备，方法运用合理，技术措施得当，取得了质量合格的观测数据；经数据处理后所编制的成果图件展示了有一定地质规律的自电异常，为该矿区的石墨矿勘查工作提供了地球物理资料和依据，全面完成了设计地质任务。
关于下一步加强地质工作的建议，可按以下三个层面考虑：
1、建议加强异常地区的地质找矿工作部署，在成矿地质条件类似的相邻地区，布置1：10000比例尺的物探地质普查工作，发现新的石墨矿远景区，取得新的找矿效果。
2、在乙类异常分布区，结合异常查证工作，提高矿调地质工作程度，进一步查证1处乙类异常（ZD-2）的地质属性，评价其含矿特征，寻找具工业价值的石墨矿体，可结合商业地质工作同时进行。
3、对1处甲类异常（ZD-1）则可以在加深地面地质找矿工作基础上，安排钻探验证工作，以圈定工业价值的石墨矿体，取得资源量。
物探异常存在相应的不确定性（即专业上称谓的多解性），建议进一步开展钻探验证工作，目的是查明自电异常的地质属性和含矿特征。
参考文献：
[1] 傅良魁，李金铭，何继善等.《电法勘探教程》[M].北京：地质出版社，1983.
论文作者:曹毅,罗小文,吴李季
论文发表刊物:《基层建设》2019年第15期
论文发表时间:2019/8/5
标签：异常论文; 石墨论文; 矿体论文; 地质论文; 基点论文; 工作论文; 电场论文; 《基层建设》2019年第15期论文;