0 引言

铅锌用途广泛，用于电气工业、机械工业、军事工业、冶金工业、化学工业、轻工业和医药业等领域 （肖湘，2015）。此外，铅金属在核工业、石油工业等部门也有较多的用途，在国民经济生产中占有重要位置。随着国家经济高速发展，对铅锌消耗快，供需矛盾日益突出，需加强铅锌矿勘查研究工作，为经济发展规划提供矿产支持。

黔西北铅锌矿集区位于扬子成矿省西沿，川— 滇—黔成矿域东侧（肖克炎和邢树文，2016；魏本赞等，2019；蔡京辰等，2021），是贵州省重要的铅锌矿产基地，特别是猪拱塘超大型铅锌矿床的发现（吴大文等，2019；何良伦等，2020），该区域迎来了勘查与研究热潮，希望在该区域再次实现突破。丫都矿区位于丫都—蟒洞断裂中段（图1），矿集区东北侧，目前在F₁下盘地表浅部发现铅锌矿体10个（曾道国和吴昭阳，2009），但是基本开采殆尽。调查研究认为丫都矿区外围深部具有寻找铅锌矿的巨大潜力 （蔡国盛和衮民汕，2021^①）。

笔者研究该区域资料发现，丫都外围深部实施工程少，地层和构造变化大，想要在该区域实现找突破，深部是勘查重点，实施地球物理勘查必不可少。近10年来，黔西北成矿域上开展过多种地球物理勘查工作（张盛，2012；闫维华等，2016；曾道国等，2018；焦智伟等，2020；卢卯等，2020，2021），取得了一定的成果，其中丫都地区仅在2005年开展了少量的 TEM 重叠回线测量工作，方法探测深度较浅，且工作范围较小，对深部找矿没有指导意义。通过收集分析黔西北成矿域公开发表的地球物理勘查资料发现，在黔西北铅锌矿找矿勘查中，应用最多的地球物理是激发极化法（IP）。其对浸染状、条带状、块状等金属硫化物有很好的识别能力，是直接找矿的有效方法，但是激发极化法勘查中剖面法有中间梯度装置、偶极装置、近场源装置和联合剖面装置，激电测深中有对称四极装置、三极测深装置、温纳装置和等比装置等，每一种装置对不同形状的矿体反应灵敏度不同，选择最佳的装置组合才能达到最佳的勘查效果。因此，笔者选取了激电中梯、对称四极测深和三极测深的多装置的组合方法在该区域开展勘查研究工作，有效缩小了勘查靶区，精确定位异常的空间展布，实施的钻孔与异常吻合好，推测本区具有很好的找矿前景，值得进一步开展找矿工作。

1 地质与地球物理特征简介

研究区大地构造位于扬子陆块西缘，处于特提斯—喜马拉雅构造域与滨太平洋构造域两大构造单元结合部位，鄂湘渝黔前陆褶断冲断带六盘水裂陷槽内（图1）。在综合地层划归上属于上扬子地层分区中的黔西北地层小区，碳酸盐岩建造为区内主要含矿岩系的岩石建造（周丽芳等，2020）。

1—侏罗系；2—三叠系；3—二叠系；4—石炭系；5—泥盆系；6—志留系；7—断层；8—地层界线；9—省级界线；10—铅锌矿床；11—研究区位置

1.1 地层岩性

研究区主要出露志留系、泥盆系、石炭系、二叠系及第四系（图2）。其中，下志留统韩家店组（S₁h） 为区内出露的最老地层，为碎屑岩建造；泥盆系出露中上泥盆统，主要为碳酸盐岩建造；石炭系以碳酸盐岩为主；二叠系主要为陆相碎屑岩和碳酸盐岩。除第四系不整合覆于各地层之上外，其余各地层间接触关系均为整合或假整合接触。

1.2 构造特征

研究区位于丫都—蟒硐成矿带的中段，区内主体构造线方向为北西向，北东向构造为晚期构造，错断了北西向构造（图1）。主要发育 F₀（铜炉上断层）、F₁（丫都断层）、F₂（菜园子断层）3条区域性逆冲断层，3条逆冲断层之间地层褶曲强烈，近断层部位受牵引构造容易形成层间滑脱空间，总体呈现出近断层翼部地层倾角缓，远离断层翼部地层倾角陡的膝折式背斜，3条断层之外地层褶曲逐渐减弱，褶皱变为宽缓。由3条逆断层及推覆体构成的丫都—蟒洞推覆构造体系（褶断带）是丫都蟒洞铅锌银成矿带的主体。铅锌矿和铁矿产于北西向断裂带中或两盘层间剥离空间区内主要的控矿构造。其中，F₀ 断层出露于区内北东部外围，走向北西，倾向南西，为矿区铅锌矿、铁矿的控矿断层。倾角约 65°，往北西延伸与F₁断层复合。F₁断层走向北西，倾向南西，倾角 50°～65°，破碎带宽半米至数十米。该断裂矿化强度高，主要有锌、铅、铁及铜矿，主要矿体产于断裂下盘茅口组（P₂m）及下伏栖霞组（P₂q）灰岩中，其次在石炭系碳酸盐岩中也有产出，在断裂的分支、复合及交会部位相对较为富集。是区内铅锌矿的主要控矿断层。F₂断层，走向北西，倾向南西，倾角约 70°，该断层含褐铁矿黏土，围岩铁锰碳酸盐化强烈，为区内铁矿控矿断层。区内发育北东向构造边主要是 F₅、F₆、F₇、F₈、F₉断层。倾角 65°～70°，断层走向延伸一般小于1 km，具有走滑张性断层特征。

1—第四系；2—中二叠统栖霞组—茅口组；3—中石炭统黄龙组—马坪组；4—下中石炭统摆佐组；5—下石炭统上司组；6—下石炭统旧司组； 7—上泥盆统尧梭—忘城坡组；8—中泥盆统鸡窝寨组；9—中泥盆统独山组；10—中泥盆统邦寨组；11—上泥盆统高坡场组；12—下中盆统蟒山组；13—下志留统韩家店组；14—地质界线；15—断层及编号；16—见矿钻孔；17—激电中梯测量范围；18—激电测深所在线

1.3 岩（矿）石电性参数特征

研究区岩（矿）石电性参数测量工作均在野外完成，系统采集区内出露的各类岩（矿）石标本，利用切割机切割成规则形体，用清水浸泡24 h，尺寸采用游标卡尺进行测量。各类岩（矿）石测量结果统计见表1。

通过对测量结果求取算术平均值，对比矿石和围岩的极化率和电阻率参数可以看到，本区灰岩和白云岩极化率均值 0.57%～1.57%，砂岩和泥岩的极化率均值 1. 00%～2.61%，铅锌硫化矿极化率均值 13.47%，约是围岩的 5～10 倍；灰岩和白云岩电阻率均值10217～23931 Ω·m，砂岩和泥岩电阻率均值 1007～3587 Ω·m，铅锌硫化矿电阻率均值 182 Ω·m，是围岩的1/10～1/100。铅锌氧化矿电阻率均值 1724 Ω·m，约是围岩的 1/3～1/10。所以本区铅锌矿和围岩具有明显的电性差异。同时黄铁矿高极化低阻特征，与铅锌矿较为接近。

2 工作方法

2.1 工作方法原理

激发极化法是以地壳中不同岩、矿石的激电效应差异为物质基础，通过观测与研究人工建立的直流（时间域）或交流（频率域）激电场的分布规律进行找矿和解决地质问题的一组电法勘探分支方法。激电法是勘查各类金属矿产的主要方法，特别是对电阻率与围岩相差不大的浸染型金属矿床而言，与电阻率法和电磁法相比更为有效（李金铭，2005；谢升浪等，2020）。实际工作中，地下不可能是均匀大地，所以激发极化法实际工作测得极化率值和电阻率值均是视极化率和视电阻率。

a—中梯装置；b—对称四极；c—三极测深

2.2 装置特点

（1）中梯装置：A、B、M和N在同一条直线上，AB 距离一定，MN 沿同一方向移动进行测量（图3a）。在其他条件相同的情况下，AB 极距越大，建立的中间均匀场区观测范围越大，工作效率越高，探测的深度越深，但是随着 AB 的增大，一次场的电位差越小，如果电源功率允许条件下，宜选用较大极距的 AB。本次激电中梯测量为同时满足电源功率和探测深度条件，可以获得较好的中梯异常特征，并考虑本区深部铅锌矿异常产出深度在 800 m 范围以内，那么 AB 极距为极化体 4 倍顶深来估算（中华人民共和国国土资源部，2016），AB=4×800=3200 m。 MN极距应满足关系式MN=（1/50～1/25）AB，同时需要兼顾中间梯度装置发现目标体的规模大小和施工方便，确定 MN=120 m。结合卢卯等（2020）在临近矿区研究成果，供电周期 32 s，断电延时 200 ms，取样宽度80 ms。

（2）对称四极测深：供电电极AB，测量电极MN，记录点位于 MN 中心，同时改变 AB、MN 距离（图3b），就可以获得地下不同深度地质体信息，达到识别地下电性结构的目的。本次对称四极装置严格按照 MN/AB=1/10 进行，根据该区深部矿的延伸情况，AB/2 深部间距加密设计为 50 m，MN 与 AB 等比同步增大，由于 AB/2距离加密，MN/2是依次递增所以不设接头。AB/2最大为2000 m（表2）。

（3）三极测深：大功率激电三极测深普遍应用于金属矿勘查中，具有分辨率高、效率高和勘探深度大等优点，对小的异常也能有较好的反映，特别适合精度高、异常小的探测（沈林群和张国鸿， 2017；程华等 2018；杨波等，2020）。当开展三极测深时，A极相当于点电源，B极（无穷远极）位于大于 5倍勘探深度的地方，且垂直于测线方向，测点位于 MN 中心（图3c）。本次测量采用双边三极测深，在结合相关规范和矿区条件下，保证测量深度的同时进行浅部与深部异常分离，B 极布设点位于垂直测线中心点 6 km 地方，A 极采用表3 所示参数进行滚动。

3 异常解释分析

3.1 激电中梯测量异常解释分析

本区视极化率背景值为 1.53%，待定系数为 0.58，通过式1计算确定本区异常下限为2.4%。

式（1）中：ηax 为异常下限，ηab 为背景值，N 为待定系数，ηai为测量值，n为测量点数。

为了更好区分异常，进行了强弱异常分离，将极化率小于 2.4% 的区域去掉，图4a 中可以看到强弱异常分带明显，测区北东面获得 6 个弱异常（编号：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ和Ⅵ），测区南西面获得 5 个强异常（编号：①、②、③、④和⑤），共计 11 个异常，每个异常特征都不尽相同，根据激电中梯测量结果和已知的地质情况、岩矿石电性参数特征，结合每个异常的规模和形态，进一步分析产生异常的原因。

（1）Ⅰ中高极化低阻异常：呈圈闭长条状，走向北西，极化率 2.4%～2.8%，电阻率小于 1000 Ω·m，通过地表核实，该异常范围内地表出露岩性为碳酸盐岩，地表未见干扰源，异常真实可靠，推测可能为矿致异常（图4b）。

（2）Ⅱ中高极化中高阻异常：异常未圈闭，走向北西，极化率 2.4%～3. 0%，电阻率整体大于 1000 Ω·m，通过地表核实，该异常范围内有断层 F₁穿过，地表在断层 F₁上盘出露碎屑岩，在断层 F₁下盘出露碳酸盐岩，地表未见干扰源，异常真实可靠，且在本异常区内实施的钻孔 ZK7201 见 4.5 m 厚低品位铅锌硫化矿，推测为矿致异常。

（3）Ⅲ异常极化率呈中高极化，电阻率呈北东高阻，南西低阻特征，异常圈闭，极化率 2.4%～3. 0%，异常南西部分电阻率低于 800 Ω·m，异常北东部分电阻率整体大于 1000 Ω·m，通过地表核实，电阻率高低分界面为断层F1界面，断层南西面为断层 F1 上盘，地表出露岩性为碎屑岩，断层北东面为 F1下盘，出露地层为碳酸盐岩，地表未见干扰源，异常真实可靠，推测可能为矿致异常。

（4）Ⅳ中高极化中低阻异常：异常呈圈闭椭圆状，极化率2.4%～2.8%，电阻率整体低于2000 Ω·m，通过地表核实，地表出露地层为碎屑岩，地表未见干扰源，异常真实可靠，推测可能为矿致异常。

（5）Ⅴ中高极化低阻异常：异常圈闭，极化率 2.4%～2.6%，电阻率小于 1000 Ω·m，通过地表核实，该异常范围内地表出露岩性为碎屑岩，地表未见干扰源，异常真实可靠，推测可能为矿致异常。

（6）Ⅵ极化率呈中高极化，电阻率呈北东高阻，南西低阻特征，异常圈闭，极化率 2.4%～2.8%，异常南西部分电阻率低于1000 Ω·m，异常北东部分电阻率整体大于 1200 Ω·m，通过地表核实，电阻率高低分界面为断层 F₁界面，断层南西面为断层 F₁上盘，地表出露岩性为碎屑岩，断层北东面为 F₁下盘，出露地层为碳酸盐岩，地表未见干扰源，异常真实可靠，推测为可能矿致异常。

（7）①高极化中高阻异常：异常未圈闭，极化率整体大于 3. 0%，最大值大于 4.2%，电阻率 1400～2000 Ω·m，通过地表核实，该异常南西约 300 m 处为多台风力发电机组，异常附件有风力发电，所以推测该异常为风力发电引起的干扰异常。

（8）②高极化中高阻异常：异常为分隔开的两部分组成，极化率 3.2%～3.4%，电阻率整体大于 2000 Ω·m，通过地表核实，地表出露岩性为碳酸盐岩，地表没有输电线等干扰，异常可靠，推测可能为矿致异常。

（9）③高极化中高阻异常：异常未圈闭，极化率 3. 0%～3.6%，电阻率 1400～2000 Ω·m，通过地表核实，该异常断层 F₂附近，地表岩性为碳酸盐岩，通过收集到的地质资料对比，该异常外邻近矿区实施的钻孔 ZK23-2见菱铁矿、黄铜矿，结合本区的岩矿石电性参数特征，推测该异常为菱铁矿和黄铜矿引起的异常。

（10）④高极化中高阻异常：异常未圈闭，极化率 3. 0%～3.8%，电阻率 1400～2000 Ω·m，通过地表核实，该异常断层 F₂附近，地表岩性为碳酸盐岩，通过收集到的地质资料对比，该异常南西面正在实施的坑道工程开采出了菱铁矿、黄铜矿，结合本区的岩矿石电性参数特征，推测该异常为菱铁矿和黄铜矿引起的异常。

（11）⑤高极化高阻异常：异常呈圈闭长条状，极化率 3. 0%～3.4%，电阻率大于 2400 Ω·m，最大值大于 4400 Ω·m，该异常断层 F₂附近，地表岩性为碳酸盐岩，通过收集到的地质资料对比，收集到该异常范围内实施了钻孔工程未见矿体，推测为干扰异常。

3.2 对称四极测深结果解释分析

从72线1360号点（图5a）和1400号点（图5b）的反演结果来看，具有很好的一致性，电阻率值呈低 —高的“G”型曲线，在 550 m 以浅电阻率一直较低，之后开始逐渐升高。同时可以看到极化率值大多数小于 1.8%，以 1.8% 为异常下线进行划分异常，两个测点的极化率值都有两个明显的峰值出现，在地下 300～500 m 之间出现第一个异常，在地下 700～800 m 之间出现第二个异常。结合极化率和电阻率可以看到第一个表现为高级化低阻特征，第二个异常表现为高极化高阻特征。通过与实施的钻孔 ZK72-1 结果进行对比发现，第一个异常处于断层 F1 破碎带和二叠系中统的栖霞组和梁山组之间，通过现场岩心进行观察，在 300～500 m 之间的岩心都含有大量黄铁矿，结合本区岩（矿）石电性参数结果可知，第一个异常是黄铁矿引起。第二个异常由于深度大，结合地质推测该位置为碳酸盐岩，所以推测该异常可能为低品位或者浸染型铅锌矿引起。

3.3 三极测深结果解释分析

为了解平面异常的深部展布情况，选取了64线进行双边三极测深，点距 20 m，穿过②强异常和Ⅲ 弱异常区。测量结果用俄罗斯莫斯科大学开发的 ZondRes2D软件进行反演，主要步骤为坏点剔除、曲线圆滑、反演网格剖分和数据反演成图4 大部分组成，反演方法采用聚焦（Focused）算法使用平滑算子和附加对比度聚焦的最小二乘法反演。

a—72线1360点号；b—72线1400点号

从极化率反演断面图上看（图6a），整体极化率比较低，大多数低于 1.5%，以 1.5% 为下限划分异常，获得了 4个异常，第一个异常在 0～160号点，标高 2100 m 以上，电阻率为中低阻特征（图6b），通过现场复核本区域有高压输电塔和通信光缆，推测为干扰异常。第二个异常在 700～900 号点，标高 2100 m 以上，电阻率为中低阻特征（图6b），结合地质情况，该范围内是碎屑岩地层，不能形成铅锌矿矿体；第三个异常在 700～1200 号点，标高 1700 m 以下，电阻率为中低阻特征（图6b），结合地质资料推测该范围内以碳酸盐岩为主，具有形成铅锌矿条件，推测可能是铅锌矿引起的响应。第四个异常在 1200～1500 号点，标高 1900 m 以上，电阻率为低阻特征（图6b），对比钻孔ZK64-10结果看到，480 m附近见铅锌硫化矿体，厚8m，品位2. 0%，660 m附近见铅锌氧化矿体，厚 12m，品位，20%。所以本异常为铅锌矿引起的异常响应。

4 结论

（1）本研究首次在黔西北地区采用了激发极化法多种装置组合方法进行勘查，激电中统装置可以快速缩小勘查靶区，降低勘查风险与资金投入，双边三极测深可以有效降低地形等因素对测量结果的干扰，可以获得异常的空间展布，值得推广应用。

（2）结合实施的钻孔，说明激电中梯测量、对称四极测深和三极测深在本区具有很好的应用效果，不仅具有很强发现异常的能力异常。钻孔实施的结果与异常具有很好地对应，推测本区具有很好的找矿空间，值得进一步开展找矿工作。

（3）对称四极测深结果不能用AB/2作为异常深度，需要将AB/2的值乘以地区经验系数0.41进行反演后的异常深度与实际深度才能有较好的对应关系。

注释

① 蔡国盛，衮民汕 .2021. 赫章县铅锌资源潜力调查评价报告 [R]. 贵阳：贵州省有色金属和核工业地质勘查局，15-105.

参考文献