2021, Vol. 30
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2. 山东省地下水环境保护与修复工程技术研究中心, 山东 济南 250014
2. Shandong Research Center for Groundwater Environmental Protection and Restoration Engineering Technology, Jinan 250014, China
山东省莱州市矿产资源丰富，尤其以金为主，是山东省乃至中国金矿的重要产区，分布着百余个金矿床(点)，形成了著名的胶西北金矿集中区. 其中已探明的特大型金矿床4处，分别为焦家、马塘、曲家和新城金矿床，以及望儿山、河西、河东、东季、上庄等大、中型金矿床30处，小型金矿床、金矿点近百处，是我国重要的黄金生产基地[1-2].
焦家金矿床位于著名的焦家断裂金矿带的南端，为我国20世纪60年代末至70年代初发现的金矿成矿类型，命名为“焦家式金矿床”，即破碎带蚀变岩型金矿床，是我国著名的金矿床之一.
为进一步研究金矿成矿规律，在本地区开展了金矿勘查工作[3-6]，进一步追索矿体走向，查明井旁盲矿体并确定其空间位置. 在完成大功率激电中梯扫面与激电测深工作的基础上，对勘探孔152ZK03实施了地-井方位激电测井工作[7-13]. 全方位激电测井揭示了地下岩(矿)层与测井曲线的对应关系，利用其方位曲线电性特征发现了井底盲矿体，取得了较好的地质效果[14-31].
1 地质概况 1.1 区域质背景工作区位于我国著名的三山岛-仓上金矿成矿带与莱州-龙口金矿成矿带的中间地带，地质构造复杂，成矿地质条件有利. 区内岩性以结晶基底和中生代侵入岩为主，基底岩系主要由新太古代花岗岩、古元古代荆山群(粉子山群)变粒岩及侵入其中的中、新元古代变辉长岩和花岗闪长岩组成. 中生代燕山期侵入岩非常发育，出露面积占勘查区总面积的2/3以上. 区内基底构造以近东西向韧性剪切带、片麻理、条带为主，脆性断裂以北东向断裂最为发育.
1.2 钻孔地质概况152ZK03钻孔位于莱州市金城镇，孔深1853.47 m，静水位35 m. 孔位处于胶西北地区焦家金矿成矿带西北、三山岛断裂带东部(图 1). 根据钻孔岩性特征来看，孔内岩性较为简单，开孔5 m第四系后便进入变辉长岩、构造碎裂岩中，160 m以下岩性过渡为二长花岗岩，1450 m左右逐渐接近构造断裂带的边部--绢英岩化花岗质碎裂岩，1750 m左右经主断裂面过渡为花岗片麻岩至孔底.
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图 1 山东莱州-招远地区地质简图 Fig.1 Geological sketch map of Laizhou-Zhaoyuan area in Shandong Province 1-第四系(Quaternary)；2-古元古界蓬莱群(Paleoproterozoic Penglai gr.)；3-古元古界粉子山群(Paleoproterozoic Fenzishan gr.)；4-古元古界荆山群(Paleoproterozoic Jingshan gr.)；5-太古宇胶东群(Archean Jiaodong gr.)；6-早白垩世艾山岩体(Early Cretaceous Aishan rock mass)；7-早白垩世郭家岭岩体(Early Cretaceous Guojialing rock mass)；8-晚侏罗世玲珑岩体(Late Jurassic Linglong rock mass)；9-地质界线(geological boundary)；10-断裂(fault)；11-金矿床(gold deposit)；12-研究区(study area) |
焦家断裂带是胶东金矿成矿区内一条规模较大的断裂构造带，在东西宽约6 km的范围内由10余条相互平行的北东向断裂构造组成. 主干断裂下盘往往沿走向及倾向发育有分支断裂，沿走向的分支表现为分支复合和分支尖灭两种. 分支复合主要集中出露于红布、河西、侯家、新城、河东一带；分支尖灭主要出露于焦家矿区东北端、龙埠及邱家附近. 龙埠附近分支断裂走向北东东，倾向南东，倾角近直立，延伸几十米到几百米，宽几十厘米到几米，宽度变化较大，属张扭断裂，于北东端尖灭，南西端与主干断裂汇合. 寺庄、邱家附近分支断裂走向北北东-北东，延伸200~1200 m，宽度10~100 m，变化较大，倾向北西，倾角30~40°，属压扭性质，于北东端尖灭，南西端与主干断裂汇合.
沿反倾向上的分支出现于主干断裂倾角由陡变缓的转折地带，走向上主干断裂由北东向北北东方向变化的转折部位，成群出现，虽接近主干断裂却不与主干断裂相交，组合形态呈雁行状，往往赋存有小矿体.
2 地球物理特征为更好地解释激电测井曲线，开工前用标本架法对152ZK03钻孔岩心采样进行了电性参数测量，统计岩石电性参数见表 1.
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表 1 岩心物性测定成果统计表 Table 1 Physical property measurement results of cores |
由表 1可以看出，本区岩(矿)石电性差异明显，特别是参数ηs差异尤为突出，黄铁绢英岩化碎裂岩呈低阻高极化特征，其极化率高出主要围岩二长花岗岩的几倍. 绢英岩化花岗质碎裂岩仅次于黄铁绢英岩化碎裂岩，呈相对低阻高极化特征. 其余岩性极化率值相差不大，电阻率呈高阻特征. 各岩石在电性特征上的差异为激电测井提供了地球物理基础.
3 工作方法技术 3.1 仪器及性能校验本次井中激电测量工作使用仪器为重庆地质仪器厂生产JCH-3绞车控制器、JD-3软电极系探管、DJF-2型大功率激电智能发射机一台、DJS-8A型数字直流激电接收机一台. JCH-3绞车控制器工作电源为单相交流220 V电源，10 kW雅马哈发电机一台配套DZ-2整流器作为供电电源.
开工前对所使用的仪器设备进行全面系统的检查，使用DMF-1激电模拟器对激电接收机进行了稳定性检查，所用仪器的精度均满足要求.
3.2 激发极化法测井本次激发极化法测井采用顶部梯度电极系装置，电极系装置为N5M15A，点距5 m，异常部位加密至2.5 m，矿化部位加密到1 m. 为了更好地避免岩矿石极化后的剩余极化电位(尚未完全衰减的二次电位)，相对增加连续两个点之间的测量时间间隔，以保证最佳地质效果.
3.3 地-井(方位)方式测井地-井方式测井采用梯度装置点测方式，即M、N极同时下井，深度记录点在MN极中点. 井口方位A0电极位于井口(接套管)，另一供电电极B置于无穷远. 在主剖面上进行主、反方位测量并在垂直主剖面的辅助方位上做两条辅助方位的测量. 根据现场试验，本次方位布置为：MN=20 m，RA=500 m，RB=5100 m.
4 激电异常特征及地质效果分析 4.1 井中激电测井异常背景值与异常下限的确定本次激发极化法测井中，视极化率最大值为13.10%，最小值为3.38%，平均值为7.07%. 在激发极化法测井曲线上读取围岩井段平均视极化率作为背景值，即视极化率背景值ηB=7.07%，根据ηa下限=ηB+1.7N(N为标准偏差，计算为1.24%)，ηa下限=ηB+1.7N=9.17%.
地-井(方位)方式测井中，在RA=0地-井方位曲线上选取视极化率背景值. 去除已知矿化异常处的高值，计算平均值为4.38%，作为方位测井的视极化率异常背景值，即ηB=4.38%，根据ηa下限=ηB+1.7N(N为标准偏差，计算为1.58%)，ηa下限=ηB+1.7N=7.08%.
异常的划分原则：1) ηa值在其异常下限以上；2)电阻率曲线以幅值拐点根部为分层点.
4.2 激电异常解释与推断图 2为152ZK03孔的激电测井曲线图，极化率变化范围为7%~14%，电阻率变化范围为500~7000 Ωm，两者反向跳跃特征明显. 在1525~1570 m、1685~1700 m、1716~1725 m电性特征为明显的低阻高极化，钻孔资料揭示该部位存在不同程度的黄铁矿化和绢英岩化现象.
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图 2 152ZK03孔激电测井曲线图 Fig.2 IP logging curves of borehole 152ZK03 |
激电测井与地-井方式r=0曲线均出现了低阻高极化异常特征，地-井其他四方位测量曲线在相应位置也出现了异常. 1525~1570 m、1685~1700 m、1716~1725 m附近，120°、300°两支曲线跳跃震荡，总体形态一致，但300°(倾向一侧)异常幅度明显高于120°(反倾一侧). 300°一侧在1550 m和1721 m分别取得极大值21.1%、15.6%，平均值9.82%；120°一侧在1553 m和1721 m分别取得极大值9.31%、10.1%，平均值7.35%. 不管是极大值还是平均值，300°一侧都比120°一侧高，这表明该矿化体矿化程度300°一侧优于120°一侧，或矿化体主要沿倾向一侧延伸.
对比地-井方位测量中30°和210°两支曲线，30°一侧在1560 m和1722 m分别取得极大值7.08%、7.02%，平均值6.84%；210°一侧在1562 m和1724 m分别取得极大值7.02%、7.03%，平均值6.89%. 不管是极大值还是平均值，30°一侧和210°一侧极化率差异较小，无明显方向性，这表明该矿化体30°和210°两方位展布较均匀，矿体有向北西方向侧伏的可能.
5 隐伏矿体验证追索2018年，山东省莱州市招贤地区金矿普查工作对前期激电测井工作推测的隐伏矿体进一步验证. 验证孔编号160ZK01(钻孔柱状图见图 3)，位于152ZK03孔北西方向，终孔深度1852.17 m，累计揭露蚀变段约70 m，激电测井工作的成功开展为下一步找矿工作指明了方向.
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图 3 验证孔160ZK01钻孔柱状图 Fig.3 Columnar section of verification borehole 160ZK01 |
1) 低阻-高极化异常与岩体的黄铁绢英岩化及硅化有关，是莱州市招贤地区金矿、多金属矿化体的主要异常特征，也是蚀变矿化的标志. 本研究可为该地区类似激电测井工作的开展提供有意义的参考.
2) 电阻率、极化率和自然电位为激电测井主要测量参数，极化率参数较电阻率和自然电位对多金属异常反映更加明显，可作为指示矿体位置及方位的主要依据.
3) 激电测井和地-井方位测井方法因供电电极或测量电极更接近矿体，测量到的激发极化特征更明显，不但可以较准确地圈定井壁激电异常，还可以推测出孔旁盲矿体的位置及分布特征，为多金属勘查中行之有效的地球物理勘探方法.
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