陈 峰

(核工业二三〇研究所，湖南 长沙 410007)

井中激电方法以理论与技术研究为主 (蔡柏林,1988)，在铀矿勘探领域应用尚未深入(何永胜等，2004；文雪峰等，2005；李建新等，2011；吕玉增等，2012；郭博等，2015；韦金文等，2017；杨兴等，2017；薛宝林等，2020；王锋等，2020；张鼎，2021)。已有研究者采用地-井和井-地两种井中激电方式在新疆吐哈盆地开展了实地测量(陈汉波等，2016；安然等，2018)。测量结果表明，井-地方式电阻率测量效果良好，反映了深部成矿层位的起伏。铀矿体赋存在视电阻率ρs小于50 Ω·m的低阻区，即铀矿体在本区具有低阻特征。高阻区域反映了古地貌花岗岩的相对隆起，是物源区和地下水的径流区；低阻区域显示了古地貌的坳陷，是有机质沉积和铀富集还原的良好环境，因而形成了厚约十几米的矿体。钱德儒(2021)认为在有铁套管的钻孔中，可做井-地电阻率测量，追索钻孔未及地段的矿体，以扩大矿体范围和储量。朱长喜(2011)在广东诸广山地区铀矿山井中、坑道中开展了物探方法应用试验，认为地-井电磁异常能够反映钻孔附近的构造裂隙、岩石蚀变发育等特征，同时也可反映裂隙带内蚀变发育及铀矿化等信息(朱春生等，2012)。

以向阳坪铀矿床为例，从与铀矿化紧密相关的黄铁矿蚀变、赤铁矿蚀变入手，系统收集向阳坪地区地质与物化探资料，开展与铀成矿密切相关的矿化蚀变带物性参数测量。初步查明含矿蚀变带与不含矿蚀变带的电性参数响应特征，通过开展地-井式多方位的井中激电测量，研究井中激电异常与成矿有利的赤铁矿、黄铁矿蚀变之间的关系，为攻深找盲提供找矿依据。

1 地质概况

研究区出露岩体主要为印支期香草坪岩体、燕山早期第二阶段豆乍山岩体、燕山晚期细粒花岗岩脉等。其中燕山早期豆乍山岩体和印支期香草坪岩体铀含量较高，为主要产铀花岗岩体。

研究区构造发育，主要由近SN、NNE、NW和NE向5组断裂构成本区构造的基本格架，其中以近SN向和NNE向断裂最为发育，为主要控矿含矿断裂。自东向西依次分布有F7、F8、F9、F10、F11等断裂带(图1)，各断裂带均由一系列次级断裂组成，这些次级断裂密集发育，成带出现，或平行、或相交、或尖灭侧现(谭双等，2021)。这些断裂的交汇夹持部位、构造变异部位以及切割香草坪岩体、豆乍山岩体及其接触带等部位，控制了区内铀矿体、矿化体及异常点带的分布。

2 地球物理特征

向阳坪铀矿床的围岩蚀变主要为赤铁矿化和黄铁矿化，矿石矿物主要为铀-赤铁矿和铀-黄铁矿。前人对该地区围岩、蚀变岩和矿石的电性参数差异统计结果显示，向阳坪铀矿床中与铀矿化密切相关的围岩、蚀变岩和矿石的电性参数差异明显(表1，2)。因此可开展井中激电测量，探测与铀矿化密切相关的极化体，从而达到间接寻找深部盲矿体的目的。

表1 向阳坪铀矿床岩石电性参数表

表2 广西苗儿山中段芥菜坪地区岩石电性参数表

同时对开展地-井测量方法研究的地段进行了岩性鉴定，主要包括中粗粒黑云母花岗岩、二云母花岗岩、黄铁矿化和赤铁矿化蚀变岩(表3，图2)。

表3 向阳坪铀矿床岩芯标本电性参数测定统计表

岩芯标本电性参数测定统计结果(表3)显示：①中粗粒黑云母花岗岩与中细粒黑云母花岗岩的电性参数基本相同，未有差异；②黄铁矿化、赤铁矿化蚀变岩的视电阻率和视极化率与围岩花岗岩体有明显差异；③黄铁矿化蚀变岩电性参数呈低阻高极化，赤铁矿化蚀变岩电性参数呈中阻中极化。

3 地-井测量工作原理及参数选择

3.1 工作原理

井中激电的工作原理同地面激电的工作原理一样，都是以岩矿石的激发极化机理为基础。地-井方式激电是指将供电电极 A、B 布置在地面，A极置于距井口一定距离处或者置于井口，B极置于无穷远，测量电极M、N置于井中(图3)。

通过井的地理优势去接近矿体再去开展地-井方式激电测量，能够更加清晰地反映出矿体激电异常。在实际操作中，矿体的极化方向和强度受地面上不同方位或不同距离的 A 极布置的影响。因此把 A 极依次布置在东、南、西、北方向上，在每个方位做测量，通过对各个方向上的激电异常曲线形态和强弱的差异来推断井旁盲矿体的相关地质信息(潘和平，2013；潘和平等，2013)。

3.2 野外工作方法

地-井方式方位测量时，把A、B电极布设在地表，M、N电极布设在井内，其中A电极布置在盲矿的方位称为主方位，布置在盲矿的相反方位称为反方位。为防止主、反方位的激电异常曲线变化不明显，选取的电极A到井口的距离(r)不小于M、N电极中心位置到井口的距离(d)。

3.3 点距选择

本次地-井式井中激电测量采用梯度装置，即将M、N电极同时下同一个井，它们上下相距一定的距离(极距LMN=10 m)，深度记录点在LMN中点。与电位装置相比较，梯度装置具有测值较大、易于观测读数、异常形态较简单、便于推断解释等优点。梯度装置的大极距会给观测带来方便，并能减小井壁局部不均匀性对测量结果的影响(吴至善等,1976)。但是极距增大，外来电干扰的影响也会增大，同时由于平均作用，异常曲线也会变得平滑，不利于分辨规模较小的矿异常。综合这两个方面的因素，LMN距离通常为10～20 m。只有当二次场电位差读数过小，不能保证观测精度时，才适当加大极距LMN。

3.4 电极A到井口距离的选择(r)

一般来说，r愈大，方位测量的探测范围就愈大，但并非呈简单的正比关系。实际工作中应根据两种情况选择最佳距离r：有利于获得最明显的井中激电异常；有利于获得最显著的方位差别。

根据r与球体激电异常幅值之间的关系(图4)可以看出：①当r=d时，球体视极化率值最大，二次场值(ΔV2)异常反映最明显；②而对于视极化率曲线来说，由于井轴上极化场随r增大而衰减的速度要比二次场随r增大而减小的速度大得多，故视极化率异常幅度随r增大而增加。因此，当选择视极化率为主要参数时，在保证读数精度的条件下，应当尽量选用较大r值。

3.5 方位数的选择

当r=0时,地-井曲线是必测的，目的是为了取得视极化率的背景值、发现井底盲矿和进行对比解释(黄智辉，1979；郭刚，1996)。最基本的方位测量组合方式为：在主剖面上进行主、反方位及r=0这三条地-井方式的测量。同时在垂直主剖面的方位上做一条辅助方位测量。为了便于将不同方位的测量结果进行对比，各A极方位的r值应相等，测量装置及供电电流强度也应力求相同。

3.6 B极距离rB的选择

B极(图5)至井口的距离rB必须足够大，距离过小会影响勘探深度和探测范围，使异常曲线发生畸变而造成推断解释上的困难。B极距离过大也会给工作带来不便，而且无此必要。《井中激发极化法技术规程》要求rB>3r(中华人民共和国国土资源部，2016)，结合实际测量地形条件限制，rB选定为600 m。

本次装置试验采用两套参数进行试验研究(图6)。虚线实验参数：LMN/2=5 m,rB=600 m，r=200 m，测量点距为10 m。实线实验参数：LMN/2=10 m，rB=600 m，r=200 m，测量点距为20 m。

结果显示(图6)，大极距探测范围大，曲线由于平均作用变得平滑，因而不能详细分层，但有利于了解岩矿层的电性和选取背景。小极距由于探测范围小，它能很好地反映出矿层中的局部不均匀性(夹层)，从而可详细分层。因此本次地-井式井中激电测量装置在局部蚀变岩地段即测量的重点地段采用虚线实验参数，在围岩地段采用实线实验参数。

4 地-井式激电异常特征研究

围绕向阳坪铀矿床两个主要黄铁矿化含矿蚀变构造F9、F10揭露的3个钻孔进行地-井式井中激电测量(图7)，主要探测F9、F10构造带黄铁矿化蚀变带的延伸情况。

4.1 ZK0-16激电异常特征

选择在已知剖面0号线钻孔ZK0-16进行井中激电测量，测量方位Ra分别为主方位272°、反方位95°、侧方位202°。当r=0时，井中激电测量曲线(图8c)显示在孔深140～160 m处井中激电曲线呈现低阻高极化，钻孔在该段揭露到多条黄铁矿化脉体，有较好的对应关系。浅部的碎裂岩未有异常反应。

综合分析测量方位Ra为272°、95°、202°时三条井中激电测量曲线(图8b)异常特征。在孔深140～160 m处主方位曲线在黄铁矿化碎裂岩部位呈现上正下负的“反S形”；反方位特征曲线在黄铁矿化碎裂岩部位呈现异常减弱，特征曲线形态是上负下正的“正S形”，大致符合有限延伸向井倾斜厚板模型；主方位与侧方位测量曲线同步性较好，位置出现少许位移，表明黄铁矿化沿构造倾向往深部及走向上往东向可能有较好的连续性，深部可能存在较好的极化体。主方位与反方位测量曲线差异较大，表明含有黄铁矿化的蚀变岩沿构造倾向往浅部可能存在尖灭现象。

4.2 ZK7-4激电异常特征

7号线钻孔ZK7-4井中激电测量方位Ra分别为主方位272°、反方位95°、侧方位202°。当r=0时，井中激电测量曲线(图9a)显示在孔深90～150 m井中激电曲线呈现低阻高极化，钻孔在该段揭露到多条黄铁矿化脉体，有较好的对应关系。在赤铁矿化蚀变岩地段，井中激电测量视极化率曲线未有明显的异常反应，表明赤铁矿化蚀变带极化率响应较低。

综合分析测量方位Ra为272°、95°、202°时三条井中激电测量曲线(图9c)异常特征。主方位曲线在黄铁矿化碎裂岩部位呈现上正下负的“反S形”，当板状体延伸越大，主方位上的特征曲线正异常区沿其延伸方向伸展也越大，深部可能存在较好的极化体；反方位特征曲线在黄铁矿化碎裂岩部位呈现异常为负，特征曲线形态是上负下正的“正S形”；侧方位特征曲线在黄铁矿化碎裂岩部位与正方位的特征曲线形态近似，初步推断沿该侧方位的构造蚀变岩延伸稳定。

4.3 ZKD7-4激电异常特征

D7号线钻孔ZKD7-4井中激电测量方位Ra分别为主方位272°、反方位95°、侧方位202°。当r=0时，井中激电测量曲线(图10a)显示在孔深140～160 m井中激电曲线呈现低阻高极化，钻孔在该段揭露到多条黄铁矿化脉体，有较好的对应关系。但在500 m后面视电阻率发生畸变，逐步变高。

综合分析测量方位Ra为272°、95°、202°时三条井中激电测量曲线(图10c)异常特征。主方位曲线在黄铁矿化碎裂岩部位的底部呈现上正下负的“反S形”；反方位特征曲线在黄铁矿化碎裂岩部位的底部呈现异常为负，特征曲线形态是上负下正的“正S形”；侧方位特征曲线峰值在正方位的上方，且峰值比正方位大，表明构造蚀变岩沿走向及倾向延伸发生了一定的变化，且构造规模沿该方位可能变大。当孔深超过500 m，由于供电信号急剧减弱，视电阻率发生畸变，因此井中激电测量数据真实性有待研究。

5 结论

地-井式激电测量在井中物探领域有广阔的应用前景，文中结合实际地质、钻孔和物探等资料研究了不同方位的激发极化曲线特征，对矿体的方位和延伸情况进行了预判，对矿体赋存情况进行了综合分析。

(1)地-井激电测量在黄铁矿化蚀变岩地段异常反映强烈，在赤铁矿化蚀变岩地段未有明显的异常反应，反映出该方法在含黄铁矿化蚀变的构造岩中测量更为有效。

(2)黄铁矿化在激电异常中的特征为：主方位特征曲线呈现上正下负的“反S形”，反方位特征曲线呈现上负下正的“正S形”。

(3)侧方位特征曲线能够判断构造蚀变岩沿在走向及倾向上的变化。

(4)激电特征曲线中的正负异常区大小能够判断深部板状体的延伸情况。

(5)由于受钻孔偏斜影响，激电特征曲线的异常反应位置与实际钻孔存在一定偏差。