安徽省沿江地區(qū)典型礦床CSAMT異常模式構(gòu)建

陸大進(jìn) 薛國強 張 凱 湯正江

(1.安徽省勘查技術(shù)院 安徽合肥) (2.中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所 北京)

安徽省沿江地區(qū)典型礦床CSAMT異常模式構(gòu)建

陸大進(jìn)1薛國強2張 凱1湯正江1

(1.安徽省勘查技術(shù)院 安徽合肥) (2.中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所 北京)

在安徽省沿江地區(qū)典型礦床進(jìn)行綜合物探異常模型構(gòu)建,其中CSAMT法在異常模型構(gòu)建中取得較好的效果,在深入認(rèn)識礦區(qū)的成礦規(guī)律和控礦因素的基礎(chǔ)上,對CSAMT數(shù)據(jù)進(jìn)行了預(yù)處理和反演,成功地反映礦體(脈)附近電性規(guī)律,為類似地區(qū)勘查提供方法依據(jù)。

CSAMT隱伏礦;異常模式;成礦規(guī)律;地球物理勘探

0 引 言

開展深部隱伏礦勘探工作是實現(xiàn)找礦重大突破的有效途徑,對于緩解資源壓力、促進(jìn)經(jīng)濟發(fā)展和找礦理論發(fā)展均具有十分重要的意義。CSAMT法是一種使用人工源、在改變頻率的條件下測量卡尼亞視電阻率進(jìn)行測深的方法。以其勘探深度大(通?？蛇_(dá)2 km)、分辨能力強、觀測效率高等特點成為研究深部地質(zhì)構(gòu)造和尋找隱伏礦的有效手段[1]。

在安徽省沿江地區(qū)典型礦床開展CSAMT測量,對數(shù)據(jù)進(jìn)行了處理。結(jié)合成礦規(guī)律和控礦因素,對CSAMT數(shù)據(jù)反演結(jié)果與已知地質(zhì)情況對比,CSAMT法電阻率電阻率等值線形態(tài),與已知礦體空間賦存狀況進(jìn)行對比。

1 區(qū)域地質(zhì)特征及地球物理特征

1.1 廬江縣龍橋鐵礦地質(zhì)特征及地球物理特征

地質(zhì)特征:龍橋鐵礦位于廬江縣城東南30 km處的缺口鎮(zhèn),礦床處于廬樅火山巖盆地北部邊緣與基底沉積巖的接合部位,柯家坦—黃梅尖斷裂北東、黃泥河—練潭斷裂與黃屯—小河莊斷裂之間,屬層控沉積—熱液疊加改造型礦床。礦區(qū)地層主要由上侏羅統(tǒng)的火山熔巖、火山碎屑巖、沉積火山碎屑巖以及中、下侏羅統(tǒng)的陸相沉積碎屑巖組成。礦體主要賦存在中侏羅統(tǒng)碳酸鹽巖向含鐵—鈣質(zhì)泥粉質(zhì)砂巖過渡的相變帶中。礦體形態(tài)呈層狀、似層狀,主礦體長2 188 m,平均寬度512 m,平均厚度27.2 m,磁鐵礦全鐵平均品位44%。已探明鐵礦石儲量1.04億t、銅金屬量9.04萬t、伴生硫278.6萬t。

地球物理特征:位于廬樅盆地北部近EW向的航磁異常帶內(nèi)。礦區(qū)南部火山巖分布區(qū)為大片正異常反映,異常曲線呈急劇性跳躍,幅值約為1800-2600nT,北部沉積巖區(qū)為負(fù)異常區(qū)。異常比較零亂,總體走向為SE15°,與鐵礦體總體走向基本一致。

主要巖石的電性差異比較明顯:碳酸鹽巖、二長巖為高阻,侏羅系火山巖為中阻,其經(jīng)角巖化后阻值變高,金屬硫化物礦石低阻。

1.2 安慶市東馬鞍山銅鐵礦地質(zhì)特征及地球物理特征

地質(zhì)特征:東馬鞍山銅鐵礦位于安慶市西北約17公里,礦區(qū)位于揚子準(zhǔn)地臺下?lián)P子臺坳,沿江拱斷褶帶安慶凹斷褶束內(nèi)。區(qū)內(nèi)地層主要為三疊系碳酸鹽巖與碎屑巖。主要褶皺為百子山倒轉(zhuǎn)復(fù)背斜,次級的有鐵鋪嶺向斜、西馬鞍山背斜、龜形山背斜;斷裂按展布方向分為北西向、北東向,近南北向與近東西向四組。東馬鞍山銅礦為矽卡巖型接觸交代礦床。

地球物理特征:磁異常形態(tài)規(guī)則、梯度較緩、幅值高,為具一定埋深規(guī)模較大的磁性礦體引起。

閃長巖體和灰?guī)r阻值較高,其礦化蝕變或破碎充水時,電阻率明顯降低;而鐵銅等塊狀硫化物礦體具有典型的低阻;

1.3 銅陵市銅山銅礦地質(zhì)特征及地球物理特征

地質(zhì)特征:位于安徽省池州地區(qū)銅山,行政屬銅陵市管轄。銅山銅礦大地構(gòu)造位置處在江南地軸和淮陽古陸之間的下?lián)P子拗陷褶皺帶,位于其中的銅陵～貴池斷褶束貴池背向斜的西端。褶皺構(gòu)造線整體呈北東向展布。是長江中下游銅鐵硫金(多金屬)成礦帶中部地段,主要礦產(chǎn)有銅、鐵、鉛鋅、金、硫、鉬、鎢、銻等,其中:中型銅礦床1處、中型金礦床1處;小型銅礦床4處、小型金礦床2處、小型鉛鋅礦床1處;礦點多處。

地球物理特征:礦區(qū)附近航磁異常由兩部分組成,分別反映了小河王巖體和銅山花崗閃長斑巖體,西部磁異常呈近東西向,強度500 nT;東部磁異常呈北東向,強度小于300 nT。

含銅磁鐵礦、含銅黃鐵礦等塊狀金屬礦體具有典型的低阻高極化率特征;花崗閃長斑巖高阻低極化率;沉積巖、變質(zhì)巖亦高阻低極化率。

2 野外工作布置及方法技術(shù)

龍橋鐵礦布置一條CSAMT剖面22線,點距50 m,測點54個;東馬鞍山布置CSAMT勘探剖面2條,點距50 m,物理點84個;銅山銅礦布置CSAMT勘探剖面1條,點距50 m,物理點42個。

圖1 可控源CSAMT法標(biāo)量測量野外布置平面示意圖

可控源CSAMT法是以有限長接地電偶極子AB為場源,以AB偶極中點為頂點,其兩側(cè)60度張角扇區(qū)內(nèi),距AB軸線大于3～5倍趨膚深度的接收測線上,采用多道赤道偶極裝置進(jìn)行標(biāo)量測量,可控源CSAMT法標(biāo)量測量野外布置平面示意圖如圖1所示。在1×10-1～n×104Hz的頻帶內(nèi),同時觀測與場源平行的電場水平分量Ex(f)和場源正交的磁場水平分量Hy(f),儀器自動計算卡尼亞視電阻率。電道Ex電極采用首尾相接的方式布設(shè),磁道Hy磁探頭垂直測線X方向。每個排列兩臺接收機(一臺V8主機一臺輔助機)和一個探頭同時觀測6個點。通過測量水平磁場(Hy)振幅、水平磁場相位(φy)、水平電場(Ex)振幅和水平電場相位(φx),計算出卡尼亞電阻率(ρ)和相位差Δφ=(φx-φy)。場源接地偶極子長度AB控制在2.3 km,收發(fā)偏移距≥8.541 km。供電電流達(dá)20 A。工作頻率為0.125 Hz～9 600 Hz,共50個頻點。

3 資料處理與成果解釋[2～6]

地形對視電阻率影響正演模擬:在進(jìn)行反演計算前,先對地形影響進(jìn)行二維正演計算,然后將實測值減去地形影響值,進(jìn)入反演計算。

近場校正:通過計算機,運用近場校正軟件對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行了近場校正。

靜態(tài)校正:通過空間濾波的手段,平滑地表局部異常源的影響,減小靜態(tài)效應(yīng)。另外還利用了平移法,將有明顯靜態(tài)的整條曲線平移到正常值位置。

反演:結(jié)合收發(fā)距R的大小,AB偶極的長度,發(fā)射電流的大小,采樣間距等裝置的詳細(xì)數(shù)據(jù)進(jìn)行合理的反演計算,得到地下不同深度處的電性分布剖面。

3.1 廬江縣龍橋鐵礦22線電阻率(ρ)斷面圖及地質(zhì)解釋

圖2 龍橋鐵礦建模CSAMT勘查22線視電阻率斷面圖

龍橋鐵礦建模CSAMT勘查22線視電阻率斷面圖如圖2所示。測線有9個勘探鉆孔,控制深度約為標(biāo)高-500 m,最深達(dá)標(biāo)高-800 m。鉆孔勘探剖面所揭示的主要為侏羅系磚橋組(J3zh)與龍門院組(J3l),地層向小號方向緩傾,火山碎屑巖為主,巖性復(fù)雜。侏羅系磚橋組約在標(biāo)高-100 m上方,對應(yīng)電阻率300Ω·m～900Ω·m;標(biāo)高-100 m～-500 m之間為侏羅系龍門院組,中間夾有一層粗安斑巖(τ α π),對應(yīng)電阻率為＜700Ω·m;下方為角巖化蝕變帶(Hf),對應(yīng)電阻率為700Ω·m～3 000Ω·m,鉆孔大都在角巖化蝕變帶附近終孔;ZK2204、ZK2201鉆孔見黑云母二長巖體(Biη)終孔,對應(yīng)電阻率為＞3 000Ω·m。礦體位于角巖化蝕變帶上方侏羅系龍門院組內(nèi)。

1025/22～2375/22點間上部電阻率300Ω·m～900Ω·m地區(qū)是侏羅系磚橋組,以噴溢相沉積為主,阻值相對龍門院組略高。下部阻值＜700Ω·m區(qū)域為侏羅系龍門院組及粗安斑巖夾層,礦體位于電阻率等值線梯度帶附近,即龍門院組與角巖化蝕變帶接觸帶附近。龍門院組下部阻值700Ω·m～3 000Ω·m為角巖化蝕變帶(Hf),底部阻值＞3 000Ω·m為黑云母二長巖體(Biη)。

結(jié)論:CSAMT法能清晰的反映侏羅系火山碎屑巖與角巖化蝕變帶電阻率梯度帶,礦體位于梯度帶附近的龍門院組。

3.2 安慶市東馬鞍山銅鐵礦1線電阻率(ρ)斷面圖及地質(zhì)解釋

東馬鞍山銅鐵礦建模CSAMT勘查1線視電阻率斷面圖如圖3所示。

圖3 東馬鞍山銅鐵礦建模CSAMT勘查1線視電阻率斷面圖

測線有9個勘探鉆孔,控制深度約為標(biāo)高-650 m。除淺部及鉆孔ZK016、ZK16外,鉆孔勘探剖面所揭示的大部分為閃長巖體(δ),因巖體礦化蝕變程度不同,在CSAMT法電阻率斷面圖中電阻率值變化較大,閃長巖體和透輝石化閃長巖(δd)帶阻值為300Ω·m～3 000Ω·m,蝕變閃長巖(Mδ)阻值 ＜300Ω·m,在整個剖面中形成“丿”形低阻帶。淺部三疊系銅頭尖組(T3t)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖阻值300Ω·m～700Ω·m,局部阻值＞700Ω·m;銅頭尖組下部月山組(T2y)粉砂巖、粉砂質(zhì)頁巖電阻率值略小于銅頭尖組,阻值也在300Ω·m～700Ω·m;ZK016、ZK16鉆孔揭示的三疊系南陵湖組(T1n)厚層灰?guī)r表現(xiàn)為高阻,與閃長巖體電阻率值接近,阻值高于700Ω·m,常值為n×103Ω·m。

在2175/1點附近的巖體與圍巖接觸帶部位,等值線密集、扭曲,兩側(cè)電性特征差異較大,斷層跡象明顯,這與鉆孔所揭示斷層部位較為吻合。

1025/1～2175/1點間淺表為第四系覆蓋,其下中阻(300Ω·m～700Ω·m)地帶推測為三疊系銅頭尖組、月山組“殘留體”。“丿”型低阻帶是蝕變閃長巖反映,低阻帶上部為閃長巖及閃長玢巖脈(含有礦脈),下部為透輝石化閃長巖帶,是主要賦礦部位。

結(jié)論:透輝石化閃長巖帶、閃長玢巖脈是主要賦礦部位。CSAMT法對主要賦礦體本身電性反映并不十分顯著,但對巖體與圍巖接觸帶、蝕變閃長巖帶、斷裂構(gòu)造均有較好的顯示,這些都與成礦密不可分,可通過CSAMT法間接找礦。

3.3 銅陵市銅山銅礦 Z線電阻率(ρ)斷面圖及地質(zhì)解釋

銅山銅礦建模CSAMT勘查Z線視電阻率斷面圖如圖4所示。

圖4 銅山銅礦建模CSAMT勘查Z線視電阻率斷面圖

距測線約40 m范圍內(nèi)有6個勘探鉆孔,控制深度約為標(biāo)高 -600 m～ -900 m。鉆孔資料(鉆孔ZK3703、ZK2904除外)顯示:上部三疊系(T)深度在標(biāo)高-200 m～-400 m,阻值n×102～n×103Ω·m。約在-600 m下部是花崗閃長斑巖體(γ δ π),顯示為低阻中的弱高阻(n～n×10Ω·m)。中間二疊系(P)上部阻值n×10～n×102Ω·m,下部阻值n～n×10Ω·m。礦體位于二疊系與花崗閃長斑巖體接觸帶附近。2875/Z下方礦體由垂直測線方向的鉆孔剖面控制。

1325/Z～1825/Z點淺部石英閃長玢巖(Qδ μ)體由鉆孔ZK3703、ZK2904控制,阻值為n～n×102Ω·m。其阻值與圍巖阻值接近。

斷面圖上部三個高阻異常中心是三疊系灰?guī)r引起的。中間二疊系底部阻值很低,屏蔽其下部地質(zhì)體。底部三個低阻中的弱高阻(n～n×10Ω·m)異常中心是花崗閃長斑巖體引起,因二疊系低阻層屏蔽作用,引起下部巖體、地層電阻率顯示值變小。礦體位于二疊系與下部巖體接觸帶附近,接觸交代是其成礦類型。

結(jié)論:CSAMT法能清晰地反映三疊系及部分二疊系引起的高阻電性界面,有效劃分地質(zhì)單元。CSAMT法反映的深部低阻異常中的弱高阻異常是花崗閃長斑巖體引起的,二疊系與巖體接觸帶是主要賦礦部位。

4 結(jié) 論

總結(jié)三個礦區(qū)CSAMT異常模式:電性分布規(guī)律清晰反映地質(zhì)體空間分布;較好的反映接觸帶、斷層構(gòu)造;深入認(rèn)識礦區(qū)的成礦規(guī)律和控礦因素的基礎(chǔ)上,利用CSAMT能有效的判別礦體位置。

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P631.2

B

1004-9134(2011)04-0069-04

陸大進(jìn),男,1966年生,工程師,1989年畢業(yè)于原西安地質(zhì)學(xué)院物探系,現(xiàn)在安徽省勘察技術(shù)院工作。郵編:230000

2011-05-05編輯高紅霞)

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