CSAMT在隱伏金屬礦勘查中的應用研究

劉鴻福

（太原理工大學 礦業(yè)工程學院，太原 030024)

隨著社會的發(fā)展，資源的消耗越來越快，特別是作為不可再生資源的礦產資源。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［1-2］。對于緩解資源壓力和找礦理論發(fā)展均具有十分重要的意義。眾多的成功找礦實例說明礦床外圍和深部具備很大的找礦潛力［3-4］。因此進行深部找礦關鍵技術的研究是現(xiàn)代社會的共識。隨著理論的進步及儀器精度的提高，進行大深度找礦已經越來越現(xiàn)實［5］?？煽卦匆纛l大地電磁測深（Controlled Source Audio-frequency Magneto-tellurics，簡稱CSAMT)法是一種人工源電磁法，由于它具有勘探深度大、分辨能力強、觀測效率高等特點成為研究深部地質構造和尋找隱伏礦的有效手段［6-8］。該方法最早多用于水資源勘查和地熱勘查［9-10］。現(xiàn)在CSAMT已在鋁、銅、金、銀、鉛鋅、鈾等隱伏金屬礦勘探礦產勘查中得到廣泛的應用［11］。

本文研究了CSAMT法在江（浙江江山)-紹（浙江紹興)拼合帶江山四都鎮(zhèn)高塘礦區(qū)隱伏銅多金屬礦勘查中的應用，經過對數(shù)據(jù)的靜態(tài)矯正、地形矯正、1D、2D反演處理之后［12-13］，推斷出了地下隱伏巖體的分布范圍及斷層的位置，最終圈定了有利成礦帶的位置，經過鉆孔驗證，吻合較好，取得了較好的地質成果。為浙江省內江山-紹興拼合帶南西段地質找礦工作帶來了新的前景和希望，在區(qū)域金屬礦勘查工作中取得了重大成果和進展。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于欽杭成礦帶東段，浙西地區(qū)，靠近金（華)-衢（州)盆地西部邊緣，位于江-紹拼合帶、航埠-玉山斷褶束及航埠-江山大斷裂帶上，區(qū)域形態(tài)為一個北東-南西向的斷陷盆地，成礦地質條件優(yōu)越。該區(qū)屬低山丘陵地帶，海拔標高100～489m，相對高差一般在200m左右，水系發(fā)育，水源充沛。

礦區(qū)地表覆土掩蓋廣泛，露頭少且風化深，零星露頭均蝕變強烈，巖性難以辨別，槽井探工程施工效果差，很難達到地質目的，因此提出根據(jù)物探測量反映出的異常情況進行深部鉆探驗證的思路，以期在深部找到有工業(yè)價值的金屬礦體。

1.1 地質概況

在構造位置上，研究區(qū)位于大陸板塊鈣堿性巖漿活動強烈的江南古島弧及江山-紹興深大斷裂北西側附近的次級斷裂帶中，這些次級斷裂大多呈NE-SW走向，另外本區(qū)還處于航埠-赤山背斜的南西段。研究區(qū)出露的地層主要為元古界前震旦系上墅組，是一套陸相中基性-中酸性火山-沉積巖系，主要巖性為蝕變凝灰?guī)r、蝕變含礫凝灰?guī)r、蝕變英安玢巖、蝕變安山玢巖、蝕變熔結凝灰?guī)r等。在巖漿巖方面，研究區(qū)為鈣堿性系列的小型中性及中酸性復式巖體，巖石類型多為蝕變石英閃長巖、蝕變閃長巖等，巖體形態(tài)為巖枝、巖株狀，沿NE-SW向主構造走向侵入于四都-華墅一帶上墅組火山巖地層中。

1.2 地球物理特征

礦區(qū)內巖礦石電性參數(shù)如表1所示：礦石和圍巖的視電阻率和視充電率上都具有較大的差異，一般礦石的視電阻率為幾十到幾百Ω·m，而其它圍巖的視電阻率一般為幾千Ω·m；礦石的視充電率一般都大于圍巖的視充電率。因此上墅組凝灰?guī)r一般呈高電阻率、低充電率特征，而礦化帶一般呈較低的電阻率和較高的充電率特征，因此在研究區(qū)內開展CSAMT法及IP測深法找礦工作，具備充分的地球物理前提。

表1 巖石標本電性統(tǒng)計表

2 CSAMT法工作參數(shù)

圖1 工作面布置示意圖

本次物探工作采用的儀器是由美國ZONGE公司研制生產的GDP-32Ⅱ多功能電法測量系統(tǒng)，根據(jù)現(xiàn)場工作條件及技術要求，在勘探區(qū)總共布置了3條近似平行的勘探線，每條測線長1000m（圖1)，由于勘探區(qū)地形起伏較大，植被茂密，多有泉水出露，給施工造成了很大的困難。CSAMT每條測線長1000m，點距為20m，供電偶極＝1200m，接收偶極＝50m，收發(fā)距7200m，供電頻率f＝（n＝1，…，28)，供電電流一般為10A，高頻時（f≥2882Hz)供電電流為4.5A。

3 資料處理結果

首先剔除受干擾影響較大的數(shù)據(jù)，然后進行靜態(tài)矯正、地形矯正等處理之后，采用SCS2D反演軟件對原始數(shù)據(jù)進行一維、二維反演，生成需要的卡尼亞電阻率擬斷面圖，阻抗相位擬斷面圖等成果圖件，根據(jù)這些圖件，結合地質資料進行數(shù)據(jù)的解譯。

圖2 勘探區(qū)1線反演視電阻率及地質斷面剖面圖

圖3 勘探區(qū)1線聯(lián)合反演視相位斷面圖

從1線卡尼亞電阻率擬斷面圖（圖2)及阻抗視相位擬斷面圖（圖3)可以看出，在剖面線120，400，560m處卡尼亞電阻率等值線發(fā)生了畸變，并且呈現(xiàn)出同步扭曲的特征，推斷是由斷層引起，分別編號為F4（已知斷層)、F5和F6斷層。在斷面標高100 m附近水平距離160～280m，380～560m以及640～920m處出現(xiàn)了高電阻率特征，推斷是由地下高阻巖體引起的。在水平距離160～540m，標高-50～-250m范圍內存在低阻異常帶。其視電阻率均小于1600Ω·m，推斷為有利成礦部位。從視相位斷面圖可以看出在卡尼亞電阻率擬斷面圖上低阻區(qū)，相位斷面圖上表現(xiàn)為較高的視相位特征；而在斷層存在的位置，在較低頻率表現(xiàn)出了相位值的橫向突變。

綜合分析勘探區(qū)的地質與地球物理特征以及工作區(qū)的地形及交通條件后，在水平位置560m附近布設了驗證鉆孔ZK002。通過鉆孔揭露，發(fā)現(xiàn)了1，2，3，4號銅礦體，各礦體的頂、底板均為隱爆角礫巖。隱爆角礫巖筒構造為礦體控礦構造，隱爆角礫巖為銅礦體的容礦巖石。

分析認為，礦區(qū)隱爆角礫巖系由圍巖霏細斑巖經構造應力作用遭受破碎后，后期熱液隱爆作用使得黃銅礦、黃鐵礦、方解石、石英、綠泥石等在張性裂隙中充填而形成。據(jù)巖礦芯觀察，后期熱液至少有四期：一期形成金屬礦物黃鐵礦，呈不規(guī)則團塊狀、脈狀等；二期形成金屬礦物黃銅礦，呈不規(guī)則狀環(huán)繞在早期黃鐵礦周圍，亦有充填在黃鐵礦之裂隙間或角礫裂隙間者；三期形成石英及方解石等熱液礦物，其中石英在生長空間好的條件下形成六方單錐狀晶體，方解石多呈不規(guī)則脈狀環(huán)繞早期黃鐵礦及黃銅礦生長，亦或沿裂隙充填；四期形成蝕變礦物綠泥石，充填于早期金屬礦物及熱液礦物形成后的大部分裂隙空間，在膠結未完全的部位巖石孔隙及裂隙較為發(fā)育，巖筒中普遍見有明顯的地下水溶蝕現(xiàn)象。

4 結論

通過采用CSAMT法實地勘查和數(shù)據(jù)的預處理及反演等研究，較好地給出了低阻異常帶及斷層的位置，其特征是卡尼亞電阻率擬斷面圖為低阻區(qū)，而在相位斷面圖上表現(xiàn)出視相位較高，并且在斷層處其較低頻率的相位值具有橫向突變的特征。上述研究解釋的地質成果不僅得到了鉆孔驗證，而且得到了具有工業(yè)價值的銅礦體，因此本文研究所給出的數(shù)據(jù)處理方法和有關參數(shù)對在該區(qū)尋找地下隱伏礦體具有較大的實用價值。

礦區(qū)1，2，3，4號銅礦體的發(fā)現(xiàn)為浙江省內江山——紹興拼合帶南西段地質找礦工作帶來了新的前景和希望，是該區(qū)域金屬礦勘查工作取得的重大成果和進展。為本區(qū)今后開展類似方法積累了工作經驗和豐富的電性資料。

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