可控源法在海陽市郭城地區(qū)鑫泰金礦床成礦規(guī)律中的應(yīng)用

郭國強，郭朋，張超，何玉海，于義文，陳大磊

(山東省物化探勘查院，山東 濟南 250013)

可控源音頻大地電磁法(CSAMT法)是20世紀七八十年代發(fā)展起來的電磁測深技術(shù)。20世紀80年代以來，該方法已經(jīng)在我國能源、金屬與非金屬等礦產(chǎn)資源勘查以及水文、工程、災(zāi)害地質(zhì)調(diào)查等多個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用[1]。該方法采用人工場源，與天然源大地電磁測深法相比，具有信噪比高、快速高效等優(yōu)點，是進行礦體成礦規(guī)律研究的一種較為可靠有效的手段。該文以山東省海陽市郭城地區(qū)鑫泰金礦床為例，介紹該方法在金礦床成礦規(guī)律中的應(yīng)用效果。

1 可控源法簡介

可控源音頻大地電磁法(CSAMT法)是利用接地水平電偶源為信號源的一種頻率域電磁測深法，它基于電磁波傳播理論和麥克斯韋方程導(dǎo)出了水平電偶源在地面上的電場及磁場，這樣可以計算出地下卡尼亞視電阻率(ρs)，再根據(jù)電磁波的趨膚效應(yīng)理論,得出趨膚深度公式：H≈356。因此，當?shù)乇黼娮杪使潭〞r，可以通過改變發(fā)射頻率來改變探測深度的目的[2]。工作儀器采用的是加拿大鳳凰公司V8系統(tǒng)CSAMT法，觀測區(qū)域布置在以發(fā)射偶極A，B形成的60°的一個梯形面積內(nèi)，測線到AB的距離應(yīng)大于3倍的趨膚深度，測線位置應(yīng)保持在發(fā)射偶極60°射線控制的梯形面積之內(nèi)(圖1)。

圖1 可控源觀測測量工作示意圖

2 鑫泰金礦床地質(zhì)概況

鑫泰金礦床位于山東省海陽市郭城地區(qū)，在大地構(gòu)造位置上，屬于華北地臺、魯東臺隆、桃村斷凹南緣，牟平-即墨斷裂帶中段。區(qū)域上構(gòu)造和巖漿活動頻繁，為金礦成礦有利部位[3]。

礦區(qū)出露地層主要為古元古代荊山群變質(zhì)巖系和少量中生界碎屑沉積建造，以及第四系，前兩者呈不整合接觸。古元古代荊山群是礦區(qū)的主要含(近)礦圍巖，分布于郭城斷裂下盤，整體呈單斜向SE緩傾斜。出露地層簡單，主要為野頭組、陡崖組，野頭組自下而上可分為變粒巖段、大理巖段，陡崖組以黑云變粒巖、淺粒巖為主。中生代萊陽群主要見于礦區(qū)西部邊緣、郭城斷裂上盤，為一套礫巖、砂礫巖層，分為龍旺莊組、曲格莊組，與下伏地層或巖體呈不整合接觸或斷層接觸。第四系主要分布于山澗臺地與溝谷中，為殘坡積、洪積物，沖積物等(圖2)。

1—第四系；2—萊陽群曲格莊組；3—萊陽群龍王莊組；4—荊山群；5—新元古代二長花崗巖；6—閃長玢巖；7—煌斑巖；8—斷裂帶(礦化帶)圖2 礦區(qū)地質(zhì)略圖

工作區(qū)金礦體具有受礦(化)帶控制的特點，礦(化)帶走向NNE—NE，寬一般200m左右，平面間隔400m左右，垂直間隔200m左右，礦體呈脈狀、板狀、透鏡狀等低角度分布于礦(化)帶內(nèi)，礦體傾向SE或NW，在剖面上呈“X”型。

3 可控源法可行性研究

利用CSAMT法進行礦體成礦規(guī)律研究工作前，要盡量按照從已知到未知的原則，應(yīng)對研究區(qū)巖礦石的物性進行先行研究。在鑫泰金礦區(qū)，通過對巖礦標本的物性測定發(fā)現(xiàn)(表1)，萊陽組比較疏松,以砂巖、粉砂巖及砂礫巖為主，見于礦區(qū)西部邊緣、郭城斷裂上盤，電阻率約幾百Ω·m；下盤荊山群老地層變粒巖、大理巖比較堅硬，其電阻率幾百到幾千Ω·m。成礦帶都位于郭城斷裂下盤，而且是在巖體與變質(zhì)巖老地層接觸帶上，尤其多見于巖體中，在巖體與老地層的接觸帶附近和巖體裂隙中金礦體含有大量黃鐵礦，電阻率很低，一般為幾至幾十Ω·m。上述分析表明，可以用電阻率法以1000Ω·m為界將變質(zhì)巖老地層與巖體大致分開，為研究金礦體的成礦規(guī)律提供理論基礎(chǔ)。

表1 礦區(qū)地層巖性及視電阻率統(tǒng)計

4 已知金礦床地球物理場特征

鑫泰金礦為熱液充填型成礦類型，通過總結(jié)已知礦體及構(gòu)造裂隙帶上的電阻率異常特征及變化規(guī)律，建立地球物理模型，應(yīng)用于該礦區(qū)成礦規(guī)律研究。下面通過530線(方位角為295°)分析研究不同電性參數(shù)的電阻率斷面圖等值線變化規(guī)律與已知鉆孔見礦的對應(yīng)關(guān)系。該線已有很多鉆孔控制，圖3中電阻率等值線斷面圖上橫向黑色虛線為老地層與巖體的接觸界面過渡梯級帶分界線，其電阻率值一般在1000Ω·m左右，在分界線附近由于巖漿熱液上涌冷卻與老地層蝕變充填部位以及巖體裂隙中由于含有大量黃鐵礦化，顯示明顯低阻特征，巖體中裂隙較發(fā)育。黑色實心填充線(脈狀、透鏡狀或板狀)為見礦位置，各個鉆孔見礦情況顯示成礦規(guī)律特征：①等值線呈稀疏寬大、向下同步彎曲呈低阻“U”或“V”字型，為金礦賦存有利部位；②位于裂隙中，或者是高低阻接觸帶上，巖體高阻位無礦(ZK34，ZK35未見礦)；③從地層劃分層位來講，成礦部位多數(shù)位于巖體中(圖3)。

圖3 530線成礦規(guī)律電阻率等值線斷面圖

5 反演結(jié)果分析與解譯

圖4中488剖面線方位角為295°，點號西北小東南大。該線是在已知530線地球物理特征的背景下，為了更好地研究該礦山的成礦規(guī)律與530線平行布設(shè)的。工區(qū)內(nèi)可見白堊紀萊陽群、荊山群老地層以及巖體出露，其中白堊紀萊陽群只在郭城斷裂F1上盤(該線0～1250點)出露，郭城斷裂F1下盤(該線1250～3650點)大部分區(qū)域有變粒巖、大理巖等荊山群老地層和巖體出露；老地層和巖體在電阻率等值線斷面圖上分界線電阻率值在1000Ω·m左右。在老地層和巖體分界線附近由于巖漿熱液上涌冷卻與地層蝕變充填部位顯示低阻，結(jié)合530線的成礦規(guī)律類比分析，推測在該蝕變強烈部位的裂隙中，是礦體賦存的有利部位。通過對488線鑫泰金礦床不同深度的電阻率等值線異常斷面圖分析(圖4)及鉆孔驗證表明，鑫泰金礦床的金礦體總體賦存在深度為550m(-300m)以淺的切面上，通過鉆孔ZK01～ZK19，可知隨著深度增加礦體可能向南東“漂移”，這與前期推測的郭城斷裂帶成礦前景不佳的結(jié)論相吻合。在地表下550m(-300m)以下，隨著深度的加大，鑫泰金礦區(qū)內(nèi)的礦化體逐漸尖滅；礦化體主要賦存在地表至地下550m(220～-300m)范圍內(nèi)。ZK07在該范圍內(nèi)沒有見到礦體是因為鉆孔打在巖體高阻位上，違背了巖體裂隙發(fā)育處見礦，高阻位不見礦的規(guī)律。目前礦山所有鉆孔的見礦深度均在此范圍內(nèi)，故認為，鑫泰金礦床未來的探礦方向應(yīng)該在郭城斷裂下盤并且逐漸向南東開拓(圖4)。

圖4 488線電阻率等值線斷面圖

6 成礦規(guī)律預(yù)測

鑫泰金礦床成礦模式為熱液充填型，區(qū)內(nèi)成礦地質(zhì)特征表明，金礦體位于變質(zhì)巖與巖體的構(gòu)造應(yīng)力薄弱地帶上，斷層(裂隙)斷面轉(zhuǎn)折部位、局部膨大部位，是金礦賦存的有利部位[4]。通過已知金礦床地球物理特征，并結(jié)合該次488線CSAMT解譯情況顯示，鑫泰金礦礦區(qū)成礦規(guī)律：①等值線呈稀疏寬大、向下同步彎曲并且呈低阻“U”或“V”字型，為金礦賦存有利部位；②位于裂隙中，或者是在高低阻接觸帶上，即由于巖漿熱液上涌冷卻與地層蝕變充填強烈部位，巖體高阻位無礦；③從地層劃分層位來講，成礦部位大部分位于巖體中；④礦體呈脈狀、板狀、透鏡狀等低角度分布于礦(化)帶內(nèi)，礦體傾向SE或NW，在剖面上呈“X”型；⑤由西北往東南成礦部位逐漸加深。

7 結(jié)論

(1)可控源法是研究礦體成礦規(guī)律的可靠有效手段。其優(yōu)點如下：①由于接收時所測的值事實上進行了歸一化，且采用水平波場，因而地形影響大為減弱；②由于電場與磁場同時觀測，可以消除部分外來的隨機干擾，勘探深度大；③在地形起伏較大的山區(qū)等不易于開展常規(guī)物探的地段較適合開展此方法[5]，由于使用的是交變電磁場，因此受高阻屏蔽作用小，可穿透高阻層，特別是高阻薄層。

(2)在利用可控源法進行礦體成礦規(guī)律研究前，首先應(yīng)對控制較好的礦體進行研究。在進行資料推斷解譯時，對所得的異常應(yīng)進行實地踏勘，以消除區(qū)內(nèi)地形起伏、電磁干擾、鉆機、礦井地下開采等對觀測結(jié)果產(chǎn)生的影響。

(3)通過對山東海陽市鑫泰金礦床的應(yīng)用研究表明，CSAMT法可以較好地用于確定礦體的產(chǎn)狀和大致地層結(jié)構(gòu)，研究成礦規(guī)律，對今后各礦床成礦規(guī)律研究起到借鑒意義。

參考文獻：

[1] 石昆法.可控源音頻大地電磁法理論與應(yīng)用[M].北京:科學(xué)出版社，1999：1-35.

[2] 湯井田,何繼善.可控源音頻大地電磁法及其應(yīng)用[M].長沙:中南大學(xué)出版社，2009.

[3] 沈遠超,謝宏遠,李光明，等.山東蓬家夼金礦的基本地質(zhì)特征及找礦方向[J].地質(zhì)與勘探，1998,34(5)：3-7.

[4] 曹春國,于義文,郭國強，等.綜合物探技術(shù)在三山島斷裂帶與焦家斷裂帶深部成礦模式中的應(yīng)用[J].山東國土資源，2012,28(4)：19-24.

[5] 雷達,孟小紅.復(fù)雜地形條件下的可控源音頻大地電磁測深數(shù)據(jù)二維反演技術(shù)及應(yīng)用效果[J].物探與化探，2004，28(4)：323-326.