可控源音頻大地電磁法在礦區(qū)水工環(huán)工作中的應(yīng)用
--查明隱伏斷裂展布特征及溶洞發(fā)育情況

■洪波羅張?jiān)品?/p>

（1江西省地質(zhì)礦產(chǎn)開發(fā)局贛西北大隊(duì) 江西九江 332000；2江西銅業(yè)集團(tuán)地勘工程有限公司 江西德興 334224）

可控源音頻大地電磁法在礦區(qū)水工環(huán)工作中的應(yīng)用
--查明隱伏斷裂展布特征及溶洞發(fā)育情況

■洪波羅1張?jiān)品?

（1江西省地質(zhì)礦產(chǎn)開發(fā)局贛西北大隊(duì) 江西九江 332000；2江西銅業(yè)集團(tuán)地勘工程有限公司 江西德興 334224）

為查明九江縣金雞窩銅多金屬礦深部詳查礦區(qū)隱伏斷裂位置與空間展布特征，以及區(qū)內(nèi)溶洞發(fā)育情況，在分析研究該區(qū)以往地質(zhì)、物探、鉆探等成果資料的基礎(chǔ)上，以可控源音頻大地電磁法（CSAMT）為主要手段，充分了解區(qū)內(nèi)存在的地質(zhì)問題。對礦區(qū)水文地質(zhì)工程地質(zhì)進(jìn)行評價，為后期的礦山深部建設(shè)提供詳實(shí)的物探依據(jù)。

隱伏斷裂溶洞可控源音頻大地電磁測深

0 引言

隱伏斷裂是在地表無顯示或出露不明顯而潛伏地表以下的斷裂，因其深切地層及衍生構(gòu)造作用，往往形成深大導(dǎo)水、貯水通道。碳酸鹽巖受地下水溶蝕，發(fā)育形態(tài)、規(guī)模各異的溶洞和裂隙，受其影響，形成富水性差異巨大的極不均質(zhì)溶洞裂隙含水層。二者對礦區(qū)深部水文地質(zhì)工程地質(zhì)條件影響重大。因此，開展隱伏斷裂與巖溶裂隙的探測和評價，對了解礦區(qū)開采技術(shù)條件，指導(dǎo)礦山深部建設(shè)規(guī)劃具有重要意義。

可控源音頻大地電磁法是通過分析地面觀測的由人工可控制的電磁波信號在地球介質(zhì)中激發(fā)的電磁波場數(shù)據(jù)來達(dá)到勘探地球內(nèi)部導(dǎo)電性結(jié)構(gòu)目的的人工源電磁測深法，該方法具工作效率高、抗干擾能力強(qiáng)、勘探深度大及分辨率高等優(yōu)點(diǎn)。由于斷裂及巖溶裂隙均會破壞地層連續(xù)性，造成地下巖層密度、電阻率及彈性性質(zhì)等物理特性的不連續(xù)性變化，故采用此法來查明本區(qū)隱伏斷裂展布特征及巖溶發(fā)育情況。

當(dāng)有斷裂存在，巖石破碎充水，其電阻率明顯降低，在視電阻率曲線擬斷面圖上呈典型地“V”或“U”型反映；當(dāng)有巖溶溶蝕現(xiàn)象存在，其視電阻率值降低，在地電斷面圖上反映為整體高阻異常區(qū)的局部圈閉或串珠狀低阻異常特征。

本區(qū)位于江西省九江市城門鄉(xiāng)聯(lián)盟村，區(qū)內(nèi)北東側(cè)隱伏的F20斷裂及巖溶溶洞，其發(fā)育產(chǎn)狀、規(guī)模與空間展布特征，將直接影響礦區(qū)地下水補(bǔ)、徑、排條件。通過對CSAMT視電阻率反演斷面圖分析，同時結(jié)合區(qū)內(nèi)相關(guān)地質(zhì)資料，查明F20斷層和該位置處巖溶發(fā)育情況，以及測線北端是否存在二疊系龍?zhí)督M和長興組頁巖地層。結(jié)果顯示出了斷裂的位置與空間展布情況及溶洞發(fā)育特征，取得了較好效果，為水文地質(zhì)工程地質(zhì)評價工作提供了可靠地基礎(chǔ)資料。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

城門山銅礦區(qū)位于長山-城門湖背斜東端西北翼，背斜總體走向北東東，西北翼傾向北西，傾角60～70°，核部由志留系中上統(tǒng)羅惹坪組的砂頁巖組成，翼部則分別由五通組含礫石英砂巖及石炭系至三疊系碳酸巖組成，區(qū)內(nèi)發(fā)育次一級的北東向斷裂構(gòu)造測區(qū)處丘陵湖濱區(qū)，第四系廣布于湖區(qū)及地表，出露地層由南至北依次為志留系中統(tǒng)羅惹坪組、上統(tǒng)紗帽組，泥盆系下統(tǒng)大冶組及中統(tǒng)嘉陵江組。通過對區(qū)內(nèi)巖石與九瑞礦集區(qū)的孔深物探電性測井資料比照統(tǒng)計(jì)，得出不同巖性地層、巖體、礦體具有明顯的電性差異。斷裂構(gòu)造破碎帶與圍巖具有顯著地低阻特征，巖溶與圍巖具有較明顯的低阻異常。因此，在區(qū)內(nèi)利用CSAMT方法圈定隱伏斷裂及巖溶具備良好的地球物理前提。

2 測線統(tǒng)計(jì)

為了達(dá)到勘探目的，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)資料，此次工作共布設(shè)2條測線。其中L1：長度：560m，方位147°，測點(diǎn)：15個；L2：長度：680m，方位147°，測點(diǎn)：18個。

3 CSAMT野外觀測系統(tǒng)

在CSAMT野外工作中，目前多采用的是赤道偶極測量裝置，本次勘探使用了加拿大鳳凰公司生產(chǎn)的V8電法工作站，日本大洋TDK27000TE發(fā)電機(jī)、TXU-30發(fā)射機(jī)、V8-6R多功能接收機(jī)、RXU-3ER輔助接收機(jī)、AMTC-30高頻磁棒。

圖1 L1剖面綜合剖面圖

圖2 L2剖面綜合剖面圖

4 數(shù)據(jù)處理

對CSAMT野外原始數(shù)據(jù)經(jīng)隨機(jī)軟件CMT PRO VERSION進(jìn)行回放檢查，并剔除個別干擾頻點(diǎn)，形成待反演的PLT文件。再由MTsoft2D反演軟件進(jìn)行預(yù)處理及一維Bostick反演，生成點(diǎn)位、深度、電阻率一一對應(yīng)的dat格式的數(shù)據(jù)文件。最終利用Surfer軟件繪制出各條剖面上的視電阻率斷面等值線圖。

5 資料解釋

L1：由圖1可知，L1剖面整體顯示為上低下高的電性特征，其中自地表至-50m深度范圍內(nèi)呈低阻電性特征，視電阻率值小于50Ω·m，推斷該低阻電性層為第四系覆蓋層；其下部高阻電性層對應(yīng)二疊系茅口組和棲霞組灰?guī)r地層。在1020～1380點(diǎn)之間電性層橫向較連續(xù)，無明顯斷裂異常反映，且剖面小號端也無明顯向左傾的低阻電性層。因此，推斷斷層F20未東延至L1剖面位置，該位置處不存在二疊系龍?zhí)督M和長興組頁巖地層。在1420～1500點(diǎn)之間-100m～-800m深度范圍存在一明顯的近乎直立低阻異常帶，推斷該位置處為破碎蝕變帶。在1020～1380點(diǎn)之間自-50m～-300m深度范圍內(nèi)高阻電性層局部視電阻率等值線發(fā)生彎曲，電性層局部出現(xiàn)不連續(xù)，表明該位置處巖性不完整，推斷該位置處為巖溶發(fā)育區(qū)。

L2：由圖2可知，L2剖面自上而下顯示為低、高、低、高的電性特征，推斷淺地表的低阻電性層為第四系覆蓋層；其下部的高阻電性層為二疊系茅口組和棲霞組灰?guī)r地層；再向下為低阻條帶狀電性層，向北西傾伏，推斷該低阻電性層為破碎蝕變巖體，巖性蝕變強(qiáng)烈，較破碎，尤其是視電阻率等值線梯級帶由陡變緩以及凹槽彎曲處；該剖面右下角的高阻電性層推斷為石炭系黃龍組灰?guī)r地層。在1020～1540點(diǎn)之間電性層橫向較連續(xù)，無明顯斷裂異常反映，且剖面小號端也無明顯向左傾的低阻電性層。因此，推斷斷層F20未東延至L2剖面位置，該位置處不存在二疊系龍?zhí)督M和長興組頁巖地層。在1020～1500點(diǎn)之間-50m～-300m深度范圍內(nèi)高阻電性層局部視電阻率等值線發(fā)生彎曲，電性層局部出現(xiàn)不連續(xù)，表明該位置處巖性不完整，推斷該位置處為巖溶發(fā)育區(qū)。

綜上兩條剖面的電性特征及其相應(yīng)的地質(zhì)解釋，分析認(rèn)為兩條剖面上推斷的破碎蝕變帶位置處，巖石較破碎，易充水溶蝕，形成巖溶塌陷，并根據(jù)區(qū)內(nèi)水文地質(zhì)資料，分析認(rèn)為兩剖面上推斷的破碎蝕變帶對賽湖水由南向北徑流起到了一定的阻隔作用；且兩條剖面上均無斷層異常特征反映，表明斷層F20向東未延至此處，使得礦區(qū)東側(cè)不能通過該斷層與賽湖水貫通聯(lián)系；兩條剖面上均無二疊系龍?zhí)督M和長興組頁巖地層的電性特征反映。因此，推斷該套地層延伸至賽湖中，未能起到阻水作用；高阻異常區(qū)的局部相對低阻異常推斷為巖溶發(fā)育區(qū)，巖溶發(fā)育深度一般在標(biāo)高-50m至標(biāo)高-300m。

6 結(jié)論

（1）斷層F20向東未延伸至L1、L2剖面，剖面的地電斷面上呈低阻異常帶反映，且深部高阻電性層局部呈圈閉的低阻異常特征，反映了斷裂兩側(cè)巖性破碎，局部巖溶發(fā)育的特征；該斷層向東未延伸至賽湖中，不能使得賽湖水沿該斷層由東向西徑流；

（2）在勘探剖面上隨著深度的加深，巖溶裂隙發(fā)育情況減弱，一般在標(biāo)高-300m深度以淺灰?guī)r巖溶裂隙較發(fā)育，且在斷裂附近以及巖體、破碎蝕變帶附近，巖石較破碎，易形成巖溶裂隙，不良地質(zhì)問題較突出；

（3）由剖面的地電斷面可以看出，二疊系龍?zhí)督M和長興組頁巖地層在各地電斷面上均無電性特征反映，推斷二疊系龍?zhí)督M和長興組頁巖地層向北東延伸至賽湖中，對礦區(qū)東北部未起到阻水作用；

（4）由于勘查區(qū)內(nèi)各系地層中碳酸鹽巖和碎屑巖均有分布且有互層現(xiàn)象，利用電阻率參數(shù)不易推斷劃分地層，而只能是巖性組合的總體反映。

[1]張晉.2014.可控源音頻大地電磁法在河南盧氏縣水文地質(zhì)構(gòu)造調(diào)查中應(yīng)用,吉林大學(xué)碩士學(xué)位論文.

[2]董澤義等.2010.可控源音頻大地電磁法在隱伏活動斷裂探測中的應(yīng)用,地震地質(zhì).32 (3).442-451.

[3]何繼善.1990.可控源音頻大地電磁法,長沙:中南工業(yè)大學(xué)出版社.1-169.

[4]黃力軍,孟銀生,陸桂福.2007.可控源音頻大地電磁測深在深部地?zé)豳Y源勘察中的應(yīng)用.物探化探計(jì)算技術(shù),29(增刊):60-64.

P631.3[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2015）-11-220-2