CSAMT在粵西某金多金屬礦勘查中的應(yīng)用

王俊生

（廣東省核工業(yè)地質(zhì)局二九三大隊，廣東廣州 510800）

CSAMT在粵西某金多金屬礦勘查中的應(yīng)用

王俊生*

（廣東省核工業(yè)地質(zhì)局二九三大隊，廣東廣州 510800）

通過粵西某金多金屬礦開展可控源音頻大地電磁測深（CSAMT）工作，大致查明了測線控制范圍內(nèi)地層、構(gòu)造及巖體的空間展布特征，初步總結(jié)出所測得的異常與含礦地質(zhì)體的空間關(guān)系。通過分析該區(qū)巖（礦）石的電性特征，認(rèn)為低阻及高阻異常并非礦致異常，淺部高、低阻異常的過渡區(qū)才是找礦的有利部位。通過實地測量成果與地質(zhì)研究成果，各測線之間的電阻率斷面圖與異常形態(tài)和位置對應(yīng)較好，與已知的地質(zhì)信息相吻合。設(shè)計工程驗證，在“攻深找盲”方面取得了良好效果。

可控源音頻大地電磁測深；浸染狀礦體；隱伏礦體；二維反演；斷面異常

可控源音頻大地電磁測深(CSAMT)是一種利用人工場源進(jìn)行頻率域深部探測的地球物理方法，它具有供電電流大、壓制干擾強(qiáng)、探測深度大等特點(diǎn)[1-2]。本文以粵西某金多金屬礦采用CSAMT方法勘查為例，說明其作為探測一定深度范圍內(nèi)電性結(jié)構(gòu)的可操作性和重要意義。工作區(qū)內(nèi)坡地覆蓋，殘積坡厚度約4～8m，局部可達(dá)數(shù)十米，基巖出露很少，尋找隱伏礦體存在一定困難。因此需進(jìn)行物探測深勘查。但礦區(qū)水田較多，地表水充沛，加之附近采礦和居民用電使得天然大地電磁信號受到嚴(yán)重干擾。塊狀礦體具低電阻率特征。在可控源勘查中能引起低阻異常,但還要在規(guī)模和埋深條件方面得到滿足才行,另外還要和其他低阻地層,如炭質(zhì)板巖及破碎帶等引起的低阻異常進(jìn)行區(qū)分。配合使用激發(fā)極化法時,都碰到了炭質(zhì)地層干擾的問題,礦體引起的激電異常被淹沒在了由炭質(zhì)引起的大范圍、高值ηs異常中,根本無法區(qū)分。這種情況下我們最終選擇可控源音頻大地電磁測深進(jìn)行勘查，它同時具有剖面法和測深法雙重性質(zhì),其觀測和解釋結(jié)果能提供剖面下整個斷面的電性分布。這樣,在正確了解了該區(qū)巖(礦)石電性特征的基礎(chǔ)上,可以推斷地下巖(礦)石的分布,進(jìn)而達(dá)到直接或間接找礦的目的。本區(qū)CSAMT測量工作使用V8多功能電法工作站,接收極距MN為40m，發(fā)射極距AB為1200m，收發(fā)距r≥10000m，工作頻率1～8192Hz,數(shù)據(jù)反演采用帶地形二維光滑反演[3-4]。

1 礦區(qū)地質(zhì)

1.1 區(qū)域地質(zhì)概況

工作區(qū)位于云開后加里東隆起之羅定海西—印支拗陷帶內(nèi)，恰處于吳川—四會斷裂帶、廣寧—羅定斷裂帶、貴子—羅鏡弧形構(gòu)造帶三者圍限的“構(gòu)造強(qiáng)應(yīng)變?nèi)菂^(qū)”內(nèi)，是地質(zhì)構(gòu)造活動十分強(qiáng)烈的地區(qū)之一?；浳髁_定盆地是一個北東走向的白堊紀(jì)斷陷盆地。盆地基底及周邊由震旦紀(jì)淺變質(zhì)砂巖、奧陶紀(jì)砂質(zhì)頁巖、泥盆紀(jì)灰?guī)r、石炭紀(jì)灰?guī)r組成，是一個走向北東、兩翼不對稱的向斜構(gòu)造。羅定盆地內(nèi)巖漿活動較強(qiáng)，主要分布在盆地西南部內(nèi)外，以燕山晚期八簾山花崗斑巖體為代表，形成了連州—圍底—鎮(zhèn)安巖漿活動帶。羅定盆地東南側(cè)為吳川—四會深斷裂帶，北西側(cè)為廣寧—羅定大斷裂，西南側(cè)為貴子弧形斷裂帶。羅定盆地及周邊有較為豐富的礦產(chǎn)資源，勘查區(qū)內(nèi)有連州金銀鐵錳礦，其南部有新榕錳礦，西部有云致黃鐵礦，東部有古欖301鈾礦點(diǎn)。

1.2 測區(qū)地質(zhì)特征

（1）地層?？辈閰^(qū)內(nèi)主要見奧陶系、泥盆系、白堊系和第四系地層出露，地層之間呈不整合接觸關(guān)系，東西向展布。燕山晚期八簾山巖體出露于勘查區(qū)東部，巖性為花崗斑巖；勘查區(qū)內(nèi)及外圍發(fā)育花崗斑巖脈和石英脈，沿近東西向構(gòu)造和北北西向構(gòu)造充填。區(qū)內(nèi)構(gòu)造活動較強(qiáng)烈，發(fā)育東西向褶皺、壓扭性逆斷層。

（2）構(gòu)造?？辈閰^(qū)內(nèi)構(gòu)造活動強(qiáng)烈。在勘查區(qū)南部發(fā)育由奧陶系和泥盆系形成的褶皺構(gòu)造，軸面近東西走向，如連州背斜、新榕向斜。斷裂構(gòu)造主要發(fā)育有近東西向和北北西向2組，近東西向斷裂構(gòu)造普遍被其他方向的斷裂構(gòu)造錯斷。

（3）巖漿巖?？辈閰^(qū)內(nèi)巖漿巖主要是燕山晚期形成的酸性小巖體和沿近東西向、北北西向斷裂構(gòu)造充填的酸性巖脈。酸性小巖體零星分布在勘查區(qū)西部，充填在近東西向、近南北向張性斷裂帶中，由花崗斑巖組成。酸性巖脈廣泛出露于勘查區(qū)近東西一線的北部白堊系地層中。沿近東西向、北北西向斷裂充填，成分主要有花崗斑巖、石英斑巖、二長斑巖和石英閃長玢巖等。東西向的酸性巖脈形成較早，成分以花崗斑巖為主，北北西向的酸性巖脈形成較晚，成分以石英為主。前人在近南北向的石英脈中發(fā)現(xiàn)了多條金礦帶。

（4）礦化特征。勘查區(qū)位于羅定盆地南部，具有較好的成礦地質(zhì)條件，已發(fā)現(xiàn)較好的礦床、礦點(diǎn)。在勘查區(qū)內(nèi)有黃膽嶺含金銀多金屬硫化物礦床、石英脈型金礦點(diǎn)和脈狀金銀多金屬礦點(diǎn)：

連州金銀鐵錳多金屬礦礦體產(chǎn)于滑覆斷裂中，呈似層狀產(chǎn)出。所有礦體已氧化，礦石為含金銀的鐵錳質(zhì)氧化角礫，呈松散土狀、蜂窩狀、角礫狀。礦石的礦物成分主要為自然金、自然銀、銀金礦、褐鐵礦、赤鐵礦、軟錳礦和硬錳礦，金銀礦物呈微細(xì)狀賦存于褐鐵礦、軟錳礦和軟泥中。

石英脈型金礦賦存在連州滑覆體系形成的近SN向橫張斷裂帶中，形成呈帶狀展布的石英脈型金礦。礦體形態(tài)和產(chǎn)狀嚴(yán)格受斷裂構(gòu)造裂隙控制，產(chǎn)狀相似，均為北北西或近南北走向，傾向東，傾角陡，礦體以含金石英脈為主，少數(shù)為破碎蝕變巖型。

2 地球物理特征

測區(qū)內(nèi)主要出露第四紀(jì)的風(fēng)化殘積層，白堊系粉砂巖、礫巖，奧陶系變質(zhì)砂巖，燕山晚期花崗斑巖。由于組成各種巖石物質(zhì)成分的不同，電阻率差異明顯，為CSAMT觀測提供了很好的前提條件。粉砂巖、砂巖、變質(zhì)砂巖、花崗斑巖、石英主要為高阻特征；構(gòu)造帶或（蝕變）地質(zhì)體，因富集鉛鋅、金、銀的礦物而表現(xiàn)為低阻異常特征。賦礦構(gòu)造帶或地質(zhì)體與圍巖的電阻率存在差異，在進(jìn)行地下電阻率探測時，將會出現(xiàn)相對的異常分布，按照地質(zhì)體特征及空間規(guī)律，利用異常的展布，從而確定地質(zhì)體的空間展布形態(tài)。

依照區(qū)內(nèi)物性測定結(jié)果并結(jié)合前人資料分析，各種巖礦石的導(dǎo)電特性和激發(fā)極化特性如表1所示。

由此可見，本區(qū)的黃鐵礦、磁黃鐵礦、浸染狀金礦、鉛鋅礦在導(dǎo)電特性和激發(fā)極化特性方面與圍巖都存在明顯的差異，斷面異常等值線密集梯級帶、等值線沿一定線性方向的扭曲、高或低值異常向一定方向的突出、垂向與水平方向異常的不連續(xù)與錯位等現(xiàn)象預(yù)示斷裂構(gòu)造的存在。因此在區(qū)內(nèi)應(yīng)用電阻率法和激發(fā)極化尋找和圈定黃鐵礦和磁黃鐵礦體基本上是具備地球物理條件的。

表1 巖礦石電阻率一覽表

3 資料解釋與地質(zhì)推斷

3.1 資料解釋思路

測區(qū)共開展相互平行的5條可控源音頻大地電磁測深剖面測量，線距100m、點(diǎn)距20m。分別為1、2、3、4、5線，其中2線穿過已知礦體走向，其余線分別布置在2線兩側(cè)對其延伸進(jìn)行追索控制，通過野外物性測量，結(jié)合前人物性資料，初步認(rèn)為本區(qū)礦體具有低電阻率特征。此外，工區(qū)地表、地下水豐沛，礦體受不整合面控制，顯示為中低異常。

CSAMT工作主要反映工作區(qū)內(nèi)垂向電性結(jié)構(gòu)特征，本區(qū)地層主要為震旦系淺變質(zhì)砂巖、奧陶系砂質(zhì)頁巖、泥盒系花崗斑巖為主，經(jīng)高溫、高壓重熔后，內(nèi)部物質(zhì)分布均勻，構(gòu)成本區(qū)電阻率背景值場，其卡尼亞電阻率在斷面上一般表現(xiàn)為1000Ω·m以上，其分布與地層分布范圍一致，在斷面圖上呈較大區(qū)域分布的背景場特征，異常形態(tài)上變質(zhì)巖引起的異常差異較大，巖漿侵入，往往選加前期前期溶體，發(fā)生重溶、交代，形成復(fù)雜的電性異常特征。而異常等值線密集梯度帶，一定線性方向的扭曲，低值異常一定方向的突出，異常的不連續(xù)與錯位等現(xiàn)象預(yù)示斷裂構(gòu)造的存在。

視電阻率是綜合性很強(qiáng)的參數(shù)，與測量裝置相關(guān)，在相同裝置條件下，其值主要取決于地質(zhì)體積規(guī)模大小，空間位置與圍巖電阻率的相對關(guān)系，反映的是MN有效測量區(qū)域內(nèi)巖（礦）石的綜合效應(yīng)，由于地層巖性電性之間的差異，構(gòu)造形跡的多樣性，縱向地層接觸關(guān)系的變化，橫向地層的不同組合，上覆與下伏地層的起伏形態(tài)，后期巖體的侵入，巖層的各向異性等等因素都可能導(dǎo)致異常的復(fù)雜化，從而決定了異常形態(tài)的走向，圈閉形態(tài)與展布形態(tài)及其量值大小。

3.2 解釋與推斷

本區(qū)以基本線距100m，測線方位90°。剖面異常面貌與電性結(jié)構(gòu)相似，以1、2號線卡尼亞視電阻率共軛梯度反演斷面異常為例進(jìn)行分析解釋。

1號剖面線長1400m，共20個CSAM下觀測點(diǎn)，沿測線地形起伏較強(qiáng)烈，相對高差60m，平均高程150m，測線0m標(biāo)高存在一低阻層，根據(jù)已知鉆孔資料推斷為礫巖層，該層被構(gòu)造運(yùn)動及后期熱液侵入后裂隙較為發(fā)育。地下水活動為強(qiáng)烈，表現(xiàn)為低阻異常。在粉砂巖、含礫砂巖、石英砂巖以及變質(zhì)砂巖存在位置都體現(xiàn)為相對的高阻特征。除礫巖層這樣的低阻層和高阻砂巖層外，還有該區(qū)構(gòu)造內(nèi)含水也表現(xiàn)為相對低阻異常，且往深部延伸較為明顯。

圖1為1號線共軛梯度反演異常斷面圖。圖中以紅色基調(diào)標(biāo)示高阻，以藍(lán)色標(biāo)示低阻，大范圍的中阻背景場則以紅—藍(lán)色過渡色為主。圖中800～2000Ω·m為背景，主要反映本區(qū)廣泛出露的砂巖巖性特征。在背景上表現(xiàn)為形態(tài)各異范圍不一的高阻異常，及呈條帶狀分布的低阻異常相間，形成一較復(fù)雜的異常格局，疊加異常較為明顯。

1號線從剖面整體來看電阻率普遍偏高，最高達(dá)到25100.0Ωm，80、102、126、142、160、180測點(diǎn)號位置下方為6條構(gòu)造帶，表現(xiàn)為低阻異常。114、138、172、192號測點(diǎn)位置下方為斑巖體，且114、172、192號測點(diǎn)地表相應(yīng)位置均有出露，表現(xiàn)為高阻特征。110、150、182號測點(diǎn)下方為3個異常體，表現(xiàn)為高阻體位置的相對低阻。

圖2為穿過見礦已知孔的CSAMT剖面，其位置在工作區(qū)的南部，其線號為2號線。從剖面整體來看電阻率普遍偏高，最高達(dá)到158400Ω·m，從圖2中可以看出反映出4層地電結(jié)構(gòu)，地表層0～100m范圍內(nèi)為第四系覆蓋區(qū)，從可控源音頻大地測深二維反演圖2中表現(xiàn)為低阻層特性。128、140、160、178測點(diǎn)號位置下方為4條構(gòu)造帶，表現(xiàn)為低阻異常。110、192、202測點(diǎn)號位置下方為斑巖體，表現(xiàn)為高阻特征。146號測點(diǎn)下方推測主要為石英脈，表現(xiàn)為高阻特征。118、132～150、170、196號測點(diǎn)下方為4個異常體，表現(xiàn)為高阻體位置的相對低阻，而高阻層中分布的低阻體為有利的礦化體分布區(qū)。據(jù)實際鉆孔資料證明此次的電阻率異常與礦化位置相對吻合。

基于以上認(rèn)識,對可控源斷面出現(xiàn)的推斷礦化異常進(jìn)行了驗證,共布置了2個鉆孔,均見礦,1線和2線的2個鉆孔見礦較好(分別見礦標(biāo)高為-150m、-300m),其中位于1線155點(diǎn)的ZKXXXX見礦厚度為13m。由驗證結(jié)果可以看出,對可控源電阻率異常的分析和解釋是正確的,礦體和高阻—低阻過渡異常有關(guān),都出現(xiàn)在高阻、低阻異常相間的梯度帶上。

4 結(jié)論

本次CSAMT測量在該金多金屬礦區(qū)探測隱伏礦體的成功應(yīng)用，對以后在該區(qū)和其它可類比地區(qū)的深部找礦工作具有重要參考意義?；诒緟^(qū)成礦規(guī)律及巖、礦石電性特點(diǎn),在利用可控源音頻大地電磁法資料反演出地電斷面圖(地下電性分布)的基礎(chǔ)上,將從低阻體到高阻體的過渡帶作為找礦的有利地段,獲得了良好的效果。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，人類對礦產(chǎn)資源需求量不斷增加，地表及淺部礦產(chǎn)日漸枯竭，向深部尋找隱伏礦產(chǎn)已成為礦產(chǎn)勘查的新趨勢。在地質(zhì)找礦理論的指導(dǎo)下，隨著新技術(shù)及儀器的推廣和應(yīng)用，尋找隱伏礦產(chǎn)將會不斷有新的突破。

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

[2]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.

[3]雷達(dá)，孟小紅，王書民，等.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.

[4]王若,王妙月.可控源音頻大地電磁數(shù)據(jù)的反演方法[J].地球物理學(xué)進(jìn)展,2003（6）.

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1004-5716(2015)08-0145-04

2014-08-15

王俊生（1968-），男（漢族），廣東茂名人，工程師，現(xiàn)從事固體礦產(chǎn)地球物理勘查工作。