可控源音頻大地電磁測深

左光明　李少東　劉吉平

摘要：在金屬礦產(chǎn)勘查工作中，各種電法勘查手段被廣泛應(yīng)用，但其多解性或局限性仍未減少。作者在架子山銀鉬礦勘查過程中，在綜合研究礦區(qū)地球化學(xué)特征、地質(zhì)特征的基礎(chǔ)上，采用可控源音頻大地電磁測深（CSAMT）-時間域激電中梯剖面測量（TDIP）的綜合方法，在垂深斷面上圈出了電阻率異常，經(jīng)后續(xù)鉆探工程驗證：該異常很好地反映了不同構(gòu)造、巖性及其礦體的空間分布范圍。

關(guān)鍵詞：可控源音頻大地電磁測深；隱伏銀鉬礦；架子山

引言

近年來，針對隱伏礦體和構(gòu)造特征的研究，可控源音頻大地電磁測深（CSAMT）測量方法，在多金屬固體勘查中應(yīng)用效果日益見好[1]。但據(jù)其鉆探驗證結(jié)果，見礦情況不盡如人意。主要原因是沒有對多種電法探測技術(shù)進(jìn)行靈活運(yùn)用或工作量投入，沒有針對其多解性的減少而優(yōu)化利用，包括采用什么技術(shù)方法，如何依據(jù)已知地質(zhì)特征合理布置試驗和開展工作，以及后續(xù)針對主要參數(shù)進(jìn)行的合理地質(zhì)解釋。

作者基于架子山銀鉬礦區(qū)，合理投入可控源音頻大地電磁測深（CSAMT）-時間域激電中梯剖面測量（TDIP），采用這種綜合電法測量方法對成礦預(yù)測有利地段進(jìn)行了探測，并通過鉆孔工程驗證，效果較好，說明可控源音頻大地電磁測深（CSAMT）-時間域激電中梯剖面測量（TDIP）的綜合電法測量方法探測隱伏地質(zhì)體及其構(gòu)造是可行的。

1. 礦區(qū)地質(zhì)特征

架子山銀鉬礦區(qū)位于查干敖包——阿榮旗斷裂（29號斷裂）與大興安嶺主脊——多倫斷裂帶（40號斷裂）交匯處附近，屬大興安嶺中生代火山巖區(qū)，見圖1-1[2]。屬大興安嶺中段華力西、燕山期鐵、鎢、金、鉛三級成礦帶的西段。多金屬礦床均與中生代火山巖系，印支、燕山期中酸性花崗巖侵入巖有關(guān)系。其中大型的礦床有花敖包特鉛鋅銀礦、扎木欽鉛鋅礦、拜仁達(dá)壩銀鉛鋅礦和道倫達(dá)壩銅多金屬礦以及維拉斯托銅多金屬礦等[3]。

1.1 地層

礦區(qū)出露地層主要為侏羅系上統(tǒng)滿克頭鄂博組（J3mk）的凝灰?guī)r、流紋巖；瑪尼吐組（J3mn）的英安巖、安山巖、安山質(zhì)凝灰?guī)r；白音高老組（J3b）的含角礫凝灰?guī)r、凝灰角礫巖等。其中含礦圍巖主要為瑪尼吐組安山巖、蝕變安山巖以及安山質(zhì)晶屑巖屑凝灰?guī)r（圖1-2）。

1.2 巖體

研究區(qū)巖漿活動明顯，巖漿巖發(fā)育，主要為侏羅紀(jì)侵入巖和脈巖。侏羅紀(jì)侵入巖主要為侏羅紀(jì)鉀長花崗巖和侏羅紀(jì)正長巖、侏羅紀(jì)閃長巖少量。脈巖有花崗閃長巖脈、花崗巖脈、正長斑巖脈、閃長玢巖脈和石英脈。

據(jù)詳查——勘探工作成果，如圖1-1所示，地層下伏有隱藏巖體出現(xiàn)，其巖體據(jù)測年結(jié)果為華力西晚期侵入的花崗斑巖、似斑狀花崗巖以及中細(xì)?；◢弾r。在地層與巖體接觸帶部位巖石以混合巖、絹英黃鐵礦化蝕變巖以及輝鉬礦體為主，原巖花崗斑巖為主。

1.3 構(gòu)造

全區(qū)處于架子山復(fù)背斜的南西翼，由于礦區(qū)內(nèi)覆蓋嚴(yán)重，未見明顯的斷裂構(gòu)造。但是從鉆孔編錄資料研究礦區(qū)的微構(gòu)造，礦區(qū)內(nèi)次一級裂隙構(gòu)造十分發(fā)育，多被石英細(xì)脈充填。受其影響，巖石破碎，為含礦熱液提供了良好的貯礦環(huán)境，礦區(qū)內(nèi)大致發(fā)育北東向與北西向二組裂隙構(gòu)造，在地層巖體接觸帶走向一同控制了礦體的展布，其控制的礦體呈舒緩波狀、似層狀、脈狀、大透鏡狀，具分枝復(fù)合現(xiàn)象，主礦脈旁側(cè)近于平行的分枝礦脈發(fā)育。北東向裂隙部分地段被北西向裂隙構(gòu)造斷開、切穿，但斷距不大。二組裂隙交匯處礦體具膨大現(xiàn)象，形成礦區(qū)內(nèi)厚度較大的工業(yè)礦體。

1.4 礦化特征

礦區(qū)銀鉬礦床主要與晚侏羅系地層和花崗斑巖巖體，尤其二者接觸部位有關(guān)，均具不同程度褐鐵礦化、黃鐵礦化、綠泥石化、綠簾石化、硅化、輝鉬礦化以及碳酸鹽化。輝鉬礦化以細(xì)脈狀、細(xì)脈浸染狀、薄層狀以及團(tuán)塊集合體為主；與區(qū)域深大斷裂的交匯以及礦區(qū)北北東和北北西向斷裂交匯有關(guān)。其巖石礦化及構(gòu)造引起的蝕變引起了明顯的電阻率差異和充電率差異。

1.5巖石物理特征

礦區(qū)地表出露的各類巖石中，凝灰?guī)r、閃長巖、閃長玢巖電阻率（ρ）眾值在7萬Ω·m～15萬Ω·m，屬相對高阻地質(zhì)體；其它各類巖石電阻率（ρ）眾值在3萬Ω·m～5萬Ω·m，屬相對中高阻地質(zhì)體（表1-1）。

輝綠巖、輝綠玢巖、閃長巖、閃長玢巖、英安巖、流紋巖、流紋斑巖、安山巖、安山玢巖充電率（M）眾值在20%～66%，可引起中等——高強(qiáng)度視極化率異常；花崗巖、花崗斑巖、煌斑巖、凝灰?guī)r極化率值相對比較低，充電率（M）眾值在10%～20%，可形成視極化率異常背景場或弱異常。

2. CSAMT-TDIP綜合電法測量

2.1 工作原理及方法

本次工作在綜合分析地物化各種異常特征，在異常疊合部位等成礦有利地段提取各種致礦信息的基礎(chǔ)上，選定工作位置，采用GDP32Ⅱ多功能電法接收儀，投入了可控源音頻大地電磁測深（CSAMT）和時域激發(fā)極化（TDIP）綜合方法。

可控源音頻大地電磁測深法（簡稱CSAMT法）是以有限長接地電偶極子為場源，在距偶極中心一定距離處同時觀測電、磁場參數(shù)的一種電磁測深方法，是在大地電磁法（MT）和音頻大地電磁法（AMT）的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種人工源頻率域電磁測深方法，它克服了天然場源的隨機(jī)性和信號弱的缺陷[4]。本次采用赤道偶極裝置進(jìn)行標(biāo)量測量，同時觀測與場源平行的電場水平分量Ex和與場源正交的磁場水平分量Hy；然后利用電場振幅Ex和磁場振幅Hy計算阻抗電阻率ρs；觀測電場相位Ep和磁場Hp，用以計算阻抗相位φ。用阻抗電阻率和阻抗相位聯(lián)合反演計算可控源反演數(shù)卡尼亞電阻率，最后結(jié)合激發(fā)極化法所測似充電率和似電阻率，利用可控源反演電阻率進(jìn)行地質(zhì)解釋。

綜合電法方法主要采集了淺部充電率和電阻率以及深部電場相位和磁場相位等數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和反演，繪制每條測線的TDIP和CSAMT綜合剖面圖。

圖件主要顯示淺部充電率和電阻率的曲線，以及卡尼亞電阻率由淺到深的斷面分布特征。

2.2 工作布置

可控源音頻大地電磁測深法標(biāo)量測量方式是用電偶極源供電，觀測點(diǎn)位于電偶源中垂線兩側(cè)各30度角組成的扇形區(qū)域內(nèi)。

本區(qū)的可控源音頻大地電磁測深綜合電法工作，在地物化異常特征疊合部位，采用160m或320m線距，布置了綜合電法測深剖面功41條，其中覆蓋詳查——勘探區(qū)的有6條[5]。

工作時選擇發(fā)射偶極距AB為1000m，收發(fā)距大于6000m，接收偶極矩MN為40m，測點(diǎn)距40m，頻率觀測范圍8Hz～8192Hz。

3. 應(yīng)用效果[5]

本次綜合電法工作，在高充電率低電阻率變化部位結(jié)合地質(zhì)、化探、磁法等分布特征，進(jìn)行了大量的鉆探驗證工作，其中在詳查——勘探區(qū)進(jìn)行的驗證結(jié)果，效果均較好。

如圖3-1（a），以11勘探線對應(yīng)綜合電法測深p3剖面為例，藍(lán)色曲線為礦床頂?shù)捉?，礦化蝕變部位位于高充電率中低阻變化部位，對應(yīng)視充電率>10ms、卡尼亞電阻率為400到10000歐姆米，對應(yīng)見礦深度標(biāo)高為25m～750m；而礦體主要分布在接觸帶和內(nèi)接觸帶，即紅色曲線及其以下花崗斑巖巖體內(nèi)接觸帶，以上為中酸性火山巖地層，接觸帶范圍對應(yīng)卡尼亞電阻率范圍約為1200Ω·m～4000Ω·m，對應(yīng)深度范圍280m～460m。驗證結(jié)果顯示，勘探剖面線深部巖性分布特征完全與TDIP和CSAMT綜合剖面圖電阻率分布特征相對應(yīng)，并于巖性接觸帶即中低阻變化和隱伏低阻體等部位見礦；如圖3-1（b），對應(yīng)勘探線地質(zhì)剖面，整體為兩套巖性，紅線上部為中性安山巖，下部為晚期侵入的鉀長花崗巖，隱伏接觸帶位置為280m～460m，與綜合電法探測結(jié)果極為吻合。

后續(xù)的驗證結(jié)果顯示，在接觸帶和內(nèi)接觸帶位置多見黃鐵絹英巖化、硅化、綠簾石化、綠泥石化以及碳酸鹽化等蝕變；主要礦化為輝鉬礦化，呈細(xì)粒浸染狀、細(xì)脈狀、薄膜狀、網(wǎng)脈狀以及鱗片狀集合體產(chǎn)出于蝕變帶和裂隙中，成礦位置為接觸帶和內(nèi)接觸帶。在詳查——勘探區(qū)區(qū)內(nèi)南西部，總體見礦特征相比，為南西淺、分布高品位礦石深度方向多處連續(xù)較好。

礦體與圍巖界線呈漸變關(guān)系，以化學(xué)分析樣品圈定礦體邊界。礦體內(nèi)礦化不均勻，含夾石較多，一般礦體平均工業(yè)品位Mo：0.06%～0.237%，礦床平均品位Mo：0.121%，局部伴生Ag。

據(jù)此，在后續(xù)詳查區(qū)外圍的可控源音頻大地電磁測深剖面鉆孔工程驗證工作中，均見較好的蝕變和銅、鉛、銀鉬礦（化）體。

4. 結(jié)語

在架子山礦區(qū)，合理優(yōu)化應(yīng)用CSAMT-TDIP綜合電法測量并正確解釋，對隱伏多金屬尤其是硫化物礦床的勘查工作，從普查到勘探整個過程，可起到事半功倍的效果。

依據(jù)具體化探異常區(qū)、地質(zhì)礦化蝕變異常、電法和磁法異常等多種致礦信息，合理調(diào)配應(yīng)用并布置各種探測技術(shù)，可減少固體礦產(chǎn)勘探的多解性，準(zhǔn)確查知蝕變礦（化）體空間位置及其規(guī)模形態(tài)，是今后隱伏多金屬礦產(chǎn)勘查的重要思路和方法。

綜上，今后找礦的重點(diǎn)對象主要為隱伏礦體，為了縮短找礦周期、提高找礦效率、減少找礦成本，做好各種勘查方法的合理優(yōu)化應(yīng)用顯得尤為重要。

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