CSAMT法在伊和圖地區(qū)古河道砂巖型鈾礦勘查中的應(yīng)用

山亞，曹秋義，孟凡興，3，張俊偉

（1.核工業(yè)航測遙感中心，石家莊050002；2.中核集團(tuán)公司鈾資源地球物理勘查技術(shù)中心（重點實驗室），石家莊050002；3.東華理工大學(xué)，南昌330013）

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CSAMT法在伊和圖地區(qū)古河道砂巖型鈾礦勘查中的應(yīng)用

山亞1，2，曹秋義1，2，孟凡興1，2，3，張俊偉1，2

（1.核工業(yè)航測遙感中心，石家莊050002；2.中核集團(tuán)公司鈾資源地球物理勘查技術(shù)中心（重點實驗室），石家莊050002；3.東華理工大學(xué)，南昌330013）

摘要：通過可控源音頻大地電磁測深法在內(nèi)蒙古伊和圖地區(qū)賽漢組古河道中心古河谷砂巖型鈾礦中的應(yīng)用，經(jīng)部分鉆探資料的驗證，認(rèn)為該方法是探測深部地質(zhì)構(gòu)造的有效方法之一，在古河道型鈾礦勘查中具有較好的應(yīng)用效果。

關(guān)鍵詞：CSAMT法；伊和圖地區(qū)；古河道砂巖型鈾礦；應(yīng)用效果

資助項目：中國核工業(yè)地質(zhì)局項目“內(nèi)蒙古烏蘭察布坳陷伊和圖地區(qū)可控源音頻大地電磁測量（201329）”

內(nèi)蒙古烏蘭察布坳陷伊和圖地區(qū)鈾礦地質(zhì)工作開始于上世紀(jì)五十年代，已發(fā)現(xiàn)多處鈾礦化異常線索[1-3]，并查明該區(qū)鈾礦化主要受下白堊統(tǒng)賽漢組發(fā)育的古河道沉積控制。其中核工業(yè)208大隊通過對賽漢高畢鈾礦床進(jìn)行勘查研究[4-5]，大致查明了該區(qū)賽漢組古河道砂體及層間氧化帶的空間展布及規(guī)模，并在古河道的上、下游發(fā)現(xiàn)了一些鈾成礦有利線索。但受限于當(dāng)時的技術(shù)和施工條件，未能進(jìn)行鉆探驗證工作，對古河道的展布形態(tài)及發(fā)育特征難以完全掌握。本文通過CSAMT法對古河道進(jìn)行了探索，并將測量反演結(jié)果與已知鉆孔、測井相結(jié)合，通過對比，佐證，大致圈定古河道的分布范圍和展布特征，取得了較好的應(yīng)用效果。這表明CSAMT法在我國北方中新生代盆地砂巖型鈾礦勘查中具有良好的應(yīng)用前景。

1　可控源音頻大地電磁法的基本原理

可控源音頻大地電磁法(CSAMT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[6]。該方法是80年代興起的一種測量卡尼亞電阻和相位的電磁測深新技術(shù)。該方法具有工作效率高、勘探深度范圍大、水平方向分辨能力高、垂向分辨能力好、地形影響較小、高阻層的屏蔽作用小等優(yōu)點，已廣泛應(yīng)用于鈾礦地質(zhì)勘查,地質(zhì)構(gòu)造探測、石油天然氣、煤田和金屬礦產(chǎn)勘查,并取得了良好的地質(zhì)效果。

CSAMT測量原理與常規(guī)大地電磁(MT)類似,主要是針對天然信號隨機性大，信號弱的特點，采用人工方式向地下發(fā)送不同頻率的交變電流,形成交變電磁場，在距發(fā)射源足夠遠(yuǎn)的地方通過測量相互正交的電場分量E與磁場分量H，求得地下介質(zhì)電阻率和阻抗相位[7]：

式中，f為頻率；ρ為電阻率，由于地下介質(zhì)是不均勻的，計算的ρ值稱為視電阻率；φ為阻抗相位；E為電場分量；H為磁場分量。測量過程中通過調(diào)整供電頻率的高低，可得到不同深度的地電信息，從而達(dá)到垂向頻率測深的目的。

2　研究區(qū)的主要特征

2.1地質(zhì)特征

研究區(qū)位于烏蘭察布坳陷東部伊和圖地區(qū)，本區(qū)經(jīng)歷了古生代海槽和中生代陸盆兩個漫長而復(fù)雜的演化，形成了基底和蓋層兩種截然不同的構(gòu)造層[8，9]?；字饕稍庞畎Ω駨R群、寒武系、石炭系、二疊系及加里東晚期花崗巖、華力西期花崗巖、花崗閃長巖、二長花崗巖、燕山期花崗巖等組成。蓋層主要由侏羅系、白堊系、古近系、新近系和第四系構(gòu)成。

2.2鈾成礦特征

研究區(qū)鈾礦找礦目的層為賽漢組上段。賽漢組上段主要發(fā)育古河道，該河道起源于烏蘭察布坳陷南東緣的賽漢塔拉巖體，經(jīng)齊哈日格圖、賽漢高畢至東部達(dá)來。順河道砂體中發(fā)育自南向北強烈的后生氧化作用，大部分被氧化為黃色、亮黃色砂體，在河道的側(cè)邦存在灰色殘留體，形成東西兩側(cè)的潛水-層間氧化帶，氧化帶規(guī)模巨大，具有較好的鈾成礦地質(zhì)條件，找礦類型為古河谷砂巖型，具備形成中-大型鈾礦床的潛力。

2.3電阻率特征

根據(jù)近年搜集整理的露頭小極距測深、孔旁測深、實測曲線及測井資料的電阻率值，綜合得出二連盆地各地層及巖體的主要電性參數(shù)[9-11]見表1。可見研究區(qū)總體電阻率趨勢特征為地表第四系電阻率高，新近系、古近系和白堊系電阻率低，侏羅系的火山碎屑巖和古生界的變質(zhì)巖系巖石電阻率較高；白堊系與侏羅系及其下部地層的巖石電阻率相差很大，而古近系、新近系巖石電阻率變化因地而異，因接近地表，巖石電阻率受氣候、潛水等因素影響，與白堊系之間的電阻率值相差較大。經(jīng)以上對比說明，不同層位和不同巖性間存在著較大的電性差異。

表1　二連盆地蓋層及巖體電阻率參數(shù)統(tǒng)計表Tab.1 Erlian basin cap and rock resistivity parameter tables

3　野外工作方法

3.1方法技術(shù)及資料處理

野外工作使用美國Zonge公司生產(chǎn)的GDP-32多功能電法儀，測量方式采用赤道偶極裝置進(jìn)行CSAMT法的標(biāo)量測量方式，供電極距AB=1 000 m，收發(fā)距r = 4.0～5.0 km，測量極距MN=100 m，測點距=100 m。資料處理主要采用ZONGE公司提供的商業(yè)化二維圓滑模型反演軟件(SCS2D)進(jìn)行，其基本步驟包括：原始數(shù)據(jù)的預(yù)處理、靜態(tài)效應(yīng)的校正、遠(yuǎn)區(qū)數(shù)據(jù)頻點的選擇、二維圓滑模型反演及成圖，最后根據(jù)反演電阻率斷面并結(jié)合地質(zhì)情況進(jìn)行地質(zhì)解釋[12]。

3.2測線布置

根據(jù)物探剖面線方向與“湖盆（群）走向”盡可能相垂直的原則，結(jié)合地形、地貌條件及古河道在地表的投影范圍，共布置可控源音頻大地電磁測量剖面線7條，測線方位為135°，測線總長度200 km，測線間距4km，測點間距200m，測點總數(shù)1000個。地質(zhì)及測線布置見圖1。

4　應(yīng)用效果分析

由于L04線與地質(zhì)勘探線重合，測線方位135°，主要穿越腦木根凹陷東南緣、東方紅凸起，地表主要出露古近系，部分地段為新近系、第四系覆蓋。現(xiàn)通過對L04線附近收集的EZK0-1931、EZK0-2059兩個鉆孔、及測井電阻率資料，并結(jié)合井旁的可控源音頻大地電磁測深反演結(jié)果以及古河道段的砂體分布，對該地區(qū)的地電結(jié)構(gòu)進(jìn)行了深入的對比分析研究[11]。

L04線電性層從上至下大致呈中阻-低阻-中高阻-低阻-中阻-低阻-中高阻分布；在橫向上，上部各電性層連續(xù)性好、厚度穩(wěn)定，下部部分電性層呈斷續(xù)分布狀態(tài)、連續(xù)性差，且深度與厚度變化較大。

EZK0-1931、EZK0-2059孔位于齊哈格日圖凹陷與腦木根凹陷接壤部位，其中EZK0-1931孔位于L04線斷面平距11.8 km附近、EZK0-2059孔位于L04線斷面平距15.0 km附近。圖2為兩鉆孔地質(zhì)編錄、測井電阻率及反演電阻率斷面對比圖[12]。

圖1　工作區(qū)地質(zhì)及測線布置圖（地質(zhì)底圖來源于核工業(yè)208大隊）Fig.1 Workspace layout geology and survey lines（geological base map from the Nuclear Industry Battalion 208）1.第四系；2.上新統(tǒng)寶格達(dá)烏拉組；3.中新統(tǒng)通古爾組；4.漸新統(tǒng)；5.始新統(tǒng)；6.古新統(tǒng)腦木根組；7.下二疊統(tǒng)；8.實測地質(zhì)界線；9.平行不整合地質(zhì)界線；10.角度不整合地質(zhì)界線；11.核工業(yè)208大隊推斷古河道地表投影；12.核工業(yè)208大隊地質(zhì)勘探線；13.工作區(qū)范圍；14.可控源音頻大地電磁測量測線及編號；15.鉆孔及編號

從測量結(jié)果分析，可控源音頻大地電磁測量反演深度800 m左右（圖2中反演電阻率斷面圖截止到500m左右），縱向電性明顯地反映為6個電性層。由圖可見，本次測量反演電阻率與實測三側(cè)向測井電阻率數(shù)值略有差異，但變化趨勢相同，基本與古近系、上白堊統(tǒng)二連組、下白堊統(tǒng)賽漢組上段、賽漢組下段不同巖性段相對應(yīng)。

區(qū)內(nèi)古河道為層間古河道，分布于賽漢組上段底部，以曲流河沉積為主，河道中心（沖刷面）為滯留沉積（含礫中粗砂巖、砂質(zhì)礫巖為主），向兩側(cè)過渡為以砂巖、細(xì)砂巖、泥巖沉積為主的細(xì)屑沉積物。從反演電阻率斷面圖分析，古河道在反演電阻率斷面圖上（圖3）表現(xiàn)形態(tài)為：反演電阻率為中高阻特征，呈透鏡狀分布，等值線底部呈凹形、頂部稍凸或水平、兩端漸薄尖滅，反演電阻率值由中心部位逐漸向兩端降低，且在相鄰反演電阻率斷面圖上連續(xù)分布。

綜合地質(zhì)資料及鉆探成果表明，研究區(qū)主要找礦目的層為下白堊統(tǒng)賽漢組上段。根據(jù)可控源音頻大地電磁測量解釋成果和古河道在反演電阻率斷面圖中的判別依據(jù)，結(jié)合地質(zhì)資料分析，圈定了古河道砂體的分布范圍（圖4），其分布特征表明：古河道主要發(fā)育于早白堊世晚期（賽漢期），由南西流向北東。河道中心部位（河道滯流沉積）巖性以中粗粒砂巖、礫質(zhì)砂巖、砂巖為主，其兩側(cè)及上部則以（邊灘相、堤岸亞相、河漫灘相）砂巖、泥為主；另外，賽漢組上段頂部泥巖與賽漢組下段泥巖，構(gòu)成古河道砂體的隔水頂、底板，空間上具有泥-砂-泥互層的地層結(jié)構(gòu)。同時河道邊灘沉積的砂巖中多富含炭屑、黃鐵礦等還原介質(zhì)，因此賽漢組上段砂體是本區(qū)尋找古河谷砂巖型鈾礦的目標(biāo)層位。而不同沉積環(huán)境形成不同的巖石原生地球化學(xué)類型，導(dǎo)致鈾元素在不同巖石中分布的差異，后生氧化改造作用造成鈾元素的再分配，使氧化巖石中的鈾遷移貧化，鈾在氧化還原變異部位沉淀富集。氣候條件決定了巖石原生地球化學(xué)類型的分布特征，同時直接影響了后生氧化作用發(fā)育程度及氧化帶規(guī)模。賽漢組古河道中心沉積砂體粒度較粗，巖石滲透性較好，氧化作用往往順河道中心縱向發(fā)育，河道側(cè)幫粒度較細(xì)的砂巖中富含還原介質(zhì)，在河道兩側(cè)形成氧化-還原過渡部位，鈾富集形成古河谷砂巖型鈾礦。

圖2　EZK0-1931、EK0-2059鉆孔地質(zhì)編錄、電阻率測井及反演電阻率斷面對比圖Fig.2 Geological record，resistivity logs and inversion resistivity section comparison chart between EZK0-1931 and EK0-2059

圖3　L04線116～127號段古河道分布示意圖（反演電阻率斷面圖）Fig. 3 Paleochannel distribution diagram of L04 line116～127 point（inversion resistivity section）

圖4　賽漢組上段古河道砂體及斷裂構(gòu)造分布圖Fig. 4 The ancient river sand of Distribution and faults for up part of the Saihan Fm. 1.居民地；2.公路；3.鐵路；4.湖泊；5.推斷的斷裂及編號；6.砂巖、泥巖為主的沉積范圍；7.古河道砂體的主要分布范圍；8.工作區(qū)范圍；9.測線及編號

5　結(jié)論

（1）二連盆地烏蘭察布坳陷伊和圖地區(qū)中新生界沉積蓋層中不同巖性電阻率差異明顯，具備開展CSAMT測量的物理基礎(chǔ)。

（2）通過CSAMT測量推斷的古河道分布范圍和展布形態(tài)得到了后期鉆探和測井工作的查證，推斷結(jié)果可信，取得了較好的探測效果。

（3）在中新生代沉積盆地開展CSAMT測量，能夠快速查明深部地電結(jié)構(gòu)，為鉆探工程部署提供直接的參考依據(jù)，能有效地指導(dǎo)鉆探工程的布置，提高效益，節(jié)省開支。

參考文獻(xiàn)：

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［12］張俊偉.內(nèi)蒙古烏蘭察布坳陷伊和圖地區(qū)音頻大地電磁測量報告［R］.石家莊：核工業(yè)航測遙感中心，2013.

Abstract：In this paper, the basic principles of Controlled Source Audio-frequency Magnetotelluric method (CSAMT method) are introduced. Based on the application of CSAMT method in paleo-channel sandstone-type uranium depositsin Saihanzu, Yihetu region, Inner Mongoliawith thevalidation of somedrilling data, theauthor suggust that CSAMT method is one of the effective methods for deep detection of geological structure, and has goodapplicationeffect intheexplorationof paleo-channel uraniumdeposits.

Key words：CSAMT method; Yiheturegion; Paleo-channel sandstone-typeuraniumdeposits;Applicationeffect

中圖分類號：631.3+25

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1672-4135（2016）01-0076-05

收稿日期：2015-11-30

作者簡介：山亞（1986-），女，畢業(yè)于石家莊經(jīng)濟學(xué)院，助理工程師，主要從事地面物化探工作，Email:531042056@qq.com。

Geochemical anomaly characteristics and prospecting in the census region of Kouzitou，F(xiàn)uping county，Hebei province

FAN Yu-peng1, JIANGXing-yu2, Wang Zi-yang1

（1.Hebei Instituteof Geological Survey, Shijiazhuang050081,China; 2. Tianjin Centreof ChinaGeological Survey, Tianjin300170, China）

Abstract：1/10 000 rock geochemical survey for cryptoexplosive breccia was finished and 10 anomalies were delineated on the basis of comprehensive analysis of geological and geochemical data. The drilling verification shows that pyrite phyllic develops strongly, and five molybdenum ore bodies and seven silver (gold) ore bodies were found. The estimate amount of molybdenum metal is 83 t, silver 10.67 t, associated gold 61.81 kg. The primary halo anomalies belong to the the ore anomalies. The Ag-Mo multiple metal ore bodies occur in cryptoexplosive breccia. The element content distribution in primary halo of drilling displays that precipitation regularity of main ore-forming elements conform to the distribution pattern of the typical hydrothermal deposit elements. Theauthorsresearched theenrichment rangeof elementsand calculated theoccurrencesiteof blind ore body andmadearecommendationfor further validation

Key words：primary halo; multiplemetal; cryptoexplosivebreccia; hydrothermal liquid; Kouzitou

Application of CSAMT method in the exploration of paleo-channel sandstone-type Uranium deposits in Yihetu Region，Inner Mngolia

SHAN Ya1，2, CAOQiu-yi1，2, MENGFan-xing1，2，3, ZHANGJun-wei1，2

（1.Aerial remotesensingcenter of nuclear industry，Shijiazhuang050002; 2.Nuclear groupco., LTD. Uraniumresourcesin
geophysical explorationtechnology center (key laboratory)，Shijiazhuang050002; 3.Donghuauniversity of scienceandtechnolog，Nanchang330013）