AMT在云南某礦區(qū)勘查中的應(yīng)用

崔中良，洪 托，劉 洋，郭鋼陽，李俊璞

(1. 昆明理工大學(xué)，云南 昆明 650093； 2. 河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局，河南 鄭州 450000; 3. 煤炭工業(yè)鄭州設(shè)計(jì)研究院股份有限公司，河南 鄭州 450007)

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AMT在云南某礦區(qū)勘查中的應(yīng)用

崔中良1，洪 托1，劉 洋1，郭鋼陽2，李俊璞3

(1. 昆明理工大學(xué)，云南 昆明 650093； 2. 河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局，河南 鄭州 450000; 3. 煤炭工業(yè)鄭州設(shè)計(jì)研究院股份有限公司，河南 鄭州 450007)

在對(duì)礦區(qū)地質(zhì)進(jìn)行實(shí)地踏勘的基礎(chǔ)上，開展了音頻大地電磁測(cè)深(AMT)工作。在進(jìn)行剖面反演及推斷解釋中，結(jié)合前期地質(zhì)資料、鉆孔成果及激電成果，得到電阻率二維反演及推斷成果圖。

音頻大地電磁測(cè)深法；礦產(chǎn)勘查；電阻率二維反演

礦區(qū)位于蘭坪—思茅中生代坳陷盆地南段，且其成礦是在沉積成巖作用的基礎(chǔ)上，后期熱液改造疊加成礦、構(gòu)造控礦[1]。面對(duì)資源的日益枯竭，急需運(yùn)用有效的勘查技術(shù)方法為礦區(qū)下一步找礦指明方向。音頻大地電磁測(cè)深法借助于天然電磁場(chǎng)，對(duì)地下介質(zhì)的電阻率進(jìn)行成像，具有勘探深度大、成果反映直觀、分辨率高、輕便高效等特點(diǎn)，并且在高阻覆蓋區(qū)不受高阻蓋層的屏蔽作用。目前已被廣泛應(yīng)用在尋找水資源、油氣田、礦產(chǎn)等領(lǐng)域[2-8]。研究區(qū)的鉛鋅礦化與圍巖有很明顯的電性差異，具備開展音頻大地電磁測(cè)深等物探方法的物性條件。本次在研究區(qū)中應(yīng)用音頻大地電磁測(cè)深法，較為有效地探測(cè)和判斷了深部鉛鋅礦體賦存位置和構(gòu)造的發(fā)育情況，更好地指導(dǎo)了深部鉛鋅礦找礦勘查工作，這為區(qū)域內(nèi)同類型的深部礦床找礦提供了詳實(shí)的依據(jù)和借鑒。

1 礦區(qū)地質(zhì)及地球物理特征

礦區(qū)出露地層主要有中侏羅統(tǒng)和平鄉(xiāng)組(J2h)，上侏羅統(tǒng)壩注路組(J3b)，下白堊統(tǒng)景星組(K1J)，烏沙河組(K1w)，曼崗組(K1m)。下白堊統(tǒng)曼崗組為紅色河湖相泥質(zhì)建造，中粒巖屑石英砂巖為主，夾粉砂巖、泥巖。烏沙河組上部泥質(zhì)粉砂巖與細(xì)粒巖屑石英砂巖兩層，下部鈣質(zhì)粉砂巖與泥巖互層夾石英砂巖。景星組由4個(gè)沉積旋回組成，每一旋回由砂巖—粉砂巖—泥巖組成，其中的淺色砂巖是區(qū)內(nèi)主要含礦層。上侏羅統(tǒng)壩注路組紅色陸相泥砂質(zhì)建造。中侏羅統(tǒng)和平鄉(xiāng)組巖性主要為泥質(zhì)、鈣泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)、鈣質(zhì)粉砂巖。

地球物理特征主要是指礦區(qū)內(nèi)不同巖石、礦石的物性差異，研究區(qū)中進(jìn)行的工作主要為電法勘探，根據(jù)李星等測(cè)定的電性參數(shù)數(shù)據(jù)表明鉛鋅礦石為區(qū)內(nèi)最低阻及最高極化體，且與圍巖有很明顯的電性差異[9]。

2 音頻大地電磁測(cè)深法工作原理

本次工作采用的是GMS-07e綜合電磁法儀，其為德國(guó)Metronix公司研制開發(fā)出的新一代產(chǎn)品。磁場(chǎng)和電場(chǎng)傳感器直接與主機(jī)ADU-07e連接，組成完整的GMS-07e觀測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)適用于各種不同的地質(zhì)條件和比較惡劣的野外環(huán)境，其方法原理與傳統(tǒng)的MT法一樣。它是利用宇宙中的太陽風(fēng)、雷電等入射到地球上的天然電磁場(chǎng)信號(hào)作為激發(fā)場(chǎng)源，又稱一次場(chǎng)，該一次場(chǎng)是平面電磁波，垂直入射到大地介質(zhì)中。由電磁場(chǎng)理論可知，大地介質(zhì)中將會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電磁場(chǎng)，此感應(yīng)電磁場(chǎng)與一次場(chǎng)是同頻率的，引入波阻抗Z[10-12]。在均勻大地和水平層狀大地情況下，波阻抗是電場(chǎng)E和磁場(chǎng)H的水平分量的比值。

(1)

(2)

(3)

式中f——頻率，Hz；

ρ——電阻率，Ω·m；

E——電場(chǎng)強(qiáng)度，mV/km；

H——磁場(chǎng)強(qiáng)度，nT；

ΨΕ——電場(chǎng)相位，mard；

ΨH——磁場(chǎng)相位，mard。

必須提出的是，此時(shí)的E與H應(yīng)理解為一次場(chǎng)和感應(yīng)場(chǎng)的空間張量疊加后的綜合場(chǎng)，簡(jiǎn)稱總場(chǎng)。在電磁理論中，把電磁場(chǎng)(E、H)在大地中傳播時(shí)其振幅衰減到初始值1/e時(shí)的深度，定義為穿透深度或趨膚深度(δ)[13-15]。

(4)

由式(4)可知，趨膚深度δ將隨電阻率ρ和頻率f變化。測(cè)量是在和地下深度相對(duì)應(yīng)的頻帶上進(jìn)行的，一般來說，頻率較高的數(shù)據(jù)反映淺部的電性特征，頻率較低的數(shù)據(jù)反映較深的地層特征。因此，在一個(gè)寬頻帶上觀測(cè)電場(chǎng)和磁場(chǎng)信息，并由此計(jì)算出視電阻率和相位，可確定出大地的地電特征和地下構(gòu)造，這就是GMS-07e觀測(cè)系統(tǒng)的簡(jiǎn)單原理。

3 音頻大地電磁測(cè)深反演及其推斷解釋

3.1地電模型及推斷解釋原則

該礦區(qū)成礦是在沉積成巖作用的基礎(chǔ)上，后期熱液改造疊加成礦、構(gòu)造控礦。結(jié)合目前掌握的地質(zhì)資料，得出以下結(jié)論：

1) 礦體多成于區(qū)內(nèi)次級(jí)構(gòu)造之中，礦體周圍存在破碎、弱蝕變等現(xiàn)象，因此，斷裂構(gòu)造對(duì)探尋含礦區(qū)域起到了一定的指示作用。

2) 礦區(qū)雨量充沛，斷裂一般都富水，在二維電阻率反演剖面圖上呈現(xiàn)較明顯的低阻，且在形狀上表現(xiàn)為淺部低阻帶狀異常，這部分異常極化率值相對(duì)較低，區(qū)別于致礦異常。

3) 由于礦區(qū)礦體普遍存在于斷裂、孔隙和裂隙之中，所以在一定的埋深范圍內(nèi)會(huì)表現(xiàn)為低阻高極化特征；而且由于礦區(qū)地表及地下干擾現(xiàn)象極少，極化率對(duì)礦體賦存位置有直接的指示作用，因此在異常區(qū)的位置及等級(jí)劃分上要充分結(jié)合視極化率特征。

4) 對(duì)于一些深部異常對(duì)應(yīng)的低阻中極化率現(xiàn)象，要結(jié)合已知地質(zhì)資料及深部工程的揭露結(jié)果綜合推斷。

3.2剖面反演成果及推斷解釋

3.2.1 30線和34線綜合推斷解釋

通過30線和34線綜合成果推斷圖(見圖1)可看出，在該區(qū)北段均存在一低阻帶，傾向北，傾角70(°)，該構(gòu)造FⅡ-2很可能為地質(zhì)資料上標(biāo)注的構(gòu)造F3。對(duì)應(yīng)激電中高極化異常，鉆孔ZK340見有脈狀礦化體，說明該處具備礦化條件，后期要加大力度研究該區(qū)的構(gòu)造分布，同時(shí)増加驗(yàn)證孔揭露更多地質(zhì)信息。

圖1 礦區(qū)30-34綜合成果推斷

3.2.2 70線和74線綜合推斷解釋

通過70-74線綜合成果圖(見圖2)可看出，兩條剖面均較好的反應(yīng)為北端的構(gòu)造FⅠ-4，構(gòu)造形態(tài)清晰，延伸較好，地表分別經(jīng)過70線點(diǎn)位8680，74線點(diǎn)位8740，同時(shí)該構(gòu)造帶還對(duì)應(yīng)較好的激電極化異常，推斷FⅠ-4為導(dǎo)礦構(gòu)造的可能性較大，綜合評(píng)價(jià)為一級(jí)構(gòu)造，建議后期綜合該范圍的地質(zhì)情況，適當(dāng)布設(shè)鉆孔進(jìn)行異常驗(yàn)證。

另外，在70線南部還反映出一形態(tài)清晰，延伸明顯的低阻帶，傾向南，傾角70(°)，地表出露位置在點(diǎn)號(hào)8400附近，命名為FⅡ-4，但由于74線剖面較短，未能有所體現(xiàn)，結(jié)合地質(zhì)信息，推測(cè)74線南段對(duì)應(yīng)位置也應(yīng)該反應(yīng)出低阻帶FⅡ-4，且FⅡ-4走向大致為北北西向，為白堊系和侏羅系地層在東部的分界線，后期如有需要可做跟蹤研究。

圖2 礦區(qū)70-74綜合成果推斷

3.2.3 66-2線和70-2線綜合推斷解釋

綜合66-2線與70-2線反演剖面(見圖3)可看出，兩條剖面形態(tài)具有一定的相似性和一致性，揭露出了3條構(gòu)造；FⅠ-5、FⅡ-6、FⅡ-7，其中FⅠ-5、FⅡ-6兩條測(cè)線均有反應(yīng)，F(xiàn)Ⅱ-7因走向及剖面長(zhǎng)度的原因僅在66-2線有顯示。

1) FⅠ-5：走向近北東向，該構(gòu)造穿越區(qū)域正處于曼崗組和烏沙河組地層分界線處，傾向NW，傾角60(°)～70(°)。，地表出露位置經(jīng)過66-2線6 660點(diǎn)、70-2線7 080點(diǎn)，推測(cè)與主礦區(qū)構(gòu)造F6、F7、F12同為一組北東向構(gòu)造，同時(shí)，構(gòu)造FⅠ-5穿越區(qū)域又對(duì)應(yīng)激電極化率異常非常明顯的區(qū)域，綜合評(píng)價(jià)為一級(jí)構(gòu)造，具有較好的找礦前景，建議作為后期找探礦的重點(diǎn)查明區(qū)域。

2) FⅡ-6：同樣處于曼崗組和烏沙河組地層分界線處，走向近北東向，傾向SE，傾角50(°)～60(°)，地表出露位置經(jīng)過66-2線6 580點(diǎn)、70-2線的80點(diǎn)，構(gòu)造規(guī)模不大，與FⅠ-5相鄰但傾向相反，推斷可能是層間裂隙或是附近斷裂錯(cuò)動(dòng)受力引起的次級(jí)小構(gòu)造，綜合評(píng)價(jià)為二級(jí)構(gòu)造，推測(cè)賦礦可能性較小且規(guī)模不大。

圖3 礦區(qū)66-2、70-2線綜合成果推斷

4 結(jié) 語

區(qū)內(nèi)鉛鋅礦化與圍巖有很明顯的電性差異，具備開展音頻大地電磁測(cè)深等物探方法的物性條件。該方法有望為后續(xù)研究區(qū)內(nèi)鉛鋅礦的勘查工作和區(qū)域同類型的鉛鋅礦找礦預(yù)測(cè)提供一定依據(jù)。建議下一步對(duì)礦區(qū)開展大范圍音頻大地電磁測(cè)深及對(duì)相應(yīng)地區(qū)開展激電中梯測(cè)量，進(jìn)行綜合推測(cè)及判斷礦體賦存位置。

根據(jù)本次6條測(cè)線剖面反演及推斷成果可知，F(xiàn)Ⅰ-4、FⅠ-5為導(dǎo)礦構(gòu)造的可能性很大，綜合評(píng)價(jià)為一級(jí)構(gòu)造，建議后期適當(dāng)布置鉆孔進(jìn)行驗(yàn)證。

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AnApplicationofAMTintheExplorationofaCertainMineAreainYunnan

CUI Zhongliang1, HONG Tuo1, LIU Yang1, GUO Gangyang2, LI Junpu3

(1.KunmingUniversityofScienceandtechnology,Kunming,Yunnan650093,China; 2.No.3GeologicalExplorationInstitute，HenanProvincialBureauofGeo-explorationandMineralDevelopment,Zhengzhou,Henan450000,China; 3.ZhengzhouDesignResearchInstituteforCoalIndustryandCorporationLtd.,Zhengzhou,Henan450007,China)

On the basis of geological field reconnaissance, we combined with the results of previous studies to carry out the audio frequency magnetotelluric sounding. Based on the inversion and interpretation of the profile, we also linked with the previous geological data, including the drilling results and the results of induced polarization. The two-dimensional inversion of resistivity and inferred results are obtained.

AMT; Mineral exploration; Two dimensional inversion of resistivity

2016-08-20

崔中良(1990-)，男，河南安陽人，在讀碩士研究生，研究方向：成礦規(guī)律與找礦預(yù)測(cè)，手機(jī)：18468068820，E-mail：18468068820@163.com；通訊作者：洪托(1970-)，男，河南鶴壁人，副教授，研究方向：礦業(yè)經(jīng)濟(jì)、成礦規(guī)律與找礦預(yù)測(cè)等，E-mail:425142135@qq.com.

P631.3

：Adoi：10.14101/j.cnki.issn.1002-4336.2016.04.008