CSAMT法在成礦規(guī)律和找礦預測中的探討

任衛(wèi)波

摘 要： 可控源音頻大地電磁法（CSAMT法）是一種測量卡尼亞電阻和相位的電磁測深新技術，因其探測深度大、信噪比高等特點在金屬礦的探測中被廣泛使用。本文以CSAMT法在某金屬礦成礦規(guī)律和找礦預測中的研究進行分析，表明CSAMT法是揭露測區(qū)內(nèi)構造與成礦關系的有效地球物理手段。

關鍵詞： CSAMT； 信噪比； 成礦規(guī)律； 構造

CSAMT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[l]。因其探測深度大、信噪比高等特點在金屬礦的探測中被廣泛使用[2-3]。本文以某金礦為例，介紹該方法在圈定測區(qū)內(nèi)部西林—陡崖斷裂、豐儀斷裂成礦帶金礦體成礦遠景區(qū)中的應用。

1. CSAMT原理簡介

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。采用赤道偶極裝置進行標量測量，即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。之后用阻抗電阻率和阻抗相位聯(lián)合反演計算反演電阻率參數(shù)，最后利用可控源勘探反演的電阻率進行地質(zhì)推斷解釋。

可控源音頻大地電磁測深法標量測量方式是用電偶極源供電，觀測點位于電偶極源中垂線兩側各30度角組成的扇形區(qū)域內(nèi)。當接收點距發(fā)射偶極源足夠遠時（r>3δ，δ為趨膚深度，即由于電磁波在地下傳播時，其能量隨傳播距離的增加逐漸被吸收，當電磁波振幅減小到地表振幅的1/e時，其傳播的距離稱為趨膚深度（δ），即電磁法理論勘探深度），測點處電磁場可近似于平面波。實際工作中，探測深度（d）和趨膚深度存在一定差距，這是因為探測深度是指某種測深方法的體積平均探測深度，其經(jīng)驗公式為：

式中d表示探測深度，ρ表示介質(zhì)電阻率，f表示頻率

由此可見探測深度與頻率成反比，我們可以通過改變發(fā)射頻率來達到測深的目的。

2. 測區(qū)地質(zhì)概況

測區(qū)位于山東省棲霞市西部，屬于區(qū)域西林—陡崖—臺前斷裂成礦帶與豐儀斷裂成礦帶交匯部位。區(qū)域出露的巖石地層主要有上太古界膠東群，古元古界荊山群、新元古界震旦系蓬萊群、中生界白堊系、新生界第三系和第四系。測區(qū)地表淺處出露的金礦脈主要賦存在燕山早期郭家?guī)X超單元西石棚單元（gXhg52）斑狀中粒二長花崗巖、大草屋單元（gDgd52）疏斑狀粗中粒含黑云花崗閃長巖和郭家?guī)X超單元趙家單元（gZho52）斑狀中粒角閃石英二長巖等巖性，艾山超單元后野單元（aHhg52）巨斑狀中粒中粒含黑云二長花崗巖等和前寒武紀變質(zhì)巖系，金礦床主要與NE—NNE向脆性斷裂帶相關。西林—陡崖—臺前斷裂成礦帶，近年來在該斷裂帶下盤的地質(zhì)找礦勘探工作，先后在陡崖、笏山和臺前等礦區(qū)共提交30余噸黃金儲量，獲得找礦重大突破。豐儀斷裂上盤成礦帶北段，雀山頂探礦區(qū)西部，較為連續(xù)產(chǎn)出一組NE—NNE走向，向SE—SEE傾斜的次級斷裂及含金石英脈帶，黃鐵絹英巖化碎裂蝕變帶，總體產(chǎn)狀23°SE30°～50°，局部陡傾，傾角達70°～80°，圍巖為絹英巖化碎裂蝕變的花崗閃長巖和石英二長巖，礦體形態(tài)主要為脈狀和不規(guī)則狀。豐儀斷裂下盤金礦脈主要在棲霞市蘇家店鎮(zhèn)蘇家莊金礦，蘇家莊金礦和盛家溝探礦區(qū)潘家店礦帶，金礦脈受NE向斷裂控制，走向15°～50°，傾向SE或NW，傾角48°～60°。礦區(qū)內(nèi)巖漿巖出露，為新元古代震旦期玲瓏超單元片麻狀中粒黑云二長花崗巖及派生脈巖，含有較多的上太古界膠東群的斜長角閃片麻巖和黑云變粒巖殘留包體。

3.可控源音頻大地電磁法在測區(qū)內(nèi)的可行性研究

在開展CSAMT法工作前，首先應對研究區(qū)巖礦石的物性進行資料收集和物性測試，進行可行性研究，遵循從簡單到復雜，從已知到未知的原則，先對地質(zhì)研究較好的地段進行研究，相互驗證。收集整理分述如下：

3.1 上白堊統(tǒng)王氏群：

紫紅色砂巖、頁巖及砂礫巖：電阻率平均為362Ω·m。

3.2 前寒武紀的沉積—變質(zhì)巖系：

①黑云二長花崗片麻巖：電阻率在378Ω·m～439Ω·m之間，平均為504Ω·m。②黑云斜長片麻巖：電阻率在40.3Ω·m～75.1Ω·m之間，平均為57.7Ω·m。③大理巖：電阻率在387Ω·m～2710Ω·m之間，平均為504Ω·m。

3.3 侵入巖

①片麻狀花崗巖：電阻率在33.2Ω·m～16200Ω·m之間，平均為2240Ω·m。②煌斑巖：電阻率在83.4Ω·m～2630Ω·m之間，平均為464Ω·m。

4. 數(shù)據(jù)采集及處理

數(shù)據(jù)采集使用鳳凰地球物理有限公司的第八代地球物理數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)—V8System2000.net：

接收系統(tǒng)由V8—6R網(wǎng)絡化多功能電磁接收機和一個RXU—3E無線數(shù)據(jù)輔助采集站組成；發(fā)射系統(tǒng)由TXU—30大功率多功能發(fā)射機（最大發(fā)射功率20kw）及控制器、電流記錄器等組成，電源使用日本大洋TDK27000TE型柴油發(fā)電機組，最大功率輸23.5kw。發(fā)射頻率系列為1Hz～9600Hz，發(fā)射電流最大16A；收發(fā)距T大于9.5km，供電偶極距AB長約2.0km，測線的布置原則與待測地質(zhì)體近垂直，觀測點距20m；數(shù)據(jù)處理利用SMTPro.exe、TipPro.exe、MtSoft2D等軟件系統(tǒng)，對測得的數(shù)據(jù)進行傳輸、近場改正、靜態(tài)改正和正反演計算，以真實地反映和解釋地下地質(zhì)體的電性差異，揭示成礦的關系。

5. 解釋分析

如圖1為01測線反演視電阻率等值線斷面圖。該測線電場縱向分布規(guī)律較好，可分為3段。第1段為0～1000m處，呈現(xiàn)淺部視電阻率較高，中深部視電阻率較低，下部基底高阻。第2段1000m～2000m處，呈現(xiàn)淺部視電阻率低；中深部視電阻率較高；下部基底高阻。第3段2000m～2960m處，呈現(xiàn)淺部反演視電阻率低；中深部視電阻率較高，下部基底為高阻。推測中生代二長花崗巖引起深部高阻反應，中阻地質(zhì)體上下部的低阻地質(zhì)體，為礦化或含水拉。

構造解釋：F1斷裂位于測線200m～500m處，為東傾斷裂，切割深度達1000m，為低阻異常帶。F2斷裂位于測線900m～1000m處，為西傾斷裂，切割深度達1000m，為中低阻異常帶。F3斷裂位于測線1300m～1600m處，為西傾斷裂，中低阻異常帶，切割較淺，約100m。F4斷裂位于測線2200m～2600m處，在剖面內(nèi)的切割深度約600m，表現(xiàn)為低阻異常帶。

如圖2為02測線反演視電阻率等值線斷面圖，該測線電場橫向分布規(guī)律較好，劃分為3層。第1層測線0～1300m處深度約+200m～+100m視電阻率高，其值集中在3000Ω·m～5000Ω·m.第2層測線0～1300m處深度約+100m～-600m視電阻率較高，其值集中在500Ω·m～3000Ω·m。第3層測線0m～1300m處下部基底，深度約-600m以下，視電阻率為高阻，其值大于5000Ω·m。02測線經(jīng)過的222高地硅化山頂，表現(xiàn)為地表高阻，深部低阻。硅化帶、石英脈的特點是堅硬而性脆，容易形成硅化破碎帶。正常的硅化帶、石英脈應該表現(xiàn)為高阻，但易破碎而充填地下水或成為地下水的通道，而形成相對低阻。硅化帶、石英脈又是礦化蝕變的主要地質(zhì)體，金礦化、黃鐵礦化等蝕變也易拉低電阻率。

構造解釋：F5斷裂位于測線上0～600m處，為西北傾斷裂，在切割深度大于500m，表現(xiàn)為中阻異常帶，為豐儀斷裂的一部分。F6斷裂位于測線上900m～1300m處，為西北傾斷裂，切割深度達800m，表現(xiàn)為中低阻異常帶。

6. 結論

CSAMT法是探測深大斷裂分布特征的有效手段，其具有高效率，抗干擾，探測深度大等特點。研究表明CSAMT法可有效地揭露控礦構造的深部形態(tài)特征，能為測區(qū)選定成礦遠景靶區(qū)提供了依據(jù)。

通過本次工作，探明了F4、F5為主要控礦構造，與區(qū)域構造西林—陡崖斷裂、豐儀斷裂位置吻合。按照現(xiàn)有金礦成礦新理論，當主干構造兩側的分支都出現(xiàn)金礦化體時，常預示主干構造的較深部位可能出現(xiàn)一定規(guī)模的主礦體，因此，測區(qū)深部仍然具有一定的成礦遠景和找礦前景。

參考文獻：

[1] 湯井田， 何繼善. 可控源音頻大地電磁法及其應用[M]. 中南大學出版社， 2005.

[2] 劉鴻福. CSAMT在隱伏金屬礦勘查中的應用研究[J]. 太原理工大學學報， 2012， 43（3）：388-390.

[3] 孫豐月， 石準立， 馮本智. 膠東金礦地質(zhì)及幔源C-H-O流體分異成巖成礦[M]. 吉林人民出版社， 1995.