CSAMT 法在黔東南金礦深部找礦中的應(yīng)用—以三什江金礦點(diǎn)為例

劉 松，黃明景，高建才

（貴州省有色金屬和核工業(yè)地質(zhì)勘查局物化探總隊(duì)，貴州 都勻 558000）

黔東南地區(qū)金礦開采歷史悠久，點(diǎn)多、面廣，是我國(guó)湘黔金礦集中區(qū)的重要組成部分。區(qū)內(nèi)金礦床(點(diǎn))分布密集，成礦地質(zhì)條件有利,具有良好的找礦前景。但比較獨(dú)特的是在周邊湖南廣西境內(nèi)都發(fā)現(xiàn)了許多大中型金礦床，而黔東南地區(qū)卻還一直保持“滿天星星，不見月亮”的現(xiàn)狀。為此很多有識(shí)之士都紛紛發(fā)表論文為該區(qū)勘查工作楚某劃策，如余大龍等很早就對(duì)該區(qū)成礦規(guī)律進(jìn)行研究，并于2003年開始對(duì)如何在“滿天星星”中尋找到“月亮”進(jìn)行了探討[1]。根據(jù)前人的方法，在該區(qū)也取得了較好的找礦成果，通過統(tǒng)計(jì)，該區(qū)所用的找礦手段大多是從地質(zhì)勘查的方向?qū)υ搮^(qū)進(jìn)行研究的，而物探方法很少應(yīng)用。物探作為一種經(jīng)濟(jì)快速的手段在今后的找礦工作中發(fā)揮著越來(lái)越大的作用(柳建新等，2012)。尤其是可控源音頻大地電磁法(CSAMT)，他是在大地電磁和音頻大地電磁法基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種可控源頻率測(cè)深方法[2]，自70年代中期以來(lái)該方法理論和儀器都得到了很大發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域也擴(kuò)展到了地質(zhì)普查、勘探石油、天然氣、地?zé)?、金屬礦床、水文、環(huán)境等方面[3]。通過實(shí)踐總結(jié)，該方法具有勘探深度范圍大、垂向和水平分辨率高、地形影響和高阻層的屏蔽作用小，立體觀測(cè)和工作效率高等特有的特征，在深部找礦中發(fā)揮著重大的作用。

但該方法也存在著自身的缺陷性，野外數(shù)據(jù)采集過程中，其結(jié)果受到靜態(tài)效應(yīng)的影響常會(huì)產(chǎn)生畸變。為了進(jìn)一步提高CSAMT的解釋精度，仍需在正、反演基礎(chǔ)理論及技術(shù)進(jìn)行突破。為此，雷達(dá)（2010）針對(duì)起伏地形下二維大地電磁三維源地電模型，進(jìn)行了波數(shù)域電磁場(chǎng)二維有限單元法正演，并開發(fā)了基于Occam反演法反演解釋系統(tǒng)，極大地消除了地形影響與靜態(tài)效應(yīng)；Groot-Hedin & Constable（1990）開展了二維CSAMT方法的Occam反演；目前該方法和反演理論已較為成熟[4]。本文介紹的工作區(qū)采亦采用CSAMT方法對(duì)區(qū)內(nèi)的金礦主要含礦斷裂、褶皺、地層進(jìn)行測(cè)量，通過Occam反演，圈定了礦體異常靶區(qū)，有效的提高了找礦精度、效率，縮短找了礦周期。

1 CSAMT方法原理

可控源音頻大地電磁法(Controlled Source Audiofrequency Magnetotellurics, 簡(jiǎn)稱CSAMT法)[5]，它將大地看作水平介質(zhì)、采用可以控制的人工場(chǎng)源，測(cè)量由電偶極源傳送到地下的電磁場(chǎng)分量，通過不斷變換電磁場(chǎng)頻率，達(dá)到電阻率測(cè)深的目的。其探測(cè)深度h與頻率f及卡尼亞電阻率之間關(guān)系如下：

從式中可以看出：介質(zhì)的電阻率越高，工作頻率越低，探測(cè)的深度則越大。

2 CSAMT數(shù)據(jù)Occam反演

一般CSAMT數(shù)據(jù)反演方法有優(yōu)化非線性共軛梯度(NLCG)、快速松馳(RRI)、Bostick、Occam 等。不同反演方法具有不同的特點(diǎn)優(yōu)勢(shì)，得出的結(jié)果也有很大差別，在不同的地區(qū)選擇反演方法特別重要。結(jié)合礦區(qū)前期研究，本次的CSAMT數(shù)據(jù)都采用Occam反演，Occam 反演要求通過對(duì)光滑模型的約束，采用同時(shí)考慮縱、橫兩個(gè)方向的電性參數(shù)尋找擬合差和光滑模型的最優(yōu)解作為反演結(jié)果，Groot-Hedin 等提出的Occam 算法的反演總體目標(biāo)函數(shù)為：

3 勘探實(shí)例

3.1 測(cè)區(qū)地質(zhì)概況

圖1 三什江地區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖

測(cè)區(qū)位于揚(yáng)子陸塊與江南造山帶過渡帶且偏江南造山帶一側(cè)包仰背斜軸部。區(qū)內(nèi)發(fā)育有東西向基底構(gòu)造，地質(zhì)構(gòu)造以北東—北北東向構(gòu)造為基本格局。區(qū)內(nèi)出露地層為南華系下統(tǒng)長(zhǎng)安組第一、二段(Nh1c2、Nh1c1)；青白口系下江群隆里組第一、二段(Qbl2、Qbl1)和平略組（Qbp）。巖性主要以變余砂巖、砂質(zhì)板巖、板巖為主。主要含礦層位為南華系長(zhǎng)安組第一段(Nh1c1)、青白口系隆里組第一段（Qbl1），主要含礦相關(guān)斷層為三什江斷裂，金礦（化）體主要產(chǎn)處于含礦地層間的三什江斷層與包仰背斜共同作用所產(chǎn)深的順層、且層破碎帶、劈理節(jié)理帶中。尤其是在毒砂化、黃鐵礦化蝕變較強(qiáng)且?guī)r石較破碎的順層狀、切層狀、透鏡狀石英脈帶，金礦品位更高。

3.2 地球物理特征

區(qū)內(nèi)出露的主要巖性為砂質(zhì)板巖、變余砂巖。根據(jù)測(cè)區(qū)巖礦石標(biāo)本測(cè)定，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表1。

從上表可看出，砂質(zhì)板巖的電阻率值分布范圍較大，同一種巖性由于其埋深、礦物含量不同、巖石結(jié)構(gòu)不同，巖層構(gòu)造差別及含水情況等多種因素影響，其電阻率存在較大差異。一般含有與金礦成礦關(guān)系密切的黃鐵礦、毒砂等表現(xiàn)為中低阻高極化。含黃鐵礦、毒砂的石英脈、硅化的表現(xiàn)為高阻高極化。而斷層破碎帶，劈理發(fā)育帶多表現(xiàn)為中低阻或電阻率斷面不連續(xù)等特征。因此，相對(duì)圍巖區(qū)內(nèi)金礦化帶總體為相對(duì)低阻高極化的特征。

3.3 成果資料及反演解釋

圖2為L(zhǎng)1～L3線XY三維截面圖，大致2000Ω·m視電阻率值為界形成兩個(gè)較為明顯的高低阻界面層，從高低阻界面的標(biāo)高特征與地層特性對(duì)比，剛好為青白口系隆里組一段（Qbll)的中高阻變余砂巖層與青白口系平略組（Qbp)的高阻砂質(zhì)板巖層接觸界面埋深相對(duì)。高祖界面呈向上隆起特征，與包仰背斜兩側(cè)巖層產(chǎn)狀對(duì)應(yīng)關(guān)系一至，在三什江斷裂與包仰背斜挾持部位，存在多個(gè)圈閉串珠狀相對(duì)低阻體，視電阻率均在1600Ω·m以下，推測(cè)為包仰背斜形成過程中，受擠壓、伸展等力的作用所形成的次級(jí)斷裂，或者為三什江斷裂與包仰背斜共同作用使得層間剝離充填水、導(dǎo)電礦物等所引起。斷層與隆起構(gòu)造的交切部位及隆起構(gòu)造的順層剝離空間是金礦富集的有利部位。

圖2 L1～L3 XY線三維截面組合圖

圖3 L2線CSAMT測(cè)深反演成果及解譯圖

表1 巖礦石電性參數(shù)

圖3為L(zhǎng)2線CSAMT測(cè)深Occam法反演成果解譯圖，由圖可以看出：整條剖面上斷層及地層層裂隙發(fā)育，包仰背斜軸位于3100號(hào)地表，剛好與物探解譯斷層F3相交切，地表有沿層間裂隙及切層破碎帶產(chǎn)出的金礦體出露。從物探斷面上沿著斷層F3及包仰背斜深部延伸區(qū)域，也即2800～3200號(hào)點(diǎn)的地表～海拔標(biāo)高-1200m段均為相對(duì)低阻區(qū)域，具有較好的順層和切成剝離空間。具有很好的成礦前景。

3.4 鉆探驗(yàn)證情況

根據(jù)物探解譯成果，結(jié)合該區(qū)礦體特征，在L2線2900號(hào)點(diǎn)布設(shè)鉆孔ZK1進(jìn)行驗(yàn)證，終孔深度701m。經(jīng)鉆孔揭露見石英脈型、破碎蝕變形金礦化體36條，各金礦化體厚度0.1m～0.8m，取樣分析金品位達(dá)1.33g/t～5.40g/t，該區(qū)深部金礦物探勘查工作獲得突破。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）由于黔東南地區(qū)金礦石與圍巖物性差異不大，運(yùn)用常規(guī)物探物探方法直接尋找金礦效果較差，而本次采用CSAMT方法尋找該區(qū)含礦有利剝離空間的金礦間接找礦方法，通過物探異常鉆孔驗(yàn)證見礦，證明了運(yùn)用可控源音頻大地電磁測(cè)深方法間接尋找金礦是行之有效的。為后期合理運(yùn)用物探方法在該區(qū)尋找深部金礦提供了借鑒。

（2）分析CSAMT的Occam反演成果圖與實(shí)際鉆孔巖性構(gòu)造特征進(jìn)行對(duì)比，破碎帶及層間裂隙帶與反演的低阻異常實(shí)深對(duì)應(yīng)吻合度高，由此表明Occam算法對(duì)該區(qū)CSAMT數(shù)據(jù)解譯具有可推廣性

（3）通過異常驗(yàn)證情況對(duì)比，CSAMT測(cè)深方法在了解地下電性分布，尋找低阻帶，確定控礦、容礦構(gòu)造及異常體在空間的展布形態(tài)和位置是有效的。但畢竟是通過尋找剝離空間間接實(shí)現(xiàn)的，并非為最優(yōu)的，該區(qū)巖石物性參數(shù)看，金礦石與圍巖有明顯的極化率差異，后期工作中若綜合激電方法，也許對(duì)鉆孔靶區(qū)的選擇會(huì)更為優(yōu)化，解譯成果精度可能會(huì)更高。

[1]余大龍，黔東脈型金礦構(gòu)造規(guī)律研究-兼論黔東尋找大型金礦的方向，貴州地質(zhì) 1993年第10卷．

[2]何繼善編譯．1998．可控源音頻大地電磁法[M]．長(zhǎng)沙：中南工業(yè)大學(xué)出版社,1-201．

[3]湯井田,何繼善．2005．可控源音頻大地電磁法及其應(yīng)用[M]．長(zhǎng)沙：中南大學(xué)出版社,1-336．