利用MT對(duì)撫州—永豐斷裂構(gòu)造的新認(rèn)識(shí)

周忠平

（東華理工大學(xué)地球物理與測(cè)控技術(shù)學(xué)院，江西南昌330013）

1 發(fā)展現(xiàn)狀以及MT探測(cè)原理

1.1 發(fā)展現(xiàn)狀

一開始大地電磁測(cè)深的理論模型是假設(shè)場(chǎng)源是均勻的且電磁波是垂直于大地入射的，地底下是水平均勻分布的電性介質(zhì)，它的深度坐標(biāo)函數(shù)就是介質(zhì)電阻率，電磁場(chǎng)在垂直方向上的分量為零，需要計(jì)算的波阻抗是標(biāo)量阻抗，它與測(cè)量軸所處的方位沒有關(guān)系，一維模型就是這樣建立的。針對(duì)場(chǎng)源而言，如果頻率域在上面所講的條件內(nèi)符合，但是大地電磁測(cè)深它是一種體積勘測(cè)，所以它具有一定的局限性，像上面所述地底下的電性介質(zhì)不可能都是水平均勻分布的，絕大部分都不是這樣簡單分布的，所以一維模型就要延伸到二維模型，甚至是三維模型當(dāng)中去，因此，人們通過實(shí)踐研究了地底下二維三維的問題，因而給出了張量阻抗的定義，通過不斷的實(shí)驗(yàn)，并對(duì)張量阻抗的各個(gè)方面做出了更具體的定義，比如它的性質(zhì)、計(jì)算、分析方法?，F(xiàn)如今，張量阻抗的分析方法已經(jīng)發(fā)展的比較全面系統(tǒng)，也是比較成熟的后期數(shù)據(jù)處理的重要方法[6]。

國外對(duì)大地電磁測(cè)深的研究早開始于20世紀(jì)50年代，我國從20世紀(jì)60年代也開始致力于研究和應(yīng)用了MT了。MT因?yàn)樗鼣y帶方便，探測(cè)深度較深，受干擾能力強(qiáng)、分辨能力強(qiáng)、成本低廉等眾多因素，因而被廣泛使用于野外勘探當(dāng)中，特別是油氣勘探等領(lǐng)域[9]。MT的理論研究也日漸成熟，儀器也是越來越輕便，數(shù)據(jù)采集，后期資料處理各個(gè)方面都是很成熟了，隨著科技的不斷進(jìn)步，MT的應(yīng)用也越來越廣泛[6]。

1.2 MT探測(cè)原理

大地電磁測(cè)深法是利用天然電磁場(chǎng)作為場(chǎng)源對(duì)地下目標(biāo)體進(jìn)行觀測(cè)，通過數(shù)據(jù)采集、處理分析，最終獲悉地下目標(biāo)體的地層的電性特征。通過測(cè)量接收2個(gè)正交的電場(chǎng)分量和2個(gè)磁場(chǎng)分量，從而計(jì)算出視電阻率與阻抗相位[7]。

式中：?——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；

?E——電場(chǎng)相位；

?H——磁場(chǎng)相位，mrad。

必須指出的是，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，定義為趨膚深度（δ）：

上述公式（3）為理論上的趨膚深度，有效探測(cè)深度公式為：

由（4）式可知，探測(cè)深度（H）將隨電阻率（ρ）和頻率（?）的改變而改變，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。

2 測(cè)區(qū)的地質(zhì)概況

2.1 測(cè)區(qū)地形介紹

撫州—永豐斷裂是撫州—永豐紅盆的西北邊界斷裂，該斷裂起始于南西方向上吉水縣的烏江鎮(zhèn)，橫穿了永豐縣的坑田鎮(zhèn)、樂安縣的麥坑村、崇仁縣的湯溪、臨川縣的展坪這幾個(gè)地方，NW向的撫河斷裂將其移動(dòng)之后，該斷裂仍然向北東方向延伸，總長度大于160km，它的走向?yàn)镹E，傾向的范圍為120°～140°，傾角的范圍為45°～75°。碎斑巖、碎裂巖、角礫巖是構(gòu)成該斷裂的主要巖石類型，寬度范圍在1m到幾十米規(guī)模大小不同的硅化帶分布于該斷裂帶的下盤，所以制造出了一種認(rèn)為該斷裂的主要表現(xiàn)形式是硅化帶的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)。但是在事實(shí)上，該斷裂帶僅有一部分包含了硅化帶，其真正的產(chǎn)狀還是與埋藏于它下面的變質(zhì)巖的產(chǎn)狀有關(guān)系，它所形成的時(shí)期是比主體構(gòu)造巖要早很多[4]。根據(jù)布格重力異?？芍?，NE向重力梯度帶和區(qū)域正負(fù)異常過渡帶是該斷裂帶所在的位置，它的正值區(qū)在西北側(cè)，它的負(fù)值區(qū)則在東南側(cè)，很容易能夠觀察出它的航磁分界線，正值平緩異常區(qū)的西北側(cè)，正負(fù)交替出現(xiàn)的復(fù)雜異常區(qū)的東南側(cè)則是它的航磁異常特征。據(jù)了解的資料[8]，上陡下緩是該斷裂的特征，SE是它的傾向,侵入中地殼柔性層。

2.2 測(cè)區(qū)的測(cè)線布置

圖1 撫州—永豐地質(zhì)概圖

從圖1可以看出撫州—永豐斷裂帶將玉華山至相山下白堊統(tǒng)火山巖及火山侵入巖K1給切斷了，根據(jù)前期的地質(zhì)填圖工作推斷斷層走向?yàn)镹E，為查明斷裂帶的展布特征本文結(jié)合區(qū)域地質(zhì)對(duì)該工區(qū)進(jìn)行了MT的測(cè)線布置,見圖2。

3 反演解釋

地球物理反演它旨在于建立一個(gè)與實(shí)際地球物理觀測(cè)的數(shù)據(jù)所相近的一個(gè)有效的地球物理模型[5]，它的原理是利用數(shù)學(xué)的算法與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)相結(jié)合的方法，建立起一個(gè)與實(shí)際相符合的地球物理模型[3]。

由于上白堊統(tǒng)—古近系紅層與下白堊統(tǒng)火山巖及火山侵入巖兩者存在明顯的物性差異，且構(gòu)造通常存在著破碎、含水等因素一般表現(xiàn)為低阻；通過野外采集MT數(shù)據(jù)經(jīng)過后期的數(shù)據(jù)處理之后得到的該斷裂帶的反演圖見圖3。

圖3為MT斷裂探測(cè)線的二維連續(xù)介質(zhì)電性反演斷面圖，在測(cè)線范圍內(nèi)，0～4000m測(cè)點(diǎn)地表出露地質(zhì)單元為基底Qbk和Qbs變質(zhì)巖系；4000～10500m測(cè)點(diǎn)為玉華山火山盆地范圍，地表出露地質(zhì)單元為K1e火山巖系和γK1花崗斑巖；10500～22500m測(cè)點(diǎn)為K2紅盆范圍，地表出露地質(zhì)單元為K2沉積巖系；22500～24000m測(cè)點(diǎn)為相山火山盆地范圍，地表出露地質(zhì)單元為K1e、K1d火山巖系，基底Qbk變質(zhì)巖系。

圖2 撫州—永豐測(cè)線位置圖

圖3 MT二維連續(xù)介質(zhì)反演電阻率斷面圖

在MT反演圖上，-1000m以下的深部，存在一系列高阻體，解釋為γD-T花崗巖；在深部高阻體之間，存在的低—中低阻體，20000m位置地質(zhì)體解釋為Qbk上段變質(zhì)巖系（以泥質(zhì)千枚巖類為主）；4000～12000m測(cè)點(diǎn)之間的低—中低阻地質(zhì)體，根據(jù)物性和地表地質(zhì)填圖結(jié)果，解釋為Qbss變質(zhì)巖系。10500～22500m測(cè)點(diǎn)之間的K2紅盆及其與基底地層之間的不整合界面，表現(xiàn)為低阻特征。

撫州—永豐斷裂帶位于11000m測(cè)點(diǎn)一帶，在MT反演圖上，表現(xiàn)為高—低阻梯度帶，西側(cè)可能存在一條重要的斷裂構(gòu)造，玉華山火山盆地中地表出露的一系列γK1花崗斑巖，可能是沿該構(gòu)造帶上侵分支的結(jié)果。

4 結(jié)論

本文通過對(duì)MT數(shù)據(jù)的處理分別從巖性特征、斷層電阻率特征、MT視電阻率擬斷面圖3個(gè)方面對(duì)斷裂進(jìn)行推斷分析：

巖性特征。由于每種巖石根據(jù)其成分和結(jié)構(gòu)的不同，依據(jù)對(duì)不同的巖層具備不同的電阻率特征，從而判斷巖性的分布、以及完整性分析。

斷層電阻率特征。在斷層存在的地方，巖石往往存在破碎、風(fēng)化、含水，從而表現(xiàn)為電阻率等值線呈現(xiàn)低電阻率的特征。

結(jié)合地質(zhì)與MT反演資料綜合解釋，可以看出在11000m附近等值線連續(xù)且沿深部一直延伸有明顯的視電阻率低異常區(qū)出現(xiàn)且連續(xù)，推斷為斷裂反映，NW走向。通過對(duì)MT數(shù)據(jù)的解譯，本次對(duì)撫州—永豐斷裂在玉華山和相山段有了新的認(rèn)識(shí)，并且為今后深大斷裂找礦提供了一個(gè)新的佐證。