可控源音頻大地電磁測(cè)深法在隱伏鐵多金屬礦勘查中的應(yīng)用效果

趙 勇，金永明，郭崑明，陳 偉，詹 俊

(青海省第三地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，青海 西寧 810029)

隨著近年來地質(zhì)找礦工作的不斷發(fā)展，物探方法的應(yīng)用顯得越來越重要[1]，在祁漫塔格成礦帶利用高精度磁測(cè)成果直接指導(dǎo)鉆探尋找隱伏鐵多金屬礦取得了非常好的效果[2]，但利用磁法直接找礦受多種影響。而常規(guī)的電法由于其方法本身的特點(diǎn)，一般在礦床有一定(或較大)規(guī)模的條件下可發(fā)現(xiàn)的盲礦體上頂深度不超過200 m。利用“電阻率”參數(shù)的大深度勘探方法多是垂向電測(cè)深，方法數(shù)據(jù)的取得和資料的處理解釋相對(duì)比較成熟，但該方法弱點(diǎn)是工作效率很低，同時(shí)在淺地表低阻層發(fā)育地區(qū)，其勘查深度同時(shí)受到很大的影響。

可控源音頻大地電磁法(Controlled Source Audiofrequency Magneto-Telluric)采用大功率人工場(chǎng)源，具有信號(hào)強(qiáng)、信噪比大、觀測(cè)效率高、探測(cè)深度大等特點(diǎn)[3]，在近些年快速發(fā)展并應(yīng)用起來，在煤礦勘查中起到了很好的指導(dǎo)作用[4]。但是在鐵多金屬礦方面的試驗(yàn)研究較少，對(duì)鐵多金屬礦體在原始曲線上的反映特征并不清楚，對(duì)于不同深度和規(guī)模的鐵多金屬礦床其反映特征的差異又是什么也不清楚，沒有建立起初步的評(píng)價(jià)標(biāo)志。因此，筆者單位在青海省某礦區(qū)已知鐵多金屬礦上進(jìn)行了試驗(yàn)研究，現(xiàn)將研究結(jié)果綜述如下。

1 地質(zhì)概況

本區(qū)位于柴達(dá)木準(zhǔn)地臺(tái)之南緣，所處大地構(gòu)造位置在區(qū)域上隸屬青海省東昆侖祁漫塔格早古生代裂陷槽，區(qū)域內(nèi)出露地層屬柴達(dá)木南緣地層分區(qū)。區(qū)域構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈，印支期火山巖大面積分布，形成一套火山碎屑巖夾熔巖，屬陸相噴發(fā)。

圖1 礦區(qū)地質(zhì)圖

礦區(qū)第四系風(fēng)積、洪積物廣布，地層自老至新有晚石炭世締敖蘇組(C2d)及第四紀(jì)(Q)。晚石炭世締敖蘇組(C2d)為一套濱—淺海相沉積巖系，是磁異常內(nèi)礦體的圍巖，該巖組地層總體走向北西西，傾向北東，傾角8(°)～27(°)，厚度大于2 000 m，與中下二疊統(tǒng)打柴溝組地層呈整合或斷層接觸。該巖組可分為3個(gè)巖性段，從下至上分別為矽卡巖、硅化灰?guī)r段(C21d)；角巖、石英砂巖段(C22d)；大理巖、含炭灰?guī)r段(C23d)。第四紀(jì)(Q)礦區(qū)內(nèi)大面積分布，主要為風(fēng)成砂、沖洪積物，覆蓋厚度1～15 m，一般為5 m左右。

礦體主要為隱伏狀態(tài)，為驗(yàn)證磁異常經(jīng)鉆探施工發(fā)現(xiàn)，位于花崗閃長巖體與晚石炭世締敖蘇組地層外接觸帶，距接觸面距離20.43～41.10 m。礦體頂?shù)装鍘r性主要為矽卡巖、大理巖、結(jié)晶灰?guī)r、角巖和石英砂巖等。礦體基本無斷層切割，也未見分支復(fù)合現(xiàn)象，無夾石。為典型的矽卡巖型礦床，礦石類型以鐵為主，邊部為銅或多金屬礦；礦體為薄板狀，礦石類型浸染狀—致密塊狀，厚度5～25 m，埋深一般在50 m左右，傾向北東、傾角5(°)～10(°)。

2 地球物理特征

依據(jù)物性標(biāo)本的采集測(cè)定結(jié)果，對(duì)工區(qū)內(nèi)主要巖性的電、磁物性參數(shù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，結(jié)果見表1。

表1 測(cè)區(qū)主要巖礦石物性參數(shù)一覽表

磁鐵礦石表現(xiàn)為高極化率特征，極化率常見值為20%～30%，角巖的極化率常見值為2%～3%，其余巖石的極化率均小于2%；炭質(zhì)硅化灰?guī)r的電阻率是本區(qū)各類巖、礦石中電阻率最低的，磁鐵礦石的電阻率平均值為397 Ω·m(一般致密塊狀的磁鐵礦石的電阻率在10 Ω·m左右),其余各類不含礦巖石的電阻率均在3 500 Ω·m以上。

由此可見，本區(qū)礦與非礦圍巖之間存在明顯的電阻率差異，具備開展以電阻率和極化率為基礎(chǔ)的電法工作的地球物理前提。

3 試驗(yàn)情況

試驗(yàn)剖面穿過磁異常主體，使用V8儀器進(jìn)行觀測(cè)，采用一磁道、多電道的標(biāo)量觀測(cè)方式，工作頻率為1～9 600 Hz，選用31個(gè)頻點(diǎn)，發(fā)射偶極距AB為1 500 m，收發(fā)距R為8 km，測(cè)量電極距40 m，發(fā)射電流最大18A，保證了足夠的觀測(cè)信噪比。

在保證原始資料質(zhì)量的前提下，CSAMT法的數(shù)據(jù)處理與反演更加的重要[5-6]。本次采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)定均為一級(jí)物理點(diǎn)，在利用V8儀器自帶的Pro軟件中進(jìn)行歸一化及平均計(jì)算，生成正、反演所需要的文件。各項(xiàng)校正及正反演計(jì)算在Winglink軟件中進(jìn)行，通過收發(fā)距及原始曲線特征判斷是否存在靜態(tài)效應(yīng)，若存在靜態(tài)效應(yīng)則進(jìn)行靜態(tài)校正，MAPS子程序塊進(jìn)行地形校正并勾繪地形線，利用原始數(shù)據(jù)繪制視電阻率及相位擬斷面圖，對(duì)剖面進(jìn)行宏觀了解。同構(gòu)詳細(xì)分析研究礦區(qū)物性資料及成礦地質(zhì)背景，創(chuàng)建初始模型(給定層厚度、層數(shù)、層相關(guān)系數(shù)等)進(jìn)行正演計(jì)算得出初始模型，初步設(shè)定反演控制參數(shù)、生成反演初始模型，保證剖面無空缺的情況下，縱橫參數(shù)設(shè)置越小，對(duì)細(xì)節(jié)方面反應(yīng)越清晰，通過修改層參數(shù)反復(fù)進(jìn)行反演，使之?dāng)M合到最佳狀態(tài)。

從CSAMT剖面測(cè)量結(jié)果看，對(duì)試驗(yàn)剖面淺部已知礦體而言： CSAMT一維反演擬斷面圖上有清楚的顯示，其視電阻率為中低阻特征，礦體反映的異常為一近水平局部薄厚不一的板狀體特征，埋深在50～100 m之間，測(cè)量反演結(jié)果與鉆探控制結(jié)果基本一致，由此說明CSAMT法對(duì)淺部水平板狀體有良好的勘探效果。測(cè)量結(jié)果顯示在172點(diǎn)至228點(diǎn)之間深部存在規(guī)模較大的低阻體，低阻體的埋深在600 m左右，底部尚未封閉。

圖2 CSAMT剖面反演結(jié)果圖

4 結(jié) 論

1) CSAMT法具有較大的勘探深度和較高的垂向分辨能力，在鐵多金屬礦勘查中能夠準(zhǔn)確的反映出不同的電物性差異的界面。

2) 在保證一定信噪比的前提下，決定可控源音頻大地電磁法最大探測(cè)深度的是收發(fā)距和電阻率綜合作用下進(jìn)入過渡區(qū)及近區(qū)場(chǎng)時(shí)對(duì)應(yīng)的頻率，并不是簡(jiǎn)單的頻率越小，探測(cè)深度越大。進(jìn)入近區(qū)場(chǎng)，可控源音頻大地電磁法不再具有測(cè)深能力，因此在工作中一定要注意避免近場(chǎng)效應(yīng)。

3) 對(duì)于隱伏礦體而言，在對(duì)物探測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行反演計(jì)算前，首先要充分了解工作區(qū)的物性特征和地質(zhì)特征，然后根據(jù)原始曲線特征進(jìn)行定性解釋；其次盡可能收集區(qū)內(nèi)鉆探工程施工成果，利用已有資料設(shè)定反演計(jì)算的邊界條件和初始模型，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行反演計(jì)算的結(jié)果才會(huì)與實(shí)際情況較為吻合。本次試驗(yàn)剖面CSAMT法測(cè)量的反演計(jì)算結(jié)果與實(shí)際地質(zhì)特征基本吻合即與此有直接關(guān)系，因此在實(shí)際工作中要進(jìn)行二次反演解釋，使得物探方法的解釋推斷成果能夠更好地指導(dǎo)工程的布設(shè)和施工。