基于礦山地質(zhì)勘查的可控源音頻大地電磁測(cè)深法電性結(jié)構(gòu)研究

孔德旭，韓飄平，盧 騰

（江西省核工業(yè)地質(zhì)局二六一大隊(duì)，江西 鷹潭 335000）

由于社會(huì)各界對(duì)礦山資源的逐漸重視與開發(fā)，礦產(chǎn)資源已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在社會(huì)不同領(lǐng)域之內(nèi)。礦產(chǎn)資源作為一種具有較高經(jīng)濟(jì)效益、污染較小的能源資源，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的過程中其礦山開發(fā)利用已經(jīng)成為極其關(guān)鍵的環(huán)節(jié)[1]?？煽卦匆纛l大地電磁法作為一種古老的物探手段，主要起源于二十世紀(jì)八十年代，在CSAMT方法的基礎(chǔ)上逐漸完善，發(fā)展成為今天的一種全新的大地電磁勘探手段。利用電磁感應(yīng)獨(dú)特的電性效應(yīng)，以及低頻率電磁穿透能力較高，高頻電磁穿透能力較低等因素，探測(cè)深度也會(huì)伴隨電磁頻率的變化而發(fā)生改變，因此，通過這種工作原理能夠研究在不同深度下的礦山地質(zhì)調(diào)查狀況，得出科學(xué)化的信息。因?yàn)榈乇淼暮V巖石和圍巖之間存在一定程度的電性差別，同時(shí)上地殼內(nèi)的斷裂地帶一般表現(xiàn)為較為明顯的電性梯帶，礦區(qū)勘探人員可以利用大地電磁測(cè)深去研究上地殼存在的巖石與深部地帶構(gòu)造之間的電性特征，從而為成礦帶的形成與礦床分布提供借鑒?？煽卦匆纛l大地電磁法，簡(jiǎn)稱CSAMT法[2]，可以有效克服礦山周圍天然場(chǎng)源信號(hào)自身的微弱性，具備極其強(qiáng)的抗干擾能力，可以消除大概1500Hz的“死頻”現(xiàn)象。另外，可控源音頻大地電磁法與傳統(tǒng)的瞬變電磁波法以及直流電法相比較來說，可控源音頻大地電磁法的勘探深度要更強(qiáng)[3]。同時(shí)，可控源音頻大地電磁法在橫向分辨能力方面比較優(yōu)秀，可以十分容易的就知道礦山地質(zhì)內(nèi)具體斷層的所在位置，可控源音頻大地電磁法也具備縱向分辨的基本能力，可以對(duì)礦山地質(zhì)進(jìn)行分層。最后，可控源音頻大地電磁法能夠十分輕易地穿透高導(dǎo)電層，高導(dǎo)電層對(duì)可控源音頻大地電磁法的屏蔽作用很小。所以，可控源音頻大地電磁法被廣泛應(yīng)用在地質(zhì)勘查上。

1 上地殼的高阻層

電性結(jié)構(gòu)中，高阻目標(biāo)體十分容易受到上方的低阻多維異常的影響，而低阻目標(biāo)體則容易受到其上方的高阻多維異常的影響，總體來說，各個(gè)反演結(jié)果對(duì)右側(cè)高阻目標(biāo)體的反應(yīng)要好于左側(cè)的低阻目標(biāo)體，在模式整體中，右側(cè)的高阻目標(biāo)體均會(huì)產(chǎn)生一定的表現(xiàn)，而左側(cè)的低阻目標(biāo)體基本上不會(huì)出現(xiàn)正確的反映，這和之前數(shù)據(jù)分析中的模型響應(yīng)左側(cè)的變性程度遠(yuǎn)高于右側(cè)的結(jié)果相符合，具體運(yùn)作見下圖。

圖1 電性結(jié)構(gòu)高阻層影響運(yùn)作圖

需要說明的是，在可控源音頻大地電磁法中的反演結(jié)果并不穩(wěn)定，很容易就會(huì)受到電性主軸方向改變的影響，即便電性主軸方向只是和水平剖面方向相差26°左右，其反演結(jié)果也會(huì)隨之出現(xiàn)較為明顯的改變，這就集中體現(xiàn)出可控源音頻大地電磁法內(nèi)上地殼的高阻層對(duì)于多維假設(shè)的敏感性，其反演結(jié)果對(duì)于高導(dǎo)體的下界基本不會(huì)產(chǎn)生約束，甚至還會(huì)得到一個(gè)完全不同于地層結(jié)構(gòu)的反演結(jié)果；上地殼的高阻層的反演結(jié)果比較穩(wěn)定，基本不會(huì)受到電性主軸方向改變的影響。結(jié)合現(xiàn)存的礦山地質(zhì)構(gòu)造特征可以得出：地殼板塊活動(dòng)、地?zé)?、基底破碎、地下活?dòng)均有可能會(huì)導(dǎo)致火山盆地深部高電阻率發(fā)生異常狀況；一旦斷裂體系發(fā)育成熟，斷裂破碎帶溢水或滑出都有可能會(huì)在電阻率斷面上表現(xiàn)為陡峭的高阻異常帶，而對(duì)于那些緊密的侵入巖體則可能會(huì)表現(xiàn)為高阻層的某些特征。

花崗巖一般表現(xiàn)為高阻特征，因而聯(lián)系礦區(qū)勘探到的地質(zhì)資料推測(cè)上地殼絕大多數(shù)的高阻體花崗巖普遍表現(xiàn)為高阻特征，所以聯(lián)系地質(zhì)資料推測(cè)上地殼絕大多數(shù)的高阻體并無明顯礦床存在的痕跡，說明這部分結(jié)構(gòu)上的成礦帶較少。

2 中下地殼的高導(dǎo)層

中地殼高導(dǎo)體具備顯著的流變性，這些高導(dǎo)體有很大可能會(huì)利用地殼東～西向的局部形變引發(fā)上地殼的展開，從而形成相應(yīng)的南～北向斷裂帶[4]。其中在這個(gè)地殼活動(dòng)中，中地殼高導(dǎo)體富含成礦因素的巖漿就會(huì)借助地表特征不明顯的南～北向斷裂帶上升至地殼上部，進(jìn)而影響礦床的形成。

礦床所在的位置和地殼深部深隱藏的高導(dǎo)體或斷裂帶之間存在著一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。通常情況下，東北向斷裂帶以及次一級(jí)斷裂谷與火山巖活動(dòng)裂隙控制的盆地和礦床形成有著莫大關(guān)聯(lián)，即高導(dǎo)層與礦床成床規(guī)律有著必然聯(lián)系[5]。斷裂帶可能會(huì)直接控制了盆地邊緣鐵礦的形成。比方說江西相山大型塌陷式火山盆地的北部橫澗～崗上英礦床就對(duì)應(yīng)了一個(gè)高導(dǎo)層侵入巖隆起地帶，中間的凹陷區(qū)就是盆地內(nèi)塌陷式火山地帶的確切位置。某些金屬礦區(qū)的深部一般會(huì)集中表現(xiàn)為高導(dǎo)體的巖瘤狀，位于東北向斷裂帶附近，斷裂帶很有可能就是和區(qū)域內(nèi)某一礦區(qū)隆起褶皺帶相連的一個(gè)深大斷裂，掌控著該巖帶金屬礦床的形成。以長(zhǎng)江斷陷帶為例，其電性結(jié)構(gòu)集中表現(xiàn)為上部低導(dǎo)～深部高導(dǎo)的兩電性層結(jié)構(gòu)，電性結(jié)構(gòu)證明其深部既有可能會(huì)存在一個(gè)東北～西南向的四疊紀(jì)逆沖斷裂帶，呈現(xiàn)出由擠壓覆蓋作用而形成的東北～西南向疊覆的高導(dǎo)層結(jié)構(gòu)特征。而出于礦床形成、分布規(guī)律和深部高導(dǎo)體或斷裂帶之間存在一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系的考慮，深部高導(dǎo)體有很大幾率是沿著次一級(jí)斷裂上升的巖漿熱液結(jié)晶而形成的正長(zhǎng)巖，即符合礦山地質(zhì)分布特征。

3 結(jié)語

本文對(duì)基于礦山地質(zhì)勘查的可控源音頻大地電磁測(cè)深法電性結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，依托可控源音頻大地電磁法中電磁感應(yīng)與波頻結(jié)合機(jī)制，根據(jù)礦山地質(zhì)勘查數(shù)據(jù)分析，實(shí)現(xiàn)本文設(shè)計(jì)。希望本文的研究能夠?yàn)榛诘V山地質(zhì)勘查的可控源音頻大地電磁測(cè)深法電性結(jié)構(gòu)研究的方法提供理論依據(jù)。