瞬變電磁響應(yīng)曲線圈定矽卡巖型銅多金屬礦的應(yīng)用效果

（新疆維吾爾自治區(qū)有色地質(zhì)勘查局地球物理探礦隊(duì)，新疆 烏魯木齊 830011）

瞬變電磁法采用多種不同延時(shí)觀測，其主要頻率成份不同，相應(yīng)時(shí)間場在巖層中的傳播速度不同，勘查深度不同，因此瞬變電磁法既有時(shí)間上的可分性，又有空間上的可分性。與普通直流電法相比較，瞬變電磁法具有分層能力強(qiáng)、勘探深度大、不受地形影響、異常形態(tài)簡單直觀、能同時(shí)完成剖面和測深工作的特點(diǎn)[1]。

1 礦區(qū)地質(zhì)特征

①地層。為一套淺海相碳酸鹽巖沉積，巖性主要為灰色、深灰色及淺灰色塊狀、厚層狀灰?guī)r和大理巖化灰?guī)r。②構(gòu)造。位于復(fù)背斜的核部，褶皺、斷層構(gòu)造簡單。③巖漿巖。以侵入巖為主，主要為黑云母二長花崗巖，出露面積較大，呈巖基狀產(chǎn)出，規(guī)模較大。巖體侵入于灰?guī)r地層中，侵入接觸面呈明顯的鋸齒狀，接觸帶附近具不同程度的矽卡巖化、硅化、大理巖化等接觸變質(zhì)作用，巖體具被動侵位特征，巖體接觸面呈外傾。④變質(zhì)作用及其變質(zhì)巖。區(qū)內(nèi)變質(zhì)作用發(fā)育，主要為接觸交代變質(zhì)作用，是酸性、中酸性巖漿的期后高溫?zé)嵋汉蛽]發(fā)組分與圍巖為碳酸鹽類巖石接觸發(fā)生的交代作用，其物質(zhì)組份發(fā)生雙交代作用后形成矽卡巖或矽卡巖化巖石。主要在巖體與圍巖接觸帶部位形成矽卡巖，空間分布受兩者接觸帶控制。外接觸帶的灰?guī)r具大理巖化，局部強(qiáng)烈處形成大理巖，內(nèi)接觸帶的巖體中局部形成褐鐵礦化帶。⑤礦床地質(zhì)概述。銅鉬多金屬礦床產(chǎn)于中酸性侵入體（二長花崗巖和花崗閃長巖）與碳酸鹽巖類（大理巖）的接觸帶內(nèi)矽卡巖中，是由含礦熱液交代作用而形成的熱液礦床，其在成因和空間上都與矽卡巖存在密切關(guān)系，礦體嚴(yán)格受矽卡巖帶控制。矽卡巖帶多呈不規(guī)則脈狀、似環(huán)狀分布（參看圖1）。

圖1 地質(zhì)簡圖

2 礦區(qū)物性特征

①灰?guī)r一般為中高電阻率特征；大理巖化發(fā)育時(shí)，電阻率略有降低（見表1）；②黑云母二長花崗巖類均為高電阻率特征；有較強(qiáng)褐鐵礦化蝕變時(shí)電阻率略有降低；③矽卡巖與其礦化程度和含礦有關(guān)，屬中低電阻率特征，為全區(qū)電阻率最低。有孔雀石化蝕變時(shí)，電阻率略有降低。綜上，本區(qū)黑云母二長花崗巖二次渦流場衰減較快，歸一化二次電位相對較低，在擬視電阻率斷面圖上表現(xiàn)為大面積的“高阻異?！?，含銅磁鐵礦（多金屬礦）、矽卡巖則反映為小規(guī)模薄層狀中等電阻率異常。矽卡巖與其圍巖電性差異明顯，屬于高阻環(huán)境中尋找中低阻目標(biāo)體理想地質(zhì)條件，具備瞬變電磁法探測銅多金屬礦地球物理工作前提[2]。

表1 巖（礦）石物性參數(shù)特征

3 瞬變電磁工作方法

野外數(shù)據(jù)采集采用100m×100m中心回線裝置，每框單點(diǎn)觀測，觀測探頭在發(fā)射框正中心，保證了發(fā)射線框中心區(qū)域?yàn)榫鶆驁?，體積效應(yīng)減至最小。在礦體出露部位布置1線垂直穿過矽卡巖、灰?guī)r地層及黑云母二長花崗巖體，野外數(shù)據(jù)采集參數(shù)：接收天線磁矩10000m2；頻率16Hz；觀測道數(shù)為25。測量點(diǎn)距為50m，在矽卡巖帶及銅礦化體上加密測量（參看圖2）。

圖2 72線典型測點(diǎn)衰減曲線對比

4 資料的定性解釋

在剖面上選擇具有代表性的測點(diǎn)衰減曲線進(jìn)行對比，5條曲線的早、中、晚期表現(xiàn)出不同的規(guī)律。在早期，5個(gè)測點(diǎn)的感應(yīng)電壓衰減迅速，說明淺層的黑云母二長花崗巖、灰?guī)r和矽卡巖均顯示為中高阻體；中期，內(nèi)接觸帶的灰?guī)r捕擄體和矽卡巖衰減較快；晚期衰減較緩慢。根據(jù)瞬變電磁法理論，有限規(guī)模導(dǎo)體響應(yīng)u（t）在晚期按簡單的指數(shù)規(guī)律衰減

(K為常數(shù)，τ為與導(dǎo)體有關(guān)的時(shí)間常數(shù)，與異常體電性和幾何形態(tài)有關(guān))，由上式推出視時(shí)間常數(shù)τs。

單位ms，其中，tj＞ti都是晚延時(shí)的采樣時(shí)間，uj、ui為相應(yīng)響應(yīng)值。

灰?guī)rτsls=10.2321/｜In0.003607-In0.0000457｜=2.342； 銅 鐵 礦 體（ 矽 卡 巖 ）τsCu=10.2321/｜In0.0051643-In0.0010689｜=6.496；孔雀石化矽卡巖 接 觸 帶τssk=10.2321/｜In0.0056396-In0.0000109｜=1.637；灰?guī)r捕擄體τsls=10.2321/｜In0.0048066-In0.0000022｜=1.331； 黑 云 母 二 長 花 崗 巖τsγ=10.2321/｜In0.0062268-In0.0002112｜=3.024。因此，τsls＜τsγ＜τssk＜τsCu，τs愈大，異常體的導(dǎo)電性和體積的乘積愈大，通過這個(gè)指標(biāo)可定性判斷含礦矽卡巖具有一定規(guī)模，且與圍巖差異明顯。

5 資料處理方法及結(jié)果

已知礦體上瞬變電磁響應(yīng)曲線（見圖3）顯示，由于淺表層第四系及強(qiáng)風(fēng)化破碎灰?guī)r的影響，早期感應(yīng)信號很高；1250點(diǎn)～1500點(diǎn)之間前兩道與出露的矽卡巖對應(yīng)，由含礦矽卡巖引起[3]。其余點(diǎn)位曲線平緩，說明覆蓋層電性較均勻。隨著采樣時(shí)間的推移，探測深度不斷增大，至第三道以下的中期，感應(yīng)信號迅速衰減，越來越弱，曲線變化趨于平緩，與覆蓋層及強(qiáng)風(fēng)化層下伏黑云母二長花崗巖、灰?guī)r等高阻體對應(yīng)；隨著深度繼續(xù)增大，1375點(diǎn)～1520點(diǎn)之間晚期道電壓迅速上升，“兩峰夾一低”的特征預(yù)示該處中深部存在一個(gè)緩傾斜的厚板狀中低阻地質(zhì)體，鉆探驗(yàn)證為含銅鐵礦體的矽卡巖。由此說明，TEM測深響應(yīng)曲線基本上可確定礦體在地表的投影位置。

圖3 72線瞬變電磁測深斷面及地質(zhì)綜合圖

二維反演真電阻率斷面顯示中深部存在一層高阻地質(zhì)體，厚度大于200m，與鉆探控制的黑云母二長花崗巖吻合。在1200點(diǎn)～1500點(diǎn)之間由多個(gè)橢圓狀異常組成，高阻異常不連續(xù)，說明二長花崗巖次級斷裂及裂隙發(fā)育，動力變質(zhì)作用強(qiáng)，為酸性巖漿與灰?guī)r地層的熱液交代提供了有利條件，有利于矽卡巖型礦體的富集。夾持和環(huán)繞高阻體之間的中等電阻率異常交錯(cuò)出現(xiàn)，基本準(zhǔn)確的反映了矽卡巖及含礦矽卡巖的賦存位置和空間分布特征，電阻率值一般位于基本1000Ω·m～3000Ω·m；矽卡巖礦化程度越高，越靠近二長花崗巖內(nèi)帶，電阻率值相應(yīng)的偏高，這個(gè)結(jié)論與含銅矽卡巖及矽卡巖的物性測量結(jié)果一致。通過與鉆探資料對比，認(rèn)為中心回線TEM測量的反演結(jié)果與鉆探揭露的地質(zhì)特征非常吻合。

6 結(jié)論

上述實(shí)例證明，電壓抽道剖面能夠直接劃分含銅礦體矽卡巖的范圍、大致賦存深度等；反演電阻率在指示礦體具體位置、傾向及定量計(jì)算礦體延深厚度方面則更為準(zhǔn)確。采用瞬變電磁法中心回線裝置在矽卡巖型銅多金屬礦獲得的曲線形態(tài)簡單，異常直觀，探測效果良好。另外，該方法在尋找和確定控制成礦的接觸帶構(gòu)造、斷裂構(gòu)造及含礦地層空間狀態(tài)上也給出了較好的地質(zhì)效果。