可控源音頻大地電磁測深法在江西省尖峰坡地區(qū)深部資源調(diào)查中的應(yīng)用

張玲玲，魯 杏*，陸大進(jìn)，鐘 波

(1.安徽省勘查技術(shù)院，安徽 合肥 230031；2.江西省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局 九一六大隊(duì)，江西 九江 332000)

江西省尖峰坡地區(qū)地處長江中下游成礦帶，是彭山—坳下錫多金屬礦集區(qū)的重要組成部分，近年來區(qū)內(nèi)相繼發(fā)現(xiàn)了黃金洼錫礦、張十八鉛鋅礦、尖峰坡錫礦等一批大中型礦床[1-2]。該地區(qū)的錫多金屬礦床有多種成因類型，是燕山期中酸性侵入體成巖成礦事件的統(tǒng)一產(chǎn)物[3-4]。區(qū)域重磁與鉆探資料顯示，彭山地區(qū)的隱伏巖基向NWW延伸至瑞昌市坳下地區(qū)，形成一個平行于九瑞礦集區(qū)、與早白堊世中深成S型花崗巖密切相關(guān)的巖漿期后熱液型錫多金屬礦集區(qū)。彭山—坳下隱伏巖基與白云母花崗巖巖株為該礦集區(qū)的成礦巖體，其與有利層位接觸形成矽卡巖型或蝕變花崗巖型錫礦體。綜合前人研究成果，尖峰坡地區(qū)的錫礦主要受地層、隱伏花崗巖和構(gòu)造控制，具有多個矽卡巖型和蝕變巖型錫礦床的有利成礦部位。

尖峰坡地區(qū)的隱伏復(fù)式巖體主要由燕山晚期不同單元的酸性花崗巖組成，在不成礦的大巖基中尋找成礦巖株難度較大，需要配合精細(xì)的物探方法進(jìn)行綜合勘查。該地區(qū)以往僅開展過大比例尺重磁測量工作，急需開展大比例尺電磁法測深工作，并與重磁、地質(zhì)資料聯(lián)合分析來獲取深部地質(zhì)信息?？煽卦匆纛l大地電磁測深法(CSAMT)是在大地電磁法(MT)和音頻大地電磁法(AMT)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種人工源頻率域電磁測深方法，具有工作效率高、探測深度大、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，是深部精細(xì)勘查的重要方法[5-8]，已廣泛應(yīng)用于各種金屬和非金屬礦深部勘查[9-16]。本文開展CSAMT法應(yīng)用研究，結(jié)合重磁、地質(zhì)資料，為尖峰坡地區(qū)的深部資源調(diào)查提供物探依據(jù)。

1 地質(zhì)與地球物理特征

1.1 地層

研究區(qū)出露地層由老至新依次有奧陶系上統(tǒng)湯頭組(O3tt)、志留系下統(tǒng)梨樹窩組(S1l)及第四系(圖1)。奧陶系上統(tǒng)湯頭組分布于研究區(qū)東部閔家鋪一帶，巖性為青灰、紫紅色瘤狀灰?guī)r、泥質(zhì)條紋灰?guī)r。志留系下統(tǒng)梨樹窩組在研究區(qū)內(nèi)廣泛分布，巖性主要為石英砂巖類粉砂巖、砂質(zhì)頁巖、泥巖，是區(qū)內(nèi)主要控礦地層。第四系為殘坡積砂頁巖碎塊、亞砂土、亞粘土和河流沖積形成的砂、礫石及粘土等。

圖1 研究區(qū)地質(zhì)簡圖及測點(diǎn)位置圖

1.2 構(gòu)造

研究區(qū)位于彭山穹隆構(gòu)造北西轉(zhuǎn)折端北西翼外緣，地層總體呈單斜構(gòu)造，傾向NWW，傾角緩—中等，局部較陡。區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造較發(fā)育，區(qū)域性斷裂呈NE—近SN向貫穿研究區(qū)東南部，但大部分被第四系所覆蓋。受區(qū)域性斷裂影響，區(qū)內(nèi)發(fā)育一些小規(guī)模的硅化破碎帶和近SN向展布的裂隙帶，構(gòu)成本區(qū)主要儲礦構(gòu)造。

1.3 巖漿巖

研究區(qū)內(nèi)巖漿巖不甚發(fā)育，地表零星出露煌斑巖、閃長巖巖脈，一般貫入在NE向或近SN向的斷層內(nèi)。區(qū)內(nèi)巖脈普遍具硅化、錫石礦化等圍巖蝕變。

1.4 物性特征

研究區(qū)內(nèi)砂巖具中低電阻率，一般為10～102Ω·m；硅質(zhì)巖電阻率值較高，一般在103Ω·m以上；頁巖類具低電阻率，多數(shù)低于102Ω·m；白云巖、灰?guī)r等碳酸鹽類具高電阻率，多數(shù)為103～104Ω·m，其中泥質(zhì)灰?guī)r電阻率值變化范圍相對較大；板巖類具中低電阻率，約10～102Ω·m；花崗巖類電阻率值均在103Ω·m以上。燕山期花崗巖體表現(xiàn)為低密度、高阻、中等—弱磁性；有一定規(guī)模的礦化體表現(xiàn)為低阻、高磁性；沉積巖一般無磁性，密度一般高于花崗質(zhì)侵入體，電阻率與巖性及破碎關(guān)系密切。炭質(zhì)地層會形成明顯低阻，甚至?xí)纬傻妥杵帘巍?gòu)造破碎明顯的張性斷裂表現(xiàn)為電阻率等值線凹陷，壓性斷裂則表現(xiàn)為電阻率梯級帶。

1.5 重磁場特征

研究區(qū)重力異常特征見圖2。研究區(qū)位于區(qū)域重力低異常中心位置，區(qū)內(nèi)重力異?？傮w呈NE向展布，受NE向構(gòu)造控制，其延展范圍受NW向構(gòu)造約束。區(qū)內(nèi)重力異常大致分為三個區(qū)塊：①F5斷層北西側(cè)為重力弱高異常區(qū)，總體呈NE向串珠狀展布，局部存在NW向高異常組合，異常寬度約600 m，屬重磁同源異常；②F5、F9、F3、F8斷層圍成的區(qū)塊，為重力弱低異常區(qū)，異常長度約2.1 km，寬度約1.5 km，推測為深部偏酸性侵入體隆起所致；③F8斷層以南重力值抬高，且伴有弱磁高背景，推測為碳酸鹽巖隆起引起。依據(jù)重力異常形態(tài)(含局部正扭曲)將全區(qū)分為5個異常(圖2)，編號為G-1—G-5。

圖2 研究區(qū)布格重力異常平面圖

研究區(qū)磁異常特征見圖3。研究區(qū)處于航磁高值異常中心部位，磁場值均為正值，其背景值約為300 nT。根據(jù)磁△T化極等值線可在全區(qū)劃分5個異常，編號分別為DC-1—DC-2。磁異?？傮w呈NE向展布，與NE向構(gòu)造方向一致，大致分三段：①F5斷層北西側(cè)為NE向串珠狀高磁異常區(qū)，異常寬度約600 m，推測為埋深300 m左右的蝕變巖引起，該磁異常對應(yīng)重力弱高異常區(qū)；②F5斷層南東側(cè)至F3與F4斷層之間中部位置為低緩高磁異常區(qū)，對應(yīng)重力低異常區(qū)，推測為深部偏酸性侵入體隆起所致；③南東側(cè)弱低磁異常區(qū)往南東方向延展，對應(yīng)重力值往南東方向抬升，推測偏酸性侵入體往南東埋深加大，碳酸鹽巖往南東埋深逐漸減小。

圖3 磁△T化極等值線平面圖

2 CSAMT成果分析

CSAMT采用赤道偶極裝置進(jìn)行電性源標(biāo)量測量，工作頻率頻段選擇0.125～9 600 Hz，發(fā)射偶極距AB=2 000 m，收發(fā)距>9.9 km，測量電極距MN=50 m，測點(diǎn)距=50 m。完成2條剖面(B1線和B2線)，累計(jì)長度為4.5 km。CSAMT資料經(jīng)過原始編輯、曲線壞頻點(diǎn)壞頻段處理、靜態(tài)位移校正等處理得到卡尼亞視電阻率和相位。圖4和圖5是B1線2460號點(diǎn)處理前后的視電阻率和相位曲線圖，通過對比可以發(fā)現(xiàn)，處理后的視電阻率和相位數(shù)據(jù)質(zhì)量明顯改善，但曲線整體形態(tài)并沒有發(fā)生改變。

圖4 B1線2460號點(diǎn)原始視電阻率和相位曲線圖

圖5 B1線2460號點(diǎn)處理后視電阻率和相位曲線圖

CSAMT的資料解釋充分參考了已知的鉆孔和重磁資料。ZK001位于研究區(qū)東南側(cè)(圖1)，終孔深度為1 100 m，在1 001 m處見黑云母二長花崗巖。區(qū)內(nèi)布格重力值由南東往北西逐漸減小，說明巖體往北西方向埋深越來越淺，至布格重力極低值處達(dá)到最淺。ZK1位于研究區(qū)強(qiáng)磁異常中心部位，對應(yīng)布格重力弱高值，終孔深度為706.66 m，主要揭露志留系砂巖。

B1線解釋成果如圖6所示。依據(jù)電阻率特征，CSAMT剖面在縱向上可分為四層，總體呈現(xiàn)出低—高—低—高的分布特征。第一層淺部電阻率值較低(<300 Ω·m)，結(jié)合鉆孔推測為志留系淺部地層風(fēng)化破碎導(dǎo)致。第二層電阻率值較高，推測為志留系砂巖。第三層為低阻層，總體西傾，深度為400～600 m，推測為古生代碳酸鹽巖破碎導(dǎo)致。第四層深部為高阻層，推測為深部巖體。1835—2085號點(diǎn)處，上部電阻率明顯偏低，推測為志留系淺部地層風(fēng)化破碎導(dǎo)致電阻率降低；下部電阻率值整體較高，推測為奧陶系地層。2085號點(diǎn)處CSAMT電阻率曲線突變明顯，為布格重力異常水平一階導(dǎo)數(shù)曲線極大值處，推測為斷層反映(F6)。2085—2535號點(diǎn)處上部電阻率明顯偏低，推測為志留系淺部地層風(fēng)化破碎導(dǎo)致電阻率降低；下部電阻率值相對較高，電性界面往南傾斜，推測為志留系砂巖；深部電阻率值變高，推測為奧陶系地層；志留系砂巖中存在明顯的磁異常，具有一定寬度，布格重力異常相對弱高，推測為埋深300 m左右的蝕變巖引起。2535號點(diǎn)處CSAMT電阻率曲線突變明顯，對應(yīng)布格重力異常水平一階導(dǎo)數(shù)曲線極大值處，推測為斷層反映(F5)。2535—3035號點(diǎn)處上部電阻率明顯偏低，推測為志留系淺部地層風(fēng)化破碎導(dǎo)致電阻率降低；下部電阻率值相對較高，電性界面往南傾斜，推測為志留系砂巖；深部阻值變低，推測為奧陶系碳酸鹽巖破碎導(dǎo)致；更深部磁異常相對低緩，處于布格重力低異常區(qū)，推測為深部偏酸性侵入體隆起所致。3035號點(diǎn)處CSAMT電阻率曲線突變明顯，對應(yīng)布格重力異常水平一階導(dǎo)數(shù)曲線極大值處，推測為斷層反映(F4)。3035—3935號點(diǎn)處上部電阻率明顯偏低，推測為志留系淺部地層風(fēng)化破碎所致，下部電阻率值相對較高，電性界面往南傾斜，推測為志留系砂巖；深部電阻率值變低，推測為奧陶系碳酸鹽巖破碎導(dǎo)致；更深部布格重力值往南逐漸變大，磁異常逐漸減弱，推測深部偏酸性巖體往南埋深加大，奧陶系地層往南埋深變小。3935—4035號點(diǎn)深部高阻部位凸起，對應(yīng)重力極大值點(diǎn)，磁場值相對較低，推測為深部偏酸性巖體往南埋深加大，奧陶系地層往南埋深變小所致。

圖6 尖峰坡地區(qū)B1線綜合剖面及地質(zhì)推斷圖

B2線解釋成果如圖7所示。1595—2145號點(diǎn)處上部電阻率明顯偏低(<300 Ω·m)，結(jié)合鉆孔認(rèn)為是志留系淺部地層風(fēng)化破碎導(dǎo)致電阻率降低且重力值較低；下部電阻率值相對較高，電性界面往南傾斜，推測為志留系砂巖；深部為奧陶系地層，電阻率值更高。2145號點(diǎn)處CSAMT電阻率曲線突變明顯，對應(yīng)磁△T異常水平一階導(dǎo)數(shù)曲線極大值處，推測為斷層反映(F6)。2145—2695號點(diǎn)處上部電阻率明顯偏低，推測為志留系淺部地層風(fēng)化破碎；下部電阻率值相對較高，電性界面往南傾斜，推測為志留系砂巖；深部電阻率值變低，推測為奧陶系碳酸鹽巖破碎導(dǎo)致。2295—2545號點(diǎn)處存在明顯的磁異常，且具有一定寬度，布格重力異常相對弱高，推測為埋深300 m左右的偏中性侵入體引起。2695號點(diǎn)處CSAMT電阻率曲線突變明顯，對應(yīng)布格重力異常水平一階導(dǎo)數(shù)曲線極大值處，推測為斷層反映(F5)。2695—3145號點(diǎn)處磁異常相對低緩，處于布格重力低異常區(qū)，推測為深部偏酸性侵入體隆起所致。在CSAMT剖面F4和F5斷層之間巖基頂部電阻率值偏低，可能為巖體二次侵入的反映。3145號點(diǎn)處CSAMT電阻率曲線突變明顯，對應(yīng)布格重力異常水平一階導(dǎo)數(shù)曲線極大值處，推測為斷層反映(F4)。3145—3795號點(diǎn)處上部電阻率明顯偏低，推測為志留系地層；下部電阻率值整體較高，推測為奧陶系地層。布格重力值往南逐漸變大，磁異常逐漸減弱，推測深部偏酸性巖體往南埋深加大。綜合物探和地質(zhì)認(rèn)識，建議布置鉆孔ZK04(圖7)，控制深度在1 000 m。

圖7 尖峰坡地區(qū)B2線綜合剖面及地質(zhì)推斷圖

3 找礦預(yù)測

依據(jù)CSAMT剖面異常特征，綜合重磁、地質(zhì)等資料，圈定了3個找礦靶區(qū)(圖8)。其中I號靶區(qū)和Ⅱ號靶區(qū)為蝕變巖成礦有利區(qū)，Ⅲ號靶區(qū)為矽卡巖成礦有利區(qū)(詳見表1)，建議著重開展勘查工作。

表1 物探推測找礦靶區(qū)及依據(jù)表

圖8 推測靶區(qū)分布圖

4 結(jié)論

通過對CSAMT資料處理、反演和解釋，精細(xì)刻畫了尖峰坡地區(qū)的地下電性結(jié)構(gòu)，綜合重、磁、地質(zhì)等資料，較客觀地劃分了地下地層、隱伏巖體、推測斷層的分布情況，圈定了3個找礦靶區(qū)，為研究區(qū)深部找礦勘查提供了有益參考依據(jù)。