淺析CSAMT在金屬礦產(chǎn)勘探中的應(yīng)用

郭偉

（新疆維吾爾自治區(qū)有色地質(zhì)勘查局704隊(duì)哈密839000）

淺析CSAMT在金屬礦產(chǎn)勘探中的應(yīng)用

郭偉

（新疆維吾爾自治區(qū)有色地質(zhì)勘查局704隊(duì)哈密839000）

近年來，隨著金屬礦產(chǎn)勘探的發(fā)展，深部找礦越來越受業(yè)界的關(guān)注?？煽卦匆纛l大地電磁法（CSAMT）在金屬礦產(chǎn)勘探中已成為一種重要的地球物理手段，它具有效率高、深度大、分辨率高、地形影響小、穿透性強(qiáng)與立體觀測等優(yōu)點(diǎn)。通過在瓊庫都克銀多金屬礦與香山銅鎳礦等礦產(chǎn)勘探中的應(yīng)用顯示了其獨(dú)特的優(yōu)越性。

深部找礦CSAMT金屬礦產(chǎn)勘探優(yōu)越性

1 CSAMT方法原理簡述

CSAMT法是以電偶極子為場源，在距偶極中心一定距離處同時(shí)觀測電、磁場參數(shù)的一種電磁測深方法。在金屬礦產(chǎn)勘探中一般選擇用電偶源赤道偶極裝置，裝置布設(shè)如圖1，把觀測區(qū)域布置在一個(gè)梯形區(qū)域內(nèi)，梯形的上底為AB發(fā)射偶極所在位置，測線到AB的距離大于三倍的趨膚深度。測線的長度保持在梯形面積之內(nèi)，測線剖面與AB平行。

圖1 CSAMT工作裝置示意圖

收發(fā)距r與滿足如下兩個(gè)條件：

式中：H為勘探深度；I為發(fā)射電流；AB為供電偶極長度；θ為r與AB之間的夾角；Emin為接收機(jī)能觀測到的最小信號，一般取7μV。

供電極滿足AB≤（1∕3～1∕5）r，MN≤1∕10r。同時(shí)在規(guī)范允許的條件下調(diào)節(jié)AB、MN長度可調(diào)整，調(diào)整原則為探測深度大AB、MN可大一些，探測深度小AB、 MN可小一些。采用沿測線多道同時(shí)觀測（共用一個(gè)探頭），即排列測量。設(shè)計(jì)場源與測線要求平行，相對位置固定，測線排布在遠(yuǎn)區(qū)，以期減少近場效應(yīng)干擾，從而得到符合要求的數(shù)據(jù)。測點(diǎn)觀測控制在場源AB平分線兩側(cè)30°角扇形范圍內(nèi)進(jìn)行。錄取參數(shù)為電分量Ex和磁分量Hy，做標(biāo)量測量。測量時(shí)通過改變工作頻率來實(shí)現(xiàn)測深的目的，即不同頻率發(fā)射時(shí)所穿透的巖層介質(zhì)厚度不同，高頻穿透深度小、低頻穿透深度大。

2 CSAMT法在瓊庫都克銀多金屬礦勘探中的應(yīng)用

2.1 地質(zhì)概況

瓊庫都克銀多金屬礦區(qū)行政區(qū)劃屬新疆哈密市沁城鄉(xiāng)管轄，位于哈密市東直線距離150km處。區(qū)內(nèi)出露地層主要為下石炭統(tǒng)雅滿蘇組第二亞組（C1y2）海陸交互相火山碎屑巖及正常沉積碎屑巖建造。走向近東西，傾向南，傾角50°～65°，主要巖性為灰綠色、灰色、灰黑色厚層塊狀凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)細(xì)砂巖、英安斑巖、炭質(zhì)凝灰質(zhì)板巖、凝灰角礫巖夾長石斑巖、礫巖、凝灰砂礫巖。區(qū)內(nèi)構(gòu)造以褶皺、斷裂發(fā)育，具多期活動特征，巖漿巖分布廣泛，主要為華力西中期產(chǎn)物，以中、酸性巖為主，從深成至淺成—超淺成侵入巖均有發(fā)育。含礦巖體主要產(chǎn)于下石炭統(tǒng)雅滿蘇組第二亞組（C1y2）地層中，為規(guī)劃破碎帶，其中目前測區(qū)內(nèi)地表發(fā)現(xiàn)的兩條含銀多金屬礦化的硅化破碎帶均呈北東-南西向平行展布。

2.2 CSAMT成果

對礦體較好的P-2勘探線布設(shè)了一條CSAMT剖面，見圖2，得到了兩個(gè)高阻異常，峰值為3000Ω·m左右，位置分別在東西兩側(cè)，西側(cè)高阻體推測深度在50m～100m之間，東側(cè)高阻體推測深度在250m～450m之間。根據(jù)高低阻過渡位置一般存在構(gòu)造，可劃分出3條構(gòu)造線，圖2所示，其中間的構(gòu)造構(gòu)造線與ZKQ-02和ZKQ-04鉆孔所見硅化破碎帶對應(yīng)較好，而礦體主要發(fā)育在硅化破碎帶中，由此可推測成礦與構(gòu)造聯(lián)系聯(lián)系緊密。根據(jù)勘探線地物剖面對比圖，從ZKQ-02和ZKQ-04孔來看硅化破碎帶與2000～2400Ω·m之間的中高阻異常對應(yīng)較好，即與電阻率梯度帶部位對應(yīng)。ZK201孔對應(yīng)的淺部中高阻異常突出與其存在的硅化破碎帶位置相吻合。從ZK201與ZK202孔來看，硅化破碎帶與推測構(gòu)造位置存在偏差，即對應(yīng)電阻率在2400Ω·m以上，但與高阻體對應(yīng)也較差。結(jié)合鉆孔巖性對比發(fā)現(xiàn)，ZK201與ZK202孔存在一定的酸性巖體，綜合反映形成了東部的相對高阻。

圖2 P-2線勘探地物綜合對比示意圖

3 CSAMT法在香山銅鎳礦區(qū)的應(yīng)用

3.1 地質(zhì)概況

香山銅鎳礦位于新疆哈密市南東122°方向，直距116km，礦區(qū)及周邊礦業(yè)開發(fā)較為發(fā)達(dá)，主要為銅鎳礦。除礦區(qū)內(nèi)香山銅鎳礦已開采多年外，位于礦區(qū)東部的黃山東銅鎳礦由亞克斯、天隆等多家公司進(jìn)行開采，并建有與之配套的選礦加工廠?？辈閰^(qū)出露地層主要為下石炭統(tǒng)雅滿蘇組第一亞組（C1y1）和第四系全新統(tǒng)（Q4），賦礦巖體為香山基性-超基性雜巖體。香山巖體位于香山斷裂與黃山韌性剪切帶匯合之楔形地塊中，為一基性-超基性雜巖體，褶皺多不發(fā)育，主要表現(xiàn)為斷裂構(gòu)造，除控制巖體侵入的邊界斷裂外，絕大多數(shù)均為巖漿各侵入期后的次生斷裂、裂隙構(gòu)造。香山雜巖體與下石炭統(tǒng)雅滿蘇組中基性、中酸性火山巖、火山碎屑巖及熔巖呈斷層-侵入接觸。香山巖體東段地表規(guī)模小，深部規(guī)模大，重磁異常明顯，從東向西巖體厚度增大，基性程度較其它兩段高，傾向向南延伸超過1200m，并在垂向上有明顯的分異，該段地表礦化不明顯，深部僅在超基性巖中見上懸熔離型銅鎳礦化，至今未發(fā)工業(yè)礦體。

3.2 CSAMT成果

為探尋香山礦區(qū)的深部找礦前景，2014年對香山礦區(qū)東側(cè)P-44線與P-52線布設(shè)了兩條CSAMT勘探剖面，取得了良好的效果。

3.2.1 P-44線

勘探線兩翼酸性巖體及地層呈高阻-低重力異常，中部基性-超基性巖體為高低阻過渡-高重力異常。主構(gòu)造界線自地表巖體北翼接觸帶向南東148°方向傾斜，傾角約45°，上陡下緩，如圖3。在剖面南側(cè)中高阻異常（300～1800Ω·m）對應(yīng)地表巖性為凝灰?guī)r及安山玢巖脈，推測為深部輝綠巖或角閃輝長巖引起。剖面中部低阻異常對應(yīng)重磁異常高值，地表出露角閃輝長巖，推測為深部蝕變輝長巖、輝欖巖引起。在剖面南側(cè)出現(xiàn)的大于2000Ω·m多為凝灰?guī)r等地層引起，其相間的低阻異常推測為小的構(gòu)造引起?？碧浇Y(jié)束后布設(shè)了ZK4401鉆孔，其0～320m為火山碎屑巖引起的1500Ω·m以上高阻異常，電阻率平均值2822Ω·m；320～500m為基性巖體引起的300～1000Ω·m中阻異常，電阻率平均值648Ω·m；500m以下整體為輝橄巖引起的小于500Ω·m低阻異常，僅600多米與800多米出現(xiàn)厚度不大的1500 Ω·m以上高阻含長角閃石巖夾層。電阻率斷面圖ZK4401孔位置，電阻率總體呈上高下低，逐漸降低。由于CSAMT二維反演方法的局限性，電阻率波動變化較大的地質(zhì)條件下，異常細(xì)節(jié)無法顯示，應(yīng)結(jié)合標(biāo)本參數(shù)成果進(jìn)行對比分析。目前已知礦體位置對應(yīng)物探高重-高磁-高極化率-及高-低阻過渡位置，推測深部主構(gòu)造線位置（900～1000m之間）及下盤存在輝橄巖巖體，巖體上、下盤接觸部位中低阻區(qū)間成礦潛力較大。

圖3 P-44地物綜合對比圖

3.2.2 P-52線

勘探線與P-44線方向一致，在CSAMT斷面圖內(nèi)，主構(gòu)造線情況與P-44線相似。剖面南端，電阻率為500Ω·m左右的中阻異常，對應(yīng)部位地表為花崗巖，異常深部延伸明顯變寬大，幅值明顯變高，說明引起該異常的巖性為花崗巖，該花崗巖上盤為低阻帶，為主構(gòu)造線，南傾。在剖面北部低阻異常部位，電阻率值小于50Ω·m，分析為構(gòu)造破碎含水或含炭巖層引起。在剖面中偏北的中高阻異常（300～1800 Ω·m）對應(yīng)地表巖性為輝綠巖。對比已有鉆探發(fā)現(xiàn)，深部256～686m為角閃輝長巖引起，707～770m為角閃輝石巖，參數(shù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果與其吻合一致；770m以下為低阻單輝橄欖巖，標(biāo)本參數(shù)電阻率值在100～200 Ω·m之間，與斷面異常形態(tài)基本吻合。840～1180點(diǎn)間低阻異常對應(yīng)重磁異常高值，推測為深部蝕變輝長巖、輝欖巖引起。在勘探線南側(cè)1180點(diǎn)以南出現(xiàn)的大于2000Ω·m多為凝灰?guī)r等地層引起，其相間的低阻異常推測為小的構(gòu)造引起。

圖4 P-52線地物綜合對比圖

4 結(jié)論

綜上所述，在金屬礦產(chǎn)勘探中，應(yīng)用CSAMT法勘探能有效地探尋深部電性特征，能有效地解決礦體產(chǎn)狀、傾向、埋深、范圍等，為深部礦體提供較好的作業(yè)依據(jù)。無可否認(rèn)，CSAMT法在金屬礦產(chǎn)勘探中已成為一種重要的地球物理手段。當(dāng)然，受地電條件、電磁干以及CSAMT法的非平面波效應(yīng)、靜態(tài)效應(yīng)、場源陰影與附加效應(yīng)等，CSAMT法有自身的局限性，所以對同一礦區(qū)選擇合理的物探方法組合更能有效地為地質(zhì)找礦提供依據(jù)。

[1]王有平,等.新疆哈密市瓊庫都克銀多金屬礦物探工作報(bào)告,2014，1.

[2]景勇,等.新疆哈密市香山銅鎳礦物探工作報(bào)告.2015,1.

[3]李金銘.地電場與電法勘探[M].地質(zhì)出版社,2005.7.

[4]底青云,王若,等.可控源音頻大地電磁數(shù)據(jù)正反演及方法應(yīng)用[M]北京科學(xué)出版社，2008.

[5]湯井田，何繼善.可控源音頻大地電磁法及其應(yīng)用[M]中南大學(xué)出版社，2005,12.

收稿：2015-02-06

10.16206∕j.cnki.65-1136∕tg.2015.06.006