AMT 和MT 組合探測技術(shù)在鹿井鈾礦田西部鈾礦勘查中的應(yīng)用

段書新，劉祜，郭江川，劉軍港

（核工業(yè)北京地質(zhì)研究院 中核集團(tuán)鈾資源勘查與評價技術(shù)重點實驗室，北京 100029）

相山和諸廣地區(qū)的鈾礦勘查實例表明，音頻大地電磁（AMT）在南方硬巖地區(qū)深部地質(zhì)結(jié)構(gòu)探測中具有較好的應(yīng)用效果［1-6］。但是，隨著近年來目標(biāo)地質(zhì)體埋深不斷增加，部分地區(qū)的深度已趨近該處AMT 方法探測的極限。大地電磁（MT）方法雖能很好的解決探深問題，但工作效率及成本均不適合開展大規(guī)模的探測工作。為兼顧探測深度和探測精度，在鹿井鈾礦田西部實施了2 條AMT+MT 探測剖面，通過反演得到了2 000 m 以淺的精細(xì)電性結(jié)構(gòu)，識別了多條斷裂構(gòu)造，基本查明了寒武系板巖與花崗巖體的巖性分界面及界面深部延伸情況，為鹿井地區(qū)鈾礦資源潛力預(yù)測及評價提供了依據(jù)。

1 研究區(qū)地質(zhì)概況及巖石電性特征

1.1 地質(zhì)概況

研究區(qū)位于湖南省汝城縣境內(nèi)，鹿井鈾礦田西部，大地構(gòu)造位置為南華活動帶贛湘粵褶皺帶諸廣山巖體西部外接觸帶［7-8］。

區(qū)內(nèi)出露地層主要為古生界寒武系（∈）、中生界白堊系（K）及諸廣山復(fù)式巖體（圖1）。古生界寒武系（∈）由下向上可劃分為香楠組和茶園頭組，其中香楠組主要由黑色碳質(zhì)板巖組成；茶園頭組以厚-巨厚長石石英砂巖、石英砂巖、細(xì)砂巖為主。中生界白堊系（K）為一套紅色碎屑巖地層，不整合覆蓋于寒武系和諸廣山巖體之上，巖性主要是紫紅色砂礫巖、礫巖、砂巖。諸廣山復(fù)式巖體主體為印支期第二階段中粗粒似斑狀花崗巖，次為燕山早期第三階段細(xì)粒黑云母花崗巖、燕山晚期石英斑巖等［9-10］。

圖1 鹿井礦田西部區(qū)域地質(zhì)略圖（據(jù)參考文獻(xiàn)［12］修改）Fig.1 Regional geological sketch of western Lujing ore field（modified after reference［12］）

區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，以NE 向斷裂為主，次為NW 及NNE 向斷裂。區(qū)內(nèi)NE 向展布的QF1、QF2、QF3、QF4、QF5共同構(gòu)成了遂川-熱水?dāng)嗔严?，為礦田的基本構(gòu)造骨架。礦床分布于由它們組成的地塹式斷陷中，并圍繞白堊系盆地分布［11］。

1.2 巖石電性特征

研究區(qū)內(nèi)各巖性的電阻率雖然有一定的分布范圍，但存在明顯的分布規(guī)律（表1）。具體來說，白堊系紅色砂礫巖電阻率最低，其他巖石電阻率由低到高依次為寒武系板巖、花崗巖、白堊系灰色砂礫巖。上述巖石電性差異為本次電磁探測提供了物性基礎(chǔ)。

表1 鹿井地區(qū)巖石電阻率統(tǒng)計Table 1 Statistics of rock resistivity in Lujing area

2 測量方法及測線部署

野外采用AMT+MT 組合探測技術(shù)開展電磁探測，以兼顧探測深度與精度（圖2）。AMT 點距為25 m，采用AMTC30磁探頭采集磁場信息，工作頻率為10 400～1 Hz。MT 點距為200 m，采用MT80H 磁棒采集磁場信息，其工作頻率為320～0.000 01 Hz［13］。

圖2 鹿井礦田西部電磁測線布置圖Fig.2 Layout of electromagnetic survey lines in western Lujing ore field

野外測量過程中，AMT測量時間不低于30 min，MT測量時間不低于20 h。為保證同一測點處AMT和MT數(shù)據(jù)連貫可拼接，兩種方法野外采集時采用了相同的電極坑和磁探頭位置，室內(nèi)利用Mteditor軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行了拼接。

完成預(yù)處理后，利用MTPioneer 軟件完成了TE+TM 模式數(shù)據(jù)的二維非線性共軛梯度帶地形反演，獲得了較小的擬合殘差，最大限度的保證了反演結(jié)果的真實性。

3 探測成果展示

3.1 L1 線探測成果

L1 線長2.975 km，測線方向29°。測線主要布置于寒武系板巖中，北段少量進(jìn)入花崗巖，穿過工作區(qū)內(nèi)F陷牛地、F22硅化帶及大部分北西向構(gòu)造（圖2）。

整體來看，反演電阻率值呈現(xiàn)淺部低、深部高，南西段低、北東段高的特征（圖3），反映了各地質(zhì)體不同的空間賦存狀態(tài)。橫向上的電阻率分界面在平距2 500 m 處。0～2 500 m范圍內(nèi)反演電阻率數(shù)值低于500 Ω·m，推測為寒武系板巖。2 500～2 975 m 范圍內(nèi)反演電阻率數(shù)值高于500 Ω·m，推測為花崗巖體?？v向上，淺部低阻體應(yīng)是寒武系板巖的反映。其埋深從南至北逐漸變淺，在平距1 650 m 處驟然變深，最深約至標(biāo)高-400 m 處。深部的紅色高阻推測是花崗巖體引起。

圖3 鹿井礦田西部L1 剖面反演電阻率斷面及解譯圖Fig.3 Inversion resistivity and interpretation section of exploration line L1 in western Lujing ore field

根據(jù)電阻率的橫向變化特征，在平距200、380、625、875、925、1075、1 175、1 325、1 675、2 225、2 350、2 875 m 處推測了斷裂（或硅化帶）共12 條。其中F24、F26、F23、F4-1、F1為地表已查證斷裂，F(xiàn)陷牛地、F22為地表已查證硅化帶，由AMT+MT 推測的產(chǎn)狀與實際情況吻合較好。F1-1、F1-2、F1-3、F1-4、F1-5為本次探測新推測的隱伏斷裂構(gòu)造，在電阻率反演斷面圖上表現(xiàn)為舌狀電阻率低值帶，其中尤以F1-1和F1-5異常特征最為明顯。

3.2 L2 線探測成果

L2 線長3 km，測線方向138°。測線布置于寒武系板巖中，除與F遂川斷裂、F3硅化帶大角度相交外，與區(qū)內(nèi)NW 向構(gòu)造近似平行（圖2）。

由反演電阻率斷面（圖4）可知，該線電阻率值表現(xiàn)為淺部低阻、深部高阻的特征，對應(yīng)著淺部的寒武系板巖和深部的花崗巖體。淺部平距0～300 m 范圍內(nèi)的高阻團(tuán)塊，推測為局部花崗巖體。深部的花崗巖體以平距1 450 m為界，界線以西的花崗巖體穩(wěn)定，頂界面較平緩，埋深約在標(biāo)高-400 m；界線以東的花崗巖體頂界面埋深明顯增大。

圖4 鹿井礦田西部L2 剖面反演電阻率斷面及解譯圖Fig.4 Inversion resistivity and interpretation section of exploration line L2 in western Lujing ore field

根據(jù)電阻率的橫向變化特征，在平距400 m位置處識別出F遂川斷裂，其傾向SE，傾角約70°。該處電阻率低值帶在橫向上跨度較大，表明與之對應(yīng)的斷裂帶規(guī)模亦相對較大。結(jié)合地質(zhì)資料，在平距1 150 m、2 200 m處推測了F3和F陷牛地硅化帶，均以大傾角向南東傾斜，并向深部有延伸。除此之外，利用AMT+MT 方法組合在1 575 m、1 650 m、1 925 m 推測了3 條隱伏斷裂，其中F2-2、F2-3異常特征明顯，向深部有一定延伸。

4 鉆孔驗證

在開展上述AMT+MT 組合探測的同時，核工業(yè)二三〇研究所在該區(qū)同步開展了鉆探工作。通過對比L1 線附近的鉆探揭露結(jié)果（圖5），驗證了本次AMT+MT 組合探測準(zhǔn)確有效，具體如下。

圖5 鹿井礦田西部L1 剖面（1 500～2 000 m 段）物探推測結(jié)果與鉆孔驗證結(jié)果對比Fig.5 Comparison of geophysical results and borehole verification in exploration line L1 in western Lujing ore field（at the segment of 1 500～2 000 m）

1）利用AMT+MT，在平距1 750 m 準(zhǔn)確推斷了寒武系板巖與花崗巖的巖性界面。AMT+MT 推斷此處巖性界面埋深約670 m，實際鉆探揭露為607 m，誤差較小。

2）整體來看，鉆孔ZKL13-1 揭露的破碎與AMT+MT 探測到的低電阻率有較好的對應(yīng)關(guān)系。在250 m 以淺，鉆孔揭露到的破碎帶在反演電阻率斷面上均呈現(xiàn)低電阻率特征；在深部，巖性界面附近存在的破碎帶引起花崗巖電阻率值變低，導(dǎo)致本次AMT+MT 推測的巖性界面偏深。

5 結(jié)論

通過本次在鹿井礦田西部開展AMT+MT聯(lián)合探測，取得以下成果：

1）識別并推測了部分?jǐn)嗔褬?gòu)造，查明了寒武系板巖與花崗巖體的巖性界面及深部延伸情況，為鹿井礦田西部鈾資源潛力預(yù)測及評價提供了重要依據(jù)。

2）通過鉆孔對比，認(rèn)為AMT、MT 類頻率域感應(yīng)電磁法在鹿井礦田鈾礦勘查中是準(zhǔn)確有效的，可為該區(qū)的后續(xù)物探工作提供借鑒。

3）本次AMT+MT 方法組合，兼顧了探測深度與精度，取得了較好的應(yīng)用效果。在探深要求不斷提高的新形勢下，應(yīng)加強AMT+MT 方法組合或?qū)掝l大地電磁（BMT）方法的研究與應(yīng)用。