可控源音频大地电磁测深法在惠来县某金属矿区勘探中的应用.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 36 可控源音频大地电磁测深法在惠来县某金属矿区勘探中的应用 庾 佳 杨锡丰 广东省地质局第二地质大队，广东 汕头 515300 摘要：摘要：在地质、槽探、钻探等工作基础上，开展 1:5000 可控源音频大地电磁测深工作，圈定异常。结合地质资料，在测定目标区域的岩石物理参数的基础上，结合 CSAMT 探测得到的电磁数据对异常区作相应推测，寻找与成矿关系密切的断裂构造或侵入体等，为钻探验证提供物探依据。目标矿区以银锡为主攻矿种，以热液裂隙充填脉型为主攻矿床类型，伴生有金、钨、铋、钼、铅锌、硫等矿种，归纳和总结矿区及周边的地、物、化、遥等综合找矿信息和当地的人文干扰因素，采用可控音频大地电磁测深法，采用进一步分析区内成矿地质条件和总结成矿规律，指导找矿评价工作。关键词：关键词：可控源音频大地电磁法；多金属矿；岩石物理 中图分类号：中图分类号：P631 0 引言 可控源音频大地电磁法（CSAMT）法这一技术与上世纪 80 年代大规模投入物勘探应用，相较于传统电磁方法其勘探深度大、分辨率高，故而在寻找金属矿藏、油气构造、地热高能岩体及工程勘察评估工作中得到较为广泛的使用推广。该方法以勘察区域内不同岩性岩石和矿物的物性特征和空间展布特点下的激电效应差异为物性基础，通过施加人工可控的场源，将自然状态下表征不明显的这些物性差异放大并记录，结合各种岩性和地质构造的指导找矿和解决其它相应的地质问题1。该方法在国内的应用过程中对铜、铅、锌、钼等有色金属矿藏取得了较好的效果，对贵金属、黑色金属及稀有金属的探查也发挥了重要作用2。1 技术简介 由于大地电磁测深法（MT）场源分布随机且能量不足，观测信号和排除干扰都较为困难，CSAMT 改用人工控制场源将探测区域的电磁物性差异激发显现，以提高分辨率并加大探测深度。该方法以有限长接地电偶极子为场源，在距偶极中心一定距离处同时观测电、磁场参数，采用赤道偶极装置进行标量测量，同时观测与场源平行的电场水平分量Ex和场源正交的磁场水平分量 Hy,计算卡尼亚视电阻率s。其计算公式为：（1）式中 f 表示频率。又根据电磁波的趋肤效应理论，导出了趋肤深度公式：（2）式中 H 表示探测深度，表示电阻率34。由（2）式可见，一般而言，地下各地质结构的电阻率值是固定不变的，电磁波的传播深度（或探测深度）与频率成反比。高频时，探测深度浅，低频时，探测深度深，可见通过改变发射频率可改变勘探深度，从而达到变频测深的目的。2 测区地质特征 根据以往地质调查工作探测区域的主要地层和岩体如下：2.1 地层 由老至新出露的地层主要有桥源组（J1qy）、上侏罗统下白垩统南山村组（J3K1n）及第四系（Q）。（1）桥源组（J1qy）地层倾向北西，倾角缓至中等，岩性主要为粉砂质泥岩夹炭质泥岩、泥质粉砂岩、长石石英砂岩、石英砂岩、粉砂岩、粘土板岩及斑点板岩等。是目标矿区的重2215xsyEfH356Hf中国科技期刊数据库 工业 A 37 要赋矿层位。（2）上侏罗统下白垩统南山村组（J3K1n）在测区西北端分布，岩性：下部为深灰色英安流纹质熔结凝灰岩、玻屑凝灰岩等。上部岩性为流纹质熔结角砾凝灰岩、熔结凝灰岩夹少量沉凝灰岩。与下伏地层呈喷发不整合接触。（3）第四系（Q）主要分布于东部的青南径、西南部西岭矿场一带的冲沟、农田，为砂土、砂砾和粘土组成，为残坡积、洪洪积层，厚约 36m。2.2 岩浆岩 测区内岩浆活动强烈，主要为花岗斑岩（），据区域地质资料，结合与区内地内地层、火山岩的穿插关系，推断属燕山五期岩浆活动的产物。主要分布于三条测线中部是本次探测的主要找矿区域。2.3 构造 测区处于北东向潮州普宁深大断裂与东西向惠来高要深断裂交汇部位，矿区内断裂构造较发育，主要构造形迹呈北西向，其次为北东向，再次为近南北向和东西向。北西向构造表现为花岗斑岩、石英斑岩、闪长玢岩呈北西向脉状展布和断裂破碎带；北东向构造表现为花岗斑岩呈北东向脉状展布和断裂破碎带。其中北西向断裂是主要的导矿控矿容矿构造。3 岩石物理特征 岩石物性特征参考原地矿部地球物理地球化学勘查研究所“全国固体成矿预测系统综合研究”项目的某些矿床地质-地球物理-地球化学找矿模型的研究报告中对岩（矿）石物性分级（如下表 1），进行了汇总统计。测区内以往调查工作中中共共采集标本 35 块，露头点5 处，物性测试包括泥岩、粉砂岩、花岗斑岩等。在对岩芯进行物性测试过程中，采集样本 45 块，物性采集点依据测区异常图及地质材料图进行布置，做到各个异常内均采集物性标本，并覆盖工作区内地内地表出露岩矿石类型。测定结果列于下表：结合表 1 与表 2 可知：区内泥岩与粉砂岩极化率相对较高，前者电阻率属于中低阻，后者属于中高阻。由于区内有褐铁矿化现象，部分泥岩、砂岩有褐铁矿化，表现为高极化性。花岗斑岩属于高阻低极化体，但在构造或接触带中，由于矿化作用，其电阻率和极化率变化较大，电阻率可能几十至几百不等，极化率可能为十几至几十。砂岩、泥岩的露头测定结果，值低于标本测定结果，这除了两者使用不同仪器外，可能与前者测定的数量有限，代表性不够充分以及位置不同等有关。4 勘探简介及结果分析 4.1 勘探简介 收发距的正确与否影响到测区信号是否正确，如收发距离不够可能导致测区接收到的不是远区信号，而是近场数据或是过渡场数据。而收发距离太大会导致测区接收到的信号变弱，信噪比降低，导致不能采集到高质量的数据。发射线缆的长度也影响到高频电流的发射能力，线缆越长高频电流的发射能力就越低。综合考虑发射偶极长度和发射电流两个因素，选择在通行相对较好的地段布置发射，使发射偶极距尽量长，且用线少，依据现场实际情况最终确定 AB 长度为 2km。表 1 岩（矿）石电性分级表 分级 电阻率（m）分级 极化率（%）极高 104 强 50 高 N103 高 30-50 中 N102 中 10-29 低 N101 低 4-9 甚低 100 微 4 表 2 标本物性测试统计表 岩矿名称 数量（m）（%）备注 Max Min Max Min 泥岩 12 块 3839 13 573 6.32 0.28 2.63 2 处 1253 2.41 75方向测定 中国科技期刊数据库 工业 A 38 粉砂岩 22 块 15329 10.5 2358 4.87 0.35 1.74 3 处 10363 1.25 185方向测定 花岗斑岩 46 块 36279 45.7 4559 2.03 0.25 1.32 发射电流在发射机能力的范围内，尽量发射更大的电流。最终确定发射电流为，高频 2A，低频 7A，拐角频率 1024Hz，发射信号强度能够满足勘探需要。在进行野外测量前，先将各测点的理论坐标值计算出来，每次野外进行 CSAMT 数据采集时，再将需要的测点导入 RTK 手部中。在数据采集过程中，对测点进行逐点导航，在设计误差允许偏差范围内，到达测点后设置标识较为严格的控制电极的布设位置。本次 CSAMT 法采用赤道偶极装置、标量观测的方式。把观测区域布置在以发射偶极 AB 为上底，内角为120的等腰梯形内，测线的观测长度保持在梯形面积内。本次 CSAMT 设置最高频率使用 8192Hz，最低频率为 1Hz，共设置 20 个频点，不同的发射频率反应不同的勘探深度下的电阻率分布情况，本次工作使用的频点频率见表 3。表 3 CSAMT 测深各频点使用的频率及循环次数 序号 F（Hz）循环次数 叠加次数 1 8192 16384 3 2 5765 23058 3 3 4096 16384 3 4 2882 17292 3 5 2048 16384 3 6 1441 8646 3 7 1024 8192 3 8 721 4323 3 9 512 4096 3 10 360 2160 3 11 256 2048 3 12 180 1080 3 13 128 1024 3 14 64 512 3 15 32 256 3 16 16 128 3 17 8 64 3 18 4 32 3 19 2 16 3 20 1 8 3 测区内观测剖面长度 1.8km，分为 100、101、102三条 600m 测线向 130方向平行展布，点距 25m，共完成测点 75 个。4.2 勘探结果分析 根据深测量结果，共圈定 3 个低阻异常带，见图13。号低阻异常：在 100 线 68 号测点，埋深约40200m。位于低阻异常区右侧有一高阻异常，结合测线地质剖面图发现，该处出露花岗斑岩（），推测该异常可能为花岗班岩造成的。通过查阅以往地质资料和后期钻探工作验证，测线上钻孔揭露黄铁、褐铁矿化强烈，构造破碎带发育，推测该异常可能为矿化异常或构造带造成的。图 1 100 线测线反演成果图 号低阻异常：在 101 线 913 号测点，埋深约40600m，结合测线地质剖面，在该异常附近为上侏罗统下白垩统南山村组（J3K1n）和下侏罗统桥源组第二段(J1qy 保留原生上标：2）地层分界处，该低阻异常可能与地层分界相关，需进一步开展地质工作进行验证。在测线 3 号测点附近，电阻率变化大，梯度高，测点两侧电阻率较大，根据异常判断条件，判定该区域为异常区，圈定异常并编号为 F3，结合测线地质情况，推测该异常可能与构造断裂相关；在测线上以 10 号测点为中心，有一低阻闭合异常区，通过查阅以往地质资料可知，测线上钻孔揭露黄铁、褐铁矿化强烈，推测该异中国科技期刊数据库 工业 A 39 常为矿化异常造成。号低阻异常：在 102 线 27 号测点，埋深约40300m，位于阻异常右侧有一高阻异常，结合测地质剖面图发现，该处出露花岗斑岩（），推测该异常可能为花岗斑岩造成的。在 1-2 号测点处有一不闭合高阻区域，在这两个高阻区域过度段，电阻率变化大，梯度高，结合以往地质资料，区内黄铁、褐铁矿化强烈，构造带发育，推测该区域可能为构造带造成，圈定异常位置并编号为 F2。图 2 101 线测线反演成果图 图 3 102 线测线反演成果图 下图为三个剖面的立断图，结合上述各测线推测解释，从立体空间上看三个剖面成果图发现，高阻区域主要集中在测线小号点一侧，从平面图上看（见附图），即在测线北西侧，按照上述推测，高阻异常可能是由于隐伏侵入岩造成的，故推测岩体来源方向可能北西方向，在岩体两侧电阻均发现电阻率变化大，总体梯度高，结合区内构造带和矿化情况，推测在侵入岩体两侧接触带上可能存在北东向构造破碎带和矿化情况，需进一步对这区域开展相关工作。通过对以上物探方法的对比分析，在系统研究各类异常的基础上，结合地质、钻探、化探等资料，推测的北北东断裂构造可能为区内主构造的次级断裂构造。该推测构造与地质上推测隐伏矿体存在空间上相似性，可见该处成矿地质条件良好，异常矿化特征明显，是找矿的有利区，通过钻孔验证发现多处异常与矿体位体位置相吻合。图 6 测线立断面图 5 结论 结合地质资料，基本查明了测线控制范围内地内地电断面形态，对地质体的局部变化与低阻区域与含矿相关性进行了评价，达到了预期地质效果，得出如下主要结论：（1）通过以往及本年度的地质资料可知，矿区地处北东向潮州普宁深大断裂（南洋仔断裂组）、东西向惠来高要深断裂（五家寮断裂组、十八尖断裂组）与北西向深坑断裂组的交汇部位，沿西岭火山穹窿顶盖发育的环状断裂为本区成矿创造了有利的构造条件。在松柏岭东一带，北东向断裂是重要的导矿容矿构造。本次物探工作方法为可控源音频大地电磁测深法，对比其他相似矿区、本矿区地球物理特征以及本矿区成矿特征，此方法可在一定程度达到找矿目的。（2）各可控源音频大地电磁测深剖面电性特征比较明显，结合区内地内地质特征可知，区内的围岩蚀变如硅中国科技期刊数据库 工业 A 40 化、绿泥石化、绢云母化、黄铁矿化、褐铁矿化等与成矿关系密切。通过对比钻孔资料并结合物性特征，推测了三个异常带，分别是 F1、F2和 F3，各异常带较好成矿远景，需进一步进行地质工作。通过此次的物探工作资料的分析研究，重新处理研究了已有的资料，结合本地区成矿的地质条件、地球物理异常特征，进行对比分析，对各种物探方法进行了总结研究，圈定了物探异常及综合异常，明确了下一步工作目标。参考文献 1何继善.可控音频大地电磁法M长沙:中南工业大学出版社,2019.2柳建新,胡厚继,刘春明,等.综合物探方法在深部接 替 资 源 勘 探 中 的 应 用 J.地 质 与 勘探,2006,42(4):71-74.3石昆法.可控音频大地电磁理论与应用M北京:科学出版社,1999.4王赟,杨德义,石昆法,等.CSAMT 法基本理论及在工程中的应用J.煤炭学报,2002,27(4):383-386.