CSAMT在晉北礦集區(qū)成礦預(yù)測中的應(yīng)用研究

周鵬 賈世俊 李朝輝 崔揚(yáng)洋

摘要：從可控源音頻大地電磁法工作原理、工作區(qū)地質(zhì)條件、可控源音頻大地電磁法的應(yīng)用與效果、探測成果及成礦預(yù)測等幾個(gè)方面，介紹了可控源音頻大地電磁法在晉北礦集區(qū)成礦預(yù)測中的應(yīng)用研究實(shí)例。著重介紹了CSAMT勘查成果結(jié)合具體地質(zhì)情況進(jìn)行成礦預(yù)測的應(yīng)用效果，說明了可控源音頻大地電磁法在晉北礦集區(qū)開展成礦預(yù)測是可行的。

關(guān)鍵詞：可控源音頻大地電磁法;晉北礦集區(qū);構(gòu)造;巖體;成礦預(yù)測

0引言

可控源音頻大地電磁法（CSAMT）是利用人工偶極頻域電場向下發(fā)送，電磁場在地下介質(zhì)中產(chǎn)生各種效應(yīng)并不斷向遠(yuǎn)處傳播，在一定范圍內(nèi)通過對不同頻率信號(hào)的接收，來反映地下不同深度介質(zhì)變化特征的方法。由于CSAMT采用人工源，具有較強(qiáng)的抗干擾能力，且更容易獲得對地電變化較靈敏的相位信息，野外數(shù)據(jù)質(zhì)量高、重復(fù)性好，解釋與處理方法成熟、解釋剖面橫向分辨率高、勘探深度較大且工作效率高、高阻層屏蔽作用小等優(yōu)點(diǎn)，因而廣泛在深部找礦、地質(zhì)填圖、環(huán)境工程勘查等領(lǐng)域得到推廣利用。

晉北礦集區(qū)位于太白維山火山盆地內(nèi)，基底為太古界五臺(tái)群，蓋層包括上元古界（長城系、薊縣系、青白口系）古生界（寒武系、奧陶系、石炭系）中生界（侏羅系）和新生界（第四系）等。區(qū)內(nèi)構(gòu)造十分復(fù)雜，對成礦有利的構(gòu)造有區(qū)域性斷裂構(gòu)造系統(tǒng)和中部的火山構(gòu)造系統(tǒng)。區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)頻繁，尤其發(fā)育燕山期次火山巖，陸相火山噴發(fā)以及次火山巖活動(dòng)使礦集區(qū)內(nèi)形成了多種類型的多金屬礦床。本次工作應(yīng)用可控源音頻大地電磁法（CSAMT），并結(jié)合具體地質(zhì)情況開展成礦預(yù)測工作，CSAMT成果對巖體、構(gòu)造反應(yīng)較好。

1工作區(qū)地質(zhì)概況

1.1地層

工作區(qū)出露的地層比較簡單，主要地層：

中元古界長城系高于莊組一、二段（Ch2g1+2）含燧石條帶白云巖及薄板狀泥巖、頁巖，在與巖體接觸帶上常見大理巖化帶，三段（Ch2g3）泥晶白云巖。

上元古界青白口系望狐組（Qnw）燧石角礫巖。

古生界寒武系下統(tǒng)饅頭組紫紅色頁巖、泥巖，中統(tǒng)張夏組鮞狀灰?guī)r、泥質(zhì)條帶灰?guī)r。

第四系分布于河谷兩側(cè)，主要是黃土、砂土、砂礫石等。

1.2構(gòu)造

工作區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，主要發(fā)現(xiàn)有F1、F2、F3、F5、F6，斷裂方向以北西向、北北西向?yàn)橹?，次為北東向、北東東向，多形成于燕山期，規(guī)模一般較小，長度百米至千米不等。

1.3巖漿巖

工作區(qū)內(nèi)燕山期侵入巖發(fā)育，以第四期（晚白堊世）最為強(qiáng)烈，明顯的受斷裂構(gòu)造控制。噴出巖發(fā)育一般。巖石類型復(fù)雜，主要有花崗斑巖、二長斑巖、花崗閃長斑巖、流紋質(zhì)角礫熔巖、石英斑巖、霏細(xì)巖等此期侵入巖伴有豐富的鐵、銅、鉛、鋅、鉬等礦產(chǎn)。

脈巖不發(fā)育，僅在劉莊巖體上見一條燕山期的二長斑巖脈，北北西走向，出露長度350m。工作區(qū)地質(zhì)簡圖如下圖1所示。

本次CSAMT測深工作在P1線共布置測線1條，測點(diǎn)38個(gè)，點(diǎn)距40m，主要目的是探測構(gòu)造、蝕變帶產(chǎn)狀特征，探測巖體縱向分布特征，為開展成礦預(yù)測提供依據(jù)。詳見圖1。

2工作區(qū)地球物理特征

在物探工作開始前，項(xiàng)目組對工作區(qū)相關(guān)的巖石電性參數(shù)進(jìn)行測試，對本區(qū)的巖礦石的電性特征有了系統(tǒng)的了解，可作為進(jìn)行地質(zhì)解釋的依據(jù)，整理后的巖石電性參數(shù)特征如下表1所示：

由表1可見：含鐵石英巖以及矽卡巖為相對低阻、相對高極化體，有別于圍巖。說明在該區(qū)投入電法、電磁法開展成礦預(yù)測及間接尋找與巖體相關(guān)的矽卡巖型礦床具備物性前提。

3可控源音頻大地電磁（CSAMT）的應(yīng)用與效果

3.1CSAMT測深工作方法

CSAMT方法是利用人工偶極頻域電場向下發(fā)送，電磁場在地下介質(zhì)中產(chǎn)生各種效應(yīng)并不斷向遠(yuǎn)處傳播，在一定范圍內(nèi)通過對不同頻率信號(hào)的接收，來反映地下不同深度介質(zhì)變化特征的方法。

地層電阻率 與電場分量和磁場分量的關(guān)系式如下：

從理論上說，CSAMT的探測深度大致為356 （ρ為地層電阻率;f為電磁波頻率），因此，對于目前所用的頻率范圍（例如0.125～8192Hz）及可能達(dá)到的發(fā)送功率，其探測深度的范圍為幾十米到2～3km[2]。

本次探測裝置形式選用電偶源赤道偶極裝置;供電電源采用美國進(jìn)口的ZMG30發(fā)電機(jī)、GGT30大功率發(fā)射機(jī)和XMT-32同步控制器對其控制輸出，頻率從0.125Hz到8192Hz。

AB極距為1.2km，收發(fā)距r=8.1km。

采用沿測線3道同時(shí)觀測（共用一個(gè)磁探頭），即排列測量。確保測點(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。

3.2物探成果解釋與推斷

本次CSAMT測深成果及成礦預(yù)測結(jié)果如下圖2所示：

P1線位于工作區(qū)中部，全長1480m，從圖2上可以看出剖面主要有三處高阻異常，31-51號(hào)點(diǎn)標(biāo)高800-650m處，異常呈葫蘆狀，有兩異常中心，極大值8000Ω.m，推測可能與埋深較淺的寺溝巖體不均勻分布引起;57-61號(hào)點(diǎn)處為一規(guī)模較大，有一定埋深的略向西傾的高阻異常，異常極大值20000Ω.m，產(chǎn)狀較陡，向下延伸到標(biāo)高100m，其兩側(cè)伴有低阻異常，推測為隱伏巖體向上隆起過程中其兩側(cè)形成破碎帶或發(fā)生接觸交帶作用形成低阻體，該低阻體可能成為有利成礦部位;71-95號(hào)點(diǎn)標(biāo)高700-500m處為一環(huán)狀高阻異常，極大值20000Ω.m，產(chǎn)狀近于水平，推測可能為劉莊巖體引起，其下部伴生低阻異常，走向與高阻體邊界一致，推測為下部晚期巖體與上部早期巖體接觸帶引起，與西側(cè)低阻異常應(yīng)為同一構(gòu)造作用引起。本次CSAMT測深對本區(qū)構(gòu)造、蝕變帶、巖體等反應(yīng)較好，對本區(qū)開展找礦預(yù)測具有較好的指導(dǎo)作用。

4結(jié)論

本次工作結(jié)合了晉北礦集區(qū)前期的地質(zhì)資料及本次的物探成果，開展了成礦預(yù)測研究，對今后該區(qū)域多金屬礦產(chǎn)勘探及類似區(qū)域多金屬礦產(chǎn)勘探有一定參考作用。

1、CSAMT測深剖面對相對低阻構(gòu)造帶的產(chǎn)狀，規(guī)模、延深等特征以及相對高阻巖體的產(chǎn)狀，規(guī)模、頂端埋深等特征有較好的反映，為本區(qū)開展成礦預(yù)測提供了較好的參考依據(jù)。

2、本次工作區(qū)位于太白維山火山盆地內(nèi)，CSAMT測深成果對構(gòu)造、蝕變帶、巖體反應(yīng)較好，在本區(qū)具有一定的普遍適應(yīng)性，本次成礦預(yù)測應(yīng)用研究對晉北礦集區(qū)開展類似找礦預(yù)測工作具有較好的參考意義。

3、物探工作必須結(jié)合具體地質(zhì)情況進(jìn)行分析，才能取得較好的應(yīng)用效果。

參考文獻(xiàn)

[1]賈永梅，姚成林，鄧中俊等.可控源音頻大地電磁法探測煤礦采空區(qū)[J].物探與化探（增刊），2012，36（10）：7-11.

[2]何繼善.可控源音頻大地電磁法[M].長沙：中南大學(xué)出版社，1990.

收稿日期：2021-07-01

作者簡介

周鵬（1988.05--），男，湖南湘陰縣人，物探工程師，地球信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)士，主要從事地球物理勘探工作。E-mail：838405265@qq.com