瞬變電磁法在重慶某坡縷石礦勘查中的應(yīng)用

楊龍彬，魯 杏，尹亞東

(1.中國地質(zhì)大學(xué)地球物理與空間信息學(xué)院，湖北武漢 430074;2.中國地質(zhì)大學(xué)信息工程學(xué)院，湖北武漢 430074)

0 引言

坡縷石礦是一種非金屬礦，主要產(chǎn)于中國南方的江蘇、安徽、云南等地。坡縷石作為隔熱材料具有較好的應(yīng)用前景，國際上也有相當(dāng)需求。但由于礦體薄而且產(chǎn)狀很陡，加上礦石以樹皮狀為主，鉆井勘探無法取樣，洞探成本很高，故物探工作的地質(zhì)任務(wù)是:嘗試開展精細(xì)探測技術(shù)，在圈定了礦化構(gòu)造帶的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步對異常的地質(zhì)屬性進(jìn)行分類解釋，為該礦的資源潛力評價提供了有價值的地球物理資料。

1 地質(zhì)及地球物理特征

1.1 地質(zhì)特征

礦區(qū)位于重慶市奉節(jié)縣，地處大巴山區(qū)，為典型的巖溶喀斯特地貌。地形起伏崎嶇，地面植被茂密，通行通視較困難。區(qū)域地質(zhì)上屬于上揚(yáng)子臺坪區(qū)，地面出露地層主要是三疊系大冶組灰?guī)r，傾向北東，產(chǎn)狀較為平緩，傾角約15°。據(jù)有關(guān)專家的看法，坡縷石礦即是賦存在大冶灰?guī)r的構(gòu)造裂隙帶中。該構(gòu)造裂隙帶走向北西西，地面斷續(xù)偶見出露，一般寬約1～3 m，產(chǎn)狀近于直立。

坡縷石礦體嚴(yán)格受控于巖溶—裂隙構(gòu)造帶，以充填物形式賦存于巖溶—裂隙帶中。礦石呈塊狀、土狀、樹皮狀，其質(zhì)量以樹皮狀為上佳。

礦區(qū)地下水位埋深約在150 m。

1.2 地球物理特征

區(qū)內(nèi)地層巖性條件單一，作為唯一的圍巖—大冶灰?guī)r具有高阻物性特征;作為礦體的坡縷石具有中阻物性特征。

眾所周知，與構(gòu)造因素相關(guān)的礦化蝕變活動會給原巖造成一定程度的電性變異，結(jié)合測區(qū)具體的地質(zhì)礦化蝕變規(guī)律分析，認(rèn)為以下幾種情況會產(chǎn)生相應(yīng)的電性變異:

①斷裂破碎帶、巖溶裂隙發(fā)育帶均會產(chǎn)生低阻異常;

②空洞則會產(chǎn)生高阻異常;

③充水、充泥的溶洞和溶蝕帶會產(chǎn)生最低阻異常。

1.3 干擾因素分析

區(qū)內(nèi)未見到明顯的干擾因素，僅只是在硝洞坪公路附近存在電線干擾。此外，地形的起伏變化也會產(chǎn)生相應(yīng)的干擾異常，但由于本次物探選擇了瞬變電磁方法，地形的干擾就降低到了可以接受的水平。

2 工作方法與技術(shù)

2.1 方法選擇

由于瞬變電磁法具有:采用不接地回線，施工靈活，適于各種復(fù)雜施工環(huán)境;觀測斷電后的純二次場，受地形影響較小;以視電阻率為工作參數(shù)，對低阻目標(biāo)物反映敏感，具有良好的橫向分辨能力等特點(diǎn)［1－3］，甚是適合測區(qū)植被發(fā)育、通行困難及探測深度較大等條件，故選擇瞬變電磁作為本次物探工作方法。

2.2 工作技術(shù)方法

瞬變儀器選用重慶奔騰數(shù)控技術(shù)研究所研制生產(chǎn)的WTEM-1Q淺部瞬變電磁勘探系統(tǒng)。工作裝置為中心回線，正方形線框。

工作參數(shù) 發(fā)射線圈:5m×5 m×20匝;接收線圈:1m×1m×5匝;發(fā)射頻率:32HZ;供電電流:5 A;采樣脈寬:1 000μs;關(guān)斷時間:2.1μs;迭加次數(shù):128次。

數(shù)據(jù)處理和反演由儀器自帶軟件實(shí)現(xiàn)。

瞬變觀測點(diǎn)距為2.5 m。

3 瞬變電磁測深成果資料的解釋

3.1 推斷解釋原則

推斷解釋原則應(yīng)該以地質(zhì)—物性規(guī)律為依據(jù)。遵循物探與地質(zhì)緊密結(jié)合的原則，充分利用地質(zhì)成礦規(guī)律的先驗(yàn)信息來指導(dǎo)異常的解釋;最后應(yīng)該從分析異常特征入手，提高異常解釋的精度和深度。通常考慮以下因素:異常強(qiáng)度特征、規(guī)模大小、異常的連續(xù)性、異常的基本形態(tài)特征及異常的賦存深度等。綜合分析這些因素有利于提高定性解釋的準(zhǔn)確性，為礦(化)體的圈定提供物探依據(jù)。

3.2 推斷解釋

全區(qū)十條激電剖面工作均發(fā)現(xiàn)了清晰的瞬變電磁異常，在一定程度上反映了測區(qū)內(nèi)坡縷石的礦化地質(zhì)特征，現(xiàn)以 5 線成果資料為例解釋之［4，5］。

圖1 5線瞬變電磁測深擬斷面圖Fig.1 Quasi sectional drawing of transient electromagnetic sounding of No.5 line

該線位于測區(qū)中段，25號點(diǎn)為剖面中心點(diǎn)。測線方位為256°(小號點(diǎn))－76°(大號點(diǎn))。

該線瞬變電磁測深成果資料可見圖1。該線ρs曲線整體處于高阻背景上，正常場淺部基本高于1 000Ω·m(視電阻率值，單位是Ω·m，下同)，往深部逐步有所降低，顯然是大冶灰?guī)r的反映。其中在20號點(diǎn)由淺往深存在明顯的串珠狀低阻異常，基本勾勒出低阻帶產(chǎn)狀陡立的線性特征。低阻帶的寬度約為1～3 m，局部可膨脹到5～8 m。這些串珠狀的低阻異常具有良好的圈閉特征，指示了該低阻帶內(nèi)部的局部電性不均勻性。

綜合地表地質(zhì)調(diào)查情況分析認(rèn)為，該低阻帶指示了灰?guī)r中斷裂構(gòu)造帶的存在，其中分布于淺—中部的5處幅值在400～800Ω·m的中阻圈閉異常反映了含礦構(gòu)造的賦存狀態(tài)，為我們?nèi)ΧǖV(化)體提供了地球物理信息。圖中還可看出，低阻異常切割深度比較大，到1 250 m海拔標(biāo)高以下，低阻圈閉異常幅值進(jìn)一步降低到200Ω·m以下，推斷應(yīng)是含泥充水巖溶裂隙發(fā)育帶引起，由此可判斷測區(qū)地下水位大約在1 230～1 250 m標(biāo)高以深。

圖2 5線瞬變電磁測深推斷成果圖ig.2 Interpreting results of transient electromagnetic sounding of No.5 line

該線出現(xiàn)了兩條大致平行的線性構(gòu)造，分別位于12.5號點(diǎn)和25～27.5號點(diǎn)，但在1 330 m以上合二為一。依前述的解釋原則在兩條構(gòu)造帶上圈定了共八處有進(jìn)一步找礦意義的中阻圈閉異常，從而認(rèn)為該線具有較好的找礦前景。

此外，以1 328 m為中心，存在一處圈閉高阻異常，推斷為空洞的反映。至于深部(標(biāo)高＜1 250 m)的四處低阻異常，依其幅值最低僅為100～150Ω·m的電性特征，推斷為含泥與充水的巖溶裂隙發(fā)育帶引起，無找礦意義。

3.3 地質(zhì)找礦效果

5線的瞬變電磁測深推斷成果可見圖2。圖中嘗試對賦存于不同深度且幅值各異的圈閉異常賦予了不同的地質(zhì)—礦化含義。基本推斷解釋意見是:淺部高阻異常系空洞引起;深部低阻異常為含水與充泥巖溶裂隙帶的反映;只有具中阻特征的異常才可能與受構(gòu)造控制的坡縷石礦有關(guān)。十條測線共圈定了多處與坡縷石礦(化)有關(guān)的瞬變電磁異常，在統(tǒng)計擬斷面圖異常截面積的基礎(chǔ)上，預(yù)估算了坡縷石礦(化)的資源潛力，為礦區(qū)的資源評價提供了地球物理資料和依據(jù)。

4 結(jié)語

(1)本次瞬變電磁法探測坡縷石礦取得了較好的地質(zhì)效果，首先是較精準(zhǔn)的查明了控礦構(gòu)造帶的賦存部位，在礦區(qū)平面上對該礦化帶成功的實(shí)現(xiàn)了追蹤。其次圈定了多處與坡縷石礦有關(guān)的視電阻率異常，結(jié)合地質(zhì)礦產(chǎn)資料對含坡縷石構(gòu)造進(jìn)行了初步評價，為該礦區(qū)坡縷石資源量預(yù)測提供了地球物理資料和依據(jù)。

(2)針對薄而小、產(chǎn)狀直立的坡縷石礦體，采用淺部勘測系統(tǒng)和密集點(diǎn)距觀測，獲得了清晰的低阻異常，既體現(xiàn)了瞬變電磁測深橫向分辨率較好的優(yōu)點(diǎn)，也在某種程度實(shí)現(xiàn)了精細(xì)勘探的目的。

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［4］李貅.瞬變電磁測深的理論與應(yīng)用［M］.西安:陜西科學(xué)技術(shù)出版社，2002:1 －4.

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