可控源音頻大地電磁測深法在齊大山鐵礦勘探中的應用

2016-08-01 12:21:13方玉滿

現代礦業 2016年6期

方玉滿

(遼寧省冶金地質勘查局地質勘查研究院)

方玉滿

(遼寧省冶金地質勘查局地質勘查研究院)

摘要可控源音頻大地電磁測深(Controlled source audio-frequency magnetotelluric,CSAMT)是一種頻率域電磁勘探方法，具有抗干擾能力強、工作效率高、勘探深度大、分辨率高等優點，在地質找礦、地熱勘查、工程物探中得到了廣泛應用。為此，以鞍山市齊大山鐵礦為例，采用CSAMT法進行勘探試驗，將反演處理后的結果與已知地質剖面進行對比，反應出CSAMT法的勘探效果較好，對于該礦進一步開展找礦勘探工作有一定的參考價值。

關鍵詞鐵礦CSAMT法異常推斷解釋地質剖面找礦勘探

鞍山齊大山鐵礦是一座具有近百年開采歷史的特大型礦山，從20世紀初至目前，幾經輾轉，經歷了開采、停采、復采、擴建等數個階段。建國后，為滿足礦山建設需要，對該鐵礦進行了多次勘探，勘探規模根據開采需要不斷向外、向深部擴展。一般來說，鐵礦勘探最常規的物探方法是磁法，特別是對隱伏礦體，磁法更是不可或缺、行之有效的手段。但磁法也存在一定的缺陷，特別是推斷解譯階段，在正反演過程中，因深部礦體的磁異常反映不明顯，因而難以準確把握深部礦體的延伸程度、形態信息。為此，本研究在齊大山鐵礦已知的地質剖面上試驗性地投入了CSAMT法[1-4]，并將測量結果與鉆探資料進行對比分析。

1礦區地質概況

齊大山鐵礦床位于華北地臺北緣東段，遼東臺隆西部，太子河—渾江凹陷西端，鞍山凸起齊大山—西大背鐵礦帶北段(圖1)。

1.1地層

勘查區出露地層為太古界鞍山群櫻桃園組和下元古界遼河群，新生界第四系覆蓋于太古界和下元古界地層之上。太古界變質上殼巖系為鞍山群櫻桃園巖組，由斜長角閃巖、變粒巖層、中部條帶狀鐵礦層和上部片巖層組成；下部片巖、斜長角閃巖、變粒巖層由斜長角閃巖、黑云變粒巖、綠泥石英片巖、石英絹云片巖組成；中部條帶狀鐵礦層呈穩定的厚層狀，一般厚200～250 m，由假象赤鐵石英巖、磁鐵石英巖和磁鐵假象赤鐵石英巖組成；上部片巖層由綠泥石英片巖、綠泥滑石片巖、絹云石英片巖等組成，厚度變化較大。下元古界遼河群浪子山組與下伏鞍山群呈不整合接觸，由底部礫巖、石英巖和千枚巖組成。遼河群地層走向基本與鞍山群一致。新生界第四系以沖積-坡積層為主，由砂、礫石、黏土組成，主要分布于山前平原及河床中。

圖1　鞍山市齊大山鐵礦部分區段地質概況

1.2巖漿巖及巖脈

1.3構造

勘查區呈一走向300°～340°的單斜構造，傾向SW，傾角70°～90°，局部倒轉。該區古老巖層在漫長的地殼變動史中經歷了多期的變動，因而顯示出多期性、繼承性和成生疊加構造特征。可將區內構建大致劃分為NNW向斷裂和NE—EW向橫斷裂，其時代應早于遼河群或大規模花崗巖化作用之前，因為富礦受該2組斷裂所控制，而富礦生成又早于遼河群。NNE向斜交斷裂晚于遼河群，但其上限不清晰。而較新構造可能屬燕山期產物，如受區域性EW向寒嶺斷裂影響所產生的羽狀斷裂或人字形構造。前者表現在古老的NNW向斷裂的復活以及NEE—EW向橫斷裂的復活及疊加。除斷裂構造外，該區地層沿走向、傾向均顯示出舒緩波狀的褶皺特征。

1.4礦體及圍巖

含鐵層分布全區，雖然受構造破壞或晚期脈巖侵充及花崗巖化作用的影響，礦體仍基本相連，規模巨大，產狀穩定。礦體地表傾向SW，深部傾角陡立70°～90°，并有倒轉。礦體上盤或中部一般分布極貧礦，沿走向方向由北至南，礦體數量和厚度呈逐漸增多的趨勢。富鐵礦主要分布于貧鐵礦靠近橫向斷裂帶的上下盤部位，占據了一部分貧鐵礦的空間位置，礦層走向為305°～335°。礦體上盤圍巖主要為千枚巖，大部分被第四系覆蓋；礦體下盤圍巖主要為花崗巖。礦層內的夾層或夾石較多，并有極貧礦和富鐵礦體分布其中。礦區花崗巖化較普遍，在貧鐵礦中的花崗巖往往呈脈狀產出，有時與貧鐵礦呈互層，自地表向深部有逐漸增多的趨勢。各類片巖(大部分為蝕變巖)多與富礦的生成有關。

1.5礦床類型

齊大山鐵礦床主要由前震旦系變質巖系構成，鐵礦層產于鞍山群櫻桃園巖組，屬沉積變質型鐵礦。

1.6電性特征

礦區內巖性分布較簡單，即礦體上盤的千枚巖、礦體(磁鐵石英巖)、礦體下盤的花崗巖。經過對該3類巖(礦)石的標本測量可知，千枚巖的電阻率為500～1 000 Ω·m，花崗巖的電阻率為1 000～3 000 Ω·m，磁鐵石英巖的電阻率為3 000～30 000 Ω·m，相對而言，磁鐵石英巖的電阻率變化范圍較大，其中，條帶狀磁鐵石英巖(貧鐵及假象磁鐵石英巖)的電阻率較高，且各向異性較強，富鐵礦的電阻率較低，本研究試驗地段主要分布條帶狀磁鐵石英巖，礦體主要表現為高阻特征。

2CSAMT試驗結果

CSAMT的2條測線布設于已知地質剖面上(圖1)，采用赤道偶極裝置標量測量法，供電偶極距AB=1 500 m，收發距均大于5 000 m，接收電偶極距MN=50 m，一次同時觀測7個測點，采樣頻率為1～4 096 Hz，測量設備為美國產GDP32多功能多通道綜合電法工作站。采用美國ZONGE公司提供的商業處理軟件處理測量數據，首先采用ASTATIC軟件對實測數據進行靜態校正，然后用SCS2D軟件進行一維反演，以一維反演結果為背景值，再進行二維反演，最終結果為視電阻率等值線斷面圖。