CSAMT在云南水泄銅鈷礦勘查中的應(yīng)用探討

■胡飛

（廣東省核工業(yè)地質(zhì)局二九三大隊廣東廣州510800）

CSAMT在云南水泄銅鈷礦勘查中的應(yīng)用探討

■胡飛

（廣東省核工業(yè)地質(zhì)局二九三大隊廣東廣州510800）

通過在云南水泄某銅鈷礦開展可控源音頻大地電磁測深（CSAMT）工作，大致查明了測線控制范圍內(nèi)地層、構(gòu)造及巖體的空間展布特征，初步總結(jié)出所測得的異常與含礦地質(zhì)體的空間關(guān)系。通過分析該區(qū)巖（礦）石的電性特征，經(jīng)反演得到的中低阻過渡帶異常明顯的二維電阻率斷面圖異常位置和產(chǎn)狀與已知的地質(zhì)信息相吻合。根據(jù)測量結(jié)果設(shè)計工程驗證，在"攻深找盲"方面取得了良好效果。故此，本文認(rèn)為CSAMT在有較強(qiáng)噪聲干擾地區(qū)的隱伏礦勘查有重要意義。

CSAMT 隱伏銅礦體 二維反演 斷面異常

0　前言

可控源音頻大地電磁測深(CSAMT)是一種利用人工場源進(jìn)行頻率域深部探測的地球物理方法，它具有供電電流大、壓制干擾強(qiáng)、探測深度大等特點[1,2]。本文以云南永平水泄銅鈷礦采用CSAMT方法勘查為例，說明其作為探測一定深度范圍內(nèi)電性結(jié)構(gòu)的可操作性和重要意義。工作區(qū)內(nèi)坡地覆蓋，地形切割較為劇烈，基巖出露很少，尋找隱伏礦體存在一定困難。因此需進(jìn)行物探測深勘查。但礦區(qū)地勢陡峭，切割劇烈，加之附近采礦和居民用電使得天然大地電磁信號受到嚴(yán)重干擾。這種情況下我們最終選擇可控源音頻大地電磁測深進(jìn)行勘查，它同時具有剖面法和測深法雙重性質(zhì),其觀測和解釋結(jié)果能提供剖面下整個斷面的電性分布。這樣,在正確了解了該區(qū)巖(礦)石電性特征的基礎(chǔ)上,可以推斷地下巖(礦)石的分布,進(jìn)而達(dá)到直接或間接找礦的目的。本區(qū)CSAMT測量工作使用V8多功能電法工作站,接收極距MN為40m，發(fā)射極距AB為1200m，收發(fā)距r≥10000m，工作頻率1～8192Hz,數(shù)據(jù)反演采用帶地形二維光滑反演[3,4]。

1　地質(zhì)特征

1.1區(qū)域地質(zhì)

水泄銅鈷礦區(qū)大地構(gòu)造位置處于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺與三江褶皺系的結(jié)合部位，蘭坪～思茅凹陷盆地西緣。按板塊劃分，即處于保山孟連微板塊與蘭坪—思茅微板塊的碰撞部位，即瀾滄江匯聚帶東側(cè)（圖1～1），成礦位置優(yōu)越。

三疊紀(jì)末印支期，保山孟連微板塊與蘭坪—思茅微板塊碰撞，形成瀾滄江逆沖斷裂帶；燕山—喜山期擠壓增強(qiáng)，整個盆地抬升，形成北北西向的線狀構(gòu)造。瀾滄江斷層為其主要逆沖斷層，傾向西，傾角70°左右，在其活動影響下盆地西緣派生一系列推覆構(gòu)造，西緣的重要礦床主要受逆沖斷層控制。工作區(qū)處于永平逆沖推覆構(gòu)造帶中（圖1～2）。

圖1　～1云南西部板塊構(gòu)造略圖（1:50萬）

圖1　～2永平水泄逆沖推覆構(gòu)造剖面示意圖

水泄銅鈷礦區(qū)位于廠街—水泄成礦區(qū)南段，處于區(qū)域控礦走滑斷層F111與逆沖斷層F1的交匯部位，和尚山—水泄背斜、象獅山—上別列向斜的南傾末端，區(qū)域構(gòu)造復(fù)雜，蝕變強(qiáng)烈，銅礦化普遍。

瀾滄江逆沖斷裂帶，經(jīng)歷多期次強(qiáng)烈構(gòu)造活動，產(chǎn)生區(qū)域動熱變質(zhì)作用，形成瀾滄江變質(zhì)帶。瀾滄江深斷裂以西變質(zhì)較深，可達(dá)中等變質(zhì)程度，以東為淺變質(zhì)帶。三疊系、侏羅系、白堊系地層變質(zhì)后為板巖、片巖、石英巖、大理巖。

區(qū)域動熱變質(zhì)作用，促成成礦熱鹵水的產(chǎn)生和運(yùn)移，與成礦關(guān)系密切。

1.2礦區(qū)地質(zhì)

1.2.1地層

研究區(qū)出露地層主要有：

侏羅系中統(tǒng)花開左組（J2h）：主要沿北西的廠街～水泄斷裂呈帶狀分布，是本區(qū)的主要含礦地層。按巖性自下而上分為上、下兩段，主要由黃綠色灰質(zhì)泥巖和同色泥質(zhì)灰?guī)r互層，泥灰?guī)r見辨鰓類化石，局部夾同色細(xì)砂巖，深灰色薄層狀含鐵結(jié)晶泥質(zhì)灰?guī)r，紫紅色含粉砂泥質(zhì)灰?guī)r、黃綠色泥巖、紫紅色泥質(zhì)粉砂巖、紫紅色含巖屑長石砂巖、紫紅色粉砂質(zhì)泥巖等組成，出露厚約452m，為主要含礦巖系；

侏羅系上統(tǒng)壩注路組（J3b）：廣布全區(qū)，為一套紫紅色、紫灰色中—厚層狀泥巖、粉砂質(zhì)泥巖，間夾紫紅色粉砂巖及灰質(zhì)泥巖。與下伏花開左組呈整合接觸，局部為斷層接觸。出露厚度741m～1044m，局部形成鈷～銅礦體。

白堊系下統(tǒng)景星組（K1j）：灰白色、青灰色長石石英砂巖夾灰紫色、淺灰綠色、灰黑色泥質(zhì)粉砂巖、含粉砂質(zhì)泥巖。與下伏壩注路組（J3b）呈平行不整合接觸，研究區(qū)出露厚度100m～150m。

1.2.2構(gòu)造

礦區(qū)處于和尚山—水泄背斜、象獅山—上別列向斜的南端，F(xiàn)111與F1兩斷裂的聚匯部位，北北東向和北東東向次級斷層褶皺發(fā)育。

礦區(qū)處于斷層轉(zhuǎn)折部位和主要斷層F1和F111接近部位，構(gòu)造破碎及熱液蝕變均很強(qiáng)烈，對成礦極為有利。主要斷裂有①F1：即區(qū)域斷層F1在礦區(qū)的延伸，沿阿林④號礦化帶分布。賦存有含銅重晶石褐鐵礦礦體，并出現(xiàn)礦體擠壓破碎之角礫。在南段與F2相交，F(xiàn)2中賦存有4號礦體。②F111逆斷層：斷層南段切割寧臺山倒轉(zhuǎn)背斜北東翼，斷距約1200米，局部見較強(qiáng)蝕變及銅礦化。③F2：分布于阿林4號礦化帶，中部有灰白—灰黑色斷層泥。局部有含銅重晶石小透鏡體，有小礦脈產(chǎn)出。④F5：蝕變破碎帶，主要含礦帶，貫穿全區(qū)，控制5號礦體。向南延伸到紙房河礦段，控制紙房河礦段1號礦體。

1.2.3巖漿巖

研究區(qū)巖漿活動不強(qiáng)烈，僅局部有燕山晚期云斜煌斑巖脈和輝綠巖脈等出露。

云斜煌斑巖巖脈長30～50米，寬5～10米,賦存于侏羅系上統(tǒng)壩注路組（J3b）中。巖脈走向北西315°～330°，已風(fēng)化，巖石較為松散，呈黃褐色，主要由黑云母、白云母、酸性斜長石組成，蝕變強(qiáng)烈，普遍綠泥石化。

1.2.4變質(zhì)作用及圍巖蝕變

礦區(qū)變質(zhì)程度淺，僅三疊系地層具低級變質(zhì)，形成板巖、千枚狀絹云母、綠泥石頁巖等。區(qū)內(nèi)圍巖蝕變分布廣泛，主要沿F111、F1斷層及其派生的近南北向次級裂隙產(chǎn)生蝕變，呈線狀、條帶狀分布，與成礦關(guān)系極為密切。

區(qū)內(nèi)圍巖蝕變種類較多，且在構(gòu)造帶內(nèi)普遍發(fā)育。主要有褪色化、硅化、碳酸鹽化、重晶石化、菱鐵礦化、鏡鐵礦化、黃鐵礦化等。以褪色蝕變最廣，其它蝕變均分布于退色帶中。

2　地球物理特征

工作區(qū)內(nèi)植被覆蓋面積廣，多為云南松和灌木，區(qū)內(nèi)土壤表層主要為紅壤，成壤母質(zhì)為泥巖、砂巖、粉砂巖，部分基巖裸露，絕大部分面積殘積層。深部主要為砂巖、泥巖、碳質(zhì)砂巖、構(gòu)造帶，構(gòu)造帶內(nèi)主要為破碎的巖石、構(gòu)造泥、銅礦物、地下水等組成。由于組成各種巖石物質(zhì)成分的不同，電阻率差異明顯，為CSAMT觀測提供了很好的前提條件。根據(jù)所收集的地質(zhì)資料測區(qū)內(nèi)分布有F1、F2、F4、F5四條控礦構(gòu)造，其構(gòu)造中硫化物的黝銅礦、斑銅礦、黃銅礦、輝銅礦、黃鐵礦等礦化較好。主要體現(xiàn)為低阻高極化的地球物理特征，且構(gòu)造內(nèi)較為破碎、富含水，與圍巖形成較大的電阻率、極化率物性差異。賦礦構(gòu)造帶或地質(zhì)體與圍巖的存在明顯的物性差異，在進(jìn)行地下電阻率探測時，將會出現(xiàn)相對的異常分布，按照地質(zhì)體特征及空間規(guī)律，利用異常的展布，從而以確定地質(zhì)體的空間展布形態(tài)。

依照區(qū)內(nèi)物性測定結(jié)果并結(jié)合前人資料分析，各種巖礦石的導(dǎo)電特性和激發(fā)極化特性如表2～1所示。

表2　～1巖礦石電性參數(shù)一覽表

由此可見，本區(qū)目標(biāo)測體在導(dǎo)電特性和激發(fā)極化特性方面存在明顯的差異，斷面異常等值線密集梯度帶、等值線沿一定線性方向的扭曲、高或低值異常向一定方向的突出、垂向與水平方向異常的不連續(xù)與錯位等現(xiàn)象可以間接圈定礦致異常，以達(dá)到攻深找盲的的效果。

因此在區(qū)內(nèi)應(yīng)用電阻率法和激發(fā)極化尋找和圈定目標(biāo)地質(zhì)體是具備地球物理條件的。

3　資料解釋與地質(zhì)推斷

3.1資料解釋思路

測區(qū)共開展相互平行的6條可控源音頻大地電磁測深剖面測量，線距100m、點距20m。其中2線穿過已知礦體走向，其余線分別布置在2線兩側(cè)對其延伸進(jìn)行追索控制，通過野外物性測量，物性資料，初步認(rèn)為本區(qū)礦體具有低電阻率特征。此外，工區(qū)地表、地下水豐沛，礦體受不整合面控制，顯示為中低異常。

CSAMT工作主要反映工作區(qū)內(nèi)垂向電性結(jié)構(gòu)特征，本區(qū)地層主要為三疊系砂巖、粉砂巖、泥巖，侏羅系細(xì)沙巖、粉砂巖，內(nèi)部物質(zhì)分布均勻，構(gòu)成本區(qū)電阻率背景值場，其卡尼亞電阻率在斷面上一般表現(xiàn)為2000Ωm以上，其分布與地層分布范圍一致，在斷面圖上呈較大區(qū)域分布的背景場特征。異常等值線密集梯度帶，一定線性方向的扭曲，低值異常一定方向的突出，異常的不連續(xù)與錯位等現(xiàn)象預(yù)示斷裂構(gòu)造的存在。

視電阻率是綜合性很強(qiáng)的參數(shù)，與測量裝置相關(guān)，在相同裝置條件下，其值主要取決于地質(zhì)體積規(guī)模大小，空間位置與圍巖電阻率的相對關(guān)系，反映的是MN有效測量區(qū)域內(nèi)巖（礦）石的綜合效應(yīng)，由于地層巖性電性之間的差異，構(gòu)造形跡的多樣性，縱向地層接觸關(guān)系的變化，橫向地層的不同組合，上覆與下伏地層的起伏形態(tài)，巖層的各向異性等等因素都可能導(dǎo)致異常的復(fù)雜化，從而決定了異常形態(tài)的走向，圈閉形態(tài)與展布形態(tài)及其量值大小。

3.2解釋與推斷

本區(qū)以基本線距100米，測線方位90°。剖面異常面貌與電性結(jié)構(gòu)相似，以L03、L04號線卡尼亞視電阻率共軛梯度反演斷面異常為例進(jìn)行分析解釋。

小團(tuán)山測區(qū)內(nèi)總體地形為南西高北東低，斷裂構(gòu)造在測區(qū)的北部及L01號線出露比較明顯，根據(jù)地表電阻率平面等值線圖及地質(zhì)信息顯示，測區(qū)內(nèi)地表的電阻率西南部普遍偏低，異常帶呈南北向條帶狀分布于測區(qū)內(nèi)，并和地質(zhì)資料吻合較好。

圖3～1為L03號線共軛梯度反演異常斷面圖。圖中以紅色基調(diào)標(biāo)示高阻，以藍(lán)色標(biāo)示低阻，大范圍的中阻背景場則以紅～藍(lán)色過渡色為主。圖中800～2000Ωm為背景，主要反映本區(qū)廣泛出露的砂巖巖性特征。在背景上表現(xiàn)為形態(tài)各異范圍不一的高阻異常，及呈條帶狀分布的低阻異常相間，形成一較復(fù)雜的異常格局，疊加異常較為明顯。

L03號線的CSAMT反演斷面圖,136—194號測點及其附近出現(xiàn)中低阻異常（約220Ω.m），整條測線存在電阻率的變化界線，參考地質(zhì)資料，推測此異常為斷裂、礦化、地層界線的反映，斷裂、礦化、巖層向西傾斜。在182號測點存在已知礦體，整條測線1450米標(biāo)高以上存在高阻中的相對低阻異常。綜合考慮推斷存在6條地層界線、3條含礦構(gòu)造帶、3個礦化異常區(qū)，其位置及傾向如圖3～2所示。

圖3　～1 L03號線CSAMT反演斷面圖

L04號線的CSAMT反演斷面圖114—184號測點范圍內(nèi)出現(xiàn)中低阻異常（約220Ω.m），整條測線存在電阻率的變化界線，參考地質(zhì)資料，推測此異常為斷裂、礦化、地層界線的反映，斷裂、礦化、巖層向西傾斜。在174—184號測點1470米標(biāo)高存在已知礦體，整條測線1400米標(biāo)高以上存在高阻中的相對低阻異常。綜合考慮推斷存在5條地層界線、2條含礦構(gòu)造帶、4個礦化異常區(qū)，其位置及傾向如圖3～2所示。

圖3　～2 L04號線CSAMT反演斷面圖

基于以上認(rèn)識,對可控源斷面的推斷礦化異常進(jìn)行了驗證,共布置了5個鉆孔,均見礦,L03線和L04線的2個鉆孔見礦較好(分別見礦標(biāo)高為1350m、1450m),其中位于L03線144點的XZK5～2見礦厚度為13m。由驗證結(jié)果可以看出,可控源電阻率異常的分析和解釋是正確的,礦體和高阻～低阻過渡異常有關(guān),都出現(xiàn)在高阻、低阻異常相間的梯度帶上。

4　結(jié)論

本次CSAMT測量在該礦區(qū)探測隱伏礦體的成功應(yīng)用，對以后在該區(qū)和其它可類比地區(qū)的深部找礦工作具有重要參考意義。基于本區(qū)成礦規(guī)律及巖、礦石電性特點,在利用可控源音頻大地電磁法資料反演出地電斷面圖(地下電性分布)的基礎(chǔ)上,將從低阻體到高阻體的過渡帶作為找礦的有利地段,獲得了良好的效果。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，人類對礦產(chǎn)資源需求量不斷增加，地表及淺部礦產(chǎn)日漸枯竭，向深部尋找隱伏礦產(chǎn)已成為礦產(chǎn)勘查的新趨勢。在地質(zhì)找礦理論的指導(dǎo)下，隨著新技術(shù)及儀器的推廣和應(yīng)用，尋找隱伏礦產(chǎn)將會不斷有新的突破。

[1]何繼善.可控源音頻大地電磁測深 [M].長沙:中南工業(yè)大學(xué)出版社,1990.

[2]石昆法.可控源音頻大地電磁法理論與應(yīng)用 [M].北京:科學(xué)出版社,1999.

[3]雷達(dá)，孟小紅，王書民等.復(fù)雜地形條件下的可控源音頻大地電磁測深數(shù)據(jù)二維反演技術(shù)及應(yīng)用效果 [J].物探與化探,2004.

[4]王若,王妙月.可控源音頻大地電磁數(shù)據(jù)的反演方法 [J].地球物理學(xué)進(jìn)展,2003.6.

[5]林威.CSAM T法過渡區(qū)電磁場的特征 [J].物探與化探,2009,33(2)..

[6]王元君,楊輪凱,劉宏.綜合物探方法在秦嶺探測隱伏鉛鋅礦中的應(yīng)用 [J].物探與化探,2007,31(4).

THE APPLICATION OF CSAMT TO THE COPPER AND COBALT ARE EXPLORATION IN YUNNAN SHUIXIE

Hu Fei
（Geological Team 293 in Guang dong province of the Nuclear Industrial Ministry,Guangzhou 510800）

Spill a copper and cobalt ore in yunnan province to carry out the controlled source audio～frequency magnetotelluric sounding(CSAMT)work,find out the general line control mainland layer,the structure and the spatial distribution characteristics of rock mass,measured by preliminary summarized anomaly and mines of spatial relations. Through the analysis of the electrical characteristics of rock (ore)stone,the inversion of low resistance transition zone clear 2 d resistivity profile anomaly location and occurrence in conformity with the known geological information.Design project according to the results of the measurement authentication,in"attack deep looking for blind"has achieved good results.Therefore,this paper argues that CSAMT in strong noise interference region of concealed ore exploration has important significance.

CSAMT;The concealed copper body;2D inversion;Abnormal section

P62[文獻(xiàn)碼]B

1000～405X（2016）～4～3～336～1

胡飛（1985～），男，工程師，研究方向為固體礦產(chǎn)地球物理勘查。