EH4電磁成像系統在貴州某金礦勘查中的應用

張西君, 蒙應華, 李家斌, 朱大友

(1.貴州省地質調查院,貴州 貴陽 550018; 2.貴州省地質物探開發應用工程技術研究中心,貴州 貴陽 550018)

EH4電磁成像系統在貴州某金礦勘查中的應用

張西君1,2, 蒙應華1,2, 李家斌1,2, 朱大友1,2

(1.貴州省地質調查院,貴州 貴陽 550018; 2.貴州省地質物探開發應用工程技術研究中心,貴州 貴陽 550018)

簡要介紹EH4電磁成像系統基本原理以及貴州某金礦區的地質和地球物理特征,重點討論EH4電磁成像系統在金礦區勘查中的應用效果,通過對電阻率斷面圖的綜合推斷解釋,劃分出含礦層以及地質構造,圈出含礦有利部位。經與已知鉆孔資料對比,物探推斷與鉆孔資料基本吻合,EH4電磁成像系統勘查貴州金礦取得了良好的找礦效果,為貴州金礦勘查提供了例證,具有一定借鑒價值。

EH4電磁成像系統;貴州金礦;推斷解釋

貴州省金礦資源比較豐富,金礦類型多樣,主要分布于黔西南、黔東南及盤縣地區[1],但現實是地表礦床已開發殆盡,現有查明的儲量越來越少,如何實現貴州省“探邊摸底”、“攻深找盲”戰略已成為亟待解決的問題。而物探方法在礦產勘查“探邊摸底”、“攻深找盲”戰略中發揮了非常大的作用。近30年來,物探方法(磁、IP、TEM、AMT、CSAMT)在勘查貴州金礦中發揮了重要作用[2-5],但也存在不少問題,譬如有的方法深度不夠,有的方法部分頻段的精度不高,有的方法資料處理解釋復雜等。EH4電磁成像系統具有勘探深度較大、精度較高、分辨率好、快速、輕便等優點,在其他省份金礦勘查中取得了較好的找礦效果[6-10]。基于此,本文利用EH4電磁成像系統勘查貴州金礦,劃分含礦層及地質構造,綜合地質等資料,圈出含礦有利部位,為下一步金礦勘查提供物探依據。

1 EH4電磁成像系統簡介

EH4電磁成像系統(簡稱EH4),上世紀90年代中期,由美國EMI公司和以制造高分辨率地震儀著名的Geometrics公司聯合研制,這是全新概念的電導率張量測量儀[6]。EH4遵循大地電磁測深(MT)的基本原理,支持音頻大地電磁測深(AMT)和可控源音頻大地電磁測深(CSAMT),屬于部分可控源與天然場源相結合的一種大地電磁測深系統。該儀器利用大地電磁的測量原理,配置磁偶極子發射源,這種發射源的天線是一對十字交叉的天線,組成兩個正交方向的磁偶極子,采用汽車電瓶供電,發射頻率500 Hz～100 kHz,以彌補大地電磁場的弱信號區和幾百赫茲附近的人為造成的電磁干擾諧波,確保全頻段觀測到可靠信號。

電磁波在大地介質中的穿透深度(或趨膚深度)與頻率有關。穿透深度可由下式表示:

高頻資料主要反映淺部介質的電性特征,而低頻資料則主要反映深部介質的電性變化特征。在一個寬頻帶上測量E和H,由此計算出不同頻率下的卡尼亞視電阻率和相位,并可以確定地下巖層的電性結構和地質構造。

2 地質與地球物理特征

勘查區屬揚子陸塊西南緣右江造山帶內,以中、早三疊世及中、晚二疊世陸源碎屑巖與海相碳酸鹽巖沉積發育為特征。勘查區位于雄武復式背斜南西段次級褶皺春樹洼背斜北東傾末端、嗚山向斜北東揚起端,次級褶皺軸向北東,沿軸部均發育有北東向斷層。背斜和向斜的軸部大致平行,各翼地層呈緩傾向產出及其產狀變化不大,傾角一般在10°～20°之間變化[11]。

勘查區出露地層從新到老主要有:第四系(Q);三疊系下統夜郎組(T1y);二疊系上統龍潭組,中統大廠層(P2d)、四大寨組(P2sd);石炭系上統馬平組(C2mp)。第四系為殘坡積含碎石亞粘土、亞砂土、砂土,厚0～20 m;夜郎組巖性主要為砂質頁巖、粉砂巖及塊狀泥巖,厚410～702 m;龍潭組巖性為泥質粉砂巖夾細砂巖、頁巖,厚206～405 m;大廠層巖性主要由一套碎屑巖組成,上部為硅化粘土巖、硅化砂巖,下部為硅質巖、石英砂巖,為礦區主要含金層位,厚0～40 m。四大寨組及馬平組巖性為一套碳酸鹽巖,厚度>690 m。

勘查區礦床類型屬黔西南低溫熱液微細浸染型金礦床地質特征,區內賦礦層位為二疊系中統大廠層下部粉砂巖、細砂巖,與二疊系中統四大寨組泥晶灰巖接觸交代圍巖蝕變帶主要由一套碎屑巖組成,上部為淺灰、深灰色硅化粘土巖、硅化砂巖,下部為黃褐、灰白、深灰等雜色硅質巖、石英砂巖。常伴隨有硅化和粘土化及金礦化,厚0～40 m。礦體主要賦存于構造斷裂破碎蝕變帶、節理裂隙密集帶內,及二疊系中統大廠層下部弱硅化粉砂巖、細砂巖及硅化灰巖中。礦體多呈囊狀、透鏡狀分布,亦有少量呈似層狀分布。根據臨近已開采的礦山見礦情況及礦體分布位置,劃分為容金砂巖礦體。平均厚度2.00 m左右,平均品位1.62×10-6。

根據勘查區礦產地質特征,對其中涉及的六組地層的巖(礦)石電性參數進行對稱小四極實地測量,結果見表1。

表1 巖(礦)石電阻率參數測定表Table 1 Resistivity parameters determination of rock(ore)

由表1可知,勘查區出露的巖(礦)石電阻率按灰巖—硅化砂巖—砂巖—頁巖—覆土—粘土巖排序依次遞減,灰巖最高,達1 387.56 Ω·m,粘土巖最低,為35.6 Ω·m。根據地質任務,物探勘查目標體為二疊系大廠層及相關構造,大廠層目標體上覆圍巖為龍潭組、夜郎組砂巖,下伏圍巖為四大寨組、馬平組灰巖。巖石由于構造活動破碎并伴隨不同程度的吸水(或充水),與圍巖比較表現為低電阻率或相對低電阻率,結合實測物性資料,可知本次勘查大廠層目標體表現為中電阻率,其上覆圍巖層表現為低電阻率,下伏圍巖層表現為高電阻率,中阻大廠層位于高、低電阻率分界面,電性界線分明;構造目標體相對下伏巖層表現為低電阻率或相對低電阻率,下伏巖層表現為高電阻率或相對高電阻率,電性差異明顯。綜上所述,該區具備開展電法工作的前提條件。

3 EH4資料分析與解釋

3.1 推斷解釋原則

推斷解釋原則首先以地質—物性規律為依據[12],遵循物探與地質緊密結合的原則,充分利用地質成礦規律的先驗信息來指導異常的解釋;然后從分析異常特征入手,提高異常解釋的精度和深度。本次推斷解釋的異常標志主要有:①推斷地層界線的異常標志:電性分界面上下電阻率呈層狀分布;②推測斷裂的異常標志:低阻異常呈帶(線)狀分布;平面等值線圖上低阻異常呈串珠狀分布;等值線形態變化、異常發生錯動。

3.2 推斷解釋結果

本次工作實測5條EH4剖面,5條電阻率反演斷面高、中、低阻異常界線明顯,反映了地下巖層空間電性結構變化特征,均達到勘查目的。根據電阻率斷面成果圖,結合金礦成礦條件、地質等資料,現以4線為例(見圖1)對其斷面異常進行地質推斷解釋。

(1) 在0/4～13/4號測點之間的斷面,存在大面積高阻異常,結合地質、物性特征,推測為二疊系四大寨組灰巖引起;在13/4～45/4號測點之間,深度60～160 m不等處,存在低阻向高阻過渡(電性差異明顯)的密集梯度帶(圖1-a中藍色虛線部位),綜合地質、物性及鉆孔等資料,推測為二疊系大廠層巖層引起,其上部的低阻、相對低阻異常區推測為二疊系龍潭組砂頁巖、三疊系夜郎組砂巖以及第四系覆土引起,其下部的高阻、相對高阻異常區推測為二疊系四大寨組灰巖引起。

(2) 在0/4～7/4號測點地表—海拔標高1 300 m之間,存在小規模的低阻異常,推測為巖溶—裂隙或小規模斷層引起;在13/4～31/4號測點地表—海拔標高1 000 m之間,存在一條向大號測點傾(總體傾角約50°)的低阻異常帶,穿龍潭組、大廠層、四大寨組地層,推測為斷層(F2)引起,且與地質已知斷層相對應;在22/4～34/4號測點之間,海拔標高1 400～1 000 m間存在一條陡傾斜低阻異常帶,規模較大,且有向深部繼續延伸的趨勢,推測為隱伏斷層(F1)引起,海拔標高1 350～1 050 m間存在兩條向小號測點傾(傾角45°～60°)的低阻異常帶(處于四大寨組地層中),推測為次生斷層(F3、F4)引起,且與F1存在一定關系。

圖1 4勘探線綜合推斷解釋圖Fig.1 The comprehensive interpretation chart of exploration line 41.二疊系四大寨組沖頭段;2.二疊系大廠層;3.二疊系龍潭組;4.三疊系夜郎組;5.灰巖;6.硅質巖;7.泥質粉砂巖;8.鈣質粉砂巖;9.鉆孔及編號;10.物探推斷斷層;11.物探電性層分界線。

(3) 針對新發現的隱伏斷層F1,對比地質剖面(地質剖面為地質圖切剖面與鉆孔資料綜合而成)(見圖1-b),地質剖面上鉆孔ZK2右端大廠層地層向大號點傾,而電阻率異常推斷解釋中(見圖1-a),從斷層F1上部與物探電性層分界線交叉情況分析,F1左邊大廠層界面低于右邊大廠層界面,即說明隱伏斷層F1左盤下降、右盤上升,改變了原有地層傾向,致使鉆孔ZK2右端電法推斷解釋與地質剖面不一致。綜合物探異常、地質、礦產、物性特征,該隱伏斷層可能為導礦構造。根據金礦成礦條件,推測與斷層F1相關的次生構造F3、F4為容礦構造,斷層F1與大廠層交叉部位及其周圍(大廠層內)為容礦空間,即表明與斷層F1相關的次生構造以及與大廠層交叉部位及其周圍(大廠層內)含礦可能性比較大。

(4) 經與鉆孔ZK1、ZK2資料對比,物探推測的大廠層部位以及相關構造與鉆孔資料基本吻合,效果明顯。

4 結論

(1) 本次用EH4勘查貴州金礦取得了良好的地質效果,成果反映了地下巖層的空間電性變化特征,清晰地劃分出了含礦層大廠層,推測了各斷面可能存在的構造。

(2) 針對工作區新發現的隱伏斷裂帶,綜合物探斷面異常、地質、礦產、物性特征,推測為導礦構造帶,且該隱伏斷裂帶北西盤下降、南東盤上升。根據金礦成礦條件,與導礦構造相關的次生構造以及與大廠層交叉部位及其周圍(大廠層內)含礦可能性比較大。

(3) 經與已知鉆孔資料對比,物探推斷與鉆孔資料基本吻合,EH4電磁成像系統勘查貴州金礦取得了良好的找礦效果,為貴州金礦勘查提供了例證,具有一定借鑒價值。

(4) EH4電磁成像系統具有勘探深度較大、精度較高、分辨率好、快速、輕便等優點,能有效推測深部的地質目標體,大致確定其埋深、形態、產狀等特征,根據斷裂構造的電性特征,可以有效地確定斷裂構造的位置、產狀、規模,具有一定實用價值。

致謝:感謝貴州地礦局115地質隊提供的寶貴地質資料和鉆孔資料,以及在工作過程中給予的大力支持。

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(責任編輯：于繼紅)

Application of EH4 Electromagnetic Imaging System in theExploration of Gold Mine in Guizhou

ZHANG Xijun1,2, MENG Yinghua1,2, LI Jiabin1,2, ZHU Dayou1,2
(1.GuizhouGeologicalSurvey,Guiyang,Guizhou550018; 2.GuizhouEngineeringResearchCenterforGeologic-geophysicalExplorationDevelopmentandApplication,Guiyang,Guizhou550018)

The authors briefly introduced the fundamental principle of EH4 electromagnetic imaging system,as well as the geological and geophysical characteristics of Guizhou gold mine area.They discussed the application effect of EH4 electromagnetic imaging system in gold exploration.Through the comprehensive inference and interpretation on resistivity section diagram,it has divided the ore bearing strata and geological structure,also circled the ore bearing favorable position.Compared to the known drilling data,the geophysical exploration is basically coincided with the drilling data.The EH4 electromagnetic imaging system obtained better prospecting results in gold mine prospection,which provided an example and a certain reference value for the exploration of gold mine in Guizhou.

EH4 electromagnetic imaging system; Guizhou gold mine; inference and interpretation

2016-07-14;改回日期:2016-08-19

貴州省地質礦產勘查開發局科研項目(貴州省侵入巖體三維反演及空間形態研究與非震物探方法在頁巖氣勘探上的應用研究聯合資助)。

張西君(1987-),男,工程師,碩士,地球探測與信息技術專業，從事電法、電磁法等地球物理方法應用與研究工作。E-mail:zhxj_gzddy@163.com

P631.3; P618.51

A

1671-1211(2017)02-0219-04

10.16536/j.cnki.issn.1671-1211.2017.02.020

數字出版網址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20170313.1722.002.html 數字出版日期:2017-03-13 17:22