利用MT對撫州—永豐斷裂構造的新認識

周忠平

（東華理工大學地球物理與測控技術學院，江西南昌330013）

1 發展現狀以及MT探測原理

1.1 發展現狀

一開始大地電磁測深的理論模型是假設場源是均勻的且電磁波是垂直于大地入射的，地底下是水平均勻分布的電性介質，它的深度坐標函數就是介質電阻率，電磁場在垂直方向上的分量為零，需要計算的波阻抗是標量阻抗，它與測量軸所處的方位沒有關系，一維模型就是這樣建立的。針對場源而言，如果頻率域在上面所講的條件內符合，但是大地電磁測深它是一種體積勘測，所以它具有一定的局限性，像上面所述地底下的電性介質不可能都是水平均勻分布的，絕大部分都不是這樣簡單分布的，所以一維模型就要延伸到二維模型，甚至是三維模型當中去，因此，人們通過實踐研究了地底下二維三維的問題，因而給出了張量阻抗的定義，通過不斷的實驗，并對張量阻抗的各個方面做出了更具體的定義，比如它的性質、計算、分析方法?，F如今，張量阻抗的分析方法已經發展的比較全面系統，也是比較成熟的后期數據處理的重要方法[6]。

國外對大地電磁測深的研究早開始于20世紀50年代，我國從20世紀60年代也開始致力于研究和應用了MT了。MT因為它攜帶方便，探測深度較深，受干擾能力強、分辨能力強、成本低廉等眾多因素，因而被廣泛使用于野外勘探當中，特別是油氣勘探等領域[9]。MT的理論研究也日漸成熟，儀器也是越來越輕便，數據采集，后期資料處理各個方面都是很成熟了，隨著科技的不斷進步，MT的應用也越來越廣泛[6]。

1.2 MT探測原理

大地電磁測深法是利用天然電磁場作為場源對地下目標體進行觀測，通過數據采集、處理分析，最終獲悉地下目標體的地層的電性特征。通過測量接收2個正交的電場分量和2個磁場分量，從而計算出視電阻率與阻抗相位[7]。

式中：?——頻率，Hz；

Ρ——電阻率，Ω·m；

E——電場強度，mV/km；

H——磁場強度，nT；

?E——電場相位；

?H——磁場相位，mrad。

必須指出的是，此時的E與H，應理解為一次場和感應場的空間張量疊加后的綜合場，簡稱總場。在電磁理論中，把電磁場（E、H）在大地中傳播時，其振幅衰減到初始值1/e時的深度，定義為趨膚深度（δ）：

上述公式（3）為理論上的趨膚深度，有效探測深度公式為：

由（4）式可知，探測深度（H）將隨電阻率（ρ）和頻率（?）的改變而改變，頻率較高的數據反映淺部的電性特征，頻率較低的數據反映較深的地層特征。

2 測區的地質概況

2.1 測區地形介紹

撫州—永豐斷裂是撫州—永豐紅盆的西北邊界斷裂，該斷裂起始于南西方向上吉水縣的烏江鎮，橫穿了永豐縣的坑田鎮、樂安縣的麥坑村、崇仁縣的湯溪、臨川縣的展坪這幾個地方，NW向的撫河斷裂將其移動之后，該斷裂仍然向北東方向延伸，總長度大于160km，它的走向為NE，傾向的范圍為120°～140°，傾角的范圍為45°～75°。碎斑巖、碎裂巖、角礫巖是構成該斷裂的主要巖石類型，寬度范圍在1m到幾十米規模大小不同的硅化帶分布于該斷裂帶的下盤，所以制造出了一種認為該斷裂的主要表現形式是硅化帶的錯誤認識。但是在事實上，該斷裂帶僅有一部分包含了硅化帶，其真正的產狀還是與埋藏于它下面的變質巖的產狀有關系，它所形成的時期是比主體構造巖要早很多[4]。根據布格重力異?？芍琋E向重力梯度帶和區域正負異常過渡帶是該斷裂帶所在的位置，它的正值區在西北側，它的負值區則在東南側，很容易能夠觀察出它的航磁分界線，正值平緩異常區的西北側，正負交替出現的復雜異常區的東南側則是它的航磁異常特征。據了解的資料[8]，上陡下緩是該斷裂的特征，SE是它的傾向,侵入中地殼柔性層。

2.2 測區的測線布置

圖1 撫州—永豐地質概圖

從圖1可以看出撫州—永豐斷裂帶將玉華山至相山下白堊統火山巖及火山侵入巖K1給切斷了，根據前期的地質填圖工作推斷斷層走向為NE，為查明斷裂帶的展布特征本文結合區域地質對該工區進行了MT的測線布置,見圖2。

3 反演解釋

地球物理反演它旨在于建立一個與實際地球物理觀測的數據所相近的一個有效的地球物理模型[5]，它的原理是利用數學的算法與實測數據相結合的方法，建立起一個與實際相符合的地球物理模型[3]。

由于上白堊統—古近系紅層與下白堊統火山巖及火山侵入巖兩者存在明顯的物性差異，且構造通常存在著破碎、含水等因素一般表現為低阻；通過野外采集MT數據經過后期的數據處理之后得到的該斷裂帶的反演圖見圖3。

圖3為MT斷裂探測線的二維連續介質電性反演斷面圖，在測線范圍內，0～4000m測點地表出露地質單元為基底Qbk和Qbs變質巖系；4000～10500m測點為玉華山火山盆地范圍，地表出露地質單元為K1e火山巖系和γK1花崗斑巖；10500～22500m測點為K2紅盆范圍，地表出露地質單元為K2沉積巖系；22500～24000m測點為相山火山盆地范圍，地表出露地質單元為K1e、K1d火山巖系，基底Qbk變質巖系。

圖2 撫州—永豐測線位置圖

圖3 MT二維連續介質反演電阻率斷面圖

在MT反演圖上，-1000m以下的深部，存在一系列高阻體，解釋為γD-T花崗巖；在深部高阻體之間，存在的低—中低阻體，20000m位置地質體解釋為Qbk上段變質巖系（以泥質千枚巖類為主）；4000～12000m測點之間的低—中低阻地質體，根據物性和地表地質填圖結果，解釋為Qbss變質巖系。10500～22500m測點之間的K2紅盆及其與基底地層之間的不整合界面，表現為低阻特征。

撫州—永豐斷裂帶位于11000m測點一帶，在MT反演圖上，表現為高—低阻梯度帶，西側可能存在一條重要的斷裂構造，玉華山火山盆地中地表出露的一系列γK1花崗斑巖，可能是沿該構造帶上侵分支的結果。

4 結論

本文通過對MT數據的處理分別從巖性特征、斷層電阻率特征、MT視電阻率擬斷面圖3個方面對斷裂進行推斷分析：

巖性特征。由于每種巖石根據其成分和結構的不同，依據對不同的巖層具備不同的電阻率特征，從而判斷巖性的分布、以及完整性分析。

斷層電阻率特征。在斷層存在的地方，巖石往往存在破碎、風化、含水，從而表現為電阻率等值線呈現低電阻率的特征。

結合地質與MT反演資料綜合解釋，可以看出在11000m附近等值線連續且沿深部一直延伸有明顯的視電阻率低異常區出現且連續，推斷為斷裂反映，NW走向。通過對MT數據的解譯，本次對撫州—永豐斷裂在玉華山和相山段有了新的認識，并且為今后深大斷裂找礦提供了一個新的佐證。