瞬變電磁響應曲線圈定矽卡巖型銅多金屬礦的應用效果

（新疆維吾爾自治區有色地質勘查局地球物理探礦隊，新疆 烏魯木齊 830011）

瞬變電磁法采用多種不同延時觀測，其主要頻率成份不同，相應時間場在巖層中的傳播速度不同，勘查深度不同，因此瞬變電磁法既有時間上的可分性，又有空間上的可分性。與普通直流電法相比較，瞬變電磁法具有分層能力強、勘探深度大、不受地形影響、異常形態簡單直觀、能同時完成剖面和測深工作的特點[1]。

1 礦區地質特征

①地層。為一套淺海相碳酸鹽巖沉積，巖性主要為灰色、深灰色及淺灰色塊狀、厚層狀灰巖和大理巖化灰巖。②構造。位于復背斜的核部，褶皺、斷層構造簡單。③巖漿巖。以侵入巖為主，主要為黑云母二長花崗巖，出露面積較大，呈巖基狀產出，規模較大。巖體侵入于灰巖地層中，侵入接觸面呈明顯的鋸齒狀，接觸帶附近具不同程度的矽卡巖化、硅化、大理巖化等接觸變質作用，巖體具被動侵位特征，巖體接觸面呈外傾。④變質作用及其變質巖。區內變質作用發育，主要為接觸交代變質作用，是酸性、中酸性巖漿的期后高溫熱液和揮發組分與圍巖為碳酸鹽類巖石接觸發生的交代作用，其物質組份發生雙交代作用后形成矽卡巖或矽卡巖化巖石。主要在巖體與圍巖接觸帶部位形成矽卡巖，空間分布受兩者接觸帶控制。外接觸帶的灰巖具大理巖化，局部強烈處形成大理巖，內接觸帶的巖體中局部形成褐鐵礦化帶。⑤礦床地質概述。銅鉬多金屬礦床產于中酸性侵入體（二長花崗巖和花崗閃長巖）與碳酸鹽巖類（大理巖）的接觸帶內矽卡巖中，是由含礦熱液交代作用而形成的熱液礦床，其在成因和空間上都與矽卡巖存在密切關系，礦體嚴格受矽卡巖帶控制。矽卡巖帶多呈不規則脈狀、似環狀分布（參看圖1）。

圖1 地質簡圖

2 礦區物性特征

①灰巖一般為中高電阻率特征；大理巖化發育時，電阻率略有降低（見表1）；②黑云母二長花崗巖類均為高電阻率特征；有較強褐鐵礦化蝕變時電阻率略有降低；③矽卡巖與其礦化程度和含礦有關，屬中低電阻率特征，為全區電阻率最低。有孔雀石化蝕變時，電阻率略有降低。綜上，本區黑云母二長花崗巖二次渦流場衰減較快，歸一化二次電位相對較低，在擬視電阻率斷面圖上表現為大面積的“高阻異常”，含銅磁鐵礦（多金屬礦）、矽卡巖則反映為小規模薄層狀中等電阻率異常。矽卡巖與其圍巖電性差異明顯，屬于高阻環境中尋找中低阻目標體理想地質條件，具備瞬變電磁法探測銅多金屬礦地球物理工作前提[2]。

表1 巖（礦）石物性參數特征

3 瞬變電磁工作方法

野外數據采集采用100m×100m中心回線裝置，每框單點觀測，觀測探頭在發射框正中心，保證了發射線框中心區域為均勻場，體積效應減至最小。在礦體出露部位布置1線垂直穿過矽卡巖、灰巖地層及黑云母二長花崗巖體，野外數據采集參數：接收天線磁矩10000m2；頻率16Hz；觀測道數為25。測量點距為50m，在矽卡巖帶及銅礦化體上加密測量（參看圖2）。

圖2 72線典型測點衰減曲線對比

4 資料的定性解釋

在剖面上選擇具有代表性的測點衰減曲線進行對比，5條曲線的早、中、晚期表現出不同的規律。在早期，5個測點的感應電壓衰減迅速，說明淺層的黑云母二長花崗巖、灰巖和矽卡巖均顯示為中高阻體；中期，內接觸帶的灰巖捕擄體和矽卡巖衰減較快；晚期衰減較緩慢。根據瞬變電磁法理論，有限規模導體響應u（t）在晚期按簡單的指數規律衰減

(K為常數，τ為與導體有關的時間常數，與異常體電性和幾何形態有關)，由上式推出視時間常數τs。

單位ms，其中，tj＞ti都是晚延時的采樣時間，uj、ui為相應響應值。

灰巖τsls=10.2321/｜In0.003607-In0.0000457｜=2.342； 銅 鐵 礦 體（ 矽 卡 巖 ）τsCu=10.2321/｜In0.0051643-In0.0010689｜=6.496；孔雀石化矽卡巖 接 觸 帶τssk=10.2321/｜In0.0056396-In0.0000109｜=1.637；灰巖捕擄體τsls=10.2321/｜In0.0048066-In0.0000022｜=1.331； 黑 云 母 二 長 花 崗 巖τsγ=10.2321/｜In0.0062268-In0.0002112｜=3.024。因此，τsls＜τsγ＜τssk＜τsCu，τs愈大，異常體的導電性和體積的乘積愈大，通過這個指標可定性判斷含礦矽卡巖具有一定規模，且與圍巖差異明顯。

5 資料處理方法及結果

已知礦體上瞬變電磁響應曲線（見圖3）顯示，由于淺表層第四系及強風化破碎灰巖的影響，早期感應信號很高；1250點～1500點之間前兩道與出露的矽卡巖對應，由含礦矽卡巖引起[3]。其余點位曲線平緩，說明覆蓋層電性較均勻。隨著采樣時間的推移，探測深度不斷增大，至第三道以下的中期，感應信號迅速衰減，越來越弱，曲線變化趨于平緩，與覆蓋層及強風化層下伏黑云母二長花崗巖、灰巖等高阻體對應；隨著深度繼續增大，1375點～1520點之間晚期道電壓迅速上升，“兩峰夾一低”的特征預示該處中深部存在一個緩傾斜的厚板狀中低阻地質體，鉆探驗證為含銅鐵礦體的矽卡巖。由此說明，TEM測深響應曲線基本上可確定礦體在地表的投影位置。

圖3 72線瞬變電磁測深斷面及地質綜合圖

二維反演真電阻率斷面顯示中深部存在一層高阻地質體，厚度大于200m，與鉆探控制的黑云母二長花崗巖吻合。在1200點～1500點之間由多個橢圓狀異常組成，高阻異常不連續，說明二長花崗巖次級斷裂及裂隙發育，動力變質作用強，為酸性巖漿與灰巖地層的熱液交代提供了有利條件，有利于矽卡巖型礦體的富集。夾持和環繞高阻體之間的中等電阻率異常交錯出現，基本準確的反映了矽卡巖及含礦矽卡巖的賦存位置和空間分布特征，電阻率值一般位于基本1000Ω·m～3000Ω·m；矽卡巖礦化程度越高，越靠近二長花崗巖內帶，電阻率值相應的偏高，這個結論與含銅矽卡巖及矽卡巖的物性測量結果一致。通過與鉆探資料對比，認為中心回線TEM測量的反演結果與鉆探揭露的地質特征非常吻合。

6 結論

上述實例證明，電壓抽道剖面能夠直接劃分含銅礦體矽卡巖的范圍、大致賦存深度等；反演電阻率在指示礦體具體位置、傾向及定量計算礦體延深厚度方面則更為準確。采用瞬變電磁法中心回線裝置在矽卡巖型銅多金屬礦獲得的曲線形態簡單，異常直觀，探測效果良好。另外，該方法在尋找和確定控制成礦的接觸帶構造、斷裂構造及含礦地層空間狀態上也給出了較好的地質效果。