CSAMT法在青海省虎头崖多金属矿勘查中的应用

张文权，白国龙，马金忠，王丽君

（青海省第三地质矿产勘查院，西宁810019）

0 引言

可控源音频大地电磁（Controlled Source Audiofrequency Magneto－Telluric）法是在大地电磁法的基础上发展起来的一种人工源电磁测深方法，它是利用接地水平电偶源为信号源的一种频率域电磁测深方法，采用大功率人工场源，具有信号强、信噪比大、观测效率高、探测深度大等特点，克服了大地电磁法观测信号微弱的缺点。现在在许多矿区随着探测深度的不断加大和人文干扰的不断增加，传统的激电测深装置已经不能满足野外实际工作的需求。因此，CSAMT在矿区的应用越来越普遍，并且在复杂地形条件和深部找矿工作中，圈定成矿有利部位，进行隐伏矿体二维或三维空间定位等方面起到了重要作用。多金属矿产的生成与赋存均与当地的地质构造环境密切相关，利用CSAMT研究勘查区的基底起伏、上覆盖层、成矿目的层的分布特征、规模和延伸（深）情况、确定隐伏构造断裂等，均能为发现矿产提供直接或间接的依据和信息。目前，CSAMT装置多采用赤道偶极进行标量测量，同时观测与场源平行的电场水平分量Ex和与场源正交的磁场水平分量Hy。利用Ex和Hy计算卡尼亚阻抗电阻率，利用电场相位Ep和磁场相位Hp计算卡尼亚阻抗相位，再利用ρs和φs联合进行一维和二维反演绘制视电阻率断面图推断解释。

1 CSAMT的基本原理［1］

CSAMT采用偶极子场源，只要在地面上观测两个正交的水平电磁场（Ex，Hy），就可获得地下的视电阻率ρs。由Maxwell方程组导出水平电偶极源远区响应在直角坐标系的电场及磁场公式：

式中，I为供电电流强度；L为供电偶极长度；r为观测点到偶极源中心的距离；μ为磁导率；ω为谐变电流的圆频率；σ为导电率；φ为偶极距与测线间的夹角。

则视电阻率为：

在实际工作中采用MKS单位制，此时水平电 场分量Ex的单位为mV／km，水平磁场分量Hy单位为A／m，此时

式中：f为频率，单位为Hz；ρs为卡尼亚电阻率。

式中，δ为探测最大深度；ρ为电阻率；f为频率。如果将电磁波能量衰减到50%时的深度定义为勘探深度，则

由此说明，勘探深度与大地电阻率的二次方根成正比而与频率的二次方根成反比，当大地电阻率一定时，改变工作频率，便可以由浅到深地观测大地电阻率的变化情况，从而推断观测地点的地质特征。

2 在虎头崖多金属矿勘查中的应用

2．1 矿区地质概况①

矿区出露地层有中元古界蓟县系狼牙山组（Jxlb）、上奥陶统滩间山群碎屑岩夹火山岩组（O3tn）、下石炭统大干沟组（C1dg）、中石炭统缔敖苏组（C2d）、上三叠统鄂拉山组（T3e）和第四系（Q4）（图1）。

中元古界蓟县系狼牙山组（Jxlb）呈条带状近EW向分布，与下石炭统大干沟组（C1dg）断层接触。岩性主要为大理岩、灰岩、含碳灰岩、含铁石英砂岩。在狼牙山组与下石炭统大干沟组接触带内已发现虎头崖多金属矿床。

图1 虎头崖多金属矿地质简图Fig．1 Geological sketch of Hutouyapolymetallic deposit

会议要求，各市县党委、政府要尽快建立完善体制机制，将乡村风貌提升工作摆上重要议事日程，建立完善工作协调机制，强化监督考核激励，加强上下联动、部门协作，抓好进度统筹、问题协调、资金筹措和项目推进；要创新宣传方式和手段，全力营造全社会关心支持乡村风貌提升的良好氛围；要以乡村风貌提升三年行动为抓手改进干部工作作风，加强执纪问责，严格落实项目管理、资金监管等要求，确保项目成为“民心工程”“暖心工程”；要按照目标任务和时间进度，层层压实工作责任，优化考核流程，推动工作取得实效。

中石炭统缔敖苏组（C2d）在矿区内大面积分布，总体走向NWW－SEE向，与上奥陶统滩间山群上岩组（O3tna）、上三叠统鄂拉山组（T3e）、下石炭统大干沟组（C1dg）呈不整合或断层接触。地层总体倾向N，岩性主要为大理岩、灰岩。地层的西侧和南侧有印支期岩体侵入，与岩体的接触带内具较强的磁铁矿化、多金属矿化。

第四系（Qpl＋eol）松散堆积物在区内分布广泛。

矿区褶皱、断裂构造发育，褶皱构造以向斜构造为主，断裂构造呈近EW 向，F1，F2，F3，F5为主要控矿断裂，破碎带内夕卡岩化强烈，且有大量铜、铅、锌、银多金属矿化，是虎头崖地区寻找多金属矿的构造标志。

NE向、NW向断裂构造是近SN向压应力作用下派生的一组共轭剪切构造，构造紧闭，偶见夕卡岩化，对EW向断裂及早期矿化体具破坏作用。

2．2 地球物理特征

矿区各类岩（矿）石标本的物性测定结果见表1。

由表1可见，本区岩石的电性具有以下特征：

（1）碳质灰岩的极化率最高，达29．2%，电阻率为318Ω·m。

表1 虎头崖地区岩矿石标本电物性参数统计表Table 1 Electrical and physical parameters of rock and ore samples in Hutouya region

（2）铜矿石、磁铁矿石、闪锌黄铜矿矿石的极化率次之，在6%～10%之间，电阻率＜1 000Ω·m。

（3）磁铁矿化夕卡岩、铜铅锌矿化夕卡岩、含铁石英岩的极化率在5%左右，电阻率为1 500～8 100 Ω·m之间。

（4）硅质岩、二长花岗岩、夕卡岩、大理岩等的极化率最低，一般在3%以下，电阻率2 000～10 000 Ω．m之间。

物性测定结果表明，本区矿（化）石具有明显的低阻高极化特征，各类岩（矿）石之间存在显著的电物性差异。

2．3 CSAMT应用效果

2010年为寻找矿区的含矿向斜构造，横穿Ⅶ矿带以0°方位布设了1条CSAMT测深剖面，编号PCS 02，观测点距100m，装置采用1磁道9电道的标量观测方式，收－发距10km，最大供电电流19 A，供电偶极1．5km，频率9 600～0．125Hz，观测结果如图2所示。

从反演计算剖面图可以看出，在79点—169点之间明显存在一个宽约900m的复式向斜构造，该向斜的北翼视电阻率幅值在整条剖面上最低，为20 Ω·m左右，对应于地表的蚀变破碎带，总体上视电阻率南翼低北翼高，产状南翼陡北翼缓，复式向斜的结合部位于129点处，呈高阻特征，2个向斜的轴部分别位于109点和145点处，呈低阻特征，幅值＜200Ω·m，向斜深部延伸约900m。在向斜的北翼施工了ZK16701和ZK16702号钻孔，孔深分别为340．1m和437．42m，分别在230m和340m处发现了原生铅锌铜多金属矿体，矿石平均品位w（Pb）＝1．96%，w（Zn）＝1．7%。矿体顶板岩性为含铁石英岩，底板为灰岩、碳质灰岩、大理岩，赋矿岩性为透辉石夕卡岩，倾向S，近于直立。

根据现场地质资料，结合钻孔勘探情况，对Ⅶ矿带虎头崖地区向斜的含矿层构造形态进行了推断解释，从推断示意图（图3）可见，该剖面图与CSAMT勘探剖面发现的复式向斜构造形态非常相似，这说明CSAMT工作发现的向斜确实存在，对指导找矿意义重大。

图2 PCS 02线CSAMT一维反演拟断面图Fig．2 CSAMT 1－demension inversion section of PCS 02line

图3 虎头崖地区向斜含矿层构造形态推断剖面图Fig．3 The diagrammatic cross－section of inferring distribution of the synclinal ore－bearing strata in Hutouya region

3 结语

随着矿区地表勘查程度的提高，深度勘探技术越来越多地得到应用，可控源音频大地电磁法具有勘探深度大，横向分辨率高和设备相对轻便等特点，适用于地形较复杂的地区开展工作，是探测地下不均匀体较有效的物探方法。通过资料计算处理，不但能反映单个测点的测深信息，而且还能提供剖面断面图，直观地反映出地下断面上的电性特征。虽然某些矿（体）与围岩之间没有明显的电阻率差异，但是大多数矿床与岩浆岩体和构造关系密切，利用可控源音频大地电磁法，通过寻找与成矿有关的岩体和构造，进行间接找矿，效果较好。

实际工作表明，在多金属矿产资源勘查工作中，可控源音频大地电磁法能够起到其他方法无法比拟的作用；但是，作为一种人工场源电磁法，该方法在测量中不可避免地存在场源效应。所以，在实际应用时应根据具体情况，合理地选择场源方向、收发距离和采样频率范围，保证最佳信噪比，以获取可靠的观测数据。

注释：

① 舒晓峰．青海省茫崖镇迎庆沟2010年工作安排．西宁：青海省地质矿产勘查局，2010．

［1］汤井田，何继善．可控源音频大地电磁法及其应用［M］．长沙：中南大学出版社，2005：9－40．

［2］何继善．可控源音频大地电磁法［M］．长沙：中南工业大学出版社，1998．

［3］黄力军，刘瑞德，陆桂福，等．电法在寻找隐伏金属矿方面的定位预测作用［J］．物探与化探，2004，28（1）：49－52．

［4］柳建新，胡厚继，刘春明，等．综合物探方法在深部接替资源勘探中的应用［J］．地质与勘探，2006，42（4）：71－74．