CSAMT在隐伏金属矿勘查中的应用研究

刘鸿福

（太原理工大学 矿业工程学院，太原 030024)

随着社会的发展，资源的消耗越来越快，特别是作为不可再生资源的矿产资源。开展深部隐伏矿勘探工作是实现找矿重大突破的有效途径［1-2］。对于缓解资源压力和找矿理论发展均具有十分重要的意义。众多的成功找矿实例说明矿床外围和深部具备很大的找矿潜力［3-4］。因此进行深部找矿关键技术的研究是现代社会的共识。随着理论的进步及仪器精度的提高，进行大深度找矿已经越来越现实［5］。可控源音频大地电磁测深（Controlled Source Audio-frequency Magneto-tellurics，简称CSAMT)法是一种人工源电磁法，由于它具有勘探深度大、分辨能力强、观测效率高等特点成为研究深部地质构造和寻找隐伏矿的有效手段［6-8］。该方法最早多用于水资源勘查和地热勘查［9-10］。现在CSAMT已在铝、铜、金、银、铅锌、铀等隐伏金属矿勘探矿产勘查中得到广泛的应用［11］。

本文研究了CSAMT法在江（浙江江山)-绍（浙江绍兴)拼合带江山四都镇高塘矿区隐伏铜多金属矿勘查中的应用，经过对数据的静态矫正、地形矫正、1D、2D反演处理之后［12-13］，推断出了地下隐伏岩体的分布范围及断层的位置，最终圈定了有利成矿带的位置，经过钻孔验证，吻合较好，取得了较好的地质成果。为浙江省内江山-绍兴拼合带南西段地质找矿工作带来了新的前景和希望，在区域金属矿勘查工作中取得了重大成果和进展。

1 研究区概况

研究区位于钦杭成矿带东段，浙西地区，靠近金（华)-衢（州)盆地西部边缘，位于江-绍拼合带、航埠-玉山断褶束及航埠-江山大断裂带上，区域形态为一个北东-南西向的断陷盆地，成矿地质条件优越。该区属低山丘陵地带，海拔标高100～489m，相对高差一般在200m左右，水系发育，水源充沛。

矿区地表覆土掩盖广泛，露头少且风化深，零星露头均蚀变强烈，岩性难以辨别，槽井探工程施工效果差，很难达到地质目的，因此提出根据物探测量反映出的异常情况进行深部钻探验证的思路，以期在深部找到有工业价值的金属矿体。

1.1 地质概况

在构造位置上，研究区位于大陆板块钙碱性岩浆活动强烈的江南古岛弧及江山-绍兴深大断裂北西侧附近的次级断裂带中，这些次级断裂大多呈NE-SW走向，另外本区还处于航埠-赤山背斜的南西段。研究区出露的地层主要为元古界前震旦系上墅组，是一套陆相中基性-中酸性火山-沉积岩系，主要岩性为蚀变凝灰岩、蚀变含砾凝灰岩、蚀变英安玢岩、蚀变安山玢岩、蚀变熔结凝灰岩等。在岩浆岩方面，研究区为钙碱性系列的小型中性及中酸性复式岩体，岩石类型多为蚀变石英闪长岩、蚀变闪长岩等，岩体形态为岩枝、岩株状，沿NE-SW向主构造走向侵入于四都-华墅一带上墅组火山岩地层中。

1.2 地球物理特征

矿区内岩矿石电性参数如表1所示：矿石和围岩的视电阻率和视充电率上都具有较大的差异，一般矿石的视电阻率为几十到几百Ω·m，而其它围岩的视电阻率一般为几千Ω·m；矿石的视充电率一般都大于围岩的视充电率。因此上墅组凝灰岩一般呈高电阻率、低充电率特征，而矿化带一般呈较低的电阻率和较高的充电率特征，因此在研究区内开展CSAMT法及IP测深法找矿工作，具备充分的地球物理前提。

表1 岩石标本电性统计表

2 CSAMT法工作参数

图1 工作面布置示意图

本次物探工作采用的仪器是由美国ZONGE公司研制生产的GDP-32Ⅱ多功能电法测量系统，根据现场工作条件及技术要求，在勘探区总共布置了3条近似平行的勘探线，每条测线长1000m（图1)，由于勘探区地形起伏较大，植被茂密，多有泉水出露，给施工造成了很大的困难。CSAMT每条测线长1000m，点距为20m，供电偶极＝1200m，接收偶极＝50m，收发距7200m，供电频率f＝（n＝1，…，28)，供电电流一般为10A，高频时（f≥2882Hz)供电电流为4.5A。

3 资料处理结果

首先剔除受干扰影响较大的数据，然后进行静态矫正、地形矫正等处理之后，采用SCS2D反演软件对原始数据进行一维、二维反演，生成需要的卡尼亚电阻率拟断面图，阻抗相位拟断面图等成果图件，根据这些图件，结合地质资料进行数据的解译。

图2 勘探区1线反演视电阻率及地质断面剖面图

图3 勘探区1线联合反演视相位断面图

从1线卡尼亚电阻率拟断面图（图2)及阻抗视相位拟断面图（图3)可以看出，在剖面线120，400，560m处卡尼亚电阻率等值线发生了畸变，并且呈现出同步扭曲的特征，推断是由断层引起，分别编号为F4（已知断层)、F5和F6断层。在断面标高100 m附近水平距离160～280m，380～560m以及640～920m处出现了高电阻率特征，推断是由地下高阻岩体引起的。在水平距离160～540m，标高-50～-250m范围内存在低阻异常带。其视电阻率均小于1600Ω·m，推断为有利成矿部位。从视相位断面图可以看出在卡尼亚电阻率拟断面图上低阻区，相位断面图上表现为较高的视相位特征；而在断层存在的位置，在较低频率表现出了相位值的横向突变。

综合分析勘探区的地质与地球物理特征以及工作区的地形及交通条件后，在水平位置560m附近布设了验证钻孔ZK002。通过钻孔揭露，发现了1，2，3，4号铜矿体，各矿体的顶、底板均为隐爆角砾岩。隐爆角砾岩筒构造为矿体控矿构造，隐爆角砾岩为铜矿体的容矿岩石。

分析认为，矿区隐爆角砾岩系由围岩霏细斑岩经构造应力作用遭受破碎后，后期热液隐爆作用使得黄铜矿、黄铁矿、方解石、石英、绿泥石等在张性裂隙中充填而形成。据岩矿芯观察，后期热液至少有四期：一期形成金属矿物黄铁矿，呈不规则团块状、脉状等；二期形成金属矿物黄铜矿，呈不规则状环绕在早期黄铁矿周围，亦有充填在黄铁矿之裂隙间或角砾裂隙间者；三期形成石英及方解石等热液矿物，其中石英在生长空间好的条件下形成六方单锥状晶体，方解石多呈不规则脉状环绕早期黄铁矿及黄铜矿生长，亦或沿裂隙充填；四期形成蚀变矿物绿泥石，充填于早期金属矿物及热液矿物形成后的大部分裂隙空间，在胶结未完全的部位岩石孔隙及裂隙较为发育，岩筒中普遍见有明显的地下水溶蚀现象。

4 结论

通过采用CSAMT法实地勘查和数据的预处理及反演等研究，较好地给出了低阻异常带及断层的位置，其特征是卡尼亚电阻率拟断面图为低阻区，而在相位断面图上表现出视相位较高，并且在断层处其较低频率的相位值具有横向突变的特征。上述研究解释的地质成果不仅得到了钻孔验证，而且得到了具有工业价值的铜矿体，因此本文研究所给出的数据处理方法和有关参数对在该区寻找地下隐伏矿体具有较大的实用价值。

矿区1，2，3，4号铜矿体的发现为浙江省内江山——绍兴拼合带南西段地质找矿工作带来了新的前景和希望，是该区域金属矿勘查工作取得的重大成果和进展。为本区今后开展类似方法积累了工作经验和丰富的电性资料。

［1］林品荣，郭鹏，石福升等.大深度多功能电磁探测技术研究［J］.地球学报，2010，31（2)：149-154.

［2］王大勇，李桐林，高远等.CSAMT和TEM法在铜陵龙虎山地区隐伏矿勘探中的应用［J］.吉林大学学报（地球科学版)，2009，39（6)：1134-1140.

［3］柳建新，郭荣文等.CSAMT法在西北深部探矿中的应用研究［J］.矿产与地质，2008，23（2)，261-265.

［4］柳建新，王浩，等.CSAMT 在青海锡铁山隐伏铅锌矿中的应用［J］.工程地球物理学报，2008，3（3)：274-279.

［5］林金波.可控源音频大地电磁法在浙江某铜多金属矿的应用研究［D］.太原：太原理工大学，2011.

［6］底青云，王若，等.可控源音频大地电磁数据正反演及方法应用［M］.北京：科学出版社，2008.

［7］Zonge，K.L，Hughes，L.J.Controlled source audio-frequency Magnetotellurics in Electromagnetic Methods in Applied Geophysics，ed.Nabighian，M.N［C］.Society of Exploration Geophysicists，1991，2：713-809.

［8］Zonge，K.L.Broad Band Electromagnetic Systems［C］.In Practical Geophysics II for the Exploration Geologist.Ed，Richard Van Blaricom，Northwest Mining Association.1992：439-523.

［9］Chuan-Tao Yu，Hong-Fu Liu.Deep Copper deposit Exploration by CSAMT in Jiang-Shao fault zone，SEG expend abstract，2011，10.

［10］武斌，曹俊兴，邹俊，等.音频大地电磁测深法在康定小热水地热勘查研究中应用［J］.物探化探计算技术，2011，31（5)：506-510.

［11］王若，王妙月.可控源音频大地电磁数据的反演方法［J］.地球物理学进展，2003，18（2)：197-202.

［12］雷达，孟小红.复杂地形条件下的可控源音频大地电磁法测深数据二维反演技术及应用效果［J］.物探与化探，2004，28（4)：323-326.

［13］陈明生，闫述.CSAMT勘探中场区、记录规则、阴影及场源复印效应的解析研究［J］.地球物理学报，2005，48（4)：951-958.