瞬变电磁法在重庆某坡缕石矿勘查中的应用

杨龙彬，鲁 杏，尹亚东

(1.中国地质大学地球物理与空间信息学院，湖北武汉 430074;2.中国地质大学信息工程学院，湖北武汉 430074)

0 引言

坡缕石矿是一种非金属矿，主要产于中国南方的江苏、安徽、云南等地。坡缕石作为隔热材料具有较好的应用前景，国际上也有相当需求。但由于矿体薄而且产状很陡，加上矿石以树皮状为主，钻井勘探无法取样，洞探成本很高，故物探工作的地质任务是:尝试开展精细探测技术，在圈定了矿化构造带的基础上，进一步对异常的地质属性进行分类解释，为该矿的资源潜力评价提供了有价值的地球物理资料。

1 地质及地球物理特征

1.1 地质特征

矿区位于重庆市奉节县，地处大巴山区，为典型的岩溶喀斯特地貌。地形起伏崎岖，地面植被茂密，通行通视较困难。区域地质上属于上扬子台坪区，地面出露地层主要是三叠系大冶组灰岩，倾向北东，产状较为平缓，倾角约15°。据有关专家的看法，坡缕石矿即是赋存在大冶灰岩的构造裂隙带中。该构造裂隙带走向北西西，地面断续偶见出露，一般宽约1～3 m，产状近于直立。

坡缕石矿体严格受控于岩溶—裂隙构造带，以充填物形式赋存于岩溶—裂隙带中。矿石呈块状、土状、树皮状，其质量以树皮状为上佳。

矿区地下水位埋深约在150 m。

1.2 地球物理特征

区内地层岩性条件单一，作为唯一的围岩—大冶灰岩具有高阻物性特征;作为矿体的坡缕石具有中阻物性特征。

众所周知，与构造因素相关的矿化蚀变活动会给原岩造成一定程度的电性变异，结合测区具体的地质矿化蚀变规律分析，认为以下几种情况会产生相应的电性变异:

①断裂破碎带、岩溶裂隙发育带均会产生低阻异常;

②空洞则会产生高阻异常;

③充水、充泥的溶洞和溶蚀带会产生最低阻异常。

1.3 干扰因素分析

区内未见到明显的干扰因素，仅只是在硝洞坪公路附近存在电线干扰。此外，地形的起伏变化也会产生相应的干扰异常，但由于本次物探选择了瞬变电磁方法，地形的干扰就降低到了可以接受的水平。

2 工作方法与技术

2.1 方法选择

由于瞬变电磁法具有:采用不接地回线，施工灵活，适于各种复杂施工环境;观测断电后的纯二次场，受地形影响较小;以视电阻率为工作参数，对低阻目标物反映敏感，具有良好的横向分辨能力等特点［1－3］，甚是适合测区植被发育、通行困难及探测深度较大等条件，故选择瞬变电磁作为本次物探工作方法。

2.2 工作技术方法

瞬变仪器选用重庆奔腾数控技术研究所研制生产的WTEM-1Q浅部瞬变电磁勘探系统。工作装置为中心回线，正方形线框。

工作参数 发射线圈:5m×5 m×20匝;接收线圈:1m×1m×5匝;发射频率:32HZ;供电电流:5 A;采样脉宽:1 000μs;关断时间:2.1μs;迭加次数:128次。

数据处理和反演由仪器自带软件实现。

瞬变观测点距为2.5 m。

3 瞬变电磁测深成果资料的解释

3.1 推断解释原则

推断解释原则应该以地质—物性规律为依据。遵循物探与地质紧密结合的原则，充分利用地质成矿规律的先验信息来指导异常的解释;最后应该从分析异常特征入手，提高异常解释的精度和深度。通常考虑以下因素:异常强度特征、规模大小、异常的连续性、异常的基本形态特征及异常的赋存深度等。综合分析这些因素有利于提高定性解释的准确性，为矿(化)体的圈定提供物探依据。

3.2 推断解释

全区十条激电剖面工作均发现了清晰的瞬变电磁异常，在一定程度上反映了测区内坡缕石的矿化地质特征，现以 5 线成果资料为例解释之［4，5］。

图1 5线瞬变电磁测深拟断面图Fig.1 Quasi sectional drawing of transient electromagnetic sounding of No.5 line

该线位于测区中段，25号点为剖面中心点。测线方位为256°(小号点)－76°(大号点)。

该线瞬变电磁测深成果资料可见图1。该线ρs曲线整体处于高阻背景上，正常场浅部基本高于1 000Ω·m(视电阻率值，单位是Ω·m，下同)，往深部逐步有所降低，显然是大冶灰岩的反映。其中在20号点由浅往深存在明显的串珠状低阻异常，基本勾勒出低阻带产状陡立的线性特征。低阻带的宽度约为1～3 m，局部可膨胀到5～8 m。这些串珠状的低阻异常具有良好的圈闭特征，指示了该低阻带内部的局部电性不均匀性。

综合地表地质调查情况分析认为，该低阻带指示了灰岩中断裂构造带的存在，其中分布于浅—中部的5处幅值在400～800Ω·m的中阻圈闭异常反映了含矿构造的赋存状态，为我们圈定矿(化)体提供了地球物理信息。图中还可看出，低阻异常切割深度比较大，到1 250 m海拔标高以下，低阻圈闭异常幅值进一步降低到200Ω·m以下，推断应是含泥充水岩溶裂隙发育带引起，由此可判断测区地下水位大约在1 230～1 250 m标高以深。

图2 5线瞬变电磁测深推断成果图ig.2 Interpreting results of transient electromagnetic sounding of No.5 line

该线出现了两条大致平行的线性构造，分别位于12.5号点和25～27.5号点，但在1 330 m以上合二为一。依前述的解释原则在两条构造带上圈定了共八处有进一步找矿意义的中阻圈闭异常，从而认为该线具有较好的找矿前景。

此外，以1 328 m为中心，存在一处圈闭高阻异常，推断为空洞的反映。至于深部(标高＜1 250 m)的四处低阻异常，依其幅值最低仅为100～150Ω·m的电性特征，推断为含泥与充水的岩溶裂隙发育带引起，无找矿意义。

3.3 地质找矿效果

5线的瞬变电磁测深推断成果可见图2。图中尝试对赋存于不同深度且幅值各异的圈闭异常赋予了不同的地质—矿化含义。基本推断解释意见是:浅部高阻异常系空洞引起;深部低阻异常为含水与充泥岩溶裂隙带的反映;只有具中阻特征的异常才可能与受构造控制的坡缕石矿有关。十条测线共圈定了多处与坡缕石矿(化)有关的瞬变电磁异常，在统计拟断面图异常截面积的基础上，预估算了坡缕石矿(化)的资源潜力，为矿区的资源评价提供了地球物理资料和依据。

4 结语

(1)本次瞬变电磁法探测坡缕石矿取得了较好的地质效果，首先是较精准的查明了控矿构造带的赋存部位，在矿区平面上对该矿化带成功的实现了追踪。其次圈定了多处与坡缕石矿有关的视电阻率异常，结合地质矿产资料对含坡缕石构造进行了初步评价，为该矿区坡缕石资源量预测提供了地球物理资料和依据。

(2)针对薄而小、产状直立的坡缕石矿体，采用浅部勘测系统和密集点距观测，获得了清晰的低阻异常，既体现了瞬变电磁测深横向分辨率较好的优点，也在某种程度实现了精细勘探的目的。

［1］牛之琏.时间域电磁法原理［M］.长沙:中南大学出版社，2007:37－66.

［2］方文藻，李予国，李貅.瞬变电磁测深原理［M］.西安:西北工业大学出版社，1993:9－50.

［3］朴化荣.电磁测深原理［M］.北京:地质出版社，1990:273.

［4］李貅.瞬变电磁测深的理论与应用［M］.西安:陕西科学技术出版社，2002:1 －4.

［5］刘树才，刘志新，姜志海.瞬变电磁法在煤矿采区水文勘探中的应用［J］.中国矿业大学学报，2005，34(4):414 －417.