电磁法勘探在临江市红土山盆地找煤中的应用

许志河，李桐林，钟立平

1.吉林大学地球探测科学与技术学院，吉林 长春 130026;2.吉林省勘查地球物理研究院，吉林 长春 130000

电磁法勘探在临江市红土山盆地找煤中的应用

许志河1,2，李桐林1，钟立平2

1.吉林大学地球探测科学与技术学院，吉林 长春 130026;2.吉林省勘查地球物理研究院，吉林 长春 130000

红土山盆地为大面积玄武岩覆盖区，其地球物理特征表现为中、强磁性、高密度。常规重、磁、电等地球物理方法很难取得较好的效果，故开展新方法、新技术以填补长白山玄武岩覆盖区及周边找矿空白，通过电磁勘探可获得研究区内地层电性结构，推断出新生代军舰山组玄武岩，中生代上统石人组和下统义和组沉积岩厚度变化规律、产状特征，及基岩起伏和构造分布情况，为该区成煤靶区的寻找提供了新的物探资料。

红土山盆地；电磁法；玄武岩；煤

临江地区为吉林省重要产煤区，大部分地区被玄武岩覆盖，其中生代侏罗系上统石人组和下统义和组建有大湖煤矿、盛海煤矿、义和煤矿等。其中四道沟大湖煤矿开采侏罗系石人组地层，地质背景属山间盆地，与红土山盆地有相同的地质背景。1987年吉林省勘查地球物理研究院利用频率测深方法在玄武岩盖层之下探测到煤层的有利区，为红土山沉积盆地玄武岩下的找煤工作打下了良好基础,香港吉祥矿业公司在红土山地区进行煤炭勘探，实施钻孔ZK1002（1 015 m），钻探结果为：新生代玄武岩约300 m厚，中生代沉积岩层约为800 m，终孔于基性侵入岩辉绿岩。

1 研究意义

通过电磁法勘探寻盆地中心位置，查明各岩石地层单元电性结构。重点圈定出隐伏或半隐伏岩体，建立构造格架及其与侏罗纪石人组地层之间的关系，推测侏罗纪含煤石人组地层的倾向及其分布情况从而确定含煤建造空间分布规律。

2 区域地质

预查区地层区划属华北地层区，辽东分区，浑江小区。区内大部被新生界玄武岩覆盖，仅在沟谷中有太古宙、古元古代基底岩系和古生代盖层及中生代火山岩、陆源碎屑岩、含煤岩系出露。区内太古宙表壳岩、深成侵入岩（TTG）和古元古代老岭群浅海相陆源碎屑岩-碳酸盐岩沉积构成本区的结晶基底。新元古代之后，形成北东向分布的新元古界和古生界盖层，为浅海相-滨海相陆源碎屑岩-碳酸盐岩建造。预查区外围出露的地层仅有侏罗系上统林子头组（J3l），上新统船底山玄武岩βN2c；第四系全新统（Q4）。区域构造主要为东西向和北东向，预查区西北部有大型鸭绿江断裂带，次级断裂呈现北东向断裂，晚期断裂为北西向。区内岩浆活动强烈而频繁，分布有早白垩世、中侏罗世花岗岩以及下元古代片麻状花岗岩，第三纪玄武岩在预查区内大面积出露。

3 电阻率特征

根据所测的物性资料，新生代的气孔状玄武岩，（交流）电阻率在538～1 511 Ω·m间，玄武岩整体呈中高阻；中生代各类火山碎屑岩的电阻率在400～823 Ω·m。含煤岩系（各类砂页岩）的电阻率为313～449 Ω·m，其中煤的电阻率更低，约为几十欧姆·米，因而宏观表现为低电阻率特点,与玄武岩和中生代火山岩物性差异较明显；古生代的灰岩电阻率在14～19 kΩ·m之间，综合表征为高阻；元古宙地层以大理岩为代表,电阻率在7.1～21.5 kΩ·m之间，整体呈极高阻值特征。

4 电磁法勘探

盆地边缘成煤区域一般为下远古界结晶基底或先期侵入的花岗岩与沉积盆地之间的接触区，由于火山岩、岩浆岩及变质岩与陆相沉积地层物性差异明显，低阻是其重要特征，因此在重力异常平面图上表现为封闭重力低异常边缘，在电磁测深曲线上存在较厚的低阻层，视电阻率极值较小，地电断面上低阻层连续。中生代含煤岩系地层与围岩之间、地层与玄武岩间存在着明显的电性差异，具备进行电磁法勘查前提。但由于该区内浅地表存在大面积玄武岩盖层，且具有中强磁性，能够通过磁法勘探识别中酸性岩浆岩的分布范围，其异常变化剧烈，常呈锯齿状跳跃。煤层仅具弱磁性，可忽略不计，且位于地下深处，受近地表玄武岩影响压制，无法通过磁法勘探异常进行识别。

4.1 可控源大地电磁法

CSAMT测线共有10条，自东向西分别为810—950线，点距为100 m，线距为1 000 m、2 000 m，测线总长102.2 km，共计1 068个测点，曲线形态多呈H型（高→低→高）（见图1）。

第一层推测为新生界第三纪和第四纪的船底山组玄武岩，同时夹杂珲春组（Eh）砾岩、砂岩、页岩、凝灰质砂页岩夹煤层和土门子组（N1t）的砂岩、粉砂岩、粘土岩夹硅藻粘土和硅藻土，厚度约262～294 m。第二层（低阻）推测为中生界侏罗—白垩纪下统义和组（K1-J3y）凝灰质砂岩、砾岩、含煤粉砂岩的综合反映，厚度约600～1 000 m。第三层（高阻）推断为综合地层，其含长白组与古生界地层。对比本区各线剖面对比，810线剖面无明显低阻层，推断该剖面远离盆地；自850线起，剖面显示地层向东倾斜，反映盆地边缘沉积，至950线进入到盆地底部。910线剖面显示盆地东段异常向上翘起，视电阻率偏低、低阻层较厚，推测该地段为含煤建造区段。

红土山一带玄武岩盖层的厚度整体呈西厚东薄、北厚南薄的趋势，890线2400点位置最薄，向周边区域逐渐增厚，厚度西大东小，北大南小，厚度变化范围340～500 m，最大厚度600 m以上。中生代陆相沉积层厚度约600～700 m，盆地中心位于910线南侧端点至950线北侧端点，向南北方向逐渐减薄，煤层为北北东走向。

4.2 瞬变电磁法

根据可控源资料，为进一步验证含煤岩层走向，在该区布设一条东西向瞬变电磁测线，点距100 m，测线长度4.5 km，共计450个测点。一维反演视电阻率ρc异常明显，低阻层整体向大号点（东）倾斜，倾角2°±，具有单斜特征。测深曲线呈五层皆为H型曲线，浅地表有一套高阻层，其下有一低阻层推测为中生界侏罗—白垩纪沉积地层，依据视电阻率ρc综合断面图，推测其自上而下地层岩性依次为玄武岩、砂砾岩（薄层）、火山凝灰岩盖层（薄层），砂岩（泥岩）与煤互层、长白组中酸性熔岩。基底为古生界奥陶系灰岩地层，基本与可控源（CSAMT）推断结果吻合（见图2）。

5 结论

对比CSAMT和TEM反演视电阻率图，可以发现前者推断地电断面约2 000 m深， 后者反演深度约700 m，反演的电阻率值范围有较大出入，但目标层电阻率近似，前者高低阻分界线较明显。此外，CSAMT对于火成岩侵入通道能够明确划分。

电磁法勘探通过反演得到视电阻率ρs可以划分船底山组玄武岩，中生界侏罗—白垩纪，古生界地层。其中生界低阻层为硅藻粘土、砾岩、含煤粉砂岩的综合反映。其中土门子组硅藻粘土及硅藻土的电阻率在50～150 Ω·m间，故很难分辨出该低阻值的来源是否为含煤粉砂岩，需要结合化探、深部地质综合资料，同时开展深部钻探工作建立该区含煤地层标志层，建立找煤模型。

图1 临江市大湖-红土山盆地煤炭资源预查CSAMT810 -850 -910- 950线1D剖面图-950地质推断图Fig.1 1D prof le and -950 geological inferences f gure of Line CSAMT810-850-910-950 of coal resources presurvey in Dahu-Hongtushan Basin, Linjiang City

图2 临江市大湖—红土山盆地煤炭资源预查瞬变电磁TEM220线1D综合推断图Fig.2 1D comprehensive inference f gure of Line TEM220 coal resources pre-survey in Dahu-Hongtushan Basin, Linjiang City

[1] 王喜臣，李朝林，张作新.地球物理勘探方法玄武岩下找煤初探[J].河南科学，2008,26（3）：348-352.

[2] 谭 岩，张宏元，丁 雷,等.频率测深在敦化玄武岩覆盖区的应用[J].吉林地质，1986,（2）：70-78.

[3] 张交东，杨晓勇，刘成斋,等.大别山北缘深部结构的高精度重磁电震解析[J].地球物理学报,2012,55(7): 2 292-2 306 .

[4] 刘 展，班 丽，魏 巍,等.济阳坳陷花沟地区火成岩重磁成像解释方法[J].中国石油大学学报（自然科学版）,2007, 31（1）:30-34.

[5] 王 震,刁 博.江汉盆地应城—监利剖面重震联合反演[J].现代地质,2005,19（4）:603-607.

Application of electromagnetic coal exploration in Hongtushan Basin, Linjiang City

XU Zhi-he1,2, LI Tong-lin1, ZHONG Li-ping2
1. College of Geo-Exploration Science and Technology, Jilin University, Changchun 130026, Jilin, China; 2. Institute of Geophysical Exploration of Jilin Province, Changchun 130012, Jilin, China

Hongtushan Basin is almost covered by basalt, with geophysical features of moderate and strong magnetism, high density. Normal gravity, magnetic, electric and other geophysical methods are diff cult to gain good results, therefore using new method and technique can remedy the exploration def ciency of basaltic coverage in Changbai Mountain and its surround area. Trough the electromagnetic exploration, we can get stratum electrical structure within this basin , can estimate the thickness variation trend, occurrence features of Junjianshan Formation basalt in Cainozoic, sedimentary strata of the Upper Shiren Formation and the Lower Yihe Formation in Mesozoic, and basement rolling and structural distribution. In addition, new geophysical prospecting data is provided for coal exploration in target areas.

Hongtushan Basin; electromagnetic method; basalt; coal

P631.3+25

B

1001—2427（2014）01 - 75 -3

2013-07-10；

2014-03-11

吉国土资勘发［2008］6号.

许志河（1986—），男，黑龙江尚志人，吉林大学地球探测科学与技术学院在读硕士、吉林省勘查地球物理研究院助理工程师.