广西凤山县金牙金矿CSAMT法深部找矿预测研究

严新泺, 胡华清, 张厚云, 吴 刚, 李建良, 方贵聪

(1.中国冶金地质总局广西地质勘查院，广西南宁 530022; 2.桂林理工大学，广西桂林 541004)



广西凤山县金牙金矿CSAMT法深部找矿预测研究

严新泺1, 胡华清1, 张厚云1, 吴 刚1, 李建良1, 方贵聪2

(1.中国冶金地质总局广西地质勘查院，广西南宁 530022; 2.桂林理工大学，广西桂林 541004)

广西凤山县金牙金矿经过近30年的开采，现面临严重的资源危机，急需开展深部找矿工作。金牙金矿是滇黔桂地区较为典型的微细粒浸染型金矿，主要以断裂构造控制为主，为了查清矿区断层在深部的产状与延伸情况，笔者在该金矿区参与开展了CSAMT工作，布设了7条CSAMT剖面，通过带地形的二维反演计算，并结合矿区地质特征等对7条剖面进行解译，指出了矿区F1、F2控矿断裂在深部较准确的位置。经钻孔验证，取得了良好的找矿效果，表明CSAMT法在本区寻找金矿是有效的，可在滇黔桂地区深部找矿工作中发挥重要作用。

CSAMT法 深部找矿 金矿 金牙 广西凤山

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0 引言

广西壮族自治区凤山县金牙金矿位于凤山县城西侧，地理坐标：东经106°52′30″～106°56′15″，北纬24°32′30″～24°35′30″，共有林老、那元、内郎沟3个矿段，属凤山县金牙瑶族乡所辖(黄智山等，2006)；该金矿发现于1985年，经过近30年的勘查开采，地表和浅部易采矿几乎消耗殆尽，可采储量明显不足，矿石品位逐渐降低。为了延长矿山生产服务年限，缓解当前资源危机，迫切需要对矿区开展深部找矿工作。

金牙金矿是滇黔桂地区典型的微细浸染型金矿(方耀奎，1992；李泽琴等，1994；贾大成等，2001；肖建新等，2001；刘学飞等，2008)。刘东升(1994)根据矿物包裹体测定资料，计算出我国的微细浸染型金矿成矿深度为0.3～1.5 km，个别深度可大于3 km；陈懋弘(2007)测定贵州锦丰(烂泥沟)微细浸染型金矿成矿深度为6～9 km；吴程赟等(2012)测定贵州丫他微细浸染型金矿床的成矿深度为2.2～3.6 km；同时贵州锦丰(烂泥沟)微细浸染型金矿勘探深度已超过1000 m，而且深部矿体变大变富，而金牙金矿床目前深部控制延伸长度为200～450 m。在滇黔桂地区，相似的构造成矿带，相似的矿床类型，一般来说，其矿床成矿深度、规模应该相差不大，所以金牙金矿床的深部应该还具有较大的找矿空间。

前人在该区开展了不少的找矿勘查工作，但效果不甚显著。由于探测深度的加大与矿山开采活动形成的各类干扰因素的不断增多，传统的激电测深装置已不能适应野外工作需求，CSAMT法(可控源音频大地电磁法)是一种寻找隐伏矿和研究深部地质构造的行之有效的地球物理方法，具有抗干扰能力强，横向分辨率高，探测深度大等优点，在危机矿山找矿或深部断裂识别中得到广泛应用，并取得良好的效果(于昌明，1998；石昆法等，2001；柳建新等，2008；于泽新等，2009；龚强等，2010；魏明君等，2011)。本次工作应用CSAMT 法，在金牙金矿区布置了7条测量剖面，以二维反演方法为主，对测量成果进行定量解释，了解深部地质构造和矿层的分布特征，为布置钻孔及其它探矿工程提供地球物理依据，其成果也可为滇黔桂地区深部找矿勘查提供借鉴。

1 矿床地质特征

金牙金矿大地构造位置位于扬子准地台西南缘、右江盆地凌云隆起的东北缘(图1)，矿床产出于碳酸盐台地边缘斜坡趾部中三叠统百逢组滑塌浊积岩中(李泽琴等，1994)，主要受断裂构造控制(刘金钟等，1992；朱赖民等，1998；祁士华等，1999；庞保成等，2001；周余国等，2009)。

图1 金牙金矿地质简图(据周济元等，1991;庞保成等，2001改编)Fig.1 Geological sketch of the Jinya gold deposit (modified from Zhou et al., 1991; Pang et al., 2001) 1-第四系; 2-中三叠统河口组一段; 3-中三叠统百逢组三段; 4-中三叠统百逢组二段; 5-中三叠统百逢组一段; 6-下三叠统逻楼组; 7-二叠统; 8-地质界线; 9-正断层及编号; 10-推测断层及编号; 11-背斜; 12-向斜;13-金矿体及编号;14- CSAMT剖面线1-Quaternary; 2-first member of Hekou formation of Middle Triassic; 3-third member of Baifeng formation of Middle Triassic; 4-second member of Baifeng formation of Middle Tri-assic;5-first member of Baifeng formation of Middle Triassic;6-lower Triassic Luolou formation;7-Permian;8-geological boundary;9-normal fault and number;10-presumed fault and numb-er;11-anticline;12-syncline;13 -ore body and number; 14-section line of CSAMT

矿区出露的地层主要为二叠统(P)、下三叠统逻楼组(T11)、中三叠统百逢组(T2b)和河口组(T2h)，各地层岩性与厚度如下：

二叠统：主要为厚层～块状生物灰岩，局部夹灰色块状白云质灰岩，总厚度为200～440 m。

下三叠统罗楼组：由下而上为薄—中厚层状泥岩夹泥灰岩, 薄层状生物碎屑灰岩、疙瘩状泥灰岩等，总厚为40～108 m。

中三叠统百逢组为主要赋矿层位，由老到新可分为三段： 下段(T2b1)由灰绿色的薄至中厚层状泥岩、粉砂质泥岩夹泥质粉砂岩组成，厚度43～107 m；中段 (T2b2)由灰色、灰黄色含白云质泥岩、粉砂质泥岩夹少量泥质粉砂岩组成，厚度156～344 m；上段(T2b3) 由灰色、青灰色薄层状泥岩、钙质泥岩夹泥质粉砂岩及中厚层状细砂岩组成，厚度147～211 m。

中三叠统河口组：下部以细砂岩为主，上部为块状细砂岩夹泥岩、粉砂岩韵律层，水平层理发育，厚度415～613 m。

矿区内无侵入岩出露，断裂构造较发育，总体上受F1同沉积断裂滑脱作用影响，矿区形成一条近南北向的构造带，目前发现的矿体主要赋存于Fl断层与其上盘次级南北向断层F2围限之间的破碎带中(图2)。F1为同沉积断层，位于矿区西南部，断裂总体表现具张扭性，在地表断层走向呈弧形，自南往北，走向由北东向至近南北向变化，倾向南东至东，倾角57°～75°，断裂宽4～10 m，常见有较弱硅化、黄铁矿化、褐铁矿化等蚀变，地表多被浮土掩盖；F2位于矿区东侧，断裂具张扭性，局部残留有早期挤压片理和压扭性构造面，地表断层走向呈南北向，长大于2 km，宽1～62 m，倾向向东，产状约为88°∠45°，常见有弱硅化、黄铁矿化、褐铁矿化、毒砂化、辉锑矿化、雄黄化等蚀变。断层已知延深为450 m，深部产状与延伸方向不详。

综合整个矿区矿体特征，可以将矿体划分三种产出类型。第Ⅰ类型：以①号矿体为代表，产状与F1相反，位于F1与F2之间，受向西倾斜的断裂裂隙带控制，矿体呈脉状、透镜状产出；第Ⅱ类型：以⑩号矿体为代表，与F2断裂平行分布，主要产出于F2断裂破碎带之中和其下盘附近；矿体呈似层状、透镜状等；第Ⅲ类型：以⑨号矿体为代表，产状平缓，受开阔背斜轴部层间破碎、裂隙所控制。

金牙金矿区内共圈定57个金矿体，其中分布于那元矿段的①号矿体最大，内郎沟矿段⑩号矿体最富。矿体形态呈层状、似层状、透镜状，局部具分枝复合现象，矿体与围岩的界线渐变。主要矿物成分有毒砂、黄铁矿、白铁矿、辉锑矿、雄黄、雌黄、石英、方解石、白云石、绢云母、高岭石、蒙脱石等，其次尚有微量的磁黄铁矿、方铅矿、闪锌矿、黝铜矿、自然砷等，与金矿化有关的蚀变主要有硅化、黄铁矿化、毒砂化等。金主要以显微、超显微粒状自然金、胶体吸附金赋存于黄铁矿、毒砂中。

图2 金牙金矿矿体赋存部位示意图(据王国田改编，1989)Fig. 2 Sketch showing ore body location of Jinya gold deposit (modified from Wang, 1989) 1-二叠统灰岩; 2-下三叠统逻楼组薄层条带状灰岩; 3-砂岩、泥质粉砂岩夹泥岩; 4-厚层块状细砂岩和粉砂岩; 5-挤压 破碎无层理泥岩; 6-滑塌揉皱层; 7-断层破碎带及编号; 8-金矿体及编号;1-Permian limestone;2-thin layer and ribbon-like limestone of lower Triassic Luolou formation;3-sandstone、muddy siltstone and mudstone interlayer;4-massive fine sandstone and siltstone;5-compressive rupture and non-bedding mudstone;6-collapse crumpled layer;7-fault fracture zone and number;8-ore body and number

2 不同地质体的电阻率特征

为了有效地开展CSAMT勘查工作，在开展野外工作之前，系统收集并测定了本矿区矿(化)体及围岩的电性资料(见表1)。表1显示，砂岩电阻率算术平均值为3152 Ω·m，泥岩电阻率算术平均值为1443 Ω·m，而矿(化)体电阻率在该测区整体表现为几百Ω·m；可见，该区砂岩表现为相对高电阻率，泥岩表现为中电阻率，而矿化体则表现为低电阻率，物性差异比较明显，此外，断裂带含水饱和度较围岩高，相对围岩(砂岩、泥岩)层物性反映为低阻，明显的电性差异的存在为本区开展CSAMT法提供了物性前提。

表1 金牙矿区岩矿石标本视电阻率统计表

3 CSAMT方法原理及数据处理

3.1 方法原理

CSAMT法即可控源音频大地电磁法，采用人工场源，A、B两供电电极距离为1～2 km,测量工作布置在供电偶极中垂线±45°的扇形面积内，测线与供电A、B级连线平行，这时的场源可以认为是平面波，通过变换供电频率以达到测深的目的。一般供电功率15～30kW，供电频率采用2nHz(n=-2，-1，0，1，…12)供电。

图3 金牙金矿床563～280线CSAMT剖面图Fig.3 The sections from No.563 to No.588 of Jinya gold deposit 1-高阻带(ρs>2500 Ω·m); 2-高中阻过渡带(800～2500 Ω·m); 3-中阻带(400～800 Ω·m); 4-中低阻过渡带(100～ 400 Ω·m); 5-低阻带(ρs<100 Ω·m); 6-实/推测断层及编号; 7-布置钻孔及编号; 8-高程1-high resistant zone(electrical resistivity more than 2500 Ω·m);2-high-middle transmit zone(between 2500 Ω·m and 800 Ω·m);3-moderate resistant zone(between 400 Ω·m and 800 Ω·m);4-middle-low resistant zone(between 100 Ω·m and 400 Ω·m);5-low transmit zone(electrical resistivity less th-an 100 Ω·m);6-real/p-resumeed fault and number;7-drilling hole and num- ber;8-elevation

CSAMT是在远场区测量相互正交的电场强度E和磁场强度H的水平分量，得出的是卡尼亚电阻率ρs：

(公式1)

它的相位提供了另一个重要参数，称为相位差或阻抗相位：

电阻率和相位共同提供了一个解释大地相应的完整数据表。根据理论推导，CSAMT的勘测深度δ与频率f、电阻率ρ之间的关系为：

(公式3)

从这个关系式可以看出，随着供电频率从高到低，勘探深度从浅到深，从而达到测深的目的。当然，勘探深度与地下岩石的电阻率有关，测量的电极距控制了横向分辨率，通常为最小探测目标的二分之一。

3.2 实测技术方法

工作区共布置了7条CSAMT测线，方位为80°，剖面观测点采用华测RTK仪器定点，共完成物理点348个，点距20～40 m，总长10.26 km；CSAMT测量工作使用仪器为美国Zonge公司GDP-32II电法工作站，野外工作方式采用电偶源发射，多电道一磁道接收。A、B两供电电极的距离为1.2 km，收发距5.7～9.4 km，发射机功率30kW，发射电流的大小由人工调节，工作频率范围为1Hz～8192Hz。在开工前先检查接收机工作电压是否达到12.4V以上，并在开机1h候对接收机和发射机控制器XMT-32进行同步检查、调节。经检查点计算表明，电阻率误差为8.47%，相位误差为9.42%，说明采集的数据质量可靠。

3.3 数据处理方法

野外数据采集完成后，首先采用美国Zonge公司生产的scs2d处理软件对数据进行预处理，对同一频率的所有频谱数据进行编辑，剔除干扰产生的飞点，使其不参与频谱叠加；其次对数据近场校正，静态校正，地形校正和一、二维反演。二维反演的优点是电阻率分布较均匀，无剧变，对宏观的大型构造、地层岩性反映较好，可以消除静态效应的影响，同时对于成层性较好的沉积地层，可以很好地反映地质构造、地层走向(许广春，2011)。本次解释采用二维带地形的Bostick 反演，反演结果先用Surfer8.0生成等值线图，再转成MapGIS数据格式，最后用MapGIS 6.7生成视电阻率断面图。

图4 588线CSAMT测量结果与钻孔验证图Fig.4 No.588 seltion of CSAMT measurement and drilling map of Jinya gold deposit 1-推测断裂及编号；2-矿体；3-钻孔位置及编号；4-CSAMT电阻率等值线；5-高程1-presumed fault and number; 2-ore body ;3-drilling location and number;4-resistivity con-tour of CSAMT ;5-elevation

4 CSAMT法成果解释及验证

4.1 CSAMT法应用效果

通过CSAMT法大功率大深度测量，并经过带地形的二维反演计算，发现在区内深部200～1000 m存在中低阻～低阻带(见图3)，视电阻率值在500 Ω·m以下，局部在100 Ω·m以下，总体上低阻异常主体向剖面东侧深部倾伏，在563、516、572、588、280线特别明显，且往东方向未封闭，低阻异常带局部被断断续续的高阻隔断。该中低阻带的上部为中高电阻率场区，电阻率值在800 Ω·m以上；在中低阻带的下部(-500 m标高以下)也以中高阻为主，靠近中低阻体部分高阻-低阻分布较为清晰。

通过对矿区地表及浅部地质特征进行综合研究，对剖面反演结果作出如下解释:(1)在地表0～ 400 m深度存在的中高阻异常，推断岩性为泥岩、泥质粉砂岩及细砂岩等，应该为三叠系百逢组 (T2b)和河口组(T2h)地层。(2)在400～1000 m处是中低阻值区域，大体向剖面东侧倾伏，根据本区断裂已知产状向东，该中低阻带应为断裂带在深部的反应，推断断裂带F1与F2向深部继续延伸。电阻率由高到低的变化可以认为是断裂与围岩的过渡层，根据地表断层出露的位置以及浅部钻孔控制的F1与F2断裂的深度，结合电阻率等值线变化的趋势，推断了F1与F2在剖面上的大概产状与埋深(如图3)。由于本区的断裂经历过挤压，拉张多期次的构造活动，在拉张区域相对矿化强，电阻率低，在挤压区域，断裂闭合，矿化微弱导致电阻率较高，所以可见到在低阻带中局部被断断续续的高阻值隔开。(3)在深度1000 m及以下存在中高阻异常，推断岩性为三叠系逻楼组(T2l)、二叠系(P)灰岩，在台地边缘往往呈高低起伏，且高阻区有北低南高的趋势，低阻带南高北低，说明断裂带可能还往北侧伏，这也与前人研究结论一致(郭腾飞等，2013)。(4)在中低阻带中出现带状或舌状的低阻区域，在516、572、588线可见该低阻带直通地表，很可能是F1或F2断裂的次级断裂破碎带本身有矿化，再间接充水叠加形成的低阻带，不排除是由于上下两层电阻率差异的增大而产生的畸变分界面(汤井田等，2010)；剖面的表层出现了水滴状，局部成片状的低阻值区域，可能由于反演模型不成熟形成(许广春，2011)，也有可能是浅部风化层吸水引起的低阻异常。

4.2 钻探验证

为了验证资料解译的可靠性，以及CSAMT法对深部勘查的有效性，在572、588线上选择成矿有利部位各布置了1个钻孔(分别为ZK58811和ZK57206)(见图3)。ZK58811进尺755.80 m(见图4)，在孔深480.00～720.00 m间断出现多层金矿(化)体，金矿(化)体累加真厚度为22.98 m，平均品位4.32 g/t，最高品位达12.98 g/t。ZK57206孔深656.50 m，在422.00～569.00 m亦间断出现多层金矿(化)体，金矿(化)体累加真厚度为19.97 m，平均品位2.14g/t。563、588线剖面上已完工的两个钻孔所见多层金矿(化)体，位置与CSAMT断面对应的中～低阻带相吻合，说明应用CSAMT法在金牙矿区是有效的；在ZK57206、ZK58811中矿(化)体的上部均见有多层构造角砾岩，说明推断的断裂带存在，在下一步工作中，可以在563、547、516、604、280线布设钻孔加以验证，总体表明CSAMT具有较好的识别效果。

5 结论

(1) 通过总结矿床地质特征及成矿规律，得出金牙矿区F1与F2断裂之间的区域为深部有利成矿部位。

(2) 本次在金牙金矿施测了7条CSAMT剖面，这些剖面均对矿区地层、断裂等的电性特征有了较清晰的展示：深部200～1000 m处存在中低阻异常，结合地表及浅部地质特征，推断F1～F2断裂在深部总体继续向东部延伸，且向北侧伏。

(3) 经钻孔验证，取得了较好的找矿效果，达到了探明断裂构造深部的延伸情况，为后期探矿工程提供依据，实现间接找矿的目的，同时表明CSAMT方法可在滇黔桂地区类似金矿床的深部找矿工作中推广应用。

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基于平截面假设获得的变形分布规律，进而借助于材料均匀性假设，由物理关系可以知道应力的分布规律，最终由静力平衡关系得到应力计算公式。上述各个基本变形的应力推导思路是相似的，最终得到的应力计算公式也具有惊人的相似性，都可以表示为：应力=（横截面上内力/横截面几何参数）×应力分布参数。公式中各个基本变形所用的量见表1。横截面内力在轴向拉压、扭转和弯曲中分别是轴力、扭矩和弯矩；横截面几何参数则分别是横截面面积、极惯性矩和轴惯性矩；应力分布参数分别是“1”、到圆心的距离和到中性轴的距离，分别代表应力的均匀分布、与到圆心的距离成正比和沿梁的高度线性变化。

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Prospecting Toward the Deep Subsurface of the Jinya Gold Deposit Using CSAMT in Fengshan county, Guangxi Province

YAN Xin-luo1, HU Hua-qing1, ZHANG Hou-yun1, WU Gang1, LI Jian-liang1, FANG Gui-cong2

(1.GuangxiGeologicalExplorationinstituteOfChinaMetallurgicalGeologyBureau,Nanning,Guangxi530022; 2.GuilinuniversityofTechnology,Guilin,Guangxi541004)

After nearly thirty years of mining, now the Jinya gold deposit faces serious crisis of resources, so it urgently needs mineral prospecting toward the deep subsurface. This gold mine is typically of micro-disseminated gold in the Yunnan-Guizhou-Guangxi area, which is primarily controlled by faults. In order to clarify the occurrence and extension of faults in the deep subsurface of the mining area, a CSAMT project was carried out on seven profiles. Through two-dimensional inversion of the profiles with topography, in combination with the geological characteristics of the mining area, the accurate locations at depth of ore-controlling faults F1and F2are determined. Drilling verification shows that the ore-search results of this method are satisfactory, which indicatesthat the CSAMT method is effective. This method will play an important role in prospecting toward the deep subsurface in the Yunnan-Guizhou-Guangxi areas.

CSAMT, deep prospecting, gold mine, Jinya, Fengshan, Guangxi

2014-09-22;

2014-12-20；[责任编辑]郝情情。

中国地质调查局老矿山和外围找矿项目(编号：1212011220708)资助。

严新泺(1986年-)，男，2012年毕业于桂林理工大学，获硕士学位，助理地质工程师，现从事固体矿产勘查及地质灾害防治等工作。E-mail:250936130@qq.com。

P618

A

0495-5331(2015)01-0143-08