音频大地电磁法在松桃县寨英锰矿区的应用

张德实，沈小庆，何　帅

(1.贵州省地矿局 103地质大队，贵州 铜仁 554300；2.中国地质大学 地球科学学院，湖北 武汉 430074)



音频大地电磁法在松桃县寨英锰矿区的应用

张德实1,2，沈小庆1,2，何帅1,2

(1.贵州省地矿局 103地质大队，贵州 铜仁 554300；2.中国地质大学 地球科学学院，湖北 武汉 430074)

简要介绍了音频大地电磁测深法在松桃县寨英锰矿调查区勘查工作的应用效果。首先对实测数据进行处理，并采用快速松弛反演法反演得到视电阻率剖面图，然后结合地质资料与钻孔资料对反演剖面图进行综合分析解译。能够初步确定调查区隐伏构造的位置、规模、纵向电性层位的划分以及含锰层位的分布规律等，为调查区找矿远景分析及未来的矿业开发提供参考。

音频大地电磁法；视电阻率；快速松弛反演法 (RRI)

1　引　言

锰主要用于冶金化工等工业，特别是钢铁工业中，锰具有脱氧、脱硫及调节作用，增加钢材的强度、硬度、耐磨性、韧性、可淬性，还可制高炉锰钢，与铜、镍、铝、镁制造成合金等，用途甚广，是国家的导向勘查矿种之一，具有重要的现实意义和经济价值。

音频大地电磁法[1]凭其准确反映隐伏构造及划分电性层的优势，近年得到了广泛的应用，并取得诸多成果。铜仁松桃锰矿整装勘查区已知矿体上已经运用音频大地电磁法对锰矿成矿地质体(含锰岩系)进行了试验研究，取得了较好效果[2]，松桃—铜仁地区矿产地质调查松桃寨英锰矿调查区再次采用该方法，以研究矿区隐伏构造、划分电性层位，追溯含锰岩系分布等。笔者以此次物探工作成果为基础，结合调查区钻孔资料及矿区地质资料，对音频大地电磁测深法在寨英锰矿区的应用效果作浅显讨论。

2　地质地球物理特征

松桃县寨英锰矿大地构造位置地处扬子准地台黔北台隆遵义断拱凤岗北北东向构造复形区与贵阳复杂构造变形区的接壤地带。工作区地层划属华南地层大区扬子地层区黔东北小区，区内出露地层有新元古界青白口系、南华系、震旦系；古生界寒武系、奥陶系；新生界第四系。构造样式主要表现为褶皱和断层[3]。北西部有一NE向背斜，目标区正是位于该背斜的南东翼；中部断层由一系列的NNE正断层、逆断层组成，南部由几条南北(SN)向正断层，后期被北东东(NEE)向断层错开。含锰岩系地层在区内中部出露，走向NNE，倾向SE。

本次工作采用小四极法[4]对区内露头岩石进行了多次测量，得到的电性参数统计于表1。

除了对工区的露头岩石进行电性参数测量之外，还对区内已知钻孔ZK001部分岩芯进行了泥团法测量，得到的电性参数统计于表2。

从表1、表2可见，该区清虚洞组灰岩与红子溪板岩电阻率最高，铁丝坳组与两界河组以砂岩、白云岩为主，电阻率次之，杷榔组页岩，大塘坡组黏土岩、页岩、炭质页岩的组合岩性电阻率较为相近，变马冲组到留茶坡组以硅质岩、炭质页岩为主，电阻率相近且最低，此为音频大地电磁测深法在本区实施的物理基础。

表1寨英锰矿区岩石电性参数测定结果统计

Table1ThestatisticalresultsofrockelectricalparametersinZhaiyingmanganesedeposit

地 层地层代号岩性描述标本数电阻率/Ω·m变化范围平均值清虚洞组∈1q灰岩、白云岩30412^1661788杷榔组∈1p页岩3065^264213变马冲组∈1b炭质页岩2512^6637九门冲组∈1jm灰岩、页岩、炭质页岩1518^31887留茶坡组Z2l硅质岩676^307112南沱组Nh2n砂岩、砾岩、炭质页岩30101^707279大塘坡组Nh1d黏土岩、页岩、炭质页岩3015^552208铁丝坳组Nh1t砂岩、黏土岩6105^522311两界河组Nh1l砂岩、黏土岩、白云岩3096^457287红子溪组Qbh板岩、变质粉砂岩3050^1922852合 计232

表2寨英锰矿区岩矿芯电性参数测定结果统计

Table2ThestatisticalresultsofcoreelectricalparametersinZhaiyingmanganesedeposit

地 层地层代号岩性描述岩芯数电阻率/Ω·m变化范围平均值清虚洞组∈1q灰岩、白云岩30112^1747659杷榔组∈1p页岩1865^234171大塘坡组第二、三段Nh1d2+3黏土岩、页岩3086^516195大塘坡组第一段Nh1d1锰矿层2025^10572铁丝坳组Nh1t砂岩10122^816281合 计106

3　工作方法及数据处理

3.1方法原理

3.2数据采集及处理

本次工作遵循大致垂直于岩层及断层走向布置了两条剖面，点距50m，线距2 000m(图1)。数据采集使用了加拿大凤凰地球物理公司V8电磁观测系统仪器，单点采集时间约1h。

采用凤凰地球物理有限公司提供的SSMT-2000对数据进行预处理，步骤包含：导入数据，选定工区标定文件；数据版本转换；编辑点号及接地信息；切公共时间段；傅氏变换；参数编辑(计算视电阻率及阻抗相位)。经SSMT-2000处理过的数据再经数据编辑，将EMT和MMT格式转换成PLT格式。之后便是用成都理工大学研发的SOFT2D软件对数据依次进行编辑平滑；极化模式识别、测点处理、静态校正、空间校正处理，最后对数据二维反演，笔者分别采用Constable提出的Occam反演法[7]，Smith和Booker提出的反演法(RRI)[8]以及Bosstick法[9]对数据的TE模式、TM模式及联合反演进行反演比对，采用分层效果最佳的快速松弛联合反演法对两条剖面数据进行联合反演。

图1　音频大地电磁测深剖面布置及矿区地质Fig.1　The layout of AMT profile and mine geological environment

4　反演剖面综合解释

通过二维带地形反演，得到反演电阻率剖面图，结合地质资料和已知钻孔，主要从电性分层效果以及反映构造情况对剖面进行解释。

W100剖面：整体上看，从地表往下，反演剖面视电阻率表现为 “高—低—高”的H型[10]，大致显示了工区地层纵向电性特征趋势，且在100～110号点范围有倾角变陡的趋势，这与矿区小号点附近岩层倾角较大、出露老地层的地质实况吻合。

分层看，110号点以后，反演剖面纵向倾向较平缓，倾角约1～15°，逐渐加厚，约0～240m，存在一中高阻电性层(102.1～102.8Ω·m)，结合测量过程中所见地表岩性出露实况、工区地质资料及物性测量数据分析，推测为以白云岩、灰岩为主的寒武系下统清虚洞组。清虚洞组下伏有一层200～300m厚的中低阻电性层(101.8～102.1Ω·m)，倾角约0～32°，结合出露岩性推测为以页岩为主的寒武系下统杷榔组。杷榔组之下，标高-550～450m可见一明显低阻层(100.2～101.8Ω·m)，厚约450～600m，推测为以页岩、炭质页岩为主的变马冲组、九门冲组、留茶坡组、陡山沱组、南沱组，这几套地层的岩性电阻率值相近，不易分离。其下为一套厚约300m的中低阻电性层(101.5～101.85Ω·m)，且小号点段陡立，大号点段平缓，推测为南华系下统大塘坡组，其底部便是含锰矿层。大塘坡组下伏地层为一套厚约200～300m的中低阻电性层(101.85～102Ω·m)，变化趋势与大塘坡组接近，推测为以砂岩为主的铁丝坳及两界河组。两界河组之下电性层电阻率明显增高(102～102.8Ω·m)，厚度较大，推测为红子溪组。

图2　W100剖面RRI联合反演综合成果Fig.2　The comprehensive inversion results of profile W100

剖面108至116号点间呈现比较明显的低阻板状体异常，倾角较陡，约70°，电阻率值介于10～101.65Ω·m，结合图1所示，已知断层出露位置，推测为倾向南东的正断层F10和逆断层F7在此区间发育。剖面129至131号点纵深方向可见电阻率横向不连续，且有骤然变陡的趋势，推测为倾向南东的正断层F8所致[11]。

W200剖面：整体上看，从地表往下，反演剖面视电阻率值仍具有“高—低—高”的趋势，大致显示了工区地层纵向电性特征趋势，且在105～117号点范围有倾角变陡的趋势，这与矿区小号点附近大倾角断层发育，并出露老地层的地质实况吻合。118号点至185号点间电性层变化平缓，分层较为清晰。

分层看，134号点以后，反演剖面存在一纵向倾向较平缓，倾角0～22°，逐渐加厚，约0～220m的中高阻电性层(102.2～102.85Ω·m)，结合测量过程中所见地表岩石出露实况、工区地质资料及物性测量数据分析，推测为以白云岩、灰岩为主的寒武系下统清虚洞组。清虚洞组下伏有一层约200～300m厚的中低阻电性层(101.7～102.2Ω·m)，倾角约0～30°，推测为以页岩为主的寒武系下统杷榔组。杷榔组之下，标高-350～420m可见一明显低阻层(100.2～101.7Ω·m)，厚约300～600m，推测为以页岩、炭质页岩为主的变马冲组、九门冲组、留茶坡组、陡山沱组、南沱组，这几套地层的岩性电阻率值相近，不易分离。其下为一套厚约300m的中低阻电性层(101.5～101.85Ω·m)，且小号点段陡立，大号点段平缓，推测为南华系下统大塘坡组，经钻孔ZK001验证，含锰矿层位于大塘坡组底部。大塘坡组下伏地层为一套厚约200～300m的中低阻电性层(101.85～102.1Ω·m)，变化趋势与大塘坡组接近，推测为以砂岩为主的铁丝坳及两界河组。两界河组之下电性层电阻率值明显增大(102～102.8Ω·m)，厚度较大，推测为红子溪组。

剖面102至111号点间呈现比较明显的低阻板状体异常，倾角较陡约70°，电阻率值介于101.5～101.85Ω·m，结合剖面布置图，推测为倾向南东的正断层F3和F9在此区间发育,并被晚期发育的逆断层F5截断。剖面118至119号点纵深方向以及128至130号点纵深方向可见电阻率横向不连续且下凹趋势，分别推测为倾向南东的逆断层F7与正断层F8所致。

图3　W200剖面RRI联合反演综合成果Fig.3　The comprehensive inversion results of profile W100

5　结　论

音频大地电磁法在寨英锰矿区的应用效果比较明显。能够取得以下几点成果：①划分出调查区电性层，结合地质及钻孔资料，可为地质工作划分地层单元提供参考资料；②大致推测出调查区较大的构造发育规模及深度等信息，为地质填图提供参考资料；③大致查明部分隐伏构造的位置及规模，为以后的采矿工作布设井项提供依据；④结合钻孔资料，大致能查明锰矿层的二维分布规律，为调查区成矿远景分析及储量估算提供依据。

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The Application of Audio-frequency Magnetotelluric in Zhaiying Manganese Deposit

Zhang Deshi1,2,Shen Xiaoqing1,2,He Shuai1,2

(1.Geologic Party103, Guizhou Bureau of Geology & Mineral Exploration and Development,Tongren Guizhou 554300, China;2.School of Earth Sciences, China University of Geosciences, Wuhan Hubei 430074, China)

Inthispaper,theapplicationofaudiomagnetotelluricmethodiswelldescribedinSongtaocountyZhaiyingsurveyareaofmanganeseore.Toobtaintheapparentresistivityprofile,weinvertthemeasureddataandthenanalyzetheinversionprofilecomprehensivelycombinedwiththegeologicaldataandboreholedata.Consequently,itcanbeinferredthelocationandscaleoftheburiedstructure,verticalelectricallayerpartionanddistributionofthemanganiferousrockintheinvestigationarea.Itprovidesareferenceforthefutureminingprospectinganddevelopmentinthisarea.

ATM;apparentresistivity;RRI

1672—7940(2016)03—0294—05

10.3969/j.issn.1672-7940.2016.03.007

张德实(1980-)，男，助理工程师，工程硕士研究生，主要从事物探工作。E-mail：370687968@qq.com

P631.3

A

2016-02-28