CSAMT法在成矿规律和找矿预测中的探讨

任卫波

摘 要： 可控源音频大地电磁法（CSAMT法）是一种测量卡尼亚电阻和相位的电磁测深新技术，因其探测深度大、信噪比高等特点在金属矿的探测中被广泛使用。本文以CSAMT法在某金属矿成矿规律和找矿预测中的研究进行分析，表明CSAMT法是揭露测区内构造与成矿关系的有效地球物理手段。

关键词： CSAMT； 信噪比； 成矿规律； 构造

CSAMT法是80年代興起的一种测量卡尼亚电阻和相位的电磁测深新技术[l]。因其探测深度大、信噪比高等特点在金属矿的探测中被广泛使用[2-3]。本文以某金矿为例，介绍该方法在圈定测区内部西林—陡崖断裂、丰仪断裂成矿带金矿体成矿远景区中的应用。

1. CSAMT原理简介

可控源音频大地电磁测深法（简称CSAMT法）是以有限长接地电偶极子为场源，在距偶极中心一定距离处同时观测电、磁场参数的一种电磁测深方法。采用赤道偶极装置进行标量测量，即同时观测与场源平行的电场水平分量Ex和与场源正交的磁场水平分量Hy。然后利用电场振幅Ex和磁场振幅Hy计算阻抗电阻率ρs，观测电场相位Ep和磁场Hp，用以计算阻抗相位φ。之后用阻抗电阻率和阻抗相位联合反演计算反演电阻率参数，最后利用可控源勘探反演的电阻率进行地质推断解释。

可控源音频大地电磁测深法标量测量方式是用电偶极源供电，观测点位于电偶极源中垂线两侧各30度角组成的扇形区域内。当接收点距发射偶极源足够远时（r>3δ，δ为趋肤深度，即由于电磁波在地下传播时，其能量随传播距离的增加逐渐被吸收，当电磁波振幅减小到地表振幅的1/e时，其传播的距离称为趋肤深度（δ），即电磁法理论勘探深度），测点处电磁场可近似于平面波。实际工作中，探测深度（d）和趋肤深度存在一定差距，这是因为探测深度是指某种测深方法的体积平均探测深度，其经验公式为：

式中d表示探测深度，ρ表示介质电阻率，f表示频率

由此可见探测深度与频率成反比，我们可以通过改变发射频率来达到测深的目的。

2. 测区地质概况

测区位于山东省栖霞市西部，属于区域西林—陡崖—台前断裂成矿带与丰仪断裂成矿带交汇部位。区域出露的岩石地层主要有上太古界胶东群，古元古界荆山群、新元古界震旦系蓬莱群、中生界白垩系、新生界第三系和第四系。测区地表浅处出露的金矿脉主要赋存在燕山早期郭家岭超单元西石棚单元（gXhg52）斑状中粒二长花岗岩、大草屋单元（gDgd52）疏斑状粗中粒含黑云花岗闪长岩和郭家岭超单元赵家单元（gZho52）斑状中粒角闪石英二长岩等岩性，艾山超单元后野单元（aHhg52）巨斑状中粒中粒含黑云二长花岗岩等和前寒武纪变质岩系，金矿床主要与NE—NNE向脆性断裂带相关。西林—陡崖—台前断裂成矿带，近年来在该断裂带下盘的地质找矿勘探工作，先后在陡崖、笏山和台前等矿区共提交30余吨黄金储量，获得找矿重大突破。丰仪断裂上盘成矿带北段，雀山顶探矿区西部，较为连续产出一组NE—NNE走向，向SE—SEE倾斜的次级断裂及含金石英脉带，黄铁绢英岩化碎裂蚀变带，总体产状23°SE30°～50°，局部陡倾，倾角达70°～80°，围岩为绢英岩化碎裂蚀变的花岗闪长岩和石英二长岩，矿体形态主要为脉状和不规则状。丰仪断裂下盘金矿脉主要在栖霞市苏家店镇苏家庄金矿，苏家庄金矿和盛家沟探矿区潘家店矿带，金矿脉受NE向断裂控制，走向15°～50°，倾向SE或NW，倾角48°～60°。矿区内岩浆岩出露，为新元古代震旦期玲珑超单元片麻状中粒黑云二长花岗岩及派生脉岩，含有较多的上太古界胶东群的斜长角闪片麻岩和黑云变粒岩残留包体。

3.可控源音频大地电磁法在测区内的可行性研究

在开展CSAMT法工作前，首先应对研究区岩矿石的物性进行资料收集和物性测试，进行可行性研究，遵循从简单到复杂，从已知到未知的原则，先对地质研究较好的地段进行研究，相互验证。收集整理分述如下：

3.1 上白垩统王氏群：

紫红色砂岩、页岩及砂砾岩：电阻率平均为362Ω·m。

3.2 前寒武纪的沉积—变质岩系：

①黑云二长花岗片麻岩：电阻率在378Ω·m～439Ω·m之间，平均为504Ω·m。②黑云斜长片麻岩：电阻率在40.3Ω·m～75.1Ω·m之间，平均为57.7Ω·m。③大理岩：电阻率在387Ω·m～2710Ω·m之间，平均为504Ω·m。

3.3 侵入岩

①片麻状花岗岩：电阻率在33.2Ω·m～16200Ω·m之间，平均为2240Ω·m。②煌斑岩：电阻率在83.4Ω·m～2630Ω·m之间，平均为464Ω·m。

4. 数据采集及处理

数据采集使用凤凰地球物理有限公司的第八代地球物理数据采集系统—V8System2000.net：

接收系统由V8—6R网络化多功能电磁接收机和一个RXU—3E无线数据辅助采集站组成；发射系统由TXU—30大功率多功能发射机（最大发射功率20kw）及控制器、电流记录器等组成，电源使用日本大洋TDK27000TE型柴油发电机组，最大功率输23.5kw。发射频率系列为1Hz～9600Hz，发射电流最大16A；收发距T大于9.5km，供电偶极距AB长约2.0km，测线的布置原则与待测地质体近垂直，观测点距20m；数据处理利用SMTPro.exe、TipPro.exe、MtSoft2D等软件系统，对测得的数据进行传输、近场改正、静态改正和正反演计算，以真实地反映和解释地下地质体的电性差异，揭示成矿的关系。

5. 解释分析

如图1为01测线反演视电阻率等值线断面图。该测线电场纵向分布规律较好，可分为3段。第1段为0～1000m处，呈现浅部视电阻率较高，中深部视电阻率较低，下部基底高阻。第2段1000m～2000m处，呈现浅部视电阻率低；中深部视电阻率较高；下部基底高阻。第3段2000m～2960m处，呈现浅部反演视电阻率低；中深部视电阻率较高，下部基底为高阻。推测中生代二长花岗岩引起深部高阻反应，中阻地质体上下部的低阻地质体，为矿化或含水拉。

构造解释：F1断裂位于测线200m～500m处，为东倾断裂，切割深度达1000m，为低阻异常带。F2断裂位于测线900m～1000m处，为西倾断裂，切割深度达1000m，为中低阻异常带。F3断裂位于测线1300m～1600m处，为西倾断裂，中低阻异常带，切割较浅，约100m。F4断裂位于测线2200m～2600m处，在剖面内的切割深度约600m，表现为低阻异常带。

如图2为02测线反演视电阻率等值线断面图，该测线电场横向分布规律较好，划分为3层。第1层测线0～1300m处深度约+200m～+100m视电阻率高，其值集中在3000Ω·m～5000Ω·m.第2层测线0～1300m处深度约+100m～-600m视电阻率较高，其值集中在500Ω·m～3000Ω·m。第3层测线0m～1300m处下部基底，深度约-600m以下，视电阻率为高阻，其值大于5000Ω·m。02测线经过的222高地硅化山顶，表现为地表高阻，深部低阻。硅化带、石英脉的特点是坚硬而性脆，容易形成硅化破碎带。正常的硅化带、石英脉应该表现为高阻，但易破碎而充填地下水或成為地下水的通道，而形成相对低阻。硅化带、石英脉又是矿化蚀变的主要地质体，金矿化、黄铁矿化等蚀变也易拉低电阻率。

构造解释：F5断裂位于测线上0～600m处，为西北倾断裂，在切割深度大于500m，表现为中阻异常带，为丰仪断裂的一部分。F6断裂位于测线上900m～1300m处，为西北倾断裂，切割深度达800m，表现为中低阻异常带。

6. 结论

CSAMT法是探测深大断裂分布特征的有效手段，其具有高效率，抗干扰，探测深度大等特点。研究表明CSAMT法可有效地揭露控矿构造的深部形态特征，能为测区选定成矿远景靶区提供了依据。

通过本次工作，探明了F4、F5为主要控矿构造，与区域构造西林—陡崖断裂、丰仪断裂位置吻合。按照现有金矿成矿新理论，当主干构造两侧的分支都出现金矿化体时，常预示主干构造的较深部位可能出现一定规模的主矿体，因此，测区深部仍然具有一定的成矿远景和找矿前景。

参考文献：

[1] 汤井田， 何继善. 可控源音频大地电磁法及其应用[M]. 中南大学出版社， 2005.

[2] 刘鸿福. CSAMT在隐伏金属矿勘查中的应用研究[J]. 太原理工大学学报， 2012， 43（3）：388-390.

[3] 孙丰月， 石准立， 冯本智. 胶东金矿地质及幔源C-H-O流体分异成岩成矿[M]. 吉林人民出版社， 1995.