CSAMT在福建何屋铜银多金属矿勘探中的应用

陈海锋

(福建省地质调查研究院， 福州，350013)

何屋矿区处于福建省重要的金、银、铜等多金属Ⅳ级成矿带(云霄—上杭成矿带)中，该成矿带已探明的紫金山特大型高硫浅成低温热液型铜金矿床、悦洋大型中低温热液型铜银矿床，罗卜岭中型斑岩型铜(钼)矿床等同属一成矿系列矿床，表明该区具有良好的找铜、银、金矿的前景。可控源音频大地电磁法(CSAMT)是在大地电磁法(MT)和音频大地电磁法(AMT)的基础上发展起来的一种人工源频率域测深方法，以分辨率高、勘探深度大为主要优点，是当前物探“攻深找盲”的主流物探方法之一。2013年，在何屋矿区开展了CSAMT测量工作，在成矿有利地区布置了3条勘探剖面，查明了矿区地表下电性异常特征、了解构造形态、圈定成矿有利低阻地段。

1 矿区地质、地球物理物征

1.1 地层

矿区内出露的地层较简单，主要有早白垩世寨下组沉积-火山岩，晚白垩世沙县组、崇安组陆相红色碎屑岩系和第四纪冲洪积松散堆积层；矿区内隐伏的地层主要有早震旦世楼子坝组浅海相细碎屑岩和早白垩世黄坑组上段火山岩。

1.2 构造

矿区控矿断裂主要发育于燕山早期中粗粒似斑状二长花岗岩和中细粒花岗岩中。常沿中细粒花岗岩的上、下接触面(上覆与黄坑组不整合接触、下伏与中粗粒花岗岩接触)附近形成一组缓倾角断裂，并在中细粒花岗岩中形成一系列张剪性裂隙带，为燕山晚期的火山-侵入活动及银多金属成矿提供了良好的构造环境。受基底控制，断裂走向为北西，倾向南东，倾角总体较缓，部分断裂带附近伴随较强硅化蚀变。

1.3 侵入岩

矿区地表岩浆岩不发育，仅在矿区东北部与悦洋矿区交界处见少量石英斑岩，呈小岩瘤状零星出露。据矿区钻孔资料显示，燕山早期花岗岩广泛分布于崇安组、沙县组、寨下组、黄坑组等盖层之下，呈隐伏状分布，与楼子坝组变质岩共同组成盆地基底。岩性为中粗粒似斑状黑云母二长花岗岩，中细粒、细粒花岗岩，呈岩被状盖于楼子坝组变质岩基底之上，是矿区主要含矿层位，矿区内的银多金属矿贮存于该花岗岩中。

1.4 围岩蚀变

矿区围岩蚀变十分强烈，种类多，面积大。主要蚀变有硅化、冰长石化、水云母化、黄铁矿化、绢云母化、绿泥石化、地开石化和碳酸盐化等，并以硅化、水云母化、绢云母化、绿泥石化分布最广。从深部往地表形成绢云母带(铜银矿化)→硅化+冰长石化带(银、金矿化)→水云母+地开石化带→碳酸盐化带的蚀变分带。

1.5 矿体特征

在矿区北部ZK4907、ZK6001控制4个矿体，矿体主要贮存于燕山早期中细粒花岗岩中，矿体呈似层状、透镜状、脉状。总体走向为北西290°～320°，部分近东西向，受褶皱影响倾向自东往西、由北东转向南西，倾角较平缓，一般为15°～30°。矿体控制厚度一般为1.00～1.90 m，最大5.08 m，单工程品位Cu 0.24%～1.93%、Ag 18～85.7 g/t。

1.6 矿石类型、构造

矿区容矿岩石类型均为硅化花岗岩，按容矿岩石类型划分为硅化花岗岩型硫(铁)化矿石；按照金属矿物共生关系主要可分为银矿石、金银矿石、铅锌银矿石等。

矿石构造以浸染状、斑杂-浸染状构造为主，其次有微脉状构造，局部见有次块状、块状构造。矿石中黄铁矿等金属矿物多以斑点状形式分布于脉石矿物的间隙，形成浸染状构造或稀疏浸染状构造，或以斑杂状不规则堆积和斑点状分布于脉石矿物之间，形成斑杂-浸染状构造。矿石中黄铁矿等金属矿物沿裂隙或粒隙充填，形成的微脉状构造。矿石中黄铁矿等金属矿物以集合体形式局部富集，形成的次块状、块状构造。

1.7 地球物理特征

矿区主要岩(矿)石的电性资料(表1)显示，次流纹岩电阻率值变化一般在1 000 Ω·m以上，属中高阻，其它主要岩石的电阻率值为n×10～102Ω·m，总体岩、矿石的视电阻率差异不明显，含矿层为中细粒花岗岩，当硅化带含金属硫化物较多或达到一定规模时，其电阻率呈一定的低阻反映，达到1个数量级以上差别，对找矿有一定指示作用，表明该区具备开展可控源音频大地测深的物理前提。

表1 主要岩(矿)石标本电阻率统计

2 CSAMT基本原理

可控源音频大地电磁法(CSAMT)采用人工场源，AB两极供电，电极距离一般为为1～2 km,测量工作布置在供电偶极中垂线±30°的扇形面积内,测线与供电AB极连线平行，这时的场源可以认为是平面波(远区),通过变换供电频率以达到测深的目的。

在远区测量电场的水平分量(Ex)和磁场分量(Hy)，反之就会在近区或过渡区，同时观测与场源平行的电场水平分量、相位(Ep)和与其正交的磁场水平分量(Hx)、相位(Hp)，并由此计算出卡尼亚电阻率和阻抗相位[1]：

ψ=Ep-Hp

其中：ρs为在远场区得出的卡尼亚电阻率，Ex为电场水平分量，Hy为磁场分量，f为频率，ψ为阻抗相位；Ep为电场相位，Hp为磁场分平分量。

根据电磁波的传播原理可得其穿透深度即趋肤深度δ：

其中：ρ为岩层或介质的电阻率(Ω·m)，f为发射频率(Hz)，503为取大地磁导率的常见值1.256×10-6H/m时的理论公式推导值。

如果将电磁波能量衰减到50%时的深度称为“勘探深度”， 根据理论推导得勘探深度(H)：

3 典型剖面CSAMT应用效果

3.1 CSAMT剖面布置及测量

本次CSAMT勘探采用美国Zong公司生产的GDP-32Ⅱ电法工作站，测量方式采用标量方式，测量装置为扇形装置，收发距r为5 600 m，发射偶极距AB为1 000 m，方位为40°，与测线平行，测量偶极距(MN)为40 m，选择0.125～8 192常规频点，磁道为排列中间位置，采用5个测量电极和1个磁性电极的4个物理点方式测量。

图1 典型CSAMT测深曲线Fig.1 Typical CSAMT sounding curve

3.2 CSAMT数据处理

矿区97线典型CSAMT测深曲线类型为H或QH型(图1)，曲线低频部分存在近场效应，即曲线呈近45°上升，数据会产生畸变，最低远区频点在90 Hz左右，数据预处理应做近场校正[2]；矿区处于山区，对地表局部不均匀电性体还应做静态校正，采用平衡移动平均空间滤波法[3](Trimmed)，二维反演采用美国Zong公司的CSC数据处理，反演模型约束参数定为0.5，0.1，0.56和0.40(对应模型的整体、背景、横向及纵向电性值约束)。

3.3 CSAMT断面异常解释

矿区内(97线)典型视电阻率断面及工程钻探综合断面图(图2，图中横坐标为剖面长度，纵坐标为海拔高程)。可以看出，断面高低阻异常界线较清晰，低阻异常视电阻率值一般在n×100 Ω·m，低阻异常呈较宽缓的倒“U”型，中间埋深大，两侧浅，最大埋深在标高-600 m左右，由该区岩(矿)石电性特征及低阻异常层位分析可知，低阻异常由含Cu、FeS、Pb强硅化中细粒花岗岩及构造裂隙、蚀变引起的可能性较大。

图2 测区典型剖面97线CSAMT综合断面图Fig.2 CSAMT comprehensive profile of the typical section 97 Line

剖面东侧为悦洋铜多金属矿区，已有钻探工程控制(ZK9701、ZK9703、ZK9705)资料显示，均揭露铜银金矿化体。矿体呈似层状，倾角较缓，向西南延伸，矿体贮存于早白垩世地层不整合面之下与早震旦世楼子坝组基底之上的燕山早期中细粒花岗岩的强硅化碎裂蚀变带中(图3)，矿化带所对应低阻异常的电阻率值一般在n×100 Ω·m，局部才几十欧姆米，而上覆层为白垩世次流纹岩、流纹岩夹砂砾岩，下伏层为黑云母二长花岗，其岩性电阻率值一般大于1 000 Ω·m，可见矿化带与围岩所引起的电阻率值具有较明显的差值。据前人工作成果认为，燕山早期中细粒花岗岩及其内外接触带是间接的找矿标志，而其中的硅化黄铁绢云岩化发育的破碎带或构造角砾岩带是直接的找矿标志。

图3 测区典型剖面97线地质剖面图Fig.3 Geological profile of the typical setion 97 Line in survey area1—晚白垩世沙县组；2—早白垩世寨下组上段；3—早白垩世寨下组下段；4—早白垩世黄坑组上段；5—燕山早期中细粒花岗岩；6—华力西—印支期二长花岗岩；7—石英斑岩；8—硅化、绿泥石化；9—绢云母化，黄铁矿化；10—实、推测地质界线；11—实、推测角度不整合界线；12—实、推测铜银金矿体及编号；13—钻孔编号

何屋矿区紧邻悦洋矿区西南侧，根据97线断面低阻异常特征及测区矿化体特征，圈定了一处找矿有利低阻异常带，呈似层状，倾角较缓，向西南延伸，该低阻异常带东北侧与悦洋矿区已知矿体、黄铁绢云岩化破碎带及构造角砾岩引起的低阻异常相接且连接性较好。西南侧被倾向北东(产状较陡)的低阻带截断，进一步往深部延伸的可能性较小。根据断面低阻异常特征、悦洋矿区已知矿体及蚀变碎裂带引起的低阻异常特征，认为何屋矿段97线圈定的低阻异常带为多金属矿体、黄铁绢云岩化破碎带及构造角砾岩引起，对寻找铜银多金属矿化体有利。

同时，断面西南段深部见有一明显高阻异常，推测为深部岩体突起引起，且该处低阻异常带相对狭窄，视电阻率曲线梯度变化也相对较大，且倾向与该区地层(或矿化体)整体产状差距较大，该低阻带推测为断裂构造(F1)引起。

3.4 CSAMT应用效果

根据97线的CSAMT异常解释推测，在97线1 040 m及1 680 m处分别打钻验证，编号为ZK9702、ZK9721，从97线地质剖面图可以看出，揭露多个规模不等的矿体，形态均为似层状，铅直厚度1.60～5.12 m，真厚度1.45～4.64 m，厚度变化系数为74.08%。容矿岩石为强硅化中细粒花岗岩、弱硅化弱高岭土化碎裂细粒花岗岩，并见有硅化黄铁绢云岩化发育的破碎带或构造角砾岩，矿石类型主要有银矿石、银金矿石、铜银矿石。矿区内矿体贮存标高一般为-270～-530 m。矿体控制的埋深为600～780 m，其覆盖层具有东北薄西南厚的趋势。

最终，根据该次CSAMT勘探所提供物探资料及地质资料，在何屋矿区圈定出了约1.6 km2铜银多金属矿化带(图4)，并施工了4个异常验证孔，验证孔均揭露了铜银金矿体及硫铁矿化蚀变带。可见，悦洋大型银多金属矿床已延伸至该区，含矿层位分布广，层位较稳定，找矿潜力较大。

图4 矿区综合成果图Fig.4 Comprehensive result map of mining area

4 结语

通过在何屋矿区运用CSAMT法找矿，圈定对找矿有利的低阻异常带，经布设钻孔及已有钻探、地质成果资料验证，表明CSAMT法对该区铜银多金属矿体、硅化黄铁绢云岩化发育的破碎带及构造角砾岩带所引起的低阻异常能较清晰地反映。该区之所以取得较好的地质成果，除了CSAMT法本身具有分辨率高、勘探深度大的优点外，还应注意以下几点。

(1)矿区地处山区地带，周边又毗邻其它已知矿区，在数据采集时极易产生静态效应，导致断面低阻异常有较明显的(向上)位移，造成假异常[4]，因此，在数据处理时应注重静态校正。

(2)矿区容矿岩石为强硅化中细粒花岗岩、弱硅化弱高岭土化碎裂细粒花岗岩，岩石与围岩电性差异不是非常大，断面反演时不宜将纵、横向电阻率约束参数设置过大，否则易造成异常范围扩大，矿化引起的低阻异常难以划分。该矿区反演约束参数设置时，整体约束值不宜大于0.5，横向约束略大于纵向，均不宜大于1.0。

(3)对矿区的矿体特征(产状)、容矿岩石电性特征和周边已知钻孔资料等研究分析，参与最终CSAMT数据解释是必不可少的，对CSAMT异常的定性分析起着关键作用。

(4)可控源音频大地电磁法在铜银金属矿探测方面是行之有效的手段,可以有效地探测铜银矿贮存有利区,并可以推断出区内构造、矿体大致倾向及矿体产出部位,从而为钻探施工提供设计依据,减少探矿风险,加快了矿山的建设步伐。

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

2 孟红星，花育才.可控源音频大地电磁法在探测铝土矿中的应用.中国煤田地质，2006，18(增刊).

3 张国鸿，李仁和，张良敏，等.可控源音频大地电磁法若干方法技术问题的探讨.安徽地质，2009，12(2).

4 杨彥峰，杨生，周振义.CSAMT在陕西凤太地区寻找隐伏金属矿上的应用.地质找矿论丛，2002，17(2).