EH4电磁测深在地质找矿中的应用研究

朱庆林，刘洪伸

（江西省核工业地质局二六八大队，江西 上饶 334700）

全球经济的高速发展催使着各国对矿产品的需求越来越大，因此，地址找矿成为近几年的热门行业。但随着矿产资源的深度开发，地表矿已几乎挖掘殆尽，致使地质找矿向更深层次发展。

EH4电磁成像系统是近年来发展的一种地质深部找矿系统，其利用不同岩石的导电性和导磁性不同，可在二维剖面图上呈现视电阻率图像，从而反映地下几十米至数千米的成矿情况[1]。

位于河南省洛阳市西南部的嵩县，历来就出产大量矿产，本文以嵩县东湾金矿区为例，对热液成因的岩金矿选择低频EH4大地电磁测深寻找的应用实例进行分析。

1 地质环境

2014年，嵩县发现一大型金矿和一中型金矿，大型金矿为槐树坪矿区，中型金矿为东湾矿区。

嵩县东湾矿区又名小南沟-通峪沟金矿区，位于华北地台南缘、华熊台隆内，在区域性壳幔型深大断裂-马超营大断裂北侧，外方山隆断区的北部边缘以及熊耳山隆断区的南部边缘，是一受断裂、岩浆活动和蚀变带控制的蚀变岩型金矿床[2]。

该区域内断裂构造复杂、褶皱简单，岩浆活动异常激烈。具体区域地质环境如下图1所示。

图1 嵩县东湾矿区区域地质环境

2 构造

东湾矿区为区域内主要的含矿断裂，北北东向、北东向、北西向、东西向及沿熊耳群火山岩地层层间发育的层间断裂构造。该区域内的万岭断裂组和马超营断裂带与该矿区成矿关系密切。万岭断裂组由三条北北东向断裂组成，三条断裂大致平行（金矿区内三条断裂以F1、F2、F3构造代称）。断裂带内具有多期活动特点，显示断层泥与角砾岩良好发育。硅化、黄铁矿化等热液蚀变特征是与金矿成矿密切相关，本区内表现强烈，由此，万岭断裂组已经发现多处金矿体或矿化体。

马超营断裂带呈区域性超深断裂，矿化与热液蚀变超发育，是区域上金矿成矿物质运移的主要通道，与次级构造共同作用，对熊耳山南部的外方山贵金属及多金属矿点分布实施控制。

F1断裂走向为20°～30°，北西50°～75°倾向，宽度为60m～120m，断裂总长度达20多公里，断裂区内出露长度有1500m左右。断层面探得角砾岩、碎裂岩充分发育，且表面平直光滑。

断裂带内拥有强烈的褐铁矿化、硅化及碳酸岩化等。拥有方铅矿化、褐铁矿化、黄铁矿化及金矿化等金属矿化层[3]。F1断裂为成矿期张性断裂，多期活动特征明显。F1断裂带是本次EH4电磁测深的主要矿体区。

岩浆岩：本区内于中元古代长城纪熊耳期有火山活动，火山喷发形成了一层厚度较大的中基—中酸性火山岩堆积层。

区域内岩浆侵入活动发育时期为华力西期、燕山期及熊耳期，本次探测的金矿成形与燕山期岩浆侵入活动关系最紧。岩浆侵入活动带来的中深成相五丈山细粒斑状黑云及浅成相合峪巨斑状黑云母二长花岗岩体是本区金矿成矿主要物质。

矿石特征：按自然类型分，本区内金矿石可分为原生矿与氧化矿两种。褐铁矿是氧化矿中主要的金属矿物质，其次为赤铁矿。

硫化矿中的金属矿物主要包含有黄铜矿、黄铁矿、方铅矿及自然金等。矿石包含有绢云母、石英、钾长石、铁白云石、高岭石及方解石等，矿石成份为Fe2O3、FeO、SiO2、MnO、Al2O3、CaO、K2O等。Au是其主要的成矿元素，以自形－半自形晶粒状结构为主[4]。角砾状构造、脉状－网脉状构造、浸染状构造是其常见构造，有蜂窝状构造常见于地表。

3 技术论证

F1断裂带金矿山密集，自北向南已建成投产的有九丈沟金矿、店房金矿及庙岭金矿。东湾金矿区与最北边的九丈沟金矿毗邻。

虽区内土壤地球化学异常不明显，也没有矿体出露，但对九丈沟金矿各中段仔细勘测发现，有舒缓波产状沿构造带倾向生产成，缓倾部位金品位低、矿体薄，陡倾部位金品位高、矿体厚。

角砾岩是断层面内主要构造，英安岩位于构造带顶底板，金的主要载体矿物为金属硫化物。

由上述特征显示，运用低频EH4大地电磁测深对构造陡倾角部位进行寻找是其主要手段。低频EH4大地电磁测深通过天然场源与人工场源的有机结合，利用不同岩石的导电性和导磁性不同，探测地下岩层的地电变化情况，从而确立岩石的电性结构。

该技术对地形起伏变化因素影响不敏感，探测深度从几十米至数千米不等，耗费低、工作效率高。

4 成矿预测及工程验证

本次测深选取的低频EH4大地电磁测深设备为EMI和GEOMETRICS公司联合生产，属于部分可控源与天然源相结合的双源型电磁/地震成像系统。

测深原理如下：以大地为水平介质，大地电磁场以平面电磁波的形式垂直投射到地下，从而在地面上观测到相互正交的电磁场分量，通过对正交磁场分量的精准测量，可实现对介质电阻率值的确定[5]。EH4设备图片如下图2所示。

图2 Stratagem EH-4连续电导率剖面仪

此次测深在垂直于F1断裂构造的东湾金矿区内布置数条低频EH4大地电磁测深剖面，并在各剖面上对成矿预测区进行圈定，在圈定的成矿预测区内，对部分进行钻探工程验证。

测量过程使用信息源为信息源为0.1Hz～1000Hz，通过天然背景场源对深部构造进行成像，测量时要保证各测点电极良好接地，尽量减少人工电场对测量结果的影响。本次测深设定叠加次数为128次，遇电磁干扰时可增加至512次。选取其中某一条剖面测量成果图进行详细表述，具体如下图3所示。

图3 低频EH4大地电磁测深剖面

测量结果显示，出露地表为F1断裂1020号点处。900号点海拔高程200m～970号点海拔高程430m间F1构造呈陡倾态，以成矿预测区1号设定；690号点海拔高程-180m～780号点海拔高程90m间F1构造呈陡倾态，以成矿预测区2号设定；450号点海拔高程-920m～600号点海拔高程-320m间F1构造呈陡倾态，以成矿预测区3号设定。成像显示，3号区矿体规模最大。

此次研究证实，低频EH4大地电磁测深在对东湾金矿区F1断裂进行矿体定位预测，成功找到理想的金矿体。对成矿预测区进行钻探验证，符合测量的预测结果。说明，低频EH4大地电磁测深对已知矿体的深部找矿或未知矿体找矿意义重大，至于找矿部位是确定在陡倾部位或缓倾部位，可依据含矿构造的活动阶段是张应力或压扭性应力决定。关于EH4电磁测深地址找矿的可行性及准确性还可以在以后的实践验证中进一步证实。