可控源音频电磁法在皖南某矿区深部勘查中的应用

王保峰

(江苏省有色金属华东地质勘查局，南京210007；福建金东矿业股份有限公司，福建 三明 365101)

可控源音频大地电磁测量(CSAMT)是基于大地电磁法(MT)和音频大地电磁法(AMT)而发展起来的一种电磁测深方法。该方法具有抗干扰性强、探测深度大、分辨率高等优点，被广泛应用于金属非金属矿产勘查中，并取得了很好的地质效果[1-3]。研究区经过近几年的勘探取得了一定规模的钼资源/储量，但矿体主要集中在矿区中部、上部，且具有品位低、规模小、矿体变化大等特点，而与之相毗邻的地区却发现深部存在大型矽卡岩铅锌钼矿，因此有必要应用可控源音频大地电磁法对矿区深部，特别是对矿区东南部志留系下部可能隐伏的矽卡岩型矿床进行测量，并施工深孔加以验证，为此物探方法在本域内的应用提供可靠的理论指导和实践经验，从而更好地服务地质勘查工作。

1 地质概况

研究区处于区域深大断裂NNE向的高坦断裂旁侧，区域内多个中酸性小岩体或岩脉沿着该断裂及其次级断裂产出，多为浅成—超浅成相，成岩时代多为晚侏罗世至早白垩世。区内重要的矿床主要与岩体关系较为密切，先后发现了安子山铜钼矿、百丈岩钨钼矿、鸡头山钨钼矿、徐桥银矿以及黄山岭铅锌银钼多金属矿等矿床，矿床类型主要有矽卡岩型、斑岩型、热液型矿床、沉积改造型、构造蚀变岩型等[4-6]。研究区出露的地层主要为志留系、泥盆系和第四系，深部见奥陶系(详见表1)。地层整体呈一单斜构造，地层倾向NW、倾角25°～35°。地表见四个小岩体及辉绿岩脉，岩体受NNE、NW向断层控制，侵入志留系地层中，出露面积均小于1 km2，岩性为花岗闪长岩。

表1 地层简表

2 矿区地球物理特征

表2中列出了矿区及区域岩矿石的地球物理参数统计数据，其主要特征如下：

1)电阻率参数特征：花岗闪长岩的电阻率最高，均值达4 280 Ω·m，其次是矽卡岩化泥灰岩和大理岩的电阻率，角岩化粉砂岩电阻率值较低，推测为黄铁矿化影响所致。

2)极化率参数特征：极化率值较大的岩性为硅质粉砂岩，均值达3.61(η/%)，石榴子石透辉石化矽卡岩化灰岩、角岩化粉砂岩、透辉石化灰岩有较大的极化率值，推测可能为黄铁矿化影响导致岩矿石极化率增高，绢云母化花岗闪长岩极化率值较低，高家边组地层的极化率最低，仅为0.6(η/%)。

表2 岩(矿)石磁性与电性参数统计表

3)磁性参数特征：石榴子石透辉石矽卡岩化灰岩磁性最强，剩磁平均达到5 333×10-5SI，并且有较高的磁化率值，为76.74×10-5SI。矽卡岩化泥灰岩、大理岩与矽卡岩化大理岩磁性也较高，剩磁平均值在3 000×10-5SI左右，磁化率也有20×10-5SI、16.18×10-5SI。磁性最弱的是硅质粉砂岩，剩磁1 087×10-5SI。花岗闪长岩与绢云母化花岗闪长岩的磁性相对较低，剩磁2 000×10-5SI，磁化率20×10-5SI左右。高家边组泥质粉砂岩、坟头组细砂岩及茅山组粉砂岩磁性很弱，磁化率平均值只有几个到十几个余磁性单位(10-5SI)，因此，高家边组的沉积岩均不会引起明显的磁异常。

由于本区岩石矿化蚀变较为复杂，同种岩性发生了不同的蚀变或矿化，其物理特征可能差异较大，加之地形起伏和构造的影响，更增加了电法勘探解释的难度。但岩矿石之间固有的电性差异，仍为可控源音频大地测量勘探提供了基本的地球物理前提[7]。

3 可控源音频大地电磁测深法(CSAMT)应用

3.1 基本原理

可控源音频大地电磁测深法(简称CSAMT法)以接地的水平电偶极子为场源，并在其有限距离内一并研究电磁参数的物探测深方法。该方法主要利用电磁波在介质(如岩石)中的传播特性和麦克斯韦电磁场理论方程，得到与信号源平行电场参数Ex及与信号源垂直的磁场参数Hy，再利用二者之间的关系得到电阻率ρ。因此在野外测量时，只要通过仪器获得电场参数Ex、磁场参数Hy，即可获得某一地层的视电阻率ρs，其野外布置示意如图1所示。而趋肤深度经验公式告诉我们，测量深度与场源工作频率及岩石固有电阻率相关，因此也可以根据所获得的视电阻率反演测量剖面深部地层、构造及矿体特征，从而达到测量目的[1,7-8]。

图1 可控源电磁测深方法测量野外布置示意图Fig.1 Schematic diagram of device for CSAMT in field

根据本区测试实验，低频与高频的电场振幅、电阻率的数据，由于发射电流的关系，6 km源与8 km源相比，前者更加稳定。综合地形、植被覆盖、发射电流及其它客观影响因素的情况，最终确定收发距为7 km。根据反演结果，此收发距能达到目的勘探深度。

3.2 资料解析

以226号点为界明显分割成两个区，右半区电阻率存在高—低—高的变化特征，207～217号点之间256 Hz的电阻率相对较低，是可能的蚀变区带。

同时与相位—频率断面相对照，此次工作中静态效应的影响不明显。剖面异常经化极处理后得到的△T⊥异常曲线，相对较光滑。其极大值120 nT，极小值-58 nT，处在剖面西端上东半段异常值增大，西半段异常绝对值减小。极值中心也有位移，异常形态、梯度与性质仍然一致。该剖面异常较单调，只有一个较低而平缓的正异常，两侧均为缓慢变化的负值，水平梯度南东较缓、北西稍陡，据异常分析认为磁性体埋藏浅，但有一定的延伸。磁性体可能往南东倾斜。磁力△T正反演结果显示，磁异常主要是由隐伏岩体引起，地表出露的岩体磁性较弱，有效磁化强度仅为200×10-3A/m，隐伏岩体的有效磁化强度达400×10-3A/m。241号往大号点方向磁力△T为负异常，在断层以东为沉积地层，与负磁异常特征对应相符，正反演后也是如此。

3.3 成果推断

1)在剖面上部约0～-750 m标高左侧、中部和右侧出现3处明显的高阻异常，电阻在4 000 Ω·m以上，其中226号点附近存在一处电阻率等值线密集带，而且两侧表现出隔断的现象，异常差异很大，推测是断裂破碎带或岩体接触带(见图2)；根据地质、磁测特征可知，地表出露花岗闪长岩体风化严重，推断左侧和中部的2处高阻异常均为花岗闪长岩体，且连为一体，其间的低异常区可能为蚀变区或捕掳体；推测右侧1处高阻异常为石英砂岩或花岗闪长岩体，其左侧为一断裂，上部相对低阻区为志留系粉砂岩。

2)在剖面下部约-900～-1 500 m标高也存在1处明显的高阻异常带，电阻率约为4 000～20 000 Ω·m；该异常带存在电阻率等值线向下部高阻区弯曲的特征(见图2)，且该部位两侧异常差异较大，可能是断裂构造或岩体接触带的反映，是矿化的有利部位，对寻找钼矿有利。结合地质及电磁测深情况，推断这个异常带电阻率等值线向高阻区弯曲部位为花岗闪长岩岩体与奥陶系灰岩接触带，左侧为花岗闪长岩体，右侧为志留系砂岩下部奥陶系灰岩。

3)在剖面右侧约-350～-850 m标高呈现明显的高阻向低阻过渡异常带，电阻率由左侧的约3 000 Ω·m向右依次递减至不到500 Ω·m。结合地质、及磁测情况，推断该异常带为岩体接触带(见图2)，左侧为花岗闪长岩体，右侧为坟头组。该异常带是接触带断裂发育、蚀变岩、含水裂隙等多因素综合作用的结果，也是成矿的有利部位。

图2 可控源音频大地测量推测地质剖面图Fig.2 Geologic section by CSAMT

3.4 钻孔验证

施工钻孔前，笔者根据区域地层出露的位置和地层产状特征，推算出志留系高家边组底板的埋深范围为800～1 200 m，并根据地形条件设计验证钻孔，终孔深度达1 501.06 m。钻孔揭露浅地表为泥质、硅质粉砂岩，浅部砂岩断裂面中偶见星点状黄铁矿。中部岩性主要为角岩化粉砂岩，在不同深度段被花岗闪长岩和蚀变花岗闪长岩穿插，接触界面不规则，岩性变化较大，在蚀变花岗闪长岩中偶见星点状黄铁矿和星点状辉钼矿分布。在钻孔1 010 m以下岩性为白云岩、透辉石化灰岩、大理岩化灰岩及矽卡岩化大理岩。且在孔深1 029～1 030 m、1 225～1 226.5 m见到团块状辉钼矿化矽卡岩(见图3)，这两段岩性正好与奥陶系汤头组、仑山组对应，表明深部具有很好的成矿条件。

近年，同样位于贵池矿集区的黄山岭地区深部发现了大型铅锌钼多金属矿，主要赋存于奥陶系汤头组灰岩中，为岩浆热液型矽卡岩矿床[9]。而研究区CSAMT剖面测量成果也表明在矿区高家边组地层之下应存在花岗闪长岩与奥陶系白云岩、灰岩接触带，验证孔进一步揭露了矽卡岩化的奥陶系碳酸盐岩地层，并发现了辉钼矿化层段。因此推测的接触带及其附近存在接触交代矽卡岩型钼矿体的可能性极大。

同时，该孔的井中物探结果与CSAMT剖面也反映了相似的地质信息，如图3所示。从CSAMT剖面上看，深度5 00～1 000 m段正对于低值区，而在1 000 m以上电阻率剖面对应高电阻率值。从电位测井结果可以看到，在500～1 010 m段，电位电阻率值较小，而在1 010 m以上电位电阻率值增大，这与CSAMT结果相对应。从磁测结果看，在井上部磁性普遍较低，井壁岩性一致性一般，在井底部1 100 m开始，磁性增强，钻孔柱状图对应为大理岩、白云岩，一般大理岩白云岩磁性较弱，因此推测此磁异常为井底旁侧磁性体引起，结合地质结果，此磁性体可能为矿化矽卡岩。

图3 测井结果与钻孔岩性对比Fig.3 Comparison of logging results and drilling lithology

该钻孔岩芯及测井结果都很好地验证了可控源音频大地测量在本矿区的解译成果，进一步证实了矿区深部具有很好的成矿条件，虽未见到岩体及理想的钼矿体，但岩芯显示奥陶系地层发生了热液变质作用，均有不同程度的矽卡岩化，局部完全蚀变为矽卡岩，还具有辉钼矿化，因而，笔者认为本区仍有进一步探索矽卡岩型钼矿床的潜力。

4 结论

1)可控源音频大地电磁测量在研究区探测深部隐伏地层(矿体)方面具有很好的效果，可在其它盲区施测以便更快捷有效地指导深部勘查工作。

2)该方法的应用突破了前期找矿的方向，扩大了矿区的找矿空间和远景，同时也为区域深部寻找矽卡岩型富钼矿体提供了理论基础和借鉴意义。

3)由于深部地质特征的复杂性和可控源音频大地电磁测量的多解性，在地质勘查过程中应充分搜集区域地层、构造、岩石特性等多方面的综合信息，再与可控源电磁测深资料相结合，并配合深孔加以验证，进一步提高勘查效率，实现深部找矿的重大突破。