音频大地电磁法在贵州石阡青阳地区锰矿中的应用

蒋鑫 蔡盼盼 张解成 孔凡涛

摘  要：通过在贵州石阡青阳地区选择锰矿勘查程度较高、周缘含锰岩系出露较好、深部埋藏较为完整的矿区，按照200米点距布置测线开展音频大地电磁（AMT）测量工作，获取测区2.5千米深部电性结构模型。参考研究区及邻区已有地质地球物理成果及钻井等资料，遵循“大塘坡”式锰矿赋存的地层构造特征，对电性结构开展地质地球物理综合解释。大地电磁勘探成果查明了成锰槽盆的深部结构形态及含锰岩系的大致空间位置。

关键词：音频大地电磁测深;锰矿;贵州石阡;大唐坡式构造

中图分类号：P631 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2019）08-0155-03

Abstract： The audiomagnetotelluric （AMT） survey is carried out by selecting the mining area with high degree of manganese exploration， good exposure of surrounding manganese-bearing rock series and relatively complete deep burial in Shiqian Qingyang area of Guizhou Province， and the survey line is arranged according to the distance of 200m points. The electrical structure model of 2.5 km deep in the survey area is obtained. Referring to the existing geological and geophysical results and drilling data in the study area and its adjacent areas， and following the stratigraphic and structural characteristics of the "Datangpo" type manganese ore， a comprehensive interpretation of the geological and geophysical structure of the electrical structure is carried out. The results of audiomagnetotelluric methodshow the deep structure of the manganese trough basin and the approximate spatial position of the manganese-bearing rock series.

Keywords： audiomagnetotelluric method （AMT）; manganese ore; Shiqian， Guizhou; Datangpo type structure

1 地质概况

工作区位于贵州石阡青阳地区，在贵州省石阡县东南部，距石阡县城约42公里。青阳地区以喀斯特石灰岩地质地貌为主并伴有少量丹霞地貌。青阳境内多高山，山峦起伏，沟谷纵横，岩溶地貌明显，平均海拔800米以上。

主要出露地层有清水江组、两界河组、大塘坡组、南沱组、牛蹄塘组、变马冲组、杷榔组、清虚洞组、石冷水组、娄山关组其岩性及厚度[1]（综合成都理工对此地区的研究）见表1。

大地构造位置处于扬子准地台东南缘与华南褶皱带过渡地段。由于经历了武陵、加里东、雪峰、燕山等多期构造运动的叠加使区内褶皱、断裂构造较为发育，主要由北北东和北东向构造线组成基本格架，褶皱具有东陡西缓不对称特征。

2 仪器及技术方法

2.1 仪器组成及测量原理

测量仪器采用加拿大凤凰（Phoenix）公司V8多功能电法仪，音频大地电磁有效响应频率范围为10400Hz-10Hz。

大地电磁测量野外数据采集采用张量测量方式，观测Rxy与Ryx两组视电阻率值及与电阻率相对应的两组视相位值，每个有效测点观测时间均大于1小时。

2.2 测线布置

根据地质任务要求，采用SOUTH南方测绘销售的极智X5高精度手持GPS定点，布设两条平行测线（图1）。测线SG-2018-AMT-L1、SG-2018-AMT-L2，长度均为7km，点距200米，共72个测点，点位误差<±5m。

1-奥陶系上统;2-奥陶系中统;3-奥陶系下统;4-寒武系中上统;5-寒武系中统;6-寒武系下统;7-寒武系下统九门冲组;8-震旦系;9-南华系;10-青白口系;11-断层;12-矿层露头线;13-AMT测线

2.3 野外观测

本次工作野外施工的排列为一组Ex、Ey、Hx、Hy布设。水平布置的电极、磁棒的方位误差均未超过1%，测绳确认电极距，极距误差小于1%。

2.4 室内资料处理与成图

使用原始数据绘制RXY极化模式与RYX极化模式视电阻率与相位断面图后推断出贵州石阡地区的构造以一维或二维构造为主，因此采用“MTsoft2.4”MT数据处理与反演系统进行。

3 不同地层电性参数特征

根据在贵州石阡地区不同岩矿石的电性参数测试结果（表2），将不同地层岩矿石的电性特征概述如下。

通过物性资料分析，工作区的地层由新至老大致可以分为三个电性层，分别是寒武系上统地层-寒武系下统清虚洞的中高阻地层;寒武系下统杷榔组-南华系大塘坡组的中低阻地层;南华纪铁絲坳组地层-青白口系板溪群高阻地层。中间低阻电性层与上下中高阻电性层数值差异明显，由物性资料推断主要的含锰地层在第二低阻层底部。

4 勘探效果分析

剖面SG-2018-AMT-L1线与剖面SG-2018-AMT-L2线垂直构造走向布置，两条测线几乎平行，从处理结果来看，两条AMT勘探剖面所揭示的深部结构特征相似，说明处理结果正确可靠 （图2）。

SG-2018-AMT-L1线里程0～5千米和SG-2018-AMT-L2线里程0～5.4千米左右为相对凹陷区，深部电性结构呈现为高阻-低阻-高阻的层状电性结构特征，结合物性分析，推断第一高阻地层为寒武系上统地层-寒武系下统清虚洞组的中高阻地层单元的综合反映，第二低阻地层为寒武系下统杷榔组-南华系大塘坡组中低阻（中间夹薄层高阻）的综合相应，第三高阻地层为前青白口系板溪群地层的综合响应。

SG-2018-AMT-L1线里程5千米左右和SG-2018-AMT-L2线里程5.4千米左右存在一个从地表往深部延伸的低阻条带异常，与地质图上面的边界断裂带位置基本吻合，推测为断层破碎含水所致，但是由于本次处理为初步结果，低阻异常的空间展布形态有待进一步的精细处理解释;SG-2018-AMT-L1线里程5～7千米左右和SG-2018-AMT-L2线里程5.4～7千米左右总体呈现为高阻电性结构特征，对应地质构造图上的相对隆起区，地表出露含锰岩系大塘坡组地层以及青白口系板溪群地层等，因为含锰岩系相对厚度较薄，在电性结构反演剖面上的显示不是很明显，另外物性资料揭示前青白口系板溪群地层都呈现为相对高阻的电性特征，因此两条剖面总体高阻的电性结构特征与地质及物性面的认识吻合。

研究区主要勘探目标是南华系大塘坡组地层，黑色锰矿主要赋存在大塘坡组一段，从电性差异判断含锰岩系的标志是第二低阻电性层的下部。通过识别第二低阻层与第三高阻层过渡带可以大致确定赋锰岩系的空间位置。

5 结束语

音频大地电磁测深法在贵州石阡锰矿区的研究及应用，查明了该地区深部含锰岩系埋藏情况和地层构造形态，获得了测区2.5千米深部电性结构模型。本次研究得出含锰岩系与上覆地层的物性差异较小，且与上覆地层一起呈现为中低阻的电阻率结构特征;但是与下伏地层的物性差异较大，因此可以以上述差异为基础解释含锰岩系的大致赋存位置，故而推测第二低阻层与第三高阻层的过渡带即为含锰岩系的空间赋存位置。极大证明了音频大地电磁法对大唐坡式含锰岩系深部构造识别的有效性。从两条剖面所揭示的深部结构来看，成锰槽盆深部含锰岩系可能一直向西向深部延伸，具体延伸范围及成锰槽盆的空间规模、样式的精细确定需要进一步延长勘探剖面。

参考文献：

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