瞬变电磁响应曲线圈定矽卡岩型铜多金属矿的应用效果

（新疆维吾尔自治区有色地质勘查局地球物理探矿队，新疆 乌鲁木齐 830011）

瞬变电磁法采用多种不同延时观测，其主要频率成份不同，相应时间场在岩层中的传播速度不同，勘查深度不同，因此瞬变电磁法既有时间上的可分性，又有空间上的可分性。与普通直流电法相比较，瞬变电磁法具有分层能力强、勘探深度大、不受地形影响、异常形态简单直观、能同时完成剖面和测深工作的特点[1]。

1 矿区地质特征

①地层。为一套浅海相碳酸盐岩沉积，岩性主要为灰色、深灰色及浅灰色块状、厚层状灰岩和大理岩化灰岩。②构造。位于复背斜的核部，褶皱、断层构造简单。③岩浆岩。以侵入岩为主，主要为黑云母二长花岗岩，出露面积较大，呈岩基状产出，规模较大。岩体侵入于灰岩地层中，侵入接触面呈明显的锯齿状，接触带附近具不同程度的矽卡岩化、硅化、大理岩化等接触变质作用，岩体具被动侵位特征，岩体接触面呈外倾。④变质作用及其变质岩。区内变质作用发育，主要为接触交代变质作用，是酸性、中酸性岩浆的期后高温热液和挥发组分与围岩为碳酸盐类岩石接触发生的交代作用，其物质组份发生双交代作用后形成矽卡岩或矽卡岩化岩石。主要在岩体与围岩接触带部位形成矽卡岩，空间分布受两者接触带控制。外接触带的灰岩具大理岩化，局部强烈处形成大理岩，内接触带的岩体中局部形成褐铁矿化带。⑤矿床地质概述。铜钼多金属矿床产于中酸性侵入体（二长花岗岩和花岗闪长岩）与碳酸盐岩类（大理岩）的接触带内矽卡岩中，是由含矿热液交代作用而形成的热液矿床，其在成因和空间上都与矽卡岩存在密切关系，矿体严格受矽卡岩带控制。矽卡岩带多呈不规则脉状、似环状分布（参看图1）。

图1 地质简图

2 矿区物性特征

①灰岩一般为中高电阻率特征；大理岩化发育时，电阻率略有降低（见表1）；②黑云母二长花岗岩类均为高电阻率特征；有较强褐铁矿化蚀变时电阻率略有降低；③矽卡岩与其矿化程度和含矿有关，属中低电阻率特征，为全区电阻率最低。有孔雀石化蚀变时，电阻率略有降低。综上，本区黑云母二长花岗岩二次涡流场衰减较快，归一化二次电位相对较低，在拟视电阻率断面图上表现为大面积的“高阻异常”，含铜磁铁矿（多金属矿）、矽卡岩则反映为小规模薄层状中等电阻率异常。矽卡岩与其围岩电性差异明显，属于高阻环境中寻找中低阻目标体理想地质条件，具备瞬变电磁法探测铜多金属矿地球物理工作前提[2]。

表1 岩（矿）石物性参数特征

3 瞬变电磁工作方法

野外数据采集采用100m×100m中心回线装置，每框单点观测，观测探头在发射框正中心，保证了发射线框中心区域为均匀场，体积效应减至最小。在矿体出露部位布置1线垂直穿过矽卡岩、灰岩地层及黑云母二长花岗岩体，野外数据采集参数：接收天线磁矩10000m2；频率16Hz；观测道数为25。测量点距为50m，在矽卡岩带及铜矿化体上加密测量（参看图2）。

图2 72线典型测点衰减曲线对比

4 资料的定性解释

在剖面上选择具有代表性的测点衰减曲线进行对比，5条曲线的早、中、晚期表现出不同的规律。在早期，5个测点的感应电压衰减迅速，说明浅层的黑云母二长花岗岩、灰岩和矽卡岩均显示为中高阻体；中期，内接触带的灰岩捕掳体和矽卡岩衰减较快；晚期衰减较缓慢。根据瞬变电磁法理论，有限规模导体响应u（t）在晚期按简单的指数规律衰减

(K为常数，τ为与导体有关的时间常数，与异常体电性和几何形态有关)，由上式推出视时间常数τs。

单位ms，其中，tj＞ti都是晚延时的采样时间，uj、ui为相应响应值。

灰岩τsls=10.2321/｜In0.003607-In0.0000457｜=2.342； 铜 铁 矿 体（ 矽 卡 岩 ）τsCu=10.2321/｜In0.0051643-In0.0010689｜=6.496；孔雀石化矽卡岩 接 触 带τssk=10.2321/｜In0.0056396-In0.0000109｜=1.637；灰岩捕掳体τsls=10.2321/｜In0.0048066-In0.0000022｜=1.331； 黑 云 母 二 长 花 岗 岩τsγ=10.2321/｜In0.0062268-In0.0002112｜=3.024。因此，τsls＜τsγ＜τssk＜τsCu，τs愈大，异常体的导电性和体积的乘积愈大，通过这个指标可定性判断含矿矽卡岩具有一定规模，且与围岩差异明显。

5 资料处理方法及结果

已知矿体上瞬变电磁响应曲线（见图3）显示，由于浅表层第四系及强风化破碎灰岩的影响，早期感应信号很高；1250点～1500点之间前两道与出露的矽卡岩对应，由含矿矽卡岩引起[3]。其余点位曲线平缓，说明覆盖层电性较均匀。随着采样时间的推移，探测深度不断增大，至第三道以下的中期，感应信号迅速衰减，越来越弱，曲线变化趋于平缓，与覆盖层及强风化层下伏黑云母二长花岗岩、灰岩等高阻体对应；随着深度继续增大，1375点～1520点之间晚期道电压迅速上升，“两峰夹一低”的特征预示该处中深部存在一个缓倾斜的厚板状中低阻地质体，钻探验证为含铜铁矿体的矽卡岩。由此说明，TEM测深响应曲线基本上可确定矿体在地表的投影位置。

图3 72线瞬变电磁测深断面及地质综合图

二维反演真电阻率断面显示中深部存在一层高阻地质体，厚度大于200m，与钻探控制的黑云母二长花岗岩吻合。在1200点～1500点之间由多个椭圆状异常组成，高阻异常不连续，说明二长花岗岩次级断裂及裂隙发育，动力变质作用强，为酸性岩浆与灰岩地层的热液交代提供了有利条件，有利于矽卡岩型矿体的富集。夹持和环绕高阻体之间的中等电阻率异常交错出现，基本准确的反映了矽卡岩及含矿矽卡岩的赋存位置和空间分布特征，电阻率值一般位于基本1000Ω·m～3000Ω·m；矽卡岩矿化程度越高，越靠近二长花岗岩内带，电阻率值相应的偏高，这个结论与含铜矽卡岩及矽卡岩的物性测量结果一致。通过与钻探资料对比，认为中心回线TEM测量的反演结果与钻探揭露的地质特征非常吻合。

6 结论

上述实例证明，电压抽道剖面能够直接划分含铜矿体矽卡岩的范围、大致赋存深度等；反演电阻率在指示矿体具体位置、倾向及定量计算矿体延深厚度方面则更为准确。采用瞬变电磁法中心回线装置在矽卡岩型铜多金属矿获得的曲线形态简单，异常直观，探测效果良好。另外，该方法在寻找和确定控制成矿的接触带构造、断裂构造及含矿地层空间状态上也给出了较好的地质效果。