音频大地电磁法(AMT)在广西凤山县顶头金矿勘查中的应用

严新泺 ,刘晓珠 ,卢 斌,陈继永,方贵聪

(1.中国冶金地质总局广西地质勘查院，广西南宁 530022;2.中国冶金地质总局矿产资源研究院，北京 101300;3.桂林理工大学，广西桂林 541004)

0 引言

滇黔桂成矿区位于滇东南、黔西南与桂西北交界处的三角区，面积约15万km2，区内发现的金矿床、矿点和矿化点有110多处(牛翠祎等，2011)。近几年来，通过采用新勘查技术与方法在老矿区深部及外围探矿，取得了一些新发现和突破，如贵州贞丰水银洞(烂泥沟)金矿(刘建中等，2017；刘建中等，2019)、广西凤山金牙金矿(严新泺等，2015)等，表明该成矿区仍具有巨大的勘查金矿资源潜力。

顶头金矿勘查区位于桂西北地区凤山县南西侧，周边已发现有世加金矿、龙川金矿、明山-那林金矿、金牙金矿、逻楼金矿等(图1)。根据前人研究成果，本区金矿主要成矿类型为微细粒浸染型(刘东升，1994；贾大成等，2001)，金矿体的产出往往受断裂构造制约(庞保成等2001；周余国等2009;张知春等，2020；王涛等，2021)，总体上断裂构造与金矿体的关系密切。目前本工作区处于普查找矿阶段，经过前期地表工作后，准备在有利地段布置钻探工程，由于受地形、风化层厚度等因素影响，仅靠地质填图方法难以准确判断断裂构造深部延伸方向，给钻孔的布置造成一定困难。

图1 广西顶头金矿区区域地质及矿床(点)分布图

音频大地电磁法可以较精确地探测地质体的三维形态、产状变化等，其有效探测深度可以达到800～1200 m(冯兵等，2014)，同时还具有成本比较低廉、布点灵活、装备较轻便等优点(姚大为等，2015)，在隐伏构造识别、金属矿产勘查等方面也取得较好的应用效果(张慧等，2008；任伟等，2011；杨炳南等，2015；张德实等，2016；康敏等，2018)。本次工作应用AMT方法，旨在查明覆盖层下的地质构造情况，为布置钻孔提供地球物理依据，指导下一步找矿，达到间接找矿的目的，其成果也可为滇黔桂地区普查阶段找矿提供借鉴，具有较好的现实意义。

1 工作区地质特征

工作区大地构造位置位于扬子准地台南西缘，右江盆地凌云隆起的北东缘(图2)。

根据本次实测地质剖面与野外填图，查明工作区出露的地层主要为二叠系(P)、中三叠统百逢组(T2bf)和河口组(T2h)(图2)，各地层岩性与厚度如下：

图2 顶头金矿地质简图(据严新泺等，2015修编)

二叠系(P)：主要为微晶厚层状灰岩，局部夹鲕粒灰岩，铁铝岩，总厚度为216～445 m。

中三叠统百逢组(T2bf)：该层为工作区主要赋矿层位，由老到新可分为三段，一段(T2bf1)主要由灰绿色、深灰色薄-中层状泥岩、泥质粉砂岩组成，平行层理较发育，厚度40～110 m；二段 (T2bf2)主要为浅色灰、灰色中-厚层状细砂岩，平行层理亦较发育，局部见包卷层理，厚度166～323 m；三段(T2bf3) 主要由灰色、青灰色厚层状粉砂岩、泥质粉砂岩组成，厚度113～242 m。区内该地层与二叠系(P)断层接触，未见有下三叠统逻楼组(T1l)出露。

中三叠统河口组(T2h) ：主要是灰绿、青灰色中厚层状泥岩、钙质泥岩夹薄层砂岩，厚约388～635 m。

工作区总体呈单斜构造，褶皱不发育；区域性断裂构造及次级构造较发育，可分为北西-南东向(F1、F2断层)和北东-南西向两组(F16、F17断层)，其中F1断层为区域性大断裂，工作区内长6.50 km，宽1～3 m，具有正断层性质，常见有弱硅化、褐铁矿化蚀变，未见有金矿化，地表产状为200°～245°∠32°～45°，深部产状未知；F2断层大致与F1平行产出，矿区内长约3.3 km，破碎带宽1～3 m，产状210°～238°∠52°～70°，可见较强褐铁矿化，未发现金矿(化)体，深部产状亦未知；F16、F17断层，切割早期形成的F1、F2断层，局部可见有弱硅化蚀变。

工作区可见石英斑岩岩体断续出露，主要分布于F1、F2断层之间，岩体长轴方向与断层走向大体一致，未见明显蚀变与金矿化。

通过施工多条探槽工程揭露控制，发现整个工作区矿(化)体位于F1与F2之间，总体受次级断裂裂隙带控制，呈似层状、脉状产出，矿体形态与产出位置与金牙金矿矿体较相似(李泽琴，1994)，地表可见矿(化)体产状为174°～250°∠60°～85°，总体产状与断裂相近，倾角稍陡，矿体中金品位为1.23～5.70 g/t，平均2.82 g/t，深部延伸方向与产状不详。

根据本次开展地表工作经验，金含量高的探槽，往往硅化、褐铁矿化蚀变较强烈；碳酸盐化、黏土化与金矿化关系不甚明显。

2 不同地质体的电阻率特征

由于工作区勘查程度较低，地表岩石、矿石及围岩等风化程度均较高，测定的电阻率也不够准确，可能影响后续解译工作，故为了能够在工作区有效地开展AMT勘查工作，在开展野外工作之前，系统收集了邻近金牙矿区矿(化)体及围岩的电性资料。金牙金矿矿区出露地层与本工作区大体相同，地层岩性大体一致，具有较高的参考价值。根据前人测试资料(见表1)，该区矿化体表现为低电阻率，而围岩表现为相对中-高电阻率，物性差异相对比较明显。

表1 金牙矿区岩矿石标本视电阻率统计表 (严新泺等，2015)

3 地球物理方法及数据处理

3.1 测线布置与数据采集方法

根据收集与实测地质资料，推断工作区主要的构造方向为北西-南东向，故沿北东-南西向布设了3条AMT测线，即36、56、128线，线距不等，剖面观测点采用华测RTK X90仪器定点，点距约40 m，共完成物理点147点。

本次AMT测量工作，仪器采用的是美国EH-4型StrataGem连续电导率仪。沿测线方向上用不极化电极测量电场Ex；在垂直测线方向上用磁棒测量磁场Ey，离前置放大器一般需要大于5 m，用地质罗盘(经磁偏角纠正)定磁棒方向，方位差小于1°，AFE(前置放大器) 放在测量点上，并接地；测量方式为EH-4标量，采集频段覆盖1～100 kHz。为了使所有数据都可用于数据处理，对测点点位、磁棒方位、水平的现场检查超过70%；各测线均做了重复测量检查，对误差较大的点、可疑点等，进行重测或补测。

3.2 数据处理方法

野外数据采集完成后，对所有的单点记录进行数值剔除处理，如剔除个别受高压电线干扰的无法避免的强干扰点，其次通过频谱分析等，可消除干扰(冯兵等，2014)，最后采用平移法与二维反演方法进行静态效应校正。

本次野外采集的物探数据，首先采用带地形的Bostick反演，接着将反演结果用Surfer8.0软件生成等值线图，再转成MapGIS数据格式，最后用MapGIS 6.7生成视电阻率断面图，获得的AMT测深电阻率反演联合剖面(图3)基本能够反映出该区的断裂构造的延伸深度、空间分布形态及大致产状。

图3 工作区36～128线AMT剖面图

4 AMT法成果解释及验证

4.1 AMT法应用效果

通过对工作区地表及浅部地质特征进行综合研究，结合地质资料，对36、56、128线AMT剖面反演结果作出如下解释：

(1)36线AMT电阻率剖面图异常可划分为3处低阻异常带，编号分别为36-1、36-2、36-3(图3)：36-1电阻率异常带浅部近乎直立(标高700～350 m)，深部近乎水平(标高175m上下)，总体呈南西倾斜；该带电阻率低于200 Ω·m，地表位置与剖面上F1断裂位置相吻合，推断为F1断裂破碎带；该带深部大面积呈水平状，可能由于破碎带具有矿化，同时含水叠加，导致电阻率偏低；36-2低电阻率异常带总体呈南西倾，从地表延伸至320 m标高，电阻率低于1000 Ω·m，地表位置与剖面上F2断裂位置较吻合，推断为F2断裂破碎带；36-3异常带电阻率为200～500 Ω·m，整体呈北东倾斜，与F1、F2断裂倾向方向相反，推断为次级断裂破碎带。

(2)56线电阻率剖面图上，高电阻率和低电阻率均有出现，低电阻率多呈条带状，高电阻率比较零散，无明显形态特征，该电阻率剖面图异常大致可划分为4处低阻异常带，编号分别为56-1、56-2、56-3、56-4(图3)。56-1电阻率异常带近乎水平展布(标高500～650 m)，倾向南西，电阻率均小于100 Ω·m，结合地质资料，可能为次级断裂破碎带；56-2电阻率异常带，在500～700 m标高近乎直立，500 m标高以下产状变缓，总体向西南倾斜，根据地质剖面资料，该带地表位置与F2断裂位置较吻合，推断为F2断裂破碎带；56-3低电阻率异常带在600～700 m标高较缓，呈串珠状，500～600 m标高以下逐渐变陡，500 m标高以下又变缓，总体电阻率为200 Ω·m左右。结合剖面地质资料，浅部推断为F1区域断裂破碎带，深部大面积的低阻异常，可能为F1区域断裂破碎带所致，不排除有F2断裂参与。56-4低电阻率异常带在0～300 m(未见底)标高左右展布，可能与隐伏次级断裂有关，也有可能是二叠系灰岩溶洞。

(3)128线AMT电阻率剖面图异常可划分为3处低阻异常带，编号分别为128-1、128-2、128-3(图3)。128-1低电阻率异常带，从地表一直延伸至0 m标高以下，其中700～500 m标高较缓，向西南倾斜，500～200 m标高逐渐变陡，总体电阻率低于500 Ω·m，200 m标高以下有往北动方向变化的趋势，整体呈“C”形状，结合地质资料，推断为F1断裂破碎带引起；128-2低电阻率异常带从地表一直往下向西南倾斜延伸，倾角稍陡，推断为F2断裂破碎带引起;128-3低电阻率异常带在800～500 m标高展布，向北东方向倾斜，与128-1、128-2低电阻率异常带相交，电阻率多小于100 Ω·m，推测为次级断裂带，再间接含水引起。

综合36、56、128线AMT剖面(图3)，可以得出F1、F2断层深部总体仍向南西倾斜，由36、56线可以发现F1断裂破碎带展布形态较相似，高程南高北低，有可能F1断裂破碎带在56线以北有向北西侧伏的趋势，需要在详查阶段布置更多物探剖面进行控制。由于深部断层产状变陡，布置钻孔时应布置斜孔，方位南东。

4.2 钻探验证

为了验证该方法解译的可靠性，以及对构造识别的有效性，按照由浅入深的原则，在36线、56按照工程网度，垂直构造方向上选择成矿有利部位布置了2个钻孔，钻孔编号为ZK3602、ZK5602(图4)，其中ZK3602进尺64.50 m，在孔深36.35～38.95 m处出现金矿体，金矿(化)体累加真厚度为0.81 m，平均品位2.62 g/t，最高品位达2.92g/t；ZK5602进尺158.79 m(图4)，在孔深88.56～94.28 m处出现金矿体，金矿(化)体累加真厚度为3.65 m，平均品位1.74 g/t，最高品位达2.25 g/t，位置均与AMT断面对应的中-低阻带相吻合，说明在工作区应用AMT法是有效的；在钻孔ZK360与ZK5602中，矿(化)体上、下部均可见有碎裂岩，说明推断的断裂带存在，总体表明AMT在工作区具有较好的识别效果。

图4 36线AMT测量结果与钻孔验证图

5 结论

(1)本次在顶头金矿工作区施测了3条AMT剖面，由剖面可以看出：地表至深部100 m标高处存在中低阻异常，结合地表及浅部地质特征，推断F1～F2断裂在深部总体向南西延伸。

(2)经过在36线、56线布置钻孔验证，取得了较好的找矿效果，达到了查明断裂构造深部延伸情况的目的，为后期探矿工程提供依据，在下一步工作中，可以在128线布设钻孔加以验证，同时亦可以在36线、56线布置第二排深孔加以验证。总体表明AMT方法在该区识别断裂构造是有效的，再加上该方法布点灵活、比较低廉等优点，可在该区域勘查同类型金矿时进行推广应用。

[附中文参考文献]

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