安徽省沿江地区典型矿床CSAMT异常模式构建

2011-01-05陆大进薛国强汤正江

石油管材与仪器 2011年4期

关键词：断面图闪长岩阻值

陆大进薛国强张凯汤正江

(1.安徽省勘查技术院安徽合肥) (2.中国科学院地质与地球物理研究所北京)

安徽省沿江地区典型矿床CSAMT异常模式构建

陆大进1薛国强2张凯1汤正江1

(1.安徽省勘查技术院安徽合肥) (2.中国科学院地质与地球物理研究所北京)

在安徽省沿江地区典型矿床进行综合物探异常模型构建,其中CSAMT法在异常模型构建中取得较好的效果,在深入认识矿区的成矿规律和控矿因素的基础上,对CSAMT数据进行了预处理和反演,成功地反映矿体(脉)附近电性规律,为类似地区勘查提供方法依据。

CSAMT隐伏矿;异常模式;成矿规律;地球物理勘探

0 引言

开展深部隐伏矿勘探工作是实现找矿重大突破的有效途径,对于缓解资源压力、促进经济发展和找矿理论发展均具有十分重要的意义。CSAMT法是一种使用人工源、在改变频率的条件下测量卡尼亚视电阻率进行测深的方法。以其勘探深度大(通常可达2 km)、分辨能力强、观测效率高等特点成为研究深部地质构造和寻找隐伏矿的有效手段[1]。

在安徽省沿江地区典型矿床开展CSAMT测量,对数据进行了处理。结合成矿规律和控矿因素,对CSAMT数据反演结果与已知地质情况对比,CSAMT法电阻率电阻率等值线形态,与已知矿体空间赋存状况进行对比。

1 区域地质特征及地球物理特征

1.1 庐江县龙桥铁矿地质特征及地球物理特征

地质特征:龙桥铁矿位于庐江县城东南30 km处的缺口镇,矿床处于庐枞火山岩盆地北部边缘与基底沉积岩的接合部位,柯家坦—黄梅尖断裂北东、黄泥河—练潭断裂与黄屯—小河庄断裂之间,属层控沉积—热液叠加改造型矿床。矿区地层主要由上侏罗统的火山熔岩、火山碎屑岩、沉积火山碎屑岩以及中、下侏罗统的陆相沉积碎屑岩组成。矿体主要赋存在中侏罗统碳酸盐岩向含铁—钙质泥粉质砂岩过渡的相变带中。矿体形态呈层状、似层状,主矿体长2 188 m,平均宽度512 m,平均厚度27.2 m,磁铁矿全铁平均品位44%。已探明铁矿石储量1.04亿t、铜金属量9.04万t、伴生硫278.6万t。

地球物理特征:位于庐枞盆地北部近EW向的航磁异常带内。矿区南部火山岩分布区为大片正异常反映,异常曲线呈急剧性跳跃,幅值约为1800-2600nT,北部沉积岩区为负异常区。异常比较零乱,总体走向为SE15°,与铁矿体总体走向基本一致。

主要岩石的电性差异比较明显:碳酸盐岩、二长岩为高阻,侏罗系火山岩为中阻,其经角岩化后阻值变高,金属硫化物矿石低阻。

1.2 安庆市东马鞍山铜铁矿地质特征及地球物理特征

地质特征:东马鞍山铜铁矿位于安庆市西北约17公里,矿区位于扬子准地台下扬子台坳,沿江拱断褶带安庆凹断褶束内。区内地层主要为三叠系碳酸盐岩与碎屑岩。主要褶皱为百子山倒转复背斜,次级的有铁铺岭向斜、西马鞍山背斜、龟形山背斜;断裂按展布方向分为北西向、北东向,近南北向与近东西向四组。东马鞍山铜矿为矽卡岩型接触交代矿床。

地球物理特征:磁异常形态规则、梯度较缓、幅值高,为具一定埋深规模较大的磁性矿体引起。

闪长岩体和灰岩阻值较高,其矿化蚀变或破碎充水时,电阻率明显降低;而铁铜等块状硫化物矿体具有典型的低阻;

1.3 铜陵市铜山铜矿地质特征及地球物理特征

地质特征:位于安徽省池州地区铜山,行政属铜陵市管辖。铜山铜矿大地构造位置处在江南地轴和淮阳古陆之间的下扬子拗陷褶皱带,位于其中的铜陵～贵池断褶束贵池背向斜的西端。褶皱构造线整体呈北东向展布。是长江中下游铜铁硫金(多金属)成矿带中部地段,主要矿产有铜、铁、铅锌、金、硫、钼、钨、锑等,其中:中型铜矿床1处、中型金矿床1处;小型铜矿床4处、小型金矿床2处、小型铅锌矿床1处;矿点多处。

地球物理特征:矿区附近航磁异常由两部分组成,分别反映了小河王岩体和铜山花岗闪长斑岩体,西部磁异常呈近东西向,强度500 nT;东部磁异常呈北东向,强度小于300 nT。

含铜磁铁矿、含铜黄铁矿等块状金属矿体具有典型的低阻高极化率特征;花岗闪长斑岩高阻低极化率;沉积岩、变质岩亦高阻低极化率。

2 野外工作布置及方法技术

龙桥铁矿布置一条CSAMT剖面22线,点距50 m,测点54个;东马鞍山布置CSAMT勘探剖面2条,点距50 m,物理点84个;铜山铜矿布置CSAMT勘探剖面1条,点距50 m,物理点42个。

图1 可控源CSAMT法标量测量野外布置平面示意图

可控源CSAMT法是以有限长接地电偶极子AB为场源,以AB偶极中点为顶点,其两侧60度张角扇区内,距AB轴线大于3～5倍趋肤深度的接收测线上,采用多道赤道偶极装置进行标量测量,可控源CSAMT法标量测量野外布置平面示意图如图1所示。在1×10-1～n×104Hz的频带内,同时观测与场源平行的电场水平分量Ex(f)和场源正交的磁场水平分量Hy(f),仪器自动计算卡尼亚视电阻率。电道Ex电极采用首尾相接的方式布设,磁道Hy磁探头垂直测线X方向。每个排列两台接收机(一台V8主机一台辅助机)和一个探头同时观测6个点。通过测量水平磁场(Hy)振幅、水平磁场相位(φy)、水平电场(Ex)振幅和水平电场相位(φx),计算出卡尼亚电阻率(ρ)和相位差Δφ=(φx-φy)。场源接地偶极子长度AB控制在2.3 km,收发偏移距≥8.541 km。供电电流达20 A。工作频率为0.125 Hz～9 600 Hz,共50个频点。

3 资料处理与成果解释[2～6]

地形对视电阻率影响正演模拟:在进行反演计算前,先对地形影响进行二维正演计算,然后将实测值减去地形影响值,进入反演计算。

近场校正:通过计算机,运用近场校正软件对原始数据进行了近场校正。

静态校正:通过空间滤波的手段,平滑地表局部异常源的影响,减小静态效应。另外还利用了平移法,将有明显静态的整条曲线平移到正常值位置。

反演:结合收发距R的大小,AB偶极的长度,发射电流的大小,采样间距等装置的详细数据进行合理的反演计算,得到地下不同深度处的电性分布剖面。

3.1 庐江县龙桥铁矿22线电阻率(ρ)断面图及地质解释

图2 龙桥铁矿建模CSAMT勘查22线视电阻率断面图

龙桥铁矿建模CSAMT勘查22线视电阻率断面图如图2所示。测线有9个勘探钻孔,控制深度约为标高-500 m,最深达标高-800 m。钻孔勘探剖面所揭示的主要为侏罗系砖桥组(J3zh)与龙门院组(J3l),地层向小号方向缓倾,火山碎屑岩为主,岩性复杂。侏罗系砖桥组约在标高-100 m上方,对应电阻率300Ω·m～900Ω·m;标高-100 m～-500 m之间为侏罗系龙门院组,中间夹有一层粗安斑岩(τ α π),对应电阻率为＜700Ω·m;下方为角岩化蚀变带(Hf),对应电阻率为700Ω·m～3 000Ω·m,钻孔大都在角岩化蚀变带附近终孔;ZK2204、ZK2201钻孔见黑云母二长岩体(Biη)终孔,对应电阻率为＞3 000Ω·m。矿体位于角岩化蚀变带上方侏罗系龙门院组内。

1025/22～2375/22点间上部电阻率300Ω·m～900Ω·m地区是侏罗系砖桥组,以喷溢相沉积为主,阻值相对龙门院组略高。下部阻值＜700Ω·m区域为侏罗系龙门院组及粗安斑岩夹层,矿体位于电阻率等值线梯度带附近,即龙门院组与角岩化蚀变带接触带附近。龙门院组下部阻值700Ω·m～3 000Ω·m为角岩化蚀变带(Hf),底部阻值＞3 000Ω·m为黑云母二长岩体(Biη)。

结论:CSAMT法能清晰的反映侏罗系火山碎屑岩与角岩化蚀变带电阻率梯度带,矿体位于梯度带附近的龙门院组。

3.2 安庆市东马鞍山铜铁矿1线电阻率(ρ)断面图及地质解释

东马鞍山铜铁矿建模CSAMT勘查1线视电阻率断面图如图3所示。

图3 东马鞍山铜铁矿建模CSAMT勘查1线视电阻率断面图

测线有9个勘探钻孔,控制深度约为标高-650 m。除浅部及钻孔ZK016、ZK16外,钻孔勘探剖面所揭示的大部分为闪长岩体(δ),因岩体矿化蚀变程度不同,在CSAMT法电阻率断面图中电阻率值变化较大,闪长岩体和透辉石化闪长岩(δd)带阻值为300Ω·m～3 000Ω·m,蚀变闪长岩(Mδ)阻值＜300Ω·m,在整个剖面中形成“丿”形低阻带。浅部三叠系铜头尖组(T3t)粉砂岩、粉砂质泥岩阻值300Ω·m～700Ω·m,局部阻值＞700Ω·m;铜头尖组下部月山组(T2y)粉砂岩、粉砂质页岩电阻率值略小于铜头尖组,阻值也在300Ω·m～700Ω·m;ZK016、ZK16钻孔揭示的三叠系南陵湖组(T1n)厚层灰岩表现为高阻,与闪长岩体电阻率值接近,阻值高于700Ω·m,常值为n×103Ω·m。

在2175/1点附近的岩体与围岩接触带部位,等值线密集、扭曲,两侧电性特征差异较大,断层迹象明显,这与钻孔所揭示断层部位较为吻合。

1025/1～2175/1点间浅表为第四系覆盖,其下中阻(300Ω·m～700Ω·m)地带推测为三叠系铜头尖组、月山组“残留体”。“丿”型低阻带是蚀变闪长岩反映,低阻带上部为闪长岩及闪长玢岩脉(含有矿脉),下部为透辉石化闪长岩带,是主要赋矿部位。

结论:透辉石化闪长岩带、闪长玢岩脉是主要赋矿部位。CSAMT法对主要赋矿体本身电性反映并不十分显著,但对岩体与围岩接触带、蚀变闪长岩带、断裂构造均有较好的显示,这些都与成矿密不可分,可通过CSAMT法间接找矿。

3.3 铜陵市铜山铜矿 Z线电阻率(ρ)断面图及地质解释

铜山铜矿建模CSAMT勘查Z线视电阻率断面图如图4所示。

图4 铜山铜矿建模CSAMT勘查Z线视电阻率断面图

距测线约40 m范围内有6个勘探钻孔,控制深度约为标高 -600 m～ -900 m。钻孔资料(钻孔ZK3703、ZK2904除外)显示:上部三叠系(T)深度在标高-200 m～-400 m,阻值n×102～n×103Ω·m。约在-600 m下部是花岗闪长斑岩体(γ δ π),显示为低阻中的弱高阻(n～n×10Ω·m)。中间二叠系(P)上部阻值n×10～n×102Ω·m,下部阻值n～n×10Ω·m。矿体位于二叠系与花岗闪长斑岩体接触带附近。2875/Z下方矿体由垂直测线方向的钻孔剖面控制。

1325/Z～1825/Z点浅部石英闪长玢岩(Qδ μ)体由钻孔ZK3703、ZK2904控制,阻值为n～n×102Ω·m。其阻值与围岩阻值接近。

断面图上部三个高阻异常中心是三叠系灰岩引起的。中间二叠系底部阻值很低,屏蔽其下部地质体。底部三个低阻中的弱高阻(n～n×10Ω·m)异常中心是花岗闪长斑岩体引起,因二叠系低阻层屏蔽作用,引起下部岩体、地层电阻率显示值变小。矿体位于二叠系与下部岩体接触带附近,接触交代是其成矿类型。

结论:CSAMT法能清晰地反映三叠系及部分二叠系引起的高阻电性界面,有效划分地质单元。CSAMT法反映的深部低阻异常中的弱高阻异常是花岗闪长斑岩体引起的,二叠系与岩体接触带是主要赋矿部位。