CSAMT在下庄矿田的工作方法及应用

陈允森 赵艺川

摘要：通过此次CSAMT（可控源大地电磁测深）在下庄矿田的应用，说明CSAMT在深部找矿所起的作用，为今后找矿工作提供了新的找矿思路。

关键词：硅化带大脉型铀矿 交点”型矿化 卡尼亚视电阻率

P613

引言：下庄矿田作为我国的重要铀矿田，为我国第一颗原子弹提供了67%的原料，为我国的国防力量作出了突出贡献。下庄矿田从1958年开始到现在，经过几十年的勘探和开采，地表矿基本已查明，深部找矿势在必行。深部找矿存在找矿成本高，效率底。如何提高深部找矿，降低找矿成本，这就要求我们采取多种找矿方法，综合分析，提高钻孔命中率。2009年我大队与东华理工大学物探系合作，在下庄矿田部分地区进行了磁法测量与电法测量，下面我就CSAMT（可控源大地电磁测深）作简单介绍。

一、矿田地质构造、岩矿石

1、地质

下庄矿田位于贵东岩体东部，处于黄阪石英断裂带、马屎山断裂带夹持区与新桥一下庄新华夏系断裂带组交汇复合部位。矿田西部为大宝山矿区，矿田东部为大吉山矿区。本次测区位于下庄矿田南部。北东向新桥一下庄硅化断裂带与近东西向鲁溪一仙人嶂辉绿岩组交汇复合部位。区内主要分布有多期黑云母花岗岩，地质构造复杂。

2、构造

矿田内北东东向断裂构造带，主要有北部的黄阪断裂带，南缘的马屎山断裂带，形成时间较早，构成断陷夹持区，是控制矿田的主要构造带。两带之间分布有次级平行的86, 108, 14, 31号等硅化蚀变碎裂岩带，呈近等间距分布。矿田内北北东向硅化断裂带：从西往东呈近等间距分布，有明珠湖、新桥一下庄、102一石角围、仙人嶂、太平庵等五组，其中新桥一下庄硅化断裂带和102一石角围硅化断裂带为矿田主要成矿带。

3、岩石

矿田内岩浆活动具有多期多次特点，主侵入体、补充侵入体、中基性岩脉发育。主体岩石为燕山第一期主侵入花岗岩，呈岩基产出，岩体分相较好，岩性为渐变关系；中心相分布于矿田南部，出露面积小，岩性为粗粒（巨）斑状黑云母（二长）花岗岩；过渡相岩石在矿田广泛分布，岩性为中粒似斑状黑云母花岗岩。中基性岩脉成群成组近东西向分布，从北往南依次有水口-竹山下、黄阪-张光营、明珠湖-石示下、鲁溪-仙人嶂、中心段等五组，成分为辉绿岩。

4、铀矿

矿田内断裂构造与辉绿岩相互交汇，构成棋盘格子状，控制了铀矿床的分布。已探明18个铀矿床，铀矿化严格受构造控制，铀矿化类型按控矿因素分为硅化带大脉型、硅化带群脉型、“交点”型、碎裂岩型、变质岩型等五种。

二、工作方法

1、岩（矿）石参数测定

工作区前期开展系统的岩（矿）石电性测量工作。因样品形状不规则，采取圆柱形法与不规则形法标本测量。

圆柱形标本：如图1，这种装置利用于标本两端的供电电極A和B供电，而测量电极M和N对称地排列于标本的中部并紧紧地箍在标本上，用这两个电极测量待测的电位差。

电阻率根据ρ =K （Ωｍ）计算，装置系数按下式确定：

K= （1）

式中，S---标本截面积；l---测量电极间的距离。对于圆柱体，S=πd2/4(d为圆柱体的直径)。

不规则形标本：图2，它适用于形状不规则的标本，标本的一个表面作成平面，将电极布置在面的中部，供电电极A和B之间的距离至少要比标本的长度和厚度小一半。

电阻率根据ρ =K （Ωｍ）计算，装置系数按下式确定：

K=· （2）

式中L---电极A和B之间的距离，l---电极M和N之间的距离。

测量步骤：把标本浸入水中24小时，然后将其取出晾半天，使标本湿度接近自然状态。把供电电极和测量电极固定在标本上，其中供电电极用浸透硫酸铜饱和溶液的脱脂棉压住，然后用饱和硫酸铜溶液和出的面团固定。根据标本大小确定电极间的距离；将标本与电极和仪器用导线连接；给AB回路供电，测量电流强度及电位差。要求电流和电位差各取三次读数的平均值记录下。

按上面步骤测量所有岩石标本。

数据统计：测定岩石标本数量少于30块时，按下式求其平均

式中---第i快表白的观测值；n---标本快数。

从岩矿石的电阻率特点可以看本区铀矿层为低阻，辉绿岩脉为高阻，各种碎裂带为中阻，围岩（中粒、粗粒黑云母花岗岩）为中阻。目标层（铀矿层）电阻率与围岩电阻率的差异是存在的，并且明显，这就为电磁频率测深法测量的应用提供了地球物理前提。

2、电磁测量系统

仪器装备：野外施工使用加拿大凤凰地球物理有限公司研制的V8多功能电法仪数据采集系统，该系统由4部分组成。

发射系统：由发电机、T3发射机、RXU-TM发射源、控制盒子（控制器）四部分组成。

采集（接收）系统：由V8主机、RXU-3采集盒子、电极、磁棒、电缆等组成。

定位系统：利用全球卫星GPS定位系统，控制采集系统与发射系统之间及V8主机与RXU-3采集盒子之间时钟同步。

数据记录处理系统：V8主机、RXU-TM发射控制盒子、RXU-3采集盒子将所采集的数据保存在CF卡上，由读卡器完成与计算机之间的数据传输。

生产准备：在生产开始前按照设计与相关技术要求对各岗人员进行了技术交底；对供电电缆、测量电缆及其他若干辅助电缆进行了绝缘、导通性能检查；与此同时进行了仪器标定工作。

按技术规定要求，于2009年7月16日对电流控制盒、接收机合、磁棒等分别进行了标定。经检查，标定的相位曲线规则、光滑，符合《技术规定》的要求。

3、野外数据采集

本次野外CSAMT数据测量采用标量方式进行测量，点距30米，主要技术参数为：每个测点扫描观测30个频率，测量偶极MN平行于AB,测量电场的x分量Ex和磁场的y分量Hy，从而计算卡尼亚电阻率及相位差。采集频点见表2：

4、质量评价

测地质量评价：本次测地工作采用高精度GPS，结合森林罗盘及测绳来定位，点位误差不大于3米。

CSAMT数据质量检查

（1）仪器性能

按技术规定要求，对使用的仪器设备进行了标定，符合技术要求，可以投入生产使用。

（2）CSAMT测量质量评述

①数据采集质量：CSAMT数据采集质量验收与评价按《可控源声频大地电磁法勘探技术规程》(SY/T 5772-2002)的要求执行。各测点数据信号满足规范与设计要求，数据质量可靠。

②质量检查：野外数据采集期间，进行了同仪器、不同操作员、不同时间的质量检查工作。共计检查9个测量点，占总测点数的3.9％，重复测量了三个排列。满足规范与设计要求。从质检排列的振幅与相位对比图看，两处观测曲线形态一致，重复性好(见下面系列图)。资料可供处理分析解释用。

三、数据处理

1、数据处理流程

V8采集数据预处理由凤凰公司（加拿大）自己研发的Phoenix Geophysics V8-RXU Host Software来完成。采集数据结束后，对数据进行预浏览查看数据质量、格式转换输出为解释软件可以识别的数据格式。

本次野外采集的数据均在室内回放到计算机后进行处理，采用WinGLink软件进行一维反演，并结合东华理工大学地球物理系自行开发的反演处理软件联合进行分析处理。处理步骤为先人工剔除测量过程由于电极接地不好而产生的个别数据畸变点，而后将处理过的数据进行常规的一维模型反演和二维模型反演，最后采用SURFER软件作各测线的地电断面图。

2、圖件编制说明

（1）、实际材料图：主要标明各测线（测点）位置及简要地理要素。

（2）、卡尼亚视电阻率参数异常及解释推断拟断面图：本次测量得到频率、视电阻率、视电阻率误差、视相位、视相位误差。利用CO-CO数学模型进行反演拟合求取卡尼亚视电阻率参数，制图采用算术坐标，纵坐标为标高，横坐标为测点编号，为解释方便，纵横比例不同，单位为“米”，剖面方向自西北往东南方向，测点编号西北小，东南大，反演深度1000米。

3、本区地球物理电性场分析

本工作区电性差异与视电阻率异常：依据区域地质，钻探等资料分析，本区电性层为黑云母花岗岩、辉绿岩、硅化断裂带、石英断裂带。

黑云母花岗岩电阻率异常特征：本区花岗岩电阻率一般范围160～880Ω·m，平均值345Ω·m，表现为中阻，在断面图上为背景场。

辉绿岩电阻率异常特征：本区辉绿岩电阻率一般范围1400～13000Ω·m，平均值4273Ω·m，表现为高阻层，在色谱图上表现为亮色。

硅化断裂带、石英断裂带电阻率异常特征：由于构造裂隙带内岩石较破碎，往往在构造带内含地下水，从而造成电阻率较完整岩石的电阻率要低。这样在卡尼亚视电阻率拟断面图上表现为：存在构造裂隙的地段由于电阻率中等，表现在等值线断面图上为向下凹陷带或等值梯度带。不含水的断裂带表现为高阻，但较辉绿岩电阻率为低。

铀矿层或铀矿化层电阻率异常特征：本区铀矿电阻率变化范围0.5～50Ω·m，平均值17.0Ω·m，表现为低阻体，在色谱图上表现为暗色。

四、结果分析

46线：测线长1200米，测线方位1250。共有34个记录点。该线通过ZK46-1、ZK46-2钻孔，钻孔均见矿。

依据地球物理电性场特征，对图件进行判读解释为：

在记录点46-14～46-15位置处存在一硅化带、在记录点46-19～46-20位置左右存在一硅化带,上述二条硅化带可在地表看到。另外依据特征分析在下列位置推断存在小的硅化带，分别位于46-03、46-04～46-05、46-11～46-12、46-27、46-33。

依据铀矿层低电阻率特征以及存在于硅化带附近的特点，推断在记录点46－06，标高100米存在一铀矿；在记录点46-11～46-12，标高100米存在一铀矿；记录点46-15，标高-150米存在一铀矿；记录点46-19～46-20，标高0米存在一铀矿；记录点46-21，标高-350米存在一铀矿。

52线：测线长1080米，测线方位1250。共有36个记录点。

依据地球物理电性场特征，对图件进行判读解释为：

在记录点52-12位置附近处存在一硅化带、在记录点52-17～52-18位置左右存在一硅化带，上述二条硅化带可在地表看到。另外依据特征分析在下列位置推断存在小的硅化带，分别位于52-05～52-06、52-10、52-22.

在记录点52-16，标高50米往下推断存在一辉绿岩脉。

依据铀矿层低电阻率特征以及存在于硅化带附近的特点，推断在记录点52－03～52-04，标高-350米存在一铀矿；在记录点52-09，标高-300米存在一铀矿；记录点52-22，标高-50米存在一铀矿。

五、结束语

1、结合地质资料和钻孔剖面可以看出：视电阻率拟断面图等值线的封闭圈形态与量值，基本反映了本区各种电性层的赋存状态。高阻带或低阻带反映了硅化带的赋存位置，带中存在的低阻等值现象为铀矿的综合反映；背景场中的局部高阻为辉绿岩脉的反映。

2、剖面对应的低阻异常区基本反映了铀矿体低阻现象。

3、分析认为CSAMT测量，在该区进行铀矿勘探是可行的。

4、建议

1）、依据对电性参数异常解释推断成果断面图，建议在进一步结合地层、构造与成矿条件充分论证的基础上，对附图中异常位置特别是推断为铀矿体的部位进行工程钻探验证。

2）、工作区面积较大，工作量少，本次测量线距、点距均较大，导致本次资料仅能从断面上对电性参数异常进行了解。 建议对测区进行加密测量，以获取地下异常空间形态的三维分布。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。