AMT方法在纳米比亚欢乐谷地区的应用研究

喻翔，张儒亮，腰善丛，范洪海，王生云

（核工业北京地质研究院，中核集团铀资源勘查与评价技术重点实验室，北京 100029）

AMT方法在纳米比亚欢乐谷地区的应用研究

喻翔，张儒亮，腰善丛，范洪海，王生云

（核工业北京地质研究院，中核集团铀资源勘查与评价技术重点实验室，北京 100029）

纳米比亚欢乐谷地区存在大面积的草原覆盖区，地表露头较少，铀矿地质找矿工作面临着较大的困难与挑战。针对以上问题，开展了音频大地电磁法（AMT）剖面测量工作，初步查明了草原覆盖区的电性结构，划分了不同岩性界面，推断出了2条构造破碎带和1处背斜构造，为研究区铀矿找矿工作提供了依据，同时也表明了AMT方法能够有效探测研究区深部地质结构。

音频大地电磁法；地电信息；构造破碎带；纳米比亚

纳米比亚近一半的地区为基岩出露区，其他地区被地表沉积物和沙漠覆盖。纳米比亚欢乐谷地区及邻区产出有白岗岩型铀矿床，其地质背景、铀成矿构造环境有别于国内的花岗岩型铀矿床，具有典型独特的成矿模式［2］，其主要受纳米比亚中部的达马拉造山带控制。欢乐谷地区内草原覆盖区地质构造、地电信息等研究缺乏翔实可信的地质、地球物理资料支持，有关草原覆盖区断裂构造、电性结构等问题仍存在着较大疑惑。

Berning J［1］等针对欢乐谷地区西侧的罗辛铀矿床总结了矿床特征并推断了寻找铀矿化的有利标志，认为铀矿床产于达马拉造山带的中央带中的条带状白岗岩体内，铀矿化与岩浆侵入作用和后期构造岩浆活化作用有关。聂江涛等［2］研究了欢乐谷地区构造地质特征并分析了其控矿作用，认为欢乐谷地区大地构造位置属于中部褶皱带—达马拉造山带南部中央带，韧性剪切带控制铀矿分布、含铀白岗岩产状、形态等。Olive R等［3］讨论分析了达马拉造山带内的电性特征，认为在地表以下10 km范围内分布两个高阻体；奥特塞布断裂和奥玛鲁鲁线性构造带内有一个由花岗岩和沉积变质岩形成的高阻体。Ute W等［4］通过二维反演模型推断有一个低阻的横向延伸范围大的构造带平行于奥玛鲁鲁线性构造带。

1 草原覆盖区音频大地电磁探测

1.1 研究区概况

欢乐谷地区位于纳米比亚中西部，首都温得和克以西200 km。西南侧边界有著名的罗辛（Rössing）铀矿床，北东侧有瓦伦西亚（Valencia）铀矿床，研究区界限的西侧紧邻有胡萨布铀矿床（图1）。该区正好处于纳米比亚铀矿成矿区的中心部位，该区主要区域线性构造方向为NE向，一系列的NE向褶皱和断层发育。含铀花岗岩（白岗岩）和第三纪古冲沟体系也主要为NE向分布。欢乐谷地区显示的构造形式是穹-褶式，许多花岗岩的定位与穹隆相伴，并见环形构造。岩石中各种片理、片麻理和节理发育。多期褶皱在该区可识别，最早期褶皱为NW向，后期的褶皱方向为NE向。该区地层主要包括达马拉层序、第三纪钙结岩和第四系。

1.2 音频大地电磁法原理简介

音频大地电磁法测量的是某个观测点上由天然场源产生的电场和磁场的水平分量。同一频率的电、磁场水平分量的比值，是电性阻抗并且在一定条件下，这个阻抗是介质电性的函数。由于趋肤效应（趋肤深度见公式（2）），随着电磁场频率的降低，场的穿透深度将增大，因而可以在单个测点上了解深度方向上地球电性的分布特征。

式中：δ——趋肤深度；D——探测深度，ρ——电阻率；f——频率；其中ρ由公式（4）求得。

由上述公式可知，当改变电磁波的频率时，也就改变了电磁波的探测深度。若采用不同频率的电磁场来测量视电阻率值，则可反映不同深度的电性分布情况，从而达到测深的目的。

在实践中，不同周期的大地电磁场水平分量的变化，反映了不同深度范围内的电阻率信息。因此，通过观测不同频率的电磁信号［5］，可以获得不同深度的电性信息，结合已知地质资料和地层情况，从而可以解译目的层的地质特征。

1.3 测量剖面位置

野外测量使用加拿大Phoenix公司生产的V8多功能电法仪。在草原覆盖区布设了A、B两条平行剖面（图2），方位约为135°，测点从测线西北方向开始，序号由小到大依次排列，点距为50m，线距为2 000m。

1.4 音频大地电磁资料分析

野外资料采集记录大地电磁的4个分量的时间序列，所观测的频率范围为1～10 000 Hz。为保证视电阻率、阻抗相位资料的周期长度，所有测点记录时间均超过20 min，资料处理采用SSMT2000数据处理软件，将观测的时间序列数据经过傅里叶变换，得到电磁场的功率谱，再采用Robust资料处理技术估算大地电磁张量阻抗。

图3给出的是测点A17、A19、A25、B37、B39和B47处视电阻率（ρ）曲线，纵观两条剖面各测点的视电阻率特征，发现沿剖面的曲线形态变化与地层划分有较好的对应关系。A剖面大多数点的曲线类型为K型，如A37和A39测点，其余点为KH型，如A47测点。K型特征反映了地下低-高的电性结构；而KH型反映了低-高-低-高的电性结构。A39测点视电阻率曲线尾部上升说明了草原覆盖区的花岗岩基底电阻率较高，较为稳定。B剖面的大多数点的曲线类型为KH型，如B17、B19和B25测点，其余点为K型。KH型曲线反映了地下低-高-低-高的电性结构，说明了B剖面地下整体上稳定的电性结构。

1.5 反演计算

采用EMAGE—2D大地电磁处理软件对数据进行预处理和反演计算。对部分测点的高频畸变和飞点借助相位资料进行恢复，并对原始资料进行静态校正，以保证视电阻率曲线不受静态畸变的影响。对预处理后的数据采用Bostick变换对数据进行一维反演，然后将其结果作初始模型进行二维正则化共轭梯度反演，最终得到A、B剖面的二维反演结果（图4）。由于沿测线多数测点的视电阻率曲线受局部畸变影响不严重，区域电性总体上是二维结构，二维反演可以较真实地反映地下电性结构。

2 剖面成果解释

在欢乐谷草原覆盖区完成了A、B两条平行剖面，其为东南走向的两条平行剖面，也是区内最典型的两条剖面。基于大地电磁二维反演结果（图4）和视电阻率、阻抗相位曲线（图3）的特点，并结合地表地质资料和断裂出露的情况，按照从南往北即A、B剖面解释。

从A剖面视电阻率反演结果图上可以看出，地表以下100m处有一明显电阻率界面，此界面以上电阻率相对较低（ρ＜32Ω·m），根据地质资料笔者推测为钙质胶结砂岩、砂砾岩和砾岩岩层，从此界面向下，电阻率相对较高且横向变化差异比较大，在剖面上1 000 m地下500m处、剖面2 000m地下800m处各有一低阻体，其中1 000 m处的局部低阻体（ρ＜128Ω·m）范围较小，厚度介于375～1 000 m，推测为裂隙或较小的断裂构造；而2 000 m处的低阻体电阻率值较低（ρ＜64Ω· m）且向下延伸较大，横向延伸范围较宽，由东向西其埋深从600 m逐渐增大至2 000 m，推测该处横向延伸较大的低阻体为背斜构造，电阻率低值可能是由构造破碎造成的局部充水所致。位于背斜构造两侧分别存在1处高阻体（ρ＞20 000Ω·m），推测为花岗岩。

从B剖面视电阻率反演结果图上可以看出，剖面整体可分为两段，0～1 000m处为第1部分，整体电阻率值较低，大致可以划分为4个电性层，即低-高-低-高；1 000～5 000m为第2部分，电阻率值较高大致划分为3个电性层，即低-高-低，这与区内的（Rössing组、Karibib组、Khan组）的岩性对应较好。Rössing组主要以泥质片岩和片麻岩等低阻岩石为主，Karibib组主要以致密的大理岩和钙硅质岩等高阻岩石为主，Khan组主要以角闪云母片岩和变质砾岩等低阻岩石为主。主要地层在1 000 m处横向上电阻率值变化剧烈，电阻率值由西向东从剖面500m的64Ω·m迅速增加到剖面1 200m处的10 000Ω·m，推测此处存在一个岩性不连续面或断裂构造。根据地貌和实际地质观测，该处地势低洼，位于该处的大理岩、钙硅质岩、泥质和半泥质片岩和片麻岩、云母角闪片岩等高阻岩石可能是被水流长期冲刷至此。剖面上4 000m附近，横向上电阻率也有所变化，但是范围比较小，推测可能为岩体破裂而造成的局部充水导致。

结合A剖面上1 000 m处的低阻体和B剖面上1 000m处的岩性分界面可以看出，这两处的断裂与聂江涛等推测的韧性剪切带位置基本吻合。

3 结论与建议

从研究区的构造等地质背景出发，采用音频大地电磁法在纳米比亚草原覆盖区两条剖面上开展了应用研究，完成了野外数据的采集、处理及解释，初步查明了研究区电性层的分布情况，推断出2条断裂构造破碎带和1处背斜构造，为纳米比亚地区铀矿深部找矿工作及综合研究提供了依据。由于仅开展了两条剖面的测量，推断结果可能具有一定的局限性，对其他草原覆盖区的研究还需要开展进一步的测量工作。但通过在纳米比亚的研究，说明了音频大地电磁法对探测草原覆盖区深部地质构造具有一定的作用。

［1］Berning J，Coorke R，Hiemstra S A，et al.The Rössing uranium deposit，Southwest Africa［J］. Economic Geology，1976，71（1）:351-368.

［2］聂江涛.纳米比亚EPL3602地区构造地质特征及其控矿作用分析［R］.北京：核工业北京地质研究院，2010:40-49.

［3］Olive R，Ute W，Tim V，et al.A magnetotelluric study of the Damara Belt in Namibia 1.Regional scale conductivity anomalies［J］.Physics of the Earth and Planetary Interiors，2003，（138）:71-90.

［4］UteW，Olive R，Volker H.A magnetotelluric study of the Damara Belt in Namibia 2.MT phases over 90°reveal the internal structure of the Waterberg Fault/Omaruru Lineament［J］.Physics of the Earth and Planetary Interiors，2003，（138）:91-112.

［5］李金铭.地电场与电法勘探［M］.北京：地质出版社，2005:165-166.

Research and app lication of AM T method in Happiness valley district in Nam ibia

YU Xiang，ZHANG Ru-liang，YAO Shan-cong，FAN Hong-hai，WANG Sheng-yun
（CNNC Key Laboratory of Uranium Resources Exploration and Evaluation Technology，Beijing Research Institute of Uranium Geology，Beijing 100029，China）

There are great challenges and difficulties in uranium geology work because of large area grass covered land and few outcrops in Happiness valley district in Namibia.To overcome the problems above，AMT method is undertaken to carry out profile investigation.After finding out electric parameters，different lithologic interfaces were divided，two fracture zones and one anticline structure were，thisworks laid the ground for the exploration of uranium deposit in Namibia and shew that AMTmethod is an effective one in finding underground structures.

AMT；geoelectric information；structure fracture zone；Namibia

P631.1＋2

A

1672-0636（2013）03-0153-06

2013-01-23；

2013-03-05

喻翔（1988—）男，江西赣州人，助理工程师，从事地球物理勘探研究。E-mail:yuxiang219@126.com

10.3969/j.issn.1672-0636.2013.03.006