可控源音频大地电磁法在矿区水工环工作中的应用<br/>--查明隐伏断裂展布特征及溶洞发育情况

可控源音频大地电磁法在矿区水工环工作中的应用
--查明隐伏断裂展布特征及溶洞发育情况

2015-02-22洪波罗张云峰

地球 2015年11期

关键词：电性岩溶电阻率

■洪波罗张云峰

（1江西省地质矿产开发局赣西北大队江西九江 332000；2江西铜业集团地勘工程有限公司江西德兴 334224）

可控源音频大地电磁法在矿区水工环工作中的应用
--查明隐伏断裂展布特征及溶洞发育情况

■洪波罗1张云峰2

（1江西省地质矿产开发局赣西北大队江西九江 332000；2江西铜业集团地勘工程有限公司江西德兴 334224）

为查明九江县金鸡窝铜多金属矿深部详查矿区隐伏断裂位置与空间展布特征，以及区内溶洞发育情况，在分析研究该区以往地质、物探、钻探等成果资料的基础上，以可控源音频大地电磁法（CSAMT）为主要手段，充分了解区内存在的地质问题。对矿区水文地质工程地质进行评价，为后期的矿山深部建设提供详实的物探依据。

隐伏断裂溶洞可控源音频大地电磁测深

0 引言

隐伏断裂是在地表无显示或出露不明显而潜伏地表以下的断裂，因其深切地层及衍生构造作用，往往形成深大导水、贮水通道。碳酸盐岩受地下水溶蚀，发育形态、规模各异的溶洞和裂隙，受其影响，形成富水性差异巨大的极不均质溶洞裂隙含水层。二者对矿区深部水文地质工程地质条件影响重大。因此，开展隐伏断裂与岩溶裂隙的探测和评价，对了解矿区开采技术条件，指导矿山深部建设规划具有重要意义。

可控源音频大地电磁法是通过分析地面观测的由人工可控制的电磁波信号在地球介质中激发的电磁波场数据来达到勘探地球内部导电性结构目的的人工源电磁测深法，该方法具工作效率高、抗干扰能力强、勘探深度大及分辨率高等优点。由于断裂及岩溶裂隙均会破坏地层连续性，造成地下岩层密度、电阻率及弹性性质等物理特性的不连续性变化，故采用此法来查明本区隐伏断裂展布特征及岩溶发育情况。

当有断裂存在，岩石破碎充水，其电阻率明显降低，在视电阻率曲线拟断面图上呈典型地“V”或“U”型反映；当有岩溶溶蚀现象存在，其视电阻率值降低，在地电断面图上反映为整体高阻异常区的局部圈闭或串珠状低阻异常特征。

本区位于江西省九江市城门乡联盟村，区内北东侧隐伏的F20断裂及岩溶溶洞，其发育产状、规模与空间展布特征，将直接影响矿区地下水补、径、排条件。通过对CSAMT视电阻率反演断面图分析，同时结合区内相关地质资料，查明F20断层和该位置处岩溶发育情况，以及测线北端是否存在二叠系龙潭组和长兴组页岩地层。结果显示出了断裂的位置与空间展布情况及溶洞发育特征，取得了较好效果，为水文地质工程地质评价工作提供了可靠地基础资料。

1 区域地质概况

城门山铜矿区位于长山-城门湖背斜东端西北翼，背斜总体走向北东东，西北翼倾向北西，倾角60～70°，核部由志留系中上统罗惹坪组的砂页岩组成，翼部则分别由五通组含砾石英砂岩及石炭系至三叠系碳酸岩组成，区内发育次一级的北东向断裂构造测区处丘陵湖滨区，第四系广布于湖区及地表，出露地层由南至北依次为志留系中统罗惹坪组、上统纱帽组，泥盆系下统大冶组及中统嘉陵江组。通过对区内岩石与九瑞矿集区的孔深物探电性测井资料比照统计，得出不同岩性地层、岩体、矿体具有明显的电性差异。断裂构造破碎带与围岩具有显著地低阻特征，岩溶与围岩具有较明显的低阻异常。因此，在区内利用CSAMT方法圈定隐伏断裂及岩溶具备良好的地球物理前提。

2 测线统计

为了达到勘探目的，结合区域地质资料，此次工作共布设2条测线。其中L1：长度：560m，方位147°，测点：15个；L2：长度：680m，方位147°，测点：18个。

3 CSAMT野外观测系统

在CSAMT野外工作中，目前多采用的是赤道偶极测量装置，本次勘探使用了加拿大凤凰公司生产的V8电法工作站，日本大洋TDK27000TE发电机、TXU-30发射机、V8-6R多功能接收机、RXU-3ER辅助接收机、AMTC-30高频磁棒。

图1 L1剖面综合剖面图

图2 L2剖面综合剖面图

4 数据处理

对CSAMT野外原始数据经随机软件CMT PRO VERSION进行回放检查，并剔除个别干扰频点，形成待反演的PLT文件。再由MTsoft2D反演软件进行预处理及一维Bostick反演，生成点位、深度、电阻率一一对应的dat格式的数据文件。最终利用Surfer软件绘制出各条剖面上的视电阻率断面等值线图。

5 资料解释

L1：由图1可知，L1剖面整体显示为上低下高的电性特征，其中自地表至-50m深度范围内呈低阻电性特征，视电阻率值小于50Ω·m，推断该低阻电性层为第四系覆盖层；其下部高阻电性层对应二叠系茅口组和栖霞组灰岩地层。在1020～1380点之间电性层横向较连续，无明显断裂异常反映，且剖面小号端也无明显向左倾的低阻电性层。因此，推断断层F20未东延至L1剖面位置，该位置处不存在二叠系龙潭组和长兴组页岩地层。在1420～1500点之间-100m～-800m深度范围存在一明显的近乎直立低阻异常带，推断该位置处为破碎蚀变带。在1020～1380点之间自-50m～-300m深度范围内高阻电性层局部视电阻率等值线发生弯曲，电性层局部出现不连续，表明该位置处岩性不完整，推断该位置处为岩溶发育区。

L2：由图2可知，L2剖面自上而下显示为低、高、低、高的电性特征，推断浅地表的低阻电性层为第四系覆盖层；其下部的高阻电性层为二叠系茅口组和栖霞组灰岩地层；再向下为低阻条带状电性层，向北西倾伏，推断该低阻电性层为破碎蚀变岩体，岩性蚀变强烈，较破碎，尤其是视电阻率等值线梯级带由陡变缓以及凹槽弯曲处；该剖面右下角的高阻电性层推断为石炭系黄龙组灰岩地层。在1020～1540点之间电性层横向较连续，无明显断裂异常反映，且剖面小号端也无明显向左倾的低阻电性层。因此，推断断层F20未东延至L2剖面位置，该位置处不存在二叠系龙潭组和长兴组页岩地层。在1020～1500点之间-50m～-300m深度范围内高阻电性层局部视电阻率等值线发生弯曲，电性层局部出现不连续，表明该位置处岩性不完整，推断该位置处为岩溶发育区。

综上两条剖面的电性特征及其相应的地质解释，分析认为两条剖面上推断的破碎蚀变带位置处，岩石较破碎，易充水溶蚀，形成岩溶塌陷，并根据区内水文地质资料，分析认为两剖面上推断的破碎蚀变带对赛湖水由南向北径流起到了一定的阻隔作用；且两条剖面上均无断层异常特征反映，表明断层F20向东未延至此处，使得矿区东侧不能通过该断层与赛湖水贯通联系；两条剖面上均无二叠系龙潭组和长兴组页岩地层的电性特征反映。因此，推断该套地层延伸至赛湖中，未能起到阻水作用；高阻异常区的局部相对低阻异常推断为岩溶发育区，岩溶发育深度一般在标高-50m至标高-300m。