MT、CSAMT和磁法在高放废物处置库预选区的探测与应用

张赓，赵宏刚，庹先国，3，金远新，汪楷洋

（1.成都理工大学，四川 成都 610059；2.核工业北京地质研究院，北京 100029；3.西南科技大学，四川 绵阳 621010）

MT、CSAMT和磁法在高放废物处置库预选区的探测与应用

张赓1，赵宏刚2，庹先国1，3，金远新2，汪楷洋1

（1.成都理工大学，四川 成都 610059；2.核工业北京地质研究院，北京 100029；3.西南科技大学，四川 绵阳 621010）

在高放废物深部地质处置过程中，围岩岩性、完整性及空间分布特征是构成天然屏障的关键地质因素。新疆某预选地段分布有大量花岗岩，场址评价工作初期开展了MT、CSAMT和磁法综合物探测量。据电性和磁性异常特征，初步查明花岗岩体的平面展布、底板埋深等分布特征，探测并验证了工区深大断裂的存在。3种物探方法相互印证，突显了综合物探方法的技术优势，为后续场址评价工作提供了参考。

高放废物处置库；大地电磁；可控源音频大地电磁；高精度磁法；花岗岩

经全国筛选、地区预选，新疆某地成为我国高放废物处置库六大预选区、21个地段之一［1，2］，构成天然屏障的围岩为花岗岩。该地段花岗岩体的完整性、分布特征是高放废物处置库新疆预选场址评价的重要依据。目前新疆预选区地段对比评价工作相对较弱［2］，前期地质资料匮乏、针对性较低。本次工作主要采用快速、经济的物探手段进行初步探测，查明花岗岩体内部断裂发育及岩体空间分布特征等。

电磁法、磁法作为物探方法的重要分支，在中深部矿产调查、工程勘察、构造研究等方面发挥着重要作用［3-6］。采用电磁法（MT、CSAMT）联合磁法对本次工作进行综合研究，进一步突显综合物探方法的技术优势［3］，减小物探方法的多解性，为后续评价工作提供佐证。

1 地质概况与地球物理特征

1.1 工区地质概况及岩体特征

工区位于新疆哈密市境内，区内地貌属戈壁山地，植被稀少，地形南北两端高差较大，中部相对平缓。区域构造上处于东天山古生代构造带南缘阿齐克库都克尾亚深大断裂与库鲁克塔格星星峡大断裂之间。区内花岗岩体呈块状结构，顶部及边缘有围岩捕掳体。岩体东、西两侧及北部侵入中元古界天湖群变质岩及片麻状花岗岩体，南侧侵入下二叠统红柳河组，接触界面多外倾，产状明显切割片麻理，为突变式侵入接触关系。钻孔揭露岩体内部面理不发育，岩性单一。以海西期花岗闪长岩和英云闪长岩等为主体，其中夹杂一些在岩浆结晶分异过程中形成的或后期侵入的细粒花岗岩等。

1.2 地球物理特征调查

从工区内具代表性岩（矿）石标本的物性测定结果看，区内岩石磁性差异较明显，剩余磁化强度（Mr）和磁化率（κ）不高，强弱次序为：花岗岩＞灰岩＞石英砂岩（表1）。电性方面，砂砾岩、石英砂岩和粉砂质板岩电阻率普遍较高，视电阻率变化范围在200 Ω·m以上。花岗岩、变质岩和灰岩，受不同程度风化、矿化影响，近地表电阻率一般较低，深部电阻率较高（达5×103Ω·m～1×105Ω·m），与蚀变带、断裂具明显电阻率差异。

表1 工区代表性岩（矿）石磁性参数测定统计表Table 1 Magnetic parameters of typical rock（ore）in work area

2 数据采集及资料处理

2.1 测线布设及参数选取

为研究花岗岩体整体分布特征，物探测线按“#”字型布设（图1）。在测线T1、T2、T5上开展MT测量，测线T1、T3、T4、T6上开展CSAMT和磁法测量。通过现场试验，综合选取MT测量点距1 100 m，观测时间超过20小时。CSAMT测量点距200 m，场源电极（A、B）间距1.2～1.5 km，收发距10～12 km，记录频段1～8 192 Hz。磁法测量点距为50 m，同时测量ΔT与垂向梯度值。

图1 测线布置图及断裂解译图Fig.1 Lines layout and fault interpretation chart

2.2 资料处理流程

MT资料处理主要进行“数据解编转换→编辑平滑→极化模式识别→静位移校正→横向滤波→反演计算→编辑成图”等处理流程。CSAMT资料处理主要进行“预处理→圆滑滤波→近场校正→静态校正→反演计算→编辑成图”等处理流程。磁测资料处理主要进行“差值计算→日变改正→梯度改正→零点改正→纬度改正→编辑成图”等处理流程。

3 资料解释

解译重点是识别电阻率和磁异常。结合研究目标，本次据MT纵向电性特征来识别花岗岩底板深度。据MT、CSAMT浅部电性特征及磁异常曲线综合判断工区基底构造格架及基底起伏特征。据MT、CSAMT横向电性特征及磁梯度异常曲线综合确定深大断裂及隐伏小断层。据总体电性、磁性变化特征综合确定花岗岩空间发育形态。下面以测线T1、T3、T5为例进行逐条解释。

T1测线全长约21 km，自北向南测量，采用MT、CSAMT和磁法进行综合探测。从反演电性和磁性剖面来看（图2，自上而下分别为MT二维反演图、CSAMT二维反演图、磁异常曲线图），整体受F1、F2、 F33条EW向北倾的深大断层控制，其中F1断裂有较强磁梯度异常响应，由断裂中充填较强的接触低阻强磁变质岩体引起，表明该断层早期为岩浆侵入通道边界。花岗岩体受F1、F2断层控制，于测线4～13 km处展布，南北宽约8 km，整体较完整。从异常范围看，该花岗岩体下底界面在标高-7 km附近，岩体两侧充填接触变质岩体，电阻率较低。基底自北向南逐渐加深，中间缓慢起伏，南部基底厚约0.5 km，北部基底厚度超过1 km，平均约1 km。从磁测剖面异常看，磁异常北高南低，反映了基底起伏特征。局部锯齿异常应为浅部变质岩体不均匀分布引起。

T3测线全长约20 km，自北向南测量，采用CSAMT和磁法进行综合探测。从CSAMT电阻率异常来看（图3，自上而下分别为CSAMT二维反演图、磁异常曲线图），剖面整体受F1、F2、F3断层控制，磁异常梯度在整条测线上有较强相应。表明测区中部变质岩体分布零散，浅部断层发育，特别是在F1、F2断层处出现较宽、较强的双峰梯度值，说明F1、F2断层为深大断裂，分布范围较宽。从电性剖面和磁异常剖面综合来看，电阻率较高的异常应为侵入花岗岩体，较弱电阻异常应为强变质岩体或含磁性矿化变质岩体引起。磁异常在F1、F3断层及以南都有很强的磁异常显示，电性表现为低阻，这可能与蚀变矿化物质有关。基底起伏平缓，中部相对较深，两侧较浅，与磁异常变化趋势一致。

图2 T1测线反演成果图Fig.2 Inversion chart of line T1

图3 T3测线反演成果图Fig.3 Inversion chart of line T3

T5测线全长约18.5 km，自西向东测量，采用MT进行探测。从MT电阻率特征看（图4），剖面整体受F4、F5断层控制，断层夹持低阻异常，应为接触变质蚀变带，其电阻率较低，或部分充填水。F4断层西侧高阻岩体应为侵入花岗岩体，电阻率较高，异常形态深部较完整，F5断层东部浅部有拆离特征，形成F5断层。从电阻率异常特征来看，该花岗岩体下底界面位于标高-7 km附近，相比之下西侧略深，东侧变浅。基底中部相对较浅，中东部由于存在花岗岩体拆沉，形成的F5断层使东部基底局部加深，但变化相对平缓，基底平均厚约0.8 km。

图4 T5测线MT反演成果图Fig.4 MT inversion chart of line T5

按上述测线解释思路，对工区其它测线进行解释。总体来看（图1），工区花岗岩体至少受3条EW向F1、F2、F3区域深大断裂控制，其中F1为捷山子断裂，F2、F3为红柳河断裂。断裂分布较宽，多显示低阻高磁及强磁梯度异常，推断为断层充填高热蚀变物质引起。综合物性特征来看，花岗岩体完整，位于工区中西部，主体夹持在F1、F2断裂间，呈团块展布，东部局部有拆离。其下底平均延伸深度可至标高-7 km左右，西侧较东侧略深，随深度增加岩体具向北部发育趋势。

4 结论

（1）工区有高压线及铁道干线穿过，对MT而言，可通过合理偏移测点、控制观测时间及配合远参考技术，降低电磁干扰影响。

（2）工区开阔平坦，具开展CSAMT有利的地形条件。但干燥的地表对接地条件影响较大。可采取加长钢棒、埋置铝板等方法增加发射极的供电电流。同时，地表干燥导致工区近场效应严重，可通过适当增加收发距，降低最低远场频率。

（3）工区大风天气对磁法基站的稳定性，及磁梯度测量时上下两个磁探头的一致性具一定程度影响，作业时需注意。

［1］王驹，徐国庆，郑华铃，等.我国高放废物地质处置进展［J］.世界核地质科学，2005，22（1）：5-16.

［2］苏锐，程琦福，王驹，等.我国高放废物地质处置库场址筛选总体技术思路探讨［J］.世界核地质科学，2011，28（1）：45-51.

［3］刘方，张晓帆，陈川.综合物探方法在新疆某铜矿区中的应用探讨［J］.新疆地质，2013，31（1）：113-116.

［4］姚卫星，蒋忠祥，杨春雨，等.综合物探法在东昆仑依阡巴达铁矿勘查中应用［J］.新疆地质，2012，30（4）：493-497.

［5］陈煊，胡树林，郭志，等.可控源音频大地电磁测深法在永定河隧道勘察中的应用［J］.工程勘察，2013，（1）：81-85.

［6］陈庞龙，肖骑彬，赵国泽，等.用大地电磁测深法探测深圳断裂带的结构特征［J］.地震地质，2010，32（3）：360-371.

［7］张赓，庹先国，李彬，等.综合地球物理方法在隐伏断层探测中的技术优势［J］.金属矿山，2013，（1）：110-112.

Exploration and Application of MT，CSAMT and Magnetic Method in High-level Radioactive Waste Disposal Area of Sinkiang Preselected Area

Zhang Geng1，Zhao Honggang2，Tuo Xianguo1，3，Jin Yuanxin2，Wang Kaiyang1
（1.Chengdu University of Technology，Chengdu.Sichuan，610059，China；2.Beijing Research Institute of Uranium Geology，Beijing，100029，China；3.Southwest University of Science and Technology，Mianyang，Sichuan，621010，China）

In the process of disposal of deep geology in high-level waste，the key factors of constitute a natural barrier are the rock’s lithology，integrity and its spatial distribution characteristics.The certain preselected area in Sinkiang has a huge number of granite.In the initial stage of site evaluation was carried out the integrated detection of MT，CSAMT and magnetic method.According to the anomaly characteristics of electrical and magnetic，it basically found the plane distribution of granite and growing distribution rules of buried depth.At the same time，we detected and tested the major dislocation in the deep.Three kinds of geophysical techniques to confirm each other which highlighted the advantages of the integrated geophysical exploration method and provided the

for subsequent site evaluation work.

High-level radioactive waste disposal area；MT；CSAMT；High precision magnetic method；Granite

1000-8845（2015）02-292-04

P631

A

2013-08-01；

2013-11-11；作者E-mail：zhgen@163.com

张赓（1986-），男，四川中江人，成都理工大学地球探测与信息技术专业在读博士，主要从事工程物探研究