CSAMT观测参数在银铅矿深部勘查中的应用研究

魏继祖， 张 晨， 闫晋龙， 梁芳敏， 段长生

(1.河南省有色金属地质矿产局 第六地质大队,洛阳 450018;2.成都理工大学,成都 610059；3.赣中南地质矿产勘查研究院，南昌 330000)

0 引言

河南龙门店银铅矿是河南省较大的金、银、铅矿之一，地理位置处于洛宁县的熊耳山北坡，北面的铁炉坪是大型银铅矿，在区域上控矿构造主要是马超营断裂和山前大断裂，矿床类型为低温热液构造蚀变岩型。

前人在该区开展了大量的研究工作，获得了有关银铅矿地质找矿、生产勘探和综合研究等地质成果。喻广军[1]对龙门店银铅矿的地质背景、地质特征进行分析，认为龙门店地区具有多种金属良好的找矿前景；范少军等[2]根据瞬变电磁法物探成果及成矿条件综合分析，推断矿区31条主要矿脉在200 m标高左右存在成矿有利地段，预测本区远景银金属量近千吨矿床；庞绪成等[3]综合温度测温与矿物学研究成果结论：盐度平均为31.35 wt%NaCl.eqv，矿床属中高盐度低温热液型银铅矿床；刘智琳等[4]通过对龙门店银铅矿床铅同位素分析认为，矿石铅以幔源为主，具壳幔混合特征；庞绪成等[5]龙门店银铅矿区岩石和矿石均有轻重稀土分异明显的特征，结合石英、黄铁矿、方铅矿及围岩的稀土元素配分模式对比，基本确定成矿物质主要来自岩浆热液。

矿区地球物理勘查手段主要为大功率激电面积性勘查工作，近年来通过1∶10 000激电扫面圈定了银铅矿致异常，根据矿脉特征通过坑探验证深部含矿情况，共计发现6条规模较大的含矿蚀变带，揭露了四个矿体。但前期主要工作区深部工程较少，控制深度有限，矿体深部延伸未得到控制，深部资源前景有待进一步查明。可控源音频大地电磁法(CSAMT)因其勘探深度大、抗干扰能力强及对异常体有良好的反映等优点，因而在矿产勘查等领域得到了广泛地应用[6-10]，也是本区深部勘查首选的地球物理方法。

笔者首先收集龙门店银铅矿区已有地球物理资料，分析开展CSAMT工作前提，通过收发距试验、抗干扰试验及频点选择试验优选采集参数，使用目前最先进的采集系统V8 2000.net电法工作站进行数据采集，后期钻探成果与CSAMT采集资料反演结果有较好的对应关系。

1 研究区地球物理前提

研究区龙门店矿床为石英脉-破碎蚀变岩型矿床，中低温热液成因。成矿作用为：区域变质-混合岩化-重熔花岗岩侵入-中低温热液充填交代。矿体的主要有用元素为银，伴生金、铜、铅等其他多金属，矿床工业类型为脉状银多金属矿床，找矿标志主要为：北东向构造蚀变带中金属硫化物(矿化)发育带。

从表1可见，方铅矿石、矿化矿石电阻率较低，与其他岩石的高电阻率特性相比，具有明显的电性差异，因此该区具备开展CSAMT勘探工作的地球物理前提。根据已有的区域地质资料，方铅矿石、矿化矿石主要赋存在北东向构控蚀变带中，因此可以初步地认为，在CSAMT电性剖面图上梯度变化带低阻异常为矿体可能的富集区，这是进行地球物理综合解释的认知基础。

表1 龙门店岩矿石电性统计表Tab.1 Resistivity statistics of rocks and minerals in Longmendian

2 采集参数优选试验

2.1 收发距试验

为了选择合理的收发距及发射偶极位置，对收发距为14 km和16.5 km处分别进行了供电实验，发射点AB处挖了深坑，最后根据当地地形地貌及地质概况，供电偶极距AB选择1 500 m供电，AB方向误差小于4°，供电A、B电极采用60*30铝板组合的铝板作为供电电极，埋上12块，埋入地下1 m深，并浇灌盐水以保持接地条件良好，减小接地电阻。供电电流在低频时可达16 A，信号发射时接收机电位信号可达10 u～200 u，供电效果较好。实验结果表明，当收发距=14 km时，进入近场的时间大约是频率为500 Hz，而当收发距=16.5 km时，进入进场的时间大约是频率为10 Hz (图1)，为了采集更多的远区数据，在测量时，选择收发距为16.5 km的场源进行测量，在其他线测量时，在保证供电信号强度的前提下，尽量选取收发距较大的场源。

图1 收发距等于16.5 km接收数据曲线Fig.1 Graph of distance from transceiver to receives(16.5 km)

图2 收发距等于14 km接收数据曲线Fig.2 Graph of distance from transceiver to receives(14 km)

2.2 频点优选试验

CSAMT法同样地随着频率的降低分辨力也会降低，虽然理论上频点设置越多对反演结果越有帮助，但从实际施工角度出发，考虑到工作效率的问题，应当有针对性的优选频点值及数量，既满足生产需求又能使目标体的异常信息更为丰富，因此在目标体对应深度相应的增加频点，可提高数据中的原始信息，从而获得更为准确的反演结果。

2.3 抗干扰试验

在CSAMT大地电磁测深中，数据质量的好坏是取得理想地质效果的关键，而评价数据质量主要取决于信噪比。目前CASMT法野外施工都会遇到电磁干扰，干扰因素有很多，不同地域、时间、空间都会遇到各种各样的干扰问题，干扰信息会掩盖地质体的真实信息，从而干扰我们对地质目标体的客观评价。解决电磁干扰问题是CSAMT法必须解决的问题。

本次工作在布置测线和实际施工时应尽量远离干扰源，由于山区人口分布特殊性，本次测量大部分都在山上，人文的电磁干扰相对较少，但部分测点近距人文活动区，其各道的视电阻率和相位曲线跳跃厉害，误差棒较大，曲线不圆滑，而且重复采集后并无改善。分析干扰源主要为地域干扰，有方向性的特点，因而对测线方位进行了适当调整，经对比发现适当偏离原测线10°后，数据质量得到了一定程度地提高(图3、图4)。

表2 龙门店CSAMT工作频率表Tab.2 CSAMT working frequency table in Longmendian

图3 受干扰点原测线方向视电阻率曲线图Fig.3 Apparent resistivity curve of interference point with the original line-direction

图4 受干扰点偏离原测线方向100视电阻率曲线图Fig.4 Apparent resistivity curve of interference point deviated from the original line direction of 10 degrees

3 资料处理及钻孔验证

3.1 资料处理

研究区共布置了2条CSAMT电法剖面(Y01号、Y02号)，两剖面方位角均为NW60°，与北东向控矿构造大体垂直(图5)。

使用MTsoft2.3商业软件进行数据处理，对比BOSTIC、OCCAM、RRI和NLCG(非线性共轭梯度法)等反演方法，选择了NLCG法反演电性断面图作为进一步解释的物探依据，地质地球物理综合推断解释图见图6、图7。

两条测线拟断面总体上看，电性特征横向上均匀分布，纵向上相间变化，高低阻异常明显。自上而下可分为五个电性层：最上面的第四系覆盖物为低阻层，部分桩号因地表接地电阻较高而呈现中阻特征，本次工作区第四系覆盖较少；往下为中元古界熊耳群许山组(Pt2x)中低阻层；再往下为石板沟及龙潭沟组地层接触带的中高阻层；在下为含矿蚀变条带或圈闭，属于低阻或中低阻特征；最下为古老的结晶基底高阻层。

根据电性层的变化情况，结合普查区地质资料，推断在标高800 m处为熊耳群许山组地层与太华群石板沟组地层接触界线，自界线至地表为熊耳群许山组地层，地层产状平稳，倾向南东，倾角25°左右，平均厚度约300 m；标高500 m处为太华群石板沟组地层与太华群龙潭沟组地层接触界线，界线上方为石板沟组地层，下方为龙潭沟组地层，两地层总体产状相对稳定，倾向南东，倾角22°左右，石板沟组地层厚约500 m,龙潭沟组地层厚约600 m。

两条剖面断裂构造发育，在太华群石板沟组地层与熊耳群许山组地层及太华群龙潭沟组地层的接触带上形成两处主要断裂(F1、F2)，F1断裂在测线上主要位于Y01线1500桩号，Y02线2250桩号附近；F2断裂在测线上主要位于Y01线3950桩号，Y02线4850桩号附近。F1、F2两个深大断裂深部1 000 m位置处均存在明显的低阻异常圈闭，同时Y02线断面图中两断裂在深部标高0 m位置处，出现明显的高阻异常体。F1、F2断裂产状较陡，倾向不一，倾角为75°～82°；在两深大断裂中间，地层经过多期地质构造运动，以及长期的变形变质作用改造，形成不同性质、不同方向的次级断裂构造，各次级断裂按测线相应命名为FY01-1、FY01-2、FY01-3 、FY01-4及FY02-1、FY02-2、FY02-3 、FY02-4、FY02-5(如图6所示)，次级断裂产状陡立，倾向不一，倾角在70°～80°。

图5 研究区CSAMT工作布置简图Fig.5 A CSAMT work-arrangement schematic diagram of the study area

图6 Y01线反演异常断面地质推断图Fig.6 Diagram of comprehensive inference and interpretation(Y01)

图7 Y02线反演异常断面地质推断图Fig.7 Diagram of comprehensive inference and interpretation(Y02)

图8 综合解释成果与后期钻孔验证成果对比图Fig.8 Graph contrast comprehensive interpretation results with drilling results

1)甲类异常。在F1、F2两个主要深大断裂构造带深部1 000 m位置，两断面上有明显的低阻异常圈闭，电阻率值在200 Ω·m以内，将异常命名为甲类异常。Y01线块状低阻异常圈闭规模大而均匀，异常中心深度在1 000 m左右，异常沿断裂走向方向稳定变化；Y02线豆荚状低阻异常圈闭规模相对狭窄、破碎，异常中心深度在700 m左右，异常沿断裂倾向稳定变化。推断岩体对甲类异常有明显影响。

2)乙类异常。在两深大断裂之间的次级断裂根部，在划分地层界线的下方，异常呈脉状或豆荚状产出，具舒缓波状变化，电性特征为中低阻表现，将此类异常命名为乙类异常。

在Y02线F1、F2断裂深部，电阻率等值线横向上梯级变化较陡，且下方有明显的高阻体存在，结合地质资料推断为岩体。岩体在Y02线深部有表征，而在Y01线无明显存在迹象，推断岩体在Y01线的深度较大，岩体自北东往南西下倾。

综上所述，结合已有化探资料分析，两测线在地表诸多点位有明显化探异常，且根据异常发现多处矿脉，如K9-1、K4矿脉分布在测线两端，矿脉异常的形态和分布严格受蚀变破碎带的控制，异常规模与蚀变破碎带规模成正相关，在F1、F2等断裂的膨大和分枝部位及断裂交汇处异常强度增高，规模增大。

3.2 钻探验证

根据地质地球物理综合解释成果后期在Y01线桩号2 200处，推断F1控矿构造带深部布置一钻孔ZK901，在甲类异常右侧揭露近100 m厚的矿体、矿化体或蚀变破碎带，与推断解释基本吻合，达到了预期勘探效果。

4 结论

CSAMT由于其信号强、抗干扰能力强、勘探深度大、分辨率高等优点，在隐伏银铅矿勘查中有着广泛的应用前景，但CSAMT却又有近场效应、分辨力与频率同步下降等问题的存在，而且抗干扰能力也仅仅是相比较天然场源方法，远不能满足人文干扰越趋严重的当代对方法本身的要求，使得其实际应用效果大打折扣。笔者通过实例试验对上述问题进行讨论，获得勘探区最佳采集参数，再对实测数据优选反演方法获得实际资料的CSAMT电阻率反演断面图，进而进行地质地球物理综合解释，后期钻探成果与解释结果有较好的对应关系，为CSAMT工作提供了方法借鉴，并为在理论上进行观测系统设计提供了实例参考。

[1] 喻广军. 河南洛宁县龙门店银铅矿地质特征及找矿前景分析[J] . 科技展望,2016(19)：318-319. YU G J. Luoning county longmen silver galena geological features and prospecting potential [J]. Prospective Science and Technology,2016(19)：318-319. (In Chinese)

[2] 范少军，何文平. 河南省洛宁县龙门店银铅矿地质特征及找矿前景[J] . 矿产与地质,2015，29(3)：306-310. FAN S J, HE W P. Geological characteristics and prospecting direction of Meizichong silver-polymetallic deposit in Guangdong [J]. Mineral Exploration,2015, 29(3)：306-310. (In Chinese)

[3] 庞绪成，赵少攀，杨剧文，等. 河南洛宁龙门店银矿成矿阶段划分及流体包裹体测温意义[J] . 地质与勘探,2015，51(5)：828-837. PANG X C, ZHAO S P, YANG J W, et al. Metallogenic stages and the homogenization temperature of fluid inclusions of the longmendian silver deposit in luoning city, henan province [J]. Geology and Exploration,2015, 51(5)：828-837. (In Chinese)

[4] 刘智琳，罗正传，郭保健等. 豫西龙门店银铅矿床铅硫同位素组成对成矿物质来源的示踪[J] . 黄金地质,2016，37(5)：26-29. LIU Z L, LUO Z Z, GUO B J, et al. Tracing indication of lead and sulfur isotope composition for the sources of ore-forming materials in Longmendian Lead - Silver Deposit in western Henan [J]. Geological Gold,2016，37(5)：26-29. (In Chinese)

[5] 庞绪成,郭跃闪,杨剧文,等. 河南省洛宁龙门店银铅矿稀土元素地球化学特征及地质意义[J] . 中国稀土学报, 2015，33(6)：747-760. PANG X C, GUO Y S, YANG J W, et al. REE Geochemical Characteristics of Longmendian Ag-Pb Deposit in Luoning Henan [J]. Journal of the Chinese Society of Rare Earths, 2015，33(6)：747-760. (In Chinese)

[6] 马振波，燕长海，李中明,等. CSAMT在河南郁山大型隐伏铝土矿勘查中的应用[J] . 物探与化探,2012，36(4)：688-691. MA Z B,YAN C H, LI Z M, et al. The role of CSAMT in the explora tion of the Yushan large-size bauxite deposit in Henan province[J]. Geophysical & Geochemical Exploration,2012, 36(4): 688-691. (In Chinese)

[7] 龚飞, 底青云, 王光杰,等. CSAMT方法对虎跳峡龙蟠右岸变形体的反应特征[J] . 工程地质学报,2005，13(04)：542-545. GONG F, DI Q Y, WANG G J, et al. Csamt method for exploration of deformation bodies in longpan area[J]. Journal of Engineering Geology,2005, 13(04)：542-545. (In Chinese)

[8] 于昌明.CSAMT方法在寻找隐伏金矿中的应用[J].地球物理学报,1998, 41(1):133-138. YU C M. Applicationof CSAM Tmethodongoldmineralde-.Positsexploration[J].Chinese Geophycis,1998,41 (1):133-138.(In Chinese)

[9] 吴璐萍, 石昆法. 可控源音频大地电磁法在地下水勘查中的应用研究[J]. 地球物理学报, 1996,39(5):712-717. WU L P, SHI K F. Applied studyof CSAMT method on groundwaterexploration[J].ChineseJ.Geophys,1996,39(5):712-717. (In Chinese)

[10]安志国，底青云. CSAMT法对低阻薄层结构分辨能力的探讨[J] . 地震地磁观测与研究,2006，27(2)：32-38. AN Z G, DI Q Y. Discussion on CSAMT resolving power on the thin layer of low resistivity [J]. Seismological and geomagnetic observation and research,2006，27(2)：32-38. (In Chinese)