航空瞬变电磁法对地下低阻目标体的响应能力分析

2018-05-23丁继双赵瑞君王志宏杨元江宫智凯穆明明

中国锰业 2018年2期

丁继双，赵瑞君，王志宏，杨元江，宫智凯，穆明明

(1. 黑龙江省地质调查研究总院，黑龙江哈尔滨 150036； 2. 核工业航测遥感中心，河北石家庄 050000； 3. 成都理工大学，四川成都 610000)

航空瞬变电磁法是近年来国际上普遍使用的多金属矿探测方法，该方法具有速度快、效率高、勘探深度大、分辨率高、地形影响小、对良导体探测能力强等优点[1-3]。本文在研究航空瞬变电磁异常及后期钻探验证的基础上，分析了航空瞬变电磁法对地下低阻目标体响应的能力，认为航空瞬变电磁法反映低阻异常的效果明显，并具有一定的深探测能力。笔者认为利用航空瞬变电磁法进行矿产勘查时，在做好异常数据处理与反演工作基础上，必须加强地质因素分析，多方法结合勘查，以指导异常解释，减少多解性[4]，才能提高找矿成功率。

1 地质概况

HD109、116号异常为“黑龙江省大兴安岭成矿带航电方法试验”项目嘠来奥伊工区的重点异常。异常位于额尔古纳成矿带的白卡鲁山成矿远景区的西段，卡马兰河附近，受区域上北东向卡马兰河断裂和次一级北西向断裂控制[5]。广泛分布的地层主要为上元古界—下寒武统倭勒根群吉祥沟组[(Pt3-1)j]、下白垩统白音高老组(K1by)、下白垩统光华组(K1gn)，地层总体呈近东西向展布。区域上岩浆侵入活动较为强烈，以大面积分布的早寒武世的侵入岩为特征。断裂构造主要为北东向及北西向展布的隐伏断裂。异常及后期钻孔均位于河谷中，地势低洼多沼泽。

2 岩(矿)石物性特征

岩心物性测量共计完成641块，通过区内岩(矿)石的物性可以看出，区内石墨矿表现为低阻、高极化、弱磁化率特征，电阻率、极化率与炭质含量明显相关，岩石内若炭质含量高，则电阻率明显变低，极化率明显升高。

3 航空电磁异常特征

3.1 平面特征

黑HD-109号航电异常，在时间常数影像图上，对应低背景场上叠加等轴状高值异常，该高值区轴长约为1.7 km；异常地段磁场为平稳变化的背景场上叠加不规则状磁异常，异常北东侧为幅值60～140 nT的正磁异常，西侧异常强度最高达1 255 nT，推断该磁异常为后期侵入的闪长岩体的反应。黑HD-116号航电异常，在时间常数影像图上，为低值背景上叠加点、团块状高值区。航磁ΔT化极等值线图上异常位于-360～160 nT之间变化得梯度带边部。

3.2 剖面特征

黑HD-109号航电异常(以ZK109-2为例)：异常对应视电阻率值为4～80 Ω·m的等轴状低阻区，对应磁化率约为800～1 259×10-5SI的浅成磁性体，其具有低阻的航电特征，磁场上位于磁异常区及磁场梯度带上，与本区已知的下嘎来奥伊河铅锌矿航电航磁特征相似。黑HD-116号航电异常(以ZK116-2为例)：低阻率方面异常地段反映为浅部为高阻，深部为柱状、团块状低阻体；磁化率方面异常地段上部为低磁化率地质体，中深部存在一团块状的高磁化率地质体。

3.3 航电异常板状体反演

对HD-109号航电异常进行了板状体模拟(图1)，模拟结果显示该低阻体顶板埋深为84～141 m，倾向约为150(°)，倾角为15(°)～20(°)。对HD-116号航电异常进行了板状体模拟(图2)，模拟结果显示该低阻体顶板埋深为230～250 m，倾向约为190(°)，倾角为0(°)。

图1 ZK109-2板状体反演综合图

图2 ZK116-2板状体反演综合图

4 钻探验证效果及响应能力分析

4.1 钻探验证效果

HD-109号航电异常，验证两个钻孔，岩性以变质砂岩、炭质板岩为主，侵入岩可见二长花岗岩、花岗闪长岩、闪长岩，钻孔内碳酸盐化、绿泥石化、绿帘石化、硅化等蚀变普遍。两个钻孔验证效果如下：

ZK109-1号孔，钻孔终孔孔深327.35 m，初步圈定出3条低品位石墨矿体(其中包含1条工业石墨矿体)，Ⅰ号低品位石墨矿体，221.60～224.00 m，固定C加权平均品位为2.42%/2.40 m；Ⅱ号低品位石墨矿体，239.00～241.50 m，固定C加权平均品位为3.82%/2.50 m，其中包含一条工业石墨矿体，240.20～241.50 m，固定C加权平均品位为6.17%/1.30 m；Ⅲ号低品位石墨矿体，302.00～303.40 m，固定C加权平均品位为2.75%/1.40 m。

ZK109-2号孔，钻孔终孔孔深237.76 m，初步圈定出1条低品位石墨矿体，80.00～107.00 m，固定C加权平均品位为2.47%/27.00 m，其中包含一条工业石墨矿体，104.00～105.00 m，固定C加权平均品位为6.44%/1.00 m。

HD-116号航电异常，验证两个钻孔，岩性主要为早寒武世中粒、中细粒二长花岗岩、花岗闪长岩及倭勒根群吉祥沟组的白色大理岩、炭质板岩、长英角岩。验证两个钻孔，其中ZK116-2号孔见矿，效果如下：ZK116-2号孔，钻孔终孔孔深350.80 m，初步圈定出1条石墨工业矿体，228.90～241.70 m，固定C加权平均品位为5.33%/12.80 m，最高品位为9.83%。

4.2 响应能力分析

为了系统了解区内岩矿石的物性特征，进一步综合分析引起航电异常的原因，以便评价航空瞬变电磁方法对低阻体的响应能力，项目组对所有完成的钻探岩心进行了物性测量，取得了区内岩石的电性、磁性资料。

HD-109号航电异常：石墨矿体、含石墨炭质板岩是引起航电异常的主要原因(表1)。ZK109-1号孔，180～280 m，为含石墨炭质板岩与变质砂岩混层，反映低阻、高极化特征，电阻率平均约为418.39 Ω·m，极化率约为12.91%；ZK109-2号孔，浅部0～107 m为碎裂蚀变岩、碎裂闪长岩、石墨矿混层，反映为低阻、高极化特征，电阻率平均约为227.5 Ω·m，极化率约为11.88%。

HD-116号航电异常：石墨矿体、含石墨炭质板岩及花岗岩、花岗闪长岩的破碎蚀变带是引起航电异常的主要原因。ZK116-2号孔，228.90～241.70 m，石墨矿体，反映低阻、高极化特征，与反演的低阻体较为一致，ZK116-1号孔，210～270 m，为花岗闪长岩破碎蚀变带，反映低阻特征。

从方法效果上看，主矿体对应有低阻异常存在，且低阻体埋深与模型反演低阻体顶板埋深相近，对应性较好，航空瞬变电磁法对低阻目标体响应明显。但低阻异常范围一般大于矿体边界，且空间位置上两者有一定的位移。分析认为有两个原因：首先，从工作经验角度，瞬变电磁断面上ρs曲线圈闭异常范围一般要比目标地质体边界范围大一些，会造成低阻异常范围略大；其次构造破碎蚀变带、水系等都可以引起低阻异常，势必会造成低阻体与矿体空间位置上有所差异，范围有所不同。