利用MT对抚州—永丰断裂构造的新认识

周忠平

（东华理工大学地球物理与测控技术学院，江西南昌330013）

1 发展现状以及MT探测原理

1.1 发展现状

一开始大地电磁测深的理论模型是假设场源是均匀的且电磁波是垂直于大地入射的，地底下是水平均匀分布的电性介质，它的深度坐标函数就是介质电阻率，电磁场在垂直方向上的分量为零，需要计算的波阻抗是标量阻抗，它与测量轴所处的方位没有关系，一维模型就是这样建立的。针对场源而言，如果频率域在上面所讲的条件内符合，但是大地电磁测深它是一种体积勘测，所以它具有一定的局限性，像上面所述地底下的电性介质不可能都是水平均匀分布的，绝大部分都不是这样简单分布的，所以一维模型就要延伸到二维模型，甚至是三维模型当中去，因此，人们通过实践研究了地底下二维三维的问题，因而给出了张量阻抗的定义，通过不断的实验，并对张量阻抗的各个方面做出了更具体的定义，比如它的性质、计算、分析方法。现如今，张量阻抗的分析方法已经发展的比较全面系统，也是比较成熟的后期数据处理的重要方法[6]。

国外对大地电磁测深的研究早开始于20世纪50年代，我国从20世纪60年代也开始致力于研究和应用了MT了。MT因为它携带方便，探测深度较深，受干扰能力强、分辨能力强、成本低廉等众多因素，因而被广泛使用于野外勘探当中，特别是油气勘探等领域[9]。MT的理论研究也日渐成熟，仪器也是越来越轻便，数据采集，后期资料处理各个方面都是很成熟了，随着科技的不断进步，MT的应用也越来越广泛[6]。

1.2 MT探测原理

大地电磁测深法是利用天然电磁场作为场源对地下目标体进行观测，通过数据采集、处理分析，最终获悉地下目标体的地层的电性特征。通过测量接收2个正交的电场分量和2个磁场分量，从而计算出视电阻率与阻抗相位[7]。

式中：ƒ——频率，Hz；

Ρ——电阻率，Ω·m；

E——电场强度，mV/km；

H——磁场强度，nT；

ϕE——电场相位；

ϕH——磁场相位，mrad。

必须指出的是，此时的E与H，应理解为一次场和感应场的空间张量叠加后的综合场，简称总场。在电磁理论中，把电磁场（E、H）在大地中传播时，其振幅衰减到初始值1/e时的深度，定义为趋肤深度（δ）：

上述公式（3）为理论上的趋肤深度，有效探测深度公式为：

由（4）式可知，探测深度（H）将随电阻率（ρ）和频率（ƒ）的改变而改变，频率较高的数据反映浅部的电性特征，频率较低的数据反映较深的地层特征。

2 测区的地质概况

2.1 测区地形介绍

抚州—永丰断裂是抚州—永丰红盆的西北边界断裂，该断裂起始于南西方向上吉水县的乌江镇，横穿了永丰县的坑田镇、乐安县的麦坑村、崇仁县的汤溪、临川县的展坪这几个地方，NW向的抚河断裂将其移动之后，该断裂仍然向北东方向延伸，总长度大于160km，它的走向为NE，倾向的范围为120°～140°，倾角的范围为45°～75°。碎斑岩、碎裂岩、角砾岩是构成该断裂的主要岩石类型，宽度范围在1m到几十米规模大小不同的硅化带分布于该断裂带的下盘，所以制造出了一种认为该断裂的主要表现形式是硅化带的错误认识。但是在事实上，该断裂带仅有一部分包含了硅化带，其真正的产状还是与埋藏于它下面的变质岩的产状有关系，它所形成的时期是比主体构造岩要早很多[4]。根据布格重力异常可知，NE向重力梯度带和区域正负异常过渡带是该断裂带所在的位置，它的正值区在西北侧，它的负值区则在东南侧，很容易能够观察出它的航磁分界线，正值平缓异常区的西北侧，正负交替出现的复杂异常区的东南侧则是它的航磁异常特征。据了解的资料[8]，上陡下缓是该断裂的特征，SE是它的倾向,侵入中地壳柔性层。

2.2 测区的测线布置

图1 抚州—永丰地质概图

从图1可以看出抚州—永丰断裂带将玉华山至相山下白垩统火山岩及火山侵入岩K1给切断了，根据前期的地质填图工作推断断层走向为NE，为查明断裂带的展布特征本文结合区域地质对该工区进行了MT的测线布置,见图2。

3 反演解释

地球物理反演它旨在于建立一个与实际地球物理观测的数据所相近的一个有效的地球物理模型[5]，它的原理是利用数学的算法与实测数据相结合的方法，建立起一个与实际相符合的地球物理模型[3]。

由于上白垩统—古近系红层与下白垩统火山岩及火山侵入岩两者存在明显的物性差异，且构造通常存在着破碎、含水等因素一般表现为低阻；通过野外采集MT数据经过后期的数据处理之后得到的该断裂带的反演图见图3。

图3为MT断裂探测线的二维连续介质电性反演断面图，在测线范围内，0～4000m测点地表出露地质单元为基底Qbk和Qbs变质岩系；4000～10500m测点为玉华山火山盆地范围，地表出露地质单元为K1e火山岩系和γK1花岗斑岩；10500～22500m测点为K2红盆范围，地表出露地质单元为K2沉积岩系；22500～24000m测点为相山火山盆地范围，地表出露地质单元为K1e、K1d火山岩系，基底Qbk变质岩系。

图2 抚州—永丰测线位置图

图3 MT二维连续介质反演电阻率断面图

在MT反演图上，-1000m以下的深部，存在一系列高阻体，解释为γD-T花岗岩；在深部高阻体之间，存在的低—中低阻体，20000m位置地质体解释为Qbk上段变质岩系（以泥质千枚岩类为主）；4000～12000m测点之间的低—中低阻地质体，根据物性和地表地质填图结果，解释为Qbss变质岩系。10500～22500m测点之间的K2红盆及其与基底地层之间的不整合界面，表现为低阻特征。

抚州—永丰断裂带位于11000m测点一带，在MT反演图上，表现为高—低阻梯度带，西侧可能存在一条重要的断裂构造，玉华山火山盆地中地表出露的一系列γK1花岗斑岩，可能是沿该构造带上侵分支的结果。

4 结论

本文通过对MT数据的处理分别从岩性特征、断层电阻率特征、MT视电阻率拟断面图3个方面对断裂进行推断分析：

岩性特征。由于每种岩石根据其成分和结构的不同，依据对不同的岩层具备不同的电阻率特征，从而判断岩性的分布、以及完整性分析。

断层电阻率特征。在断层存在的地方，岩石往往存在破碎、风化、含水，从而表现为电阻率等值线呈现低电阻率的特征。

结合地质与MT反演资料综合解释，可以看出在11000m附近等值线连续且沿深部一直延伸有明显的视电阻率低异常区出现且连续，推断为断裂反映，NW走向。通过对MT数据的解译，本次对抚州—永丰断裂在玉华山和相山段有了新的认识，并且为今后深大断裂找矿提供了一个新的佐证。