可控源音频大地电磁测深法在隐伏铁多金属矿勘查中的应用效果

赵 勇，金永明，郭崑明，陈 伟，詹 俊

(青海省第三地质矿产勘查院，青海 西宁 810029)

随着近年来地质找矿工作的不断发展，物探方法的应用显得越来越重要[1]，在祁漫塔格成矿带利用高精度磁测成果直接指导钻探寻找隐伏铁多金属矿取得了非常好的效果[2]，但利用磁法直接找矿受多种影响。而常规的电法由于其方法本身的特点，一般在矿床有一定(或较大)规模的条件下可发现的盲矿体上顶深度不超过200 m。利用“电阻率”参数的大深度勘探方法多是垂向电测深，方法数据的取得和资料的处理解释相对比较成熟，但该方法弱点是工作效率很低，同时在浅地表低阻层发育地区，其勘查深度同时受到很大的影响。

可控源音频大地电磁法(Controlled Source Audiofrequency Magneto-Telluric)采用大功率人工场源，具有信号强、信噪比大、观测效率高、探测深度大等特点[3]，在近些年快速发展并应用起来，在煤矿勘查中起到了很好的指导作用[4]。但是在铁多金属矿方面的试验研究较少，对铁多金属矿体在原始曲线上的反映特征并不清楚，对于不同深度和规模的铁多金属矿床其反映特征的差异又是什么也不清楚，没有建立起初步的评价标志。因此，笔者单位在青海省某矿区已知铁多金属矿上进行了试验研究，现将研究结果综述如下。

1 地质概况

本区位于柴达木准地台之南缘，所处大地构造位置在区域上隶属青海省东昆仑祁漫塔格早古生代裂陷槽，区域内出露地层属柴达木南缘地层分区。区域构造活动强烈，印支期火山岩大面积分布，形成一套火山碎屑岩夹熔岩，属陆相喷发。

图1 矿区地质图

矿区第四系风积、洪积物广布，地层自老至新有晚石炭世缔敖苏组(C2d)及第四纪(Q)。晚石炭世缔敖苏组(C2d)为一套滨—浅海相沉积岩系，是磁异常内矿体的围岩，该岩组地层总体走向北西西，倾向北东，倾角8(°)～27(°)，厚度大于2 000 m，与中下二叠统打柴沟组地层呈整合或断层接触。该岩组可分为3个岩性段，从下至上分别为矽卡岩、硅化灰岩段(C21d)；角岩、石英砂岩段(C22d)；大理岩、含炭灰岩段(C23d)。第四纪(Q)矿区内大面积分布，主要为风成砂、冲洪积物，覆盖厚度1～15 m，一般为5 m左右。

矿体主要为隐伏状态，为验证磁异常经钻探施工发现，位于花岗闪长岩体与晚石炭世缔敖苏组地层外接触带，距接触面距离20.43～41.10 m。矿体顶底板岩性主要为矽卡岩、大理岩、结晶灰岩、角岩和石英砂岩等。矿体基本无断层切割，也未见分支复合现象，无夹石。为典型的矽卡岩型矿床，矿石类型以铁为主，边部为铜或多金属矿；矿体为薄板状，矿石类型浸染状—致密块状，厚度5～25 m，埋深一般在50 m左右，倾向北东、倾角5(°)～10(°)。

2 地球物理特征

依据物性标本的采集测定结果，对工区内主要岩性的电、磁物性参数进行了统计，结果见表1。

表1 测区主要岩矿石物性参数一览表

磁铁矿石表现为高极化率特征，极化率常见值为20%～30%，角岩的极化率常见值为2%～3%，其余岩石的极化率均小于2%；炭质硅化灰岩的电阻率是本区各类岩、矿石中电阻率最低的，磁铁矿石的电阻率平均值为397 Ω·m(一般致密块状的磁铁矿石的电阻率在10 Ω·m左右),其余各类不含矿岩石的电阻率均在3 500 Ω·m以上。

由此可见，本区矿与非矿围岩之间存在明显的电阻率差异，具备开展以电阻率和极化率为基础的电法工作的地球物理前提。

3 试验情况

试验剖面穿过磁异常主体，使用V8仪器进行观测，采用一磁道、多电道的标量观测方式，工作频率为1～9 600 Hz，选用31个频点，发射偶极距AB为1 500 m，收发距R为8 km，测量电极距40 m，发射电流最大18A，保证了足够的观测信噪比。

在保证原始资料质量的前提下，CSAMT法的数据处理与反演更加的重要[5-6]。本次采集的数据进行评定均为一级物理点，在利用V8仪器自带的Pro软件中进行归一化及平均计算，生成正、反演所需要的文件。各项校正及正反演计算在Winglink软件中进行，通过收发距及原始曲线特征判断是否存在静态效应，若存在静态效应则进行静态校正，MAPS子程序块进行地形校正并勾绘地形线，利用原始数据绘制视电阻率及相位拟断面图，对剖面进行宏观了解。同构详细分析研究矿区物性资料及成矿地质背景，创建初始模型(给定层厚度、层数、层相关系数等)进行正演计算得出初始模型，初步设定反演控制参数、生成反演初始模型，保证剖面无空缺的情况下，纵横参数设置越小，对细节方面反应越清晰，通过修改层参数反复进行反演，使之拟合到最佳状态。

从CSAMT剖面测量结果看，对试验剖面浅部已知矿体而言： CSAMT一维反演拟断面图上有清楚的显示，其视电阻率为中低阻特征，矿体反映的异常为一近水平局部薄厚不一的板状体特征，埋深在50～100 m之间，测量反演结果与钻探控制结果基本一致，由此说明CSAMT法对浅部水平板状体有良好的勘探效果。测量结果显示在172点至228点之间深部存在规模较大的低阻体，低阻体的埋深在600 m左右，底部尚未封闭。

图2 CSAMT剖面反演结果图

4 结 论

1) CSAMT法具有较大的勘探深度和较高的垂向分辨能力，在铁多金属矿勘查中能够准确的反映出不同的电物性差异的界面。

2) 在保证一定信噪比的前提下，决定可控源音频大地电磁法最大探测深度的是收发距和电阻率综合作用下进入过渡区及近区场时对应的频率，并不是简单的频率越小，探测深度越大。进入近区场，可控源音频大地电磁法不再具有测深能力，因此在工作中一定要注意避免近场效应。

3) 对于隐伏矿体而言，在对物探测量数据进行反演计算前，首先要充分了解工作区的物性特征和地质特征，然后根据原始曲线特征进行定性解释；其次尽可能收集区内钻探工程施工成果，利用已有资料设定反演计算的边界条件和初始模型，在此基础上进行反演计算的结果才会与实际情况较为吻合。本次试验剖面CSAMT法测量的反演计算结果与实际地质特征基本吻合即与此有直接关系，因此在实际工作中要进行二次反演解释，使得物探方法的解释推断成果能够更好地指导工程的布设和施工。