基于矿山地质勘查的可控源音频大地电磁测深法电性结构研究

2019-06-13孔德旭韩飘平

世界有色金属 2019年8期

孔德旭，韩飘平，卢腾

（江西省核工业地质局二六一大队，江西鹰潭 335000）

由于社会各界对矿山资源的逐渐重视与开发，矿产资源已经被广泛应用在社会不同领域之内。矿产资源作为一种具有较高经济效益、污染较小的能源资源，在社会经济发展的过程中其矿山开发利用已经成为极其关键的环节[1]。可控源音频大地电磁法作为一种古老的物探手段，主要起源于二十世纪八十年代，在CSAMT方法的基础上逐渐完善，发展成为今天的一种全新的大地电磁勘探手段。利用电磁感应独特的电性效应，以及低频率电磁穿透能力较高，高频电磁穿透能力较低等因素，探测深度也会伴随电磁频率的变化而发生改变，因此，通过这种工作原理能够研究在不同深度下的矿山地质调查状况，得出科学化的信息。因为地表的含矿岩石和围岩之间存在一定程度的电性差别，同时上地壳内的断裂地带一般表现为较为明显的电性梯带，矿区勘探人员可以利用大地电磁测深去研究上地壳存在的岩石与深部地带构造之间的电性特征，从而为成矿带的形成与矿床分布提供借鉴。可控源音频大地电磁法，简称CSAMT法[2]，可以有效克服矿山周围天然场源信号自身的微弱性，具备极其强的抗干扰能力，可以消除大概1500Hz的“死频”现象。另外，可控源音频大地电磁法与传统的瞬变电磁波法以及直流电法相比较来说，可控源音频大地电磁法的勘探深度要更强[3]。同时，可控源音频大地电磁法在横向分辨能力方面比较优秀，可以十分容易的就知道矿山地质内具体断层的所在位置，可控源音频大地电磁法也具备纵向分辨的基本能力，可以对矿山地质进行分层。最后，可控源音频大地电磁法能够十分轻易地穿透高导电层，高导电层对可控源音频大地电磁法的屏蔽作用很小。所以，可控源音频大地电磁法被广泛应用在地质勘查上。

1 上地壳的高阻层

电性结构中，高阻目标体十分容易受到上方的低阻多维异常的影响，而低阻目标体则容易受到其上方的高阻多维异常的影响，总体来说，各个反演结果对右侧高阻目标体的反应要好于左侧的低阻目标体，在模式整体中，右侧的高阻目标体均会产生一定的表现，而左侧的低阻目标体基本上不会出现正确的反映，这和之前数据分析中的模型响应左侧的变性程度远高于右侧的结果相符合，具体运作见下图。

图1 电性结构高阻层影响运作图

需要说明的是，在可控源音频大地电磁法中的反演结果并不稳定，很容易就会受到电性主轴方向改变的影响，即便电性主轴方向只是和水平剖面方向相差26°左右，其反演结果也会随之出现较为明显的改变，这就集中体现出可控源音频大地电磁法内上地壳的高阻层对于多维假设的敏感性，其反演结果对于高导体的下界基本不会产生约束，甚至还会得到一个完全不同于地层结构的反演结果；上地壳的高阻层的反演结果比较稳定，基本不会受到电性主轴方向改变的影响。结合现存的矿山地质构造特征可以得出：地壳板块活动、地热、基底破碎、地下活动均有可能会导致火山盆地深部高电阻率发生异常状况；一旦断裂体系发育成熟，断裂破碎带溢水或滑出都有可能会在电阻率断面上表现为陡峭的高阻异常带，而对于那些紧密的侵入岩体则可能会表现为高阻层的某些特征。

花岗岩一般表现为高阻特征，因而联系矿区勘探到的地质资料推测上地壳绝大多数的高阻体花岗岩普遍表现为高阻特征，所以联系地质资料推测上地壳绝大多数的高阻体并无明显矿床存在的痕迹，说明这部分结构上的成矿带较少。

2 中下地壳的高导层

中地壳高导体具备显著的流变性，这些高导体有很大可能会利用地壳东～西向的局部形变引发上地壳的展开，从而形成相应的南～北向断裂带[4]。其中在这个地壳活动中，中地壳高导体富含成矿因素的岩浆就会借助地表特征不明显的南～北向断裂带上升至地壳上部，进而影响矿床的形成。

矿床所在的位置和地壳深部深隐藏的高导体或断裂带之间存在着一定的对应关系。通常情况下，东北向断裂带以及次一级断裂谷与火山岩活动裂隙控制的盆地和矿床形成有着莫大关联，即高导层与矿床成床规律有着必然联系[5]。断裂带可能会直接控制了盆地边缘铁矿的形成。比方说江西相山大型塌陷式火山盆地的北部横涧～岗上英矿床就对应了一个高导层侵入岩隆起地带，中间的凹陷区就是盆地内塌陷式火山地带的确切位置。某些金属矿区的深部一般会集中表现为高导体的岩瘤状，位于东北向断裂带附近，断裂带很有可能就是和区域内某一矿区隆起褶皱带相连的一个深大断裂，掌控着该岩带金属矿床的形成。以长江断陷带为例，其电性结构集中表现为上部低导～深部高导的两电性层结构，电性结构证明其深部既有可能会存在一个东北～西南向的四叠纪逆冲断裂带，呈现出由挤压覆盖作用而形成的东北～西南向叠覆的高导层结构特征。而出于矿床形成、分布规律和深部高导体或断裂带之间存在一定的对应关系的考虑，深部高导体有很大几率是沿着次一级断裂上升的岩浆热液结晶而形成的正长岩，即符合矿山地质分布特征。