CSAMT在晋北矿集区成矿预测中的应用研究

周鹏 贾世俊 李朝辉 崔扬洋

摘要：从可控源音频大地电磁法工作原理、工作区地质条件、可控源音频大地电磁法的应用与效果、探测成果及成矿预测等几个方面，介绍了可控源音频大地电磁法在晋北矿集区成矿预测中的应用研究实例。着重介绍了CSAMT勘查成果结合具体地质情况进行成矿预测的应用效果，说明了可控源音频大地电磁法在晋北矿集区开展成矿预测是可行的。

关键词：可控源音频大地电磁法;晋北矿集区;构造;岩体;成矿预测

0引言

可控源音频大地电磁法（CSAMT）是利用人工偶极频域电场向下发送，电磁场在地下介质中产生各种效应并不断向远处传播，在一定范围内通过对不同频率信号的接收，来反映地下不同深度介質变化特征的方法。由于CSAMT采用人工源，具有较强的抗干扰能力，且更容易获得对地电变化较灵敏的相位信息，野外数据质量高、重复性好，解释与处理方法成熟、解释剖面横向分辨率高、勘探深度较大且工作效率高、高阻层屏蔽作用小等优点，因而广泛在深部找矿、地质填图、环境工程勘查等领域得到推广利用。

晋北矿集区位于太白维山火山盆地内，基底为太古界五台群，盖层包括上元古界（长城系、蓟县系、青白口系）古生界（寒武系、奥陶系、石炭系）中生界（侏罗系）和新生界（第四系）等。区内构造十分复杂，对成矿有利的构造有区域性断裂构造系统和中部的火山构造系统。区内岩浆活动频繁，尤其发育燕山期次火山岩，陆相火山喷发以及次火山岩活动使矿集区内形成了多种类型的多金属矿床。本次工作应用可控源音频大地电磁法（CSAMT），并结合具体地质情况开展成矿预测工作，CSAMT成果对岩体、构造反应较好。

1工作区地质概况

1.1地层

工作区出露的地层比较简单，主要地层：

中元古界长城系高于庄组一、二段（Ch2g1+2）含燧石条带白云岩及薄板状泥岩、页岩，在与岩体接触带上常见大理岩化带，三段（Ch2g3）泥晶白云岩。

上元古界青白口系望狐组（Qnw）燧石角砾岩。

古生界寒武系下统馒头组紫红色页岩、泥岩，中统张夏组鲕状灰岩、泥质条带灰岩。

第四系分布于河谷两侧，主要是黄土、砂土、砂砾石等。

1.2构造

工作区内断裂构造发育，主要发现有F1、F2、F3、F5、F6，断裂方向以北西向、北北西向为主，次为北东向、北东东向，多形成于燕山期，规模一般较小，长度百米至千米不等。

1.3岩浆岩

工作区内燕山期侵入岩发育，以第四期（晚白垩世）最为强烈，明显的受断裂构造控制。喷出岩发育一般。岩石类型复杂，主要有花岗斑岩、二长斑岩、花岗闪长斑岩、流纹质角砾熔岩、石英斑岩、霏细岩等此期侵入岩伴有丰富的铁、铜、铅、锌、钼等矿产。

脉岩不发育，仅在刘庄岩体上见一条燕山期的二长斑岩脉，北北西走向，出露长度350m。工作区地质简图如下图1所示。

本次CSAMT测深工作在P1线共布置测线1条，测点38个，点距40m，主要目的是探测构造、蚀变带产状特征，探测岩体纵向分布特征，为开展成矿预测提供依据。详见图1。

2工作区地球物理特征

在物探工作开始前，项目组对工作区相关的岩石电性参数进行测试，对本区的岩矿石的电性特征有了系统的了解，可作为进行地质解释的依据，整理后的岩石电性参数特征如下表1所示：

由表1可见：含铁石英岩以及矽卡岩为相对低阻、相对高极化体，有别于围岩。说明在该区投入电法、电磁法开展成矿预测及间接寻找与岩体相关的矽卡岩型矿床具备物性前提。

3可控源音频大地电磁（CSAMT）的应用与效果

3.1CSAMT测深工作方法

CSAMT方法是利用人工偶极频域电场向下发送，电磁场在地下介质中产生各种效应并不断向远处传播，在一定范围内通过对不同频率信号的接收，来反映地下不同深度介质变化特征的方法。

地层电阻率 与电场分量和磁场分量的关系式如下：

从理论上说，CSAMT的探测深度大致为356 （ρ为地层电阻率;f为电磁波频率），因此，对于目前所用的频率范围（例如0.125～8192Hz）及可能达到的发送功率，其探测深度的范围为几十米到2～3km[2]。

本次探测装置形式选用电偶源赤道偶极装置;供电电源采用美国进口的ZMG30发电机、GGT30大功率发射机和XMT-32同步控制器对其控制输出，频率从0.125Hz到8192Hz。

AB极距为1.2km，收发距r=8.1km。

采用沿测线3道同时观测（共用一个磁探头），即排列测量。确保测点观测控制在场源AB平分线两侧30°角扇形范围内进行。

3.2物探成果解释与推断

本次CSAMT测深成果及成矿预测结果如下图2所示：

P1线位于工作区中部，全长1480m，从图2上可以看出剖面主要有三处高阻异常，31-51号点标高800-650m处，异常呈葫芦状，有两异常中心，极大值8000Ω.m，推测可能与埋深较浅的寺沟岩体不均匀分布引起;57-61号点处为一规模较大，有一定埋深的略向西倾的高阻异常，异常极大值20000Ω.m，产状较陡，向下延伸到标高100m，其两侧伴有低阻异常，推测为隐伏岩体向上隆起过程中其两侧形成破碎带或发生接触交带作用形成低阻体，该低阻体可能成为有利成矿部位;71-95号点标高700-500m处为一环状高阻异常，极大值20000Ω.m，产状近于水平，推测可能为刘庄岩体引起，其下部伴生低阻异常，走向与高阻体边界一致，推测为下部晚期岩体与上部早期岩体接触带引起，与西侧低阻异常应为同一构造作用引起。本次CSAMT测深对本区构造、蚀变带、岩体等反应较好，对本区开展找矿预测具有较好的指导作用。

4结论

本次工作结合了晋北矿集区前期的地质资料及本次的物探成果，开展了成矿预测研究，对今后该区域多金属矿产勘探及类似区域多金属矿产勘探有一定参考作用。

1、CSAMT测深剖面对相对低阻构造带的产状，规模、延深等特征以及相对高阻岩体的产状，规模、顶端埋深等特征有较好的反映，为本区开展成矿预测提供了较好的参考依据。

2、本次工作区位于太白维山火山盆地内，CSAMT测深成果对构造、蚀变带、岩体反应较好，在本区具有一定的普遍适应性，本次成矿预测应用研究对晋北矿集区开展类似找矿预测工作具有较好的参考意义。

3、物探工作必须结合具体地质情况进行分析，才能取得较好的应用效果。

参考文献

[1]贾永梅，姚成林，邓中俊等.可控源音频大地电磁法探测煤矿采空区[J].物探与化探（增刊），2012，36（10）：7-11.

[2]何继善.可控源音频大地电磁法[M].长沙：中南大学出版社，1990.

收稿日期：2021-07-01

作者简介

周鹏（1988.05--），男，湖南湘阴县人，物探工程师，地球信息科学与技术专业学士，主要从事地球物理勘探工作。E-mail：838405265@qq.com