AMT法在矿山勘查中的应用

王 蔚

（江西省地质局二六六大队，江西 南昌 330038）

近年来，运用地球物理方法探查矿产的方式多种多样，而AMT具有勘探深度大、轻便高效等特点，可用于研究大尺度、埋深较大的地质单元的电磁感应，在深部地质构造探测、石油和地质找矿等领域得到广泛应用；该方法金属矿找矿方面也取得显著成果，为了提高效率，减少投资风险，矿产开发前有必要进行地质调查，而地球物理勘探是进行矿产调查的重要手段之一[1-9]。

本文采用AMT法在西藏某地区开展矿山可行性勘查研究，使用二维大地电磁处理与反演解释及成像软件系统（MTSoft2D 2.0）对野外采集的数据进行反演处理，确定了该工区的含矿构造分布情况，取得了良好的应用效果。

1 AMT法基本原理

AMT法是以天然交变的平面电磁波为场源，在地表接收与地下介质电性有关的正交电场、磁场分量，应用傅立叶变换将时间序列信号转换为频率域信号，通过阻抗张量计算得到不同频率的视电阻率、阻抗相位等参数。因场源频带范围很宽，依据电磁场的趋肤效应：高频电磁场穿透浅，低频电磁场穿透深，可知，通过研究大地对不同频率电磁场的频率响应，即可达到测深的目的，进而解决地下地质构造等问题。

AMT法在测量过程中可以得到Ex、Hy、Hx、Ey。通过测量相互正交的电场和磁场分量，可以确定介质的卡尼亚电阻率值。其计算公式为：

式中：ρ为大地的卡尼亚电阻率，单位为Ω·m，f为频率，单位为Hz。由卡尼亚电阻率和频率得到探测深度：

上式中H为探测深度。假定大地背景电阻为100欧姆，如果采集有效信号最低频率为10Hz，则有效探测深度≈1120m。

2 工作技术方法

本次野外工作，数据采集使用的主要仪器为加拿大凤凰公司生产的V8多功能电法仪及2台RXU-3ER盒子组成一个排列的方式进行张量观测。

（1）AMT单点观测时间均大于30分钟，AMT磁道与电道距离不超过250m。

（2）野外施工采用张量观测方式，测量EX、EY、HX、HY四个分量。布极采用森林罗盘仪测量角度，布极方位误差都不应超过1°，同一测线保持方向一致。

（3）测点选择在开阔、平坦、土质均匀的地方，电极一般采用标准“+”字形布设，地形不利时可采用“L”或“T”型（如图1所示）。

图1 电法野外布设“十”字型和“L”型示意图

（4）电缆采用带绝缘层的屏蔽电缆，信号线与屏蔽层，大地的绝缘电阻率不小于2MΩ，电缆布设时全部压实，大线可分段压实；水平磁棒方位经仪器实测，方位误差小于1°，磁棒埋入地下不小于0.3m，埋设前用水平尺量水平，保持水平倾斜<1.5°。

（5）使用固体不极化电极，两两配对的电极相互之间的电位差不大于2mv，且极差稳定；不论何种地形，都应保证接地良好，接地电阻不大于2kΩ，在沙漠、戈壁、高阻岩石露头区，采用多级并联，电极四周垫土，周围浇水来降低电阻。

（6）观测时间在满足要求的观测时间前提下，还需确保最低频点的叠加次数不少于三次，并要保证所测曲线衔接良好，不出现脱节或跳越现象。

（7）远参考站的选取，常规的方法对张量阻抗的估算（最小二乘法），从信号分析的角度而言，实质上是以磁道H作为参考信号，实行相关检测。但由于所用的参考信号同时又是被检测的磁道信号，关系式中出现自相关项，处理结果中包含了磁场噪声和电磁相关噪声。所以消除这些噪声的关键是如何使关系式中不出现自相关项，而远参考技术正是基于上述认识提出的，即两测点相互借用磁场信号作为参考信号，进行相关处理，以获得真正的大地电磁响应。常规处理结果高频段资料出现不正常的下掉现象，曲线发生畸变，且由于干扰引起了频率间数据的蹦跳。采用远参考处理后，使高频段的数据恢复正常，同时改善了整条曲线的连续性，提高了资料的整体质量。常规处理结果高频段资料出现不正常的下掉现象，曲线发生畸变，且由于干扰引起了频率间数据的蹦跳。采用远参考处理后，使高频段的数据恢复正常，同时改善了整条曲线的连续性，提高了资料的整体质量。因此项目实施前需选择一个无干扰的、合适距离的地方建立远参考点，以改善资料的品质，远参考站应选择在与工区不同的噪音干扰系统中，需经过反复试验、论证确定。

（8）操作员和测量员认真填写工作记录和测点布置记录，要求字迹清楚，符号正确，没有涂改现象。

（9）观测装置的铺设。①仪器测量时采用“十”字型装置，装置的铺设采用森林罗盘，水平方向的两对测量电极分别对和两根磁棒相交垂直布设，各自方向片偏差不大于1°，水平磁棒埋设于其顶端距中心点8m～10m处。②电极的接地电阻均不大于2kΩ，布设时避开了流水、废石堆上，极坑中无砂砾及杂物，技术人员提前向坑内浇水以减小接地电阻；在高阻岩石露头等特殊地质条件下，在电极四周垫土，周围浇水等方法来降低接地电阻。③水平磁棒买入土中均保持水平稳定，尽量买入土中，且用水平仪校准。④电极、磁棒连线在布设过程中均无悬空状况发生，且每隔1m～2m均用土或石块压实，以防止因风吹导致导线晃动产生电磁干扰。

3 工区地质概况

工作区内地层主要为侏罗系马里组和第四系地层。

（1）侏罗系马里组一段（J2m1）。

马里组一段分布在工作区西南部，划分为砂岩、灰岩、灰岩与砂岩互层等。由于基岩露头不好，粉砂质泥岩等未圈定划出。受构造和侵入岩影响，工作区内马里组地层发生了动力、热变质作用。

（2）第四系。

工作区内大面积为第四系地层分布，以河流堆积、沼泽堆积、冲洪积堆积、残坡积堆积、冰碛物堆积及泉华堆积为主，不同成因第四系地层特征如下。

全新统冲洪积物（Q4apl）：主要分布在河床，以砂砾石层为主，主要为一套冲洪积物，以砂砾石层为主，砾石成分为砂岩、花岗岩等为主，磨圆度中等，次圆状-圆状，砾石大小约为2cm～10cm＊3cm～15cm，分选性好。沉积覆盖于下伏地质体之上。

全新统沼泽堆积（Q4fl）：主要分布在工作区中北部，面积较大，以黑褐色淤泥等为主，上覆植被发育。沼泽覆盖于冲洪积物之上或与花岗岩呈断层接触。

晚更新统冲洪积物（Q3apl）：主要分布在河东岸，地形上呈现斜坡地形，面积较大，地貌为冲洪积地貌，主要为砂砾石层，砾石成分为砂岩、花岗岩等，大小为3cm～15cm＊3cm～10cm，个别砾石较大，分选性好，磨圆度中等，为次圆状。其上植被覆盖严重。沉积覆盖于冰水堆积物、马里组之上。

中更新统冲洪积物（Q2apl）：主要分布在河西侧山坡，地形上为斜坡地形，地貌为冲洪积物地貌，主要为砂砾石层分布，砾石成分为砂岩、花岗岩等，大小约为3cm～10cm＊3cm～15cm，分选性好，磨圆度中等，为次圆状。其上为沼泽堆积物，覆盖于马里组、花岗闪长岩之上，局部为断层接触。

中更新统冰水堆积物（Q2fgl）：主要分布在工作区北西、南西一带，地形为略微平坦地形，地貌属于冰水堆积地貌。冰碛物成分为花岗闪长岩，大小不等，杂乱分布在地表中。其上分布冲洪积物砾石、沼泽堆积物，覆盖于马里组之上或局部与花岗闪长岩断层接触。

中更新统泉华（Q2cas）：主要分布在工作区中部河两岸，地形为平坦地形或凸出地形，地貌为泉华地貌，包括泉华台地，泉华丘等。泉华类型主要为泉胶砾岩、硅华为主，泉胶砾岩的砾石含量约占30%，成分为砂岩、花岗岩等，大小为3cm～65cm＊4cm～15cm，磨圆度差，次棱角状，胶结物类型为钙质、硅质等。硅化主要成分为硅质，含量约占90%。泉华裂隙构造十分发育，主要有4组，为地下泉水喷出的通道。泉华之上覆盖有全新统冲洪积、沼泽物和晚更新统冲洪积，其下为冰水堆积物或马里组地层。

（3）岩浆岩。

工作区内岩浆岩主要为中新世的斑岩体和始新世的花岗闪长岩体，斑岩体侵入花岗闪长岩体中。

花岗闪长岩：工作区内花岗闪长岩体主要分布在河西侧一带，呈岩床产出，西侧为大的岩株花岗闪长岩体，后期侵入有斑岩体、二长花岗岩脉、石英脉及正长岩脉等。花岗闪长岩节理十分发育。与侏罗纪马里组呈侵入接触关系，接触带可见角岩化蚀变特征，接触带走向有NW、NE向展布，与该方向构造关系密切。岩性为浅灰白色中细粒花岗闪长岩，呈中细粒粒状结构，块状构造。

斑岩体：主要呈浅层脉状或岩株状侵入于始新世花岗闪长岩中，主要成分为石英，长石等，石英为斑晶，石英含量约为70%，长石具有弱的高岭土化蚀变特征。与始新世花岗闪长岩为侵入接触关系，走向为近NS、WE向，与该方向断层构造关系密切。

4 数据处理

每天将采集好的数据进行实时处理，先将原始数据从V8/RXU-3ER仪器的CF卡里拷贝到电脑硬盘中；再检查、编辑并保存每一个参数表（＊.TBL）文件的测点信息；然后生成傅立叶变换；再利用参考点信息采用Robust程序再处理；接着编辑每一个频率对应的Crosspower来去掉结果中的低质量数据；最后将编辑后的Crosspower叠加数据转换成其它解释软件要求的标准格式。

资料处理采用成都理工大学MTsoft2D数据处理软件对V8数据进行处理，资料处理解释流程如图2所示。

图2 资料处理解释流程图

5 成果解释

本次数据反演采用的是二维非线性共轭梯度（NLCG反演，该反演方法具有收敛速率高，反演拟合度好的特点），采用occam反演结果作为初始模型，极大的提高了反演的稳定性。

图3为L1线AMT二维反演电阻率剖面及解译成果图，测线方位为90°，测线长3400m。从二维反演图中可以看出，800m以浅呈低阻反应，电阻率值小于200Ω·m，其中0m～500m范围内电阻率呈层状低阻带，电阻率值小于80Ω·m，推测是区内第四系覆盖层；500m～800m范围内电阻率呈层状低阻带，电阻率值小于200Ω·m，结合地质资料推断为侏罗系马里组中-细粒石英粉砂岩，较破碎；800 m以深呈高阻反应，电阻率值大于300Ω·m，推测800 m以深为侵入岩体的电性反应，结合地质资料推断为第三系花岗闪长岩，岩体较完整。且在测线东侧，平距2400 m处有明显隆起，形成八字形断裂F1和F2,该位置对应地表工区内的控矿构造。

图3 L1线AMT二维反演电阻率剖面及解译成果图

6 结论

本次工作通过对工区地质资料的研究和对AMT数据反演结果，对地层划分和断层走向，提升了工作效率。对物探方法的选择是行之有效的，前期阶段，对矿山矿产的调查采用地球物理方法是非常必要的。由于物探的多解性，利用地球物理方法勘查矿山时，需要结合已知的地质资料、地球物理特征及其他相关资料进行综合分析，才能做出合理的判断。综上所述，AMT法在该地区矿产勘查是可行有效的。