AMT 和MT 组合探测技术在鹿井铀矿田西部铀矿勘查中的应用

段书新，刘祜，郭江川，刘军港

（核工业北京地质研究院 中核集团铀资源勘查与评价技术重点实验室，北京 100029）

相山和诸广地区的铀矿勘查实例表明，音频大地电磁（AMT）在南方硬岩地区深部地质结构探测中具有较好的应用效果［1-6］。但是，随着近年来目标地质体埋深不断增加，部分地区的深度已趋近该处AMT 方法探测的极限。大地电磁（MT）方法虽能很好的解决探深问题，但工作效率及成本均不适合开展大规模的探测工作。为兼顾探测深度和探测精度，在鹿井铀矿田西部实施了2 条AMT+MT 探测剖面，通过反演得到了2 000 m 以浅的精细电性结构，识别了多条断裂构造，基本查明了寒武系板岩与花岗岩体的岩性分界面及界面深部延伸情况，为鹿井地区铀矿资源潜力预测及评价提供了依据。

1 研究区地质概况及岩石电性特征

1.1 地质概况

研究区位于湖南省汝城县境内，鹿井铀矿田西部，大地构造位置为南华活动带赣湘粤褶皱带诸广山岩体西部外接触带［7-8］。

区内出露地层主要为古生界寒武系（∈）、中生界白垩系（K）及诸广山复式岩体（图1）。古生界寒武系（∈）由下向上可划分为香楠组和茶园头组，其中香楠组主要由黑色碳质板岩组成；茶园头组以厚-巨厚长石石英砂岩、石英砂岩、细砂岩为主。中生界白垩系（K）为一套红色碎屑岩地层，不整合覆盖于寒武系和诸广山岩体之上，岩性主要是紫红色砂砾岩、砾岩、砂岩。诸广山复式岩体主体为印支期第二阶段中粗粒似斑状花岗岩，次为燕山早期第三阶段细粒黑云母花岗岩、燕山晚期石英斑岩等［9-10］。

图1 鹿井矿田西部区域地质略图（据参考文献［12］修改）Fig.1 Regional geological sketch of western Lujing ore field（modified after reference［12］）

区内断裂构造发育，以NE 向断裂为主，次为NW 及NNE 向断裂。区内NE 向展布的QF1、QF2、QF3、QF4、QF5共同构成了遂川-热水断裂系，为矿田的基本构造骨架。矿床分布于由它们组成的地堑式断陷中，并围绕白垩系盆地分布［11］。

1.2 岩石电性特征

研究区内各岩性的电阻率虽然有一定的分布范围，但存在明显的分布规律（表1）。具体来说，白垩系红色砂砾岩电阻率最低，其他岩石电阻率由低到高依次为寒武系板岩、花岗岩、白垩系灰色砂砾岩。上述岩石电性差异为本次电磁探测提供了物性基础。

表1 鹿井地区岩石电阻率统计Table 1 Statistics of rock resistivity in Lujing area

2 测量方法及测线部署

野外采用AMT+MT 组合探测技术开展电磁探测，以兼顾探测深度与精度（图2）。AMT 点距为25 m，采用AMTC30磁探头采集磁场信息，工作频率为10 400～1 Hz。MT 点距为200 m，采用MT80H 磁棒采集磁场信息，其工作频率为320～0.000 01 Hz［13］。

图2 鹿井矿田西部电磁测线布置图Fig.2 Layout of electromagnetic survey lines in western Lujing ore field

野外测量过程中，AMT测量时间不低于30 min，MT测量时间不低于20 h。为保证同一测点处AMT和MT数据连贯可拼接，两种方法野外采集时采用了相同的电极坑和磁探头位置，室内利用Mteditor软件对数据进行了拼接。

完成预处理后，利用MTPioneer 软件完成了TE+TM 模式数据的二维非线性共轭梯度带地形反演，获得了较小的拟合残差，最大限度的保证了反演结果的真实性。

3 探测成果展示

3.1 L1 线探测成果

L1 线长2.975 km，测线方向29°。测线主要布置于寒武系板岩中，北段少量进入花岗岩，穿过工作区内F陷牛地、F22硅化带及大部分北西向构造（图2）。

整体来看，反演电阻率值呈现浅部低、深部高，南西段低、北东段高的特征（图3），反映了各地质体不同的空间赋存状态。横向上的电阻率分界面在平距2 500 m 处。0～2 500 m范围内反演电阻率数值低于500 Ω·m，推测为寒武系板岩。2 500～2 975 m 范围内反演电阻率数值高于500 Ω·m，推测为花岗岩体。纵向上，浅部低阻体应是寒武系板岩的反映。其埋深从南至北逐渐变浅，在平距1 650 m 处骤然变深，最深约至标高-400 m 处。深部的红色高阻推测是花岗岩体引起。

图3 鹿井矿田西部L1 剖面反演电阻率断面及解译图Fig.3 Inversion resistivity and interpretation section of exploration line L1 in western Lujing ore field

根据电阻率的横向变化特征，在平距200、380、625、875、925、1075、1 175、1 325、1 675、2 225、2 350、2 875 m 处推测了断裂（或硅化带）共12 条。其中F24、F26、F23、F4-1、F1为地表已查证断裂，F陷牛地、F22为地表已查证硅化带，由AMT+MT 推测的产状与实际情况吻合较好。F1-1、F1-2、F1-3、F1-4、F1-5为本次探测新推测的隐伏断裂构造，在电阻率反演断面图上表现为舌状电阻率低值带，其中尤以F1-1和F1-5异常特征最为明显。

3.2 L2 线探测成果

L2 线长3 km，测线方向138°。测线布置于寒武系板岩中，除与F遂川断裂、F3硅化带大角度相交外，与区内NW 向构造近似平行（图2）。

由反演电阻率断面（图4）可知，该线电阻率值表现为浅部低阻、深部高阻的特征，对应着浅部的寒武系板岩和深部的花岗岩体。浅部平距0～300 m 范围内的高阻团块，推测为局部花岗岩体。深部的花岗岩体以平距1 450 m为界，界线以西的花岗岩体稳定，顶界面较平缓，埋深约在标高-400 m；界线以东的花岗岩体顶界面埋深明显增大。

图4 鹿井矿田西部L2 剖面反演电阻率断面及解译图Fig.4 Inversion resistivity and interpretation section of exploration line L2 in western Lujing ore field

根据电阻率的横向变化特征，在平距400 m位置处识别出F遂川断裂，其倾向SE，倾角约70°。该处电阻率低值带在横向上跨度较大，表明与之对应的断裂带规模亦相对较大。结合地质资料，在平距1 150 m、2 200 m处推测了F3和F陷牛地硅化带，均以大倾角向南东倾斜，并向深部有延伸。除此之外，利用AMT+MT 方法组合在1 575 m、1 650 m、1 925 m 推测了3 条隐伏断裂，其中F2-2、F2-3异常特征明显，向深部有一定延伸。

4 钻孔验证

在开展上述AMT+MT 组合探测的同时，核工业二三〇研究所在该区同步开展了钻探工作。通过对比L1 线附近的钻探揭露结果（图5），验证了本次AMT+MT 组合探测准确有效，具体如下。

图5 鹿井矿田西部L1 剖面（1 500～2 000 m 段）物探推测结果与钻孔验证结果对比Fig.5 Comparison of geophysical results and borehole verification in exploration line L1 in western Lujing ore field（at the segment of 1 500～2 000 m）

1）利用AMT+MT，在平距1 750 m 准确推断了寒武系板岩与花岗岩的岩性界面。AMT+MT 推断此处岩性界面埋深约670 m，实际钻探揭露为607 m，误差较小。

2）整体来看，钻孔ZKL13-1 揭露的破碎与AMT+MT 探测到的低电阻率有较好的对应关系。在250 m 以浅，钻孔揭露到的破碎带在反演电阻率断面上均呈现低电阻率特征；在深部，岩性界面附近存在的破碎带引起花岗岩电阻率值变低，导致本次AMT+MT 推测的岩性界面偏深。

5 结论

通过本次在鹿井矿田西部开展AMT+MT联合探测，取得以下成果：

1）识别并推测了部分断裂构造，查明了寒武系板岩与花岗岩体的岩性界面及深部延伸情况，为鹿井矿田西部铀资源潜力预测及评价提供了重要依据。

2）通过钻孔对比，认为AMT、MT 类频率域感应电磁法在鹿井矿田铀矿勘查中是准确有效的，可为该区的后续物探工作提供借鉴。

3）本次AMT+MT 方法组合，兼顾了探测深度与精度，取得了较好的应用效果。在探深要求不断提高的新形势下，应加强AMT+MT 方法组合或宽频大地电磁（BMT）方法的研究与应用。