铝土矿区物探找矿方法研究-以云南文山天生桥矿床为例*

王兴华，颜拓疆，解 康

（云南冶金资源股份有限公司，云南 昆明 650500）

通过对地表及钻孔岩芯的岩矿石标本进行物性参数测试，测试结果显示区内铝土矿石和炭质泥岩视电阻率较低，从地质剖面图上可以看出两者形成了一个统一的低阻体，虽然铝土矿石极化率特征不突出，但与之联系紧密的炭质泥岩极化率较高。另外矿区内还有黑褐色泥炭质物、黄铁矿化、煤系地层与矿体相互联系，本次工作在重点勘查区内选择的已知剖面上首先开展大功率激电中梯剖面测量工作，了解已知矿体在剖面上的激电反应范围及强度变化趋势。由于矿体与含炭质地层关系密切，各含炭质地层间及矿体与围岩间的视电阻率存在明显差异性，测深工作采用音频大地电磁法（以下简称AMT），以期探明区内矿体深部延伸情况。经过数据反演处理成图后，将AMT测深及激电中梯测量成果与已知地质剖面信息进行对比研究，找出相关规律，为文山天生桥铝土矿区物探找矿方法的选择提供依据。

1 方法技术

AMT方法原理和传统的MT法也一样，它是利用宇宙中的太阳风、雷电等入射到地球上的天然电磁场信号作为激发场源，也称一次场，该一次场属于平面电磁波，垂直入射至大地介质中，从电磁场理论可知，大地介质中将产生感应电磁场，此感应电磁场和一次场是同频率的，引入波阻抗Z。在均匀大地及水平层状大地的情况下，波阻抗是电场E与磁场H的水平分量的比值[1]。测量就是在与地下研究深度相对应的频带上进行的。一般情况，频率较高的数据反映浅部电性特征，频率较低的数据反映较深的电性特征。因此，在一个宽频带上观测电场和磁场信息，并由此计算出视电阻率和相位即可确定出大地的地电特征及地下构造[2-3]。

2 应用实例

2.1 工作区地质概括

天生桥铝土矿赋存于晚石炭世古侵蚀面之上的上二叠统龙潭组地层内，上覆地层为下三叠统飞仙关组紫红色、黄绿色泥岩、砂质泥岩，与龙潭组呈假整合接触。下伏地层为上石炭统威宁组厚层状至块状灰岩、生物碎屑灰岩、白云岩，与含矿层呈假整合接触。区内整个龙潭组地层断续延伸约25 km，岩性组合为：下段（P3l1）为铁铝质建造，上段（P3l2）为硅质、泥砂质含煤建造。由于含矿岩系厚度受古基底溶蚀地貌的控制，基底低凹处厚度大，凸起处薄，但总体上含矿层厚度变化较小，出露厚度为（0～90） m不等。含矿岩系形成于滨海—沼泽环境，其岩性组合：上段为砂泥质含煤和硅质岩建造，下段为铝土矿—铁铝质、泥砂质建造。本文选取了其中一条测线WT2015进行解释说明，AMT测深实际材料图（图1）。

图1 AMT测深实际材料图Fig.1 Primitive data map by AMT sounding

2.2 地球物理特征

在区内采集标本共167个，通过测试得到各岩性标本物性参数（表1），测试结果表明硅质灰岩、铁铝岩整体呈现中阻低极化特征，含炭质硅质灰岩、含炭泥质的白云质灰岩、含炭泥质铁质的灰岩呈现高阻高极化特征，白云质灰岩、灰岩呈现高阻中高极化特征，含炭质的泥质灰岩呈现中阻中高极化特征，泥质灰岩呈现中高阻中低极化特征，铝土矿呈现低阻中低极化特征。我们很明显可以看到，当岩矿石标本含炭质时，极化率普遍较高，而试验区内炭质泥岩与铝土矿形成集合体，该集合体与围岩具有很明显的电性差异，为激电中梯测量和音频大地电磁测深测量提供了物性条件[4]。

表1 工作区岩矿石标本物性参数统计表Tab.1 Statistical table for physical property parameters of rock and ore specimens in working area

国地震局地质研究所综合信息处理系统软件（MTPioneer）对数据进行再处理及反演，处理过程如下：

1） 对获得的电场和磁场虚实分量和相位数据，使用MTPioneer软件进行数据编辑，并删除畸异点，以提高数据质量；

2）进行静校正，包括生成表层电阻率、编辑剖面表层电阻率和剖面处理；

3）分线对数据进行一维反演；

4） 根据一维反演结果进行二维反演模型建立，包括横向和纵向网格建立、地形编辑、迭代误差及反演基地电阻率的设置等；

5）采用带地形的TM模式和TE模式分别进行二维连续介质反演，得到二维反演结果；

6）根据二维反演结果再对模型、参数及数据进行修改设置及编辑，以使反演结果更加合理；

7）最后经过多次次叠代反演和正演，输出二维反演结果和正演数据，如果反演结果符合已知地质特征和其正演数据断面图与原始数据断面图基本吻合，那么正反演计算就可以终止。

大地电磁法利用的是不同地层或同一地层不同赋存结构之间电阻率参数的差异，根据阻值高低及分布形态以划分地层界线、岩体及地质构造，并结合相关的地质资料做出初步的地质推断解释[5-6]。

2.4 资料解释及成果分析

根据WT2015线激电中梯剖面测量数据，可以得到视极化率和视电阻率曲线图，对AMT测深数据进行预处理，然后用反演软件进行二维反演成图，如图2。近地表的铝土矿在点216～221点引起一中极化率异常，推断引起原因为铝土矿及其顶底板煤层、炭质的综合反应。在点195～212间的极化率值较高的激电异常，推断为炭质或铁质引起。

图2 WT2015勘探线AMT测深电阻率二维反演图Fig.2 Two-dimensional inversion diagram of AMT sounding specific resistance for WT2015 exploration lines

结合地质剖面和本次标本物性测量结果，将矿区的低阻体炭质泥岩的顶板界线和铝土矿体投影到AMT测深电阻率二维反演剖面图上，通过对比来看，前期钻探工程所揭露的炭质泥岩与铝土矿，二者组成的低阻体与AMT测深剖面上反应的低阻体比较吻合，炭质泥岩上覆为硅质岩与泥岩综合形成的中、高阻体，铝土矿下伏地层为中石炭统威宁组，岩性为灰岩，整体表现为中、高阻[7-8]。能够得到这么好的吻合结果，主要得益于炭质泥岩与铝土矿的完美组合形成一定规模的低阻带，其次测线所处的人文环境干扰较小也为测量成果的准确性提供了良好的条件。

由于所测剖面表层厚度的不均匀性以及反演模型参数设置和软件自身特性的影响，本次电阻率二维反演剖面与实际地质剖面在深度上存在一定误差。在结合地质剖面进行校正后，可以看到本次反演所得深度乘以0.85的系数后与实际深度最为接近。图2中所给出的AMT测深剖面图中的深度即为软件反演深度乘以0.85的系数所得，这一系数对以后的物探工作解释将起到重要的参考作用。

3 结语

本次采用激电中梯测量与音频大地电磁测深测量的组合方法，在该地区铝土矿勘查试验中取得了较好的效果，可以看到：

1）所用物探组合方法对于炭质泥岩的高极化特征以及炭质泥岩与铝土矿形成的低阻体反应明显，能快速寻找本地区类似条件的铝土矿产资源，是一种经济有效的物探找矿手段，区内具有较好的物性条件；

2）在本地区对于寻找低阻地质体、深部地质构造也具有明显的优势，为后期物探工作开展打下了重要基础；

3）利用该组合方法寻找铝土矿还需要配合地质及钻探信息进行综合研究判断，在后续工作的开展过程中总结经验，根据实际情况增加其它物探方法手段。