李 冰，丁云河，張智慧，魏明君，尚建閣

（1．河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局第二地質(zhì)大隊(duì)，鄭州450000；2．河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局第五地質(zhì)大隊(duì)，鄭州450000；3．河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局第七地質(zhì)大隊(duì)，鄭州450000；4．河南省有色金屬礦產(chǎn)探測(cè)工程技術(shù)研究中心，鄭州450000；5．河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局第三地質(zhì)大隊(duì)，鄭州450000）

CSAMT法在河南舞陽(yáng)地區(qū)尋找深部鐵礦中的應(yīng)用

李 冰1，4，丁云河3，4，張智慧4，5，魏明君2，4，尚建閣1

（1．河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局第二地質(zhì)大隊(duì)，鄭州450000；2．河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局第五地質(zhì)大隊(duì)，鄭州450000；3．河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局第七地質(zhì)大隊(duì)，鄭州450000；4．河南省有色金屬礦產(chǎn)探測(cè)工程技術(shù)研究中心，鄭州450000；5．河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局第三地質(zhì)大隊(duì)，鄭州450000）

文章主要介紹了在河南省舞陽(yáng)地區(qū)深部鐵礦找礦項(xiàng)目中，利用V8多功能電法工作站，進(jìn)行可控源音頻大地電磁測(cè)深（CSAMT）不同收發(fā)距的試驗(yàn)對(duì)比。通過(guò)試驗(yàn)，找到最優(yōu)觀測(cè)裝置參數(shù)，并在強(qiáng)電磁干擾礦區(qū)采用CSAMT法成功預(yù)測(cè)了深部隱伏礦體，由此證明了CSAMT法在舞陽(yáng)地區(qū)尋找隱伏的沉積變質(zhì)型鐵礦的可行性。

可控源音頻大地電磁測(cè)深；深部找礦；對(duì)比研究；V8；舞陽(yáng)地區(qū)；河南省

0 引言

舞陽(yáng)鐵礦田是河南省最大的沉積變質(zhì)型鐵礦田，位于舞鋼市中北部。1956—1981年，在該礦區(qū)開(kāi)展了規(guī)模宏大的地質(zhì)找礦工作，提交資源儲(chǔ)量6．4 ×108t，約占河南省鐵礦資源總儲(chǔ)量的70%。因受當(dāng)時(shí)開(kāi)采技術(shù)條件的制約，找礦深度僅為500 m左右。20世紀(jì)80年代以來(lái)，該區(qū)地質(zhì)找礦工作幾乎處于停頓狀態(tài)。

由于河南省工業(yè)化進(jìn)程的加快對(duì)鐵礦資源需求量不斷增大，而地表及近地表鐵礦已被有效勘查并強(qiáng)力開(kāi)發(fā)，地質(zhì)找礦目標(biāo)不得不鎖定在找礦難度較大的深部盲礦體上［12］。根據(jù)舞鋼市鐵礦成礦地質(zhì)條件及物探磁異常特征，該區(qū)仍有較大的找礦潛力［3］。舞陽(yáng)地區(qū)深部鐵礦找礦項(xiàng)目通過(guò)利用V8多功能電法工作站，進(jìn)行可控源音頻大地電磁測(cè)深（CSAMT）預(yù)測(cè)深部隱伏礦體，以期為該地區(qū)下一步深部找礦工作提供依據(jù)。

1 研究區(qū)地質(zhì)概況

研究區(qū)位于華北板塊南部邊緣，馬超營(yíng)—拐河—確山斷裂北側(cè)，魯山背孜—西平出山蓋層背斜東端，是太華群最東部出露區(qū)。在新太古代及古元古代，先后發(fā)生了規(guī)模較大的基性火山活動(dòng)及中基性火山活動(dòng)，形成趙案莊式和鐵山廟式2類鐵礦。在中生代碰撞造山作用過(guò)程中，發(fā)生了自南而北的陸內(nèi)俯沖（研究區(qū)就處在馬超營(yíng)斷裂以北的俯沖帶上），在次級(jí)構(gòu)造作用下，產(chǎn)生斷裂F6，而地層發(fā)生自南向北、自下而上的推動(dòng)作用，使含礦地層由深到淺局部暴露地表，形成目前的構(gòu)造格局和礦體分布形態(tài)［4］。從推斷和控制的斷層來(lái)看，研究區(qū)北部構(gòu)造較為簡(jiǎn)單，南部較為復(fù)雜，主要構(gòu)造線與區(qū)域構(gòu)造基本一致，呈NWW向，其中斷層F6控制了北部的趙案莊組及礦體的分布，地層產(chǎn)狀整體SW傾。從工程控制結(jié)果來(lái)看，不同地段的地質(zhì)構(gòu)造有很大的差異。

研究區(qū)地層自下而上為新太古界趙案莊組、鐵山廟組、楊樹(shù)灣組，中元古界汝陽(yáng)群云夢(mèng)山組以及第四系。其中，新太古界趙案莊組出露面積很??；鐵山廟組出露于鐵古坑、鐵山廟、經(jīng)山寺等地；楊樹(shù)灣組主要出露于葉縣辛店楊樹(shù)灣，與下伏鐵山廟組呈斷層或整合接觸（可能屬平行不整合）；中元古界汝陽(yáng)群云夢(mèng)山組不完整厚度達(dá)300 m以上。由于巖漿侵入活動(dòng)和構(gòu)造錯(cuò)動(dòng)，使地表露頭的層序極為零亂和不完整，斷續(xù)分布在西部的老金山、尚廟寨和東部的小梁山等地。

研究區(qū)內(nèi)與礦體有關(guān)的巖體除丁家崗正長(zhǎng)巖巖體以巖株產(chǎn)出外，其他巖體均以巖脈產(chǎn)出。巖脈密集分布，多呈巖墻狀，規(guī)模不等。巖體對(duì)礦體無(wú)貧化或富集的交代混染作用，它主要表現(xiàn)為對(duì)礦體的破壞作用。巖脈水平切穿礦體，嚴(yán)重處將礦體切割為平行條塊狀，但未發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致巖墻兩側(cè)礦體的相對(duì)錯(cuò)動(dòng)位移現(xiàn)象。

2 研究區(qū)地球物理特征

對(duì)研究區(qū)內(nèi)采集的巖（礦）石標(biāo)本和已施工鉆孔的巖心標(biāo)本進(jìn)行了物性測(cè)試（表1）。從表1可見(jiàn)，在鐵山廟式鐵礦中，輝石磁鐵礦的平均電阻率為255Ω·m，而圍巖石英輝石巖的平均電阻率為14 782Ω·m，混合巖的平均電阻率為6 103Ω·m，片麻巖的平均電阻率為7 364Ω·m，很顯然，輝石磁鐵礦表現(xiàn)為低電阻率特征；趙案莊式磁鐵礦平均電阻率為78Ω·m，表現(xiàn)為低阻率特征。由于巖石組成的不同，電阻率稍有差異，但磁鐵礦與圍巖電阻率差異明顯。磁鐵礦表現(xiàn)出低電阻率的物性特征，這是研究區(qū)開(kāi)展CSAMT法工作的前提條件。

3 CSAMT法工作原理和方法

本次研究CSA MT法利用加拿大鳳凰公司生產(chǎn)的V8多功能電法工作站進(jìn)行野外數(shù)據(jù)采集。V8系統(tǒng)采用GPS衛(wèi)星時(shí)鐘同步測(cè)量技術(shù)，極大地提高了電、磁場(chǎng)的同步采集精度［5］；同時(shí)，實(shí)施陣列式采集數(shù)據(jù)，大大提高了施工的效率和勘探的精度。CSA MT法野外工作裝置示意圖見(jiàn)圖1。

表1 巖（礦）石電阻率參數(shù)Table 1 Statistics of resistivity parameters of the rock and ore

可控源音頻大地電磁測(cè)深法（Controlled Source Audio-frequency Magnetotellurics，簡(jiǎn)稱CSAMT法），是針對(duì)大地電磁測(cè)深法場(chǎng)源的隨機(jī)性和信號(hào)微弱以致觀測(cè)十分困難的狀況而改進(jìn)的一種方法。該方法采用可以控制的人工場(chǎng)源［6-7］，將大地看作水平介質(zhì)，大地電磁場(chǎng)是垂直投射到地下的平面電磁波，則在地面可觀測(cè)到相互正交的電磁場(chǎng)分量為Ex，H y，Ey，H x。通過(guò)測(cè)量相互正交的電場(chǎng)和磁場(chǎng)分量［8-10］，可以確定介質(zhì)的卡尼亞電阻率值。其計(jì)算公式為：

圖1 CSAMT法工作裝置示意圖Fig．1 Schematic diagram of CSAMT device

圖2 舞陽(yáng)地區(qū)局部磁異常及科研工作剖面布置圖Fig．2 Map showing local magnetic anomaly and the test profile layout in Wuyang area

4 應(yīng)用效果

4．1 舞陽(yáng)礦田王樓試驗(yàn)區(qū)

王樓試驗(yàn)區(qū)位于舞鋼市東北約7 km處，屬鐵山廟式鐵礦，是驗(yàn)證王樓磁異常時(shí)發(fā)現(xiàn)的。該試驗(yàn)區(qū)為第四系覆蓋，覆蓋層厚90～120 m，其下隱伏新太古界太華群鐵山廟組。王樓礦床賦存于條帶狀混合巖組中，平面上呈“瓜子”形，南北剖面上呈不規(guī)則狀，東西最長(zhǎng)300 m，南北最長(zhǎng)270 m，最大厚度32 m。總體傾向SW，傾角20°，埋深380～425 m。

在王樓試驗(yàn)區(qū)的一條試驗(yàn)剖面上，采用CSAMT法的2種收發(fā)距（6．7 km和11．4 km）施工。圖3和圖4為王樓試驗(yàn)區(qū)不同收發(fā)距的CSAMT法二維電阻率反演斷面［12-21］。從圖3可見(jiàn)，在斷面深度100 m左右，存在1條近似水平的低阻異常帶，與實(shí)際鉆孔控制的太華

本次研究選取2個(gè)剖面即試驗(yàn)剖面和應(yīng)用剖面（圖2）開(kāi)展CSAMT法應(yīng)用工作。在試驗(yàn)剖面上進(jìn)行不同收發(fā)距的試驗(yàn)研究［11］，收發(fā)距分別為6．7 km和11．4 km，供電偶極子AB長(zhǎng)度為1．8 km，最大供電電流均為16 A，工作頻率均為1～9 600 Hz，共41個(gè)頻點(diǎn)；應(yīng)用剖面CSAMT法供電偶極子AB長(zhǎng)度為2 km，收發(fā)距14 km，最大供電電流20 A，工作頻率也為1～9 600 Hz，共41個(gè)頻點(diǎn)。群基巖面相吻合；在1575～1875號(hào)點(diǎn)間，中心埋深275 m處，有1條未封閉的低阻異常，與鉆孔ZK3001，ZK3000控制的鐵礦體在水平位置上相對(duì)應(yīng)，但深度相對(duì)淺些，表明收發(fā)距為6．7 km的CSAMT法工作裝置探測(cè)深度不足。從圖4可見(jiàn)，在斷面深度100 m左右，也存在1條近似水平的低阻異常帶，與實(shí)際鉆孔控制的太華群基巖面相吻合；在1600～1850號(hào)點(diǎn)之間，中心埋深300 m處，有1封閉的低阻異常，并與鉆孔實(shí)際控制的鐵礦體相吻合，充分說(shuō)明了CSA MT法在舞鋼地區(qū)探測(cè)隱伏鐵礦體的有效性，也說(shuō)明正確選擇野外工作裝置的重要性。

圖3 王樓試驗(yàn)區(qū)30線CSAMT法（收發(fā)距6．7 km）二維ρ反演結(jié)果Fig．3 CSAMT 2-D inversion result of line 30 in the Wanglou test area（transmission distance＝6．7 km）

圖4 王樓試驗(yàn)區(qū)30線CSAMT法（收發(fā)距11．4 km）二維ρ反演結(jié)果Fig．4 CSAMT 2-D inversion result of line 30 in the Wanglou test area（transmission distance＝11．4 km）

圖5 小韓村礦區(qū)132線高精度磁異常剖面圖（a）和CSAMT法二維ρ反演結(jié)果（b）Fig．5 High-precision magnetic anomaly profile and CSAMT 2-D inversion result of line 132 in the Hancun mining area

4．2 CSAMT法在小韓村礦區(qū)及外圍的應(yīng)用

小韓村礦區(qū)屬鐵山廟式沉積變質(zhì)型鐵礦床，高精度磁異常最高值可達(dá)2 000 n T以上［32］。該礦發(fā)現(xiàn)于20世紀(jì)50—60年代，目前控制深度達(dá)300多m，共有3層磁鐵礦，賦存于太華群鐵山廟組。本次在小韓村礦區(qū)132線開(kāi)展CSAMT法工作，目的是研究小韓村礦區(qū)深部是否存在鐵礦體，同時(shí)驗(yàn)證1∶10 000高精度磁測(cè)分析成果［22］。從圖5可以看出，在5925—6325號(hào)和6525—6925號(hào)點(diǎn)之間，埋深在300 m以淺，出現(xiàn)2個(gè)低阻異常，分別與小韓村、泥溝陳南已知鐵礦體相吻合；在6325—6525號(hào)點(diǎn)之間，埋深在400～1 000 m處，存在1個(gè)向南傾斜的低阻異常，該異常在地面的投影與高精度磁異常北側(cè)（大號(hào)點(diǎn)）峰值相對(duì)應(yīng)。結(jié)合地質(zhì)情況分析，認(rèn)為小韓村礦區(qū)深部可能存在隱伏的磁鐵礦體，是有望的深部找礦靶區(qū)。

5 結(jié)論

（1）野外工作裝置的正確選擇和工作參數(shù)設(shè)定是取得最佳觀測(cè)成果的關(guān)鍵。通過(guò)在王樓試驗(yàn)區(qū)進(jìn)行CSAMT法的不同裝置試驗(yàn)，認(rèn)為在舞陽(yáng)礦田利用CSAMT法進(jìn)行深部找礦，CSAMT法的收發(fā)距應(yīng)＞10 km，才能全面反映處于第四系厚覆蓋區(qū)的舞陽(yáng)礦田深部鐵礦的賦存狀況。

（2）根據(jù)1∶10 000高精度數(shù)據(jù)處理，結(jié)合CSAMT反演成果，認(rèn)為以經(jīng)山寺、小韓村、冷崗一帶為中心，可能存在深部隱伏鐵礦體，是今后舞陽(yáng)地區(qū)深部找礦的有望靶區(qū)和突破口。

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Application of CSAMT to deep iron ore exploration in Wuyang area，Henan province

LI Bing1，4，DING Yunhe3，4，ZHANG Zhihui4，5，WEI Mingjun2，4，SHANG Jiange1
（1．The Second Geological Brigade，Beonging to Nonferrous Metal-Geology and Mineral Resources Bureau of Henan Province，Zhengzhou 450000，China；2．The Fifth Geological Brigade，Beonging to Nonferrous Metal-Geology and Mineral Resources Bureau of Henan Province，Zhengzhou 450000，China；3．The Seventh Geological Brigade，Beonging to Nonferrous Metal-Geology and Mineral Resources Bureau of Henan Province，Zhengzhou 450000，China；4．Non-Ferrous Mineral Exploration Engineering Research Center of Henan Province，Zhengzhou 450000，China；5．The Third Geological Brigade，Beonging to Nonferrous Metal-Geology and Mineral Resources Bureau of Henan Province，Zhengzhou 450000，China）

This article primarily introduces application of V8 multifunctional electrical station to deep iron ore exploration in Wuyang area，Henan province．Test of CSAM T in different transceiver is carried out．The test shows that the optimum observation parameter of the device is obtained and deep ore bodies are successfully detected by CSAMT thus CSAMT is feasible to search for sedimentary metamorphic iron ore．

CSA MT；deep iron ore prospecting；comparison study；Wuyang area；Henan province

P631．325；P618．31

： A

10．6053／j．issn．1001-1412．2014．01．015

2013-04-23； 責(zé)任編輯： 趙慶

河南省國(guó)土資源廳科技攻關(guān)項(xiàng)目《河南省魯山—舞陽(yáng)—新蔡地區(qū)鐵礦成礦預(yù)測(cè)研究》（編號(hào)：2010-61-4）、河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局2011年度科技創(chuàng)新項(xiàng)目《電磁探測(cè)技術(shù)在舞陽(yáng)地區(qū)鐵礦深部找礦的應(yīng)用研究》（編號(hào)：YSDK2011-05）聯(lián)合資助。

李冰（1984 ），男，工程師，碩士研究生，本科畢業(yè)于中南大學(xué)，現(xiàn)主要從事地球物理科研工作。通信地址：河南省鄭州市鄭東新區(qū)金水東路16號(hào)鑫地大廈1201室；郵政編碼：450016；E-mail：540035801＠qq．com