李 冰，丁云河，張智慧，魏明君，尚建閣

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

CSAMT法在河南舞陽地區(qū)尋找深部鐵礦中的應用

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

文章主要介紹了在河南省舞陽地區(qū)深部鐵礦找礦項目中，利用V8多功能電法工作站，進行可控源音頻大地電磁測深（CSAMT）不同收發(fā)距的試驗對比。通過試驗，找到最優(yōu)觀測裝置參數(shù)，并在強電磁干擾礦區(qū)采用CSAMT法成功預測了深部隱伏礦體，由此證明了CSAMT法在舞陽地區(qū)尋找隱伏的沉積變質型鐵礦的可行性。

可控源音頻大地電磁測深；深部找礦；對比研究；V8；舞陽地區(qū)；河南省

0 引言

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

由于河南省工業(yè)化進程的加快對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力開發(fā)，地質找礦目標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］。舞陽地區(qū)深部鐵礦找礦項目通過利用V8多功能電法工作站，進行可控源音頻大地電磁測深（CSAMT）預測深部隱伏礦體，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)地質概況

研究區(qū)位于華北板塊南部邊緣，馬超營—拐河—確山斷裂北側，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及中基性火山活動，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)就處在馬超營斷裂以北的俯沖帶上），在次級構造作用下，產(chǎn)生斷裂F6，而地層發(fā)生自南向北、自下而上的推動作用，使含礦地層由深到淺局部暴露地表，形成目前的構造格局和礦體分布形態(tài)［4］。從推斷和控制的斷層來看，研究區(qū)北部構造較為簡單，南部較為復雜，主要構造線與區(qū)域構造基本一致，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。從工程控制結果來看，不同地段的地質構造有很大的差異。

研究區(qū)地層自下而上為新太古界趙案莊組、鐵山廟組、楊樹灣組，中元古界汝陽群云夢山組以及第四系。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；楊樹灣組主要出露于葉縣辛店楊樹灣，與下伏鐵山廟組呈斷層或整合接觸（可能屬平行不整合）；中元古界汝陽群云夢山組不完整厚度達300 m以上。由于巖漿侵入活動和構造錯動，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)與礦體有關的巖體除丁家崗正長巖巖體以巖株產(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。巖體對礦體無貧化或富集的交代混染作用，它主要表現(xiàn)為對礦體的破壞作用。巖脈水平切穿礦體，嚴重處將礦體切割為平行條塊狀，但未發(fā)現(xiàn)導致巖墻兩側礦體的相對錯動位移現(xiàn)象。

2 研究區(qū)地球物理特征

對研究區(qū)內(nèi)采集的巖（礦）石標本和已施工鉆孔的巖心標本進行了物性測試（表1）。從表1可見，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行野外數(shù)據(jù)采集。V8系統(tǒng)采用GPS衛(wèi)星時鐘同步測量技術，極大地提高了電、磁場的同步采集精度［5］；同時，實施陣列式采集數(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深法（Controlled Source Audio-frequency Magnetotellurics，簡稱CSAMT法），是針對大地電磁測深法場源的隨機性和信號微弱以致觀測十分困難的狀況而改進的一種方法。該方法采用可以控制的人工場源［6-7］，將大地看作水平介質，大地電磁場是垂直投射到地下的平面電磁波，則在地面可觀測到相互正交的電磁場分量為Ex，H y，Ey，H x。通過測量相互正交的電場和磁場分量［8-10］，可以確定介質的卡尼亞電阻率值。其計算公式為：

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 應用效果

4．1 舞陽礦田王樓試驗區(qū)

王樓試驗區(qū)位于舞鋼市東北約7 km處，屬鐵山廟式鐵礦，是驗證王樓磁異常時發(fā)現(xiàn)的。該試驗區(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300 m，南北最長270 m，最大厚度32 m?？傮w傾向SW，傾角20°，埋深380～425 m。

在王樓試驗區(qū)的一條試驗剖面上，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，在斷面深度100 m左右，存在1條近似水平的低阻異常帶，與實際鉆孔控制的太華

本次研究選取2個剖面即試驗剖面和應用剖面（圖2）開展CSAMT法應用工作。在試驗剖面上進行不同收發(fā)距的試驗研究［11］，收發(fā)距分別為6．7 km和11．4 km，供電偶極子AB長度為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個頻點；應用剖面CSAMT法供電偶極子AB長度為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個頻點。群基巖面相吻合；在1575～1875號點間，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應，但深度相對淺些，表明收發(fā)距為6．7 km的CSAMT法工作裝置探測深度不足。從圖4可見，在斷面深度100 m左右，也存在1條近似水平的低阻異常帶，與實際鉆孔控制的太華群基巖面相吻合；在1600～1850號點之間，中心埋深300 m處，有1封閉的低阻異常，并與鉆孔實際控制的鐵礦體相吻合，充分說明了CSA MT法在舞鋼地區(qū)探測隱伏鐵礦體的有效性，也說明正確選擇野外工作裝置的重要性。

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

圖4 王樓試驗區(qū)30線CSAMT法（收發(fā)距11．4 km）二維ρ反演結果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)及外圍的應用

小韓村礦區(qū)屬鐵山廟式沉積變質型鐵礦床，高精度磁異常最高值可達2 000 n T以上［32］。該礦發(fā)現(xiàn)于20世紀50—60年代，目前控制深度達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，同時驗證1∶10 000高精度磁測分析成果［22］。從圖5可以看出，在5925—6325號和6525—6925號點之間，埋深在300 m以淺，出現(xiàn)2個低阻異常，分別與小韓村、泥溝陳南已知鐵礦體相吻合；在6325—6525號點之間，埋深在400～1 000 m處，存在1個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（大號點）峰值相對應。結合地質情況分析，認為小韓村礦區(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 結論

（1）野外工作裝置的正確選擇和工作參數(shù)設定是取得最佳觀測成果的關鍵。通過在王樓試驗區(qū)進行CSAMT法的不同裝置試驗，認為在舞陽礦田利用CSAMT法進行深部找礦，CSAMT法的收發(fā)距應＞10 km，才能全面反映處于第四系厚覆蓋區(qū)的舞陽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，結合CSAMT反演成果，認為以經(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； 責任編輯： 趙慶

河南省國土資源廳科技攻關項目《河南省魯山—舞陽—新蔡地區(qū)鐵礦成礦預測研究》（編號：2010-61-4）、河南省有色金屬地質礦產(chǎn)局2011年度科技創(chuàng)新項目《電磁探測技術在舞陽地區(qū)鐵礦深部找礦的應用研究》（編號：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，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號鑫地大廈1201室；郵政編碼：450016；E-mail：540035801＠qq．com