何志勇

（貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局114地質(zhì)大隊，貴州 遵義 563000）

傳統(tǒng)的大地電磁法(MT)和音頻大地電磁法(AMT)場源信號微弱、易受周邊環(huán)境影響，難以有效的對礦山資源進(jìn)行勘查。可控源音頻大地電磁法(CSAMT)是一種通過測量卡尼亞電阻率和相位的電磁探測技術(shù)，具有探測深度大、抗干擾性強等優(yōu)勢。本文以湖南省南岳傳奇小鎮(zhèn)礦山資源勘查為例，論述該方法在礦山地質(zhì)勘查中的應(yīng)用。

1 方法原理

CSAMT法是一種通過使用人工控制場源以獲得更佳探測效果的電磁測深法。該方法通過改變發(fā)射源的發(fā)射頻率進(jìn)行測深，通過測量相互正交的電場和磁場分量計算卡尼亞視電阻率。

CSAMT法所使用的人工場源分為磁性源和電性源。其中磁性源是在不接地回線或線框中，供以音頻（n×10-1～n×10-3Hz)電流，產(chǎn)生相應(yīng)頻率的電磁場。電性源是在有限長(1km～3km)的接地導(dǎo)線中供以音頻電流，產(chǎn)生相應(yīng)頻率的電磁場，通常稱為電偶極。電性源的收發(fā)距離可達(dá)十幾公里，探測深度大。

CSAMT法常采用電偶源，旁側(cè)觀測裝置。一般要求場源和測深點之間的距離要達(dá)到3～5倍的趨膚深度，（，其中δ為趨膚深度、ρ為探區(qū)內(nèi)預(yù)期的平均電阻率，f為工作頻率)。在平行于場源中垂線兩邊張角各30°的扇形區(qū)域內(nèi)逐點觀測電場分量EX和與之正交的水平磁場分HY振幅和相位，進(jìn)而計算卡尼亞視電阻率和阻抗相位。

2 野外測量

2.1 測量方法及測線布置

主要儀器為V8多功能電法工作站，采用裝置為TM標(biāo)量測量模式。測量前依測線方向面共設(shè)2個發(fā)射電偶極子。其中A1B1(2—2線、4—4線)布設(shè)于測區(qū)東南面約13.5km范圍內(nèi)。電偶極子方向與測線方向相同（44°）；A2B2(6—6線用)布設(shè)于測區(qū)東北面約15.0km范圍內(nèi)，電偶極子方向與測線方向相同（122°）。測量參數(shù)如下：收發(fā)距r=13.4、13.8、15.1km；發(fā)射偶極距A1B1=1240m、A2B2=1300m；接收偶極距MN=50m；測點距=25m；最低工作頻率1Hz；最高工作頻率9600Hz；發(fā)射電流為5A～16A。

2.2 數(shù)據(jù)處理

采用CMT PRO數(shù)據(jù)預(yù)處理軟件讀入野外采集數(shù)據(jù)，生成視電阻率、阻抗相位。根據(jù)預(yù)處理數(shù)據(jù)得出背景模型斷面，選定適宜的反演擬合參數(shù)進(jìn)行多次疊代，最終得出不同深度的擬電阻率斷面模型。

3 地質(zhì)概況

3.1 地形、地貌

勘查區(qū)域地勢平緩，西北高、東南低，平均海拔為100m，崗丘間地段多因切割沖刷而形成小溪谷。衡山東南坡溪流發(fā)育良好，地表徑流穩(wěn)定，多為丘陵地貌。

3.2 礦層巖性

勘查區(qū)域附近出露礦層主要為第四系（Q）和衡山花崗巖體（νξγ52-a）。其中花崗巖體周邊出露有白堊系上統(tǒng)戴家坪組（K2d）、青白口系冷家溪組二段（Pt1n2）。通過分析周邊現(xiàn)有地層分布，推斷衡山花崗巖體侵入礦層為侏羅系至青白口系之間。

3.3 地質(zhì)構(gòu)造

此次勘查區(qū)域處于北東向衡陽至株洲斷裂帶內(nèi)?；◢弾r體在形成及后期受構(gòu)造過程中，礦層應(yīng)力發(fā)生變化，產(chǎn)生斷層、節(jié)理裂隙等構(gòu)造。結(jié)合區(qū)域調(diào)查資料和勘查結(jié)果，區(qū)域內(nèi)外北西—南東走向發(fā)育有節(jié)理裂隙和斷層，東北側(cè)山麓等地段均見礦山斷層痕跡。

圖1 卡尼亞電阻率等值線斷面圖

圖2 一維反演擬電阻率斷面圖

4 結(jié)果分析

4.1 異常劃分原則

根據(jù)電性特征及實測數(shù)據(jù)和反演結(jié)果，將反演擬電阻率斷面圖劃分為低阻區(qū)和高阻區(qū)。測量結(jié)果分析如下。

（1）卡尼亞電阻率。由圖1可知，測區(qū)三條測線均布設(shè)在花崗巖體上，未跨過電阻率存在明顯變化的高低阻地層，礦層及礦層電阻率穩(wěn)定，電阻率在破碎花崗巖段有所降低。卡尼亞電阻率等值線斷面圖沿剖面方向變化較小。3條測線在進(jìn)入近區(qū)（約128Hz）前均呈高、低相間條帶狀分布，無明顯分段特征。

（2）一維反演。由圖2可知，本測區(qū)北東向2—2線、4-4線于垂直方向上呈高—低—高三層電性層，南東向6—6線垂向上分層特征不明顯，由淺至深電阻率逐漸增加。三條測線沿剖面方向存在陡傾斜的脈狀低阻異常。

（3）二維反演。因近地表花崗巖體電阻率和實測卡尼亞電阻率較高，使得截止頻率為1Hz的二維反演結(jié)果影響了淺部電阻率變化。因此另選取了近區(qū)前截止頻率為256Hz的二維反演結(jié)果作為對比。256Hz的二維反演電阻率結(jié)果有所偏低，但淺部異常得到突出。垂向上，三條剖面在標(biāo)高-400m～-800m范圍內(nèi)均存在近水平層狀低阻異常；剖面方向上各脈狀低阻異常明顯。分析過程中以256Hz二維反演結(jié)果為準(zhǔn)，對比一維反演結(jié)果、1Hz二維反演結(jié)果，綜合確定異常位置。

4.2 綜合分析

（1）節(jié)理裂隙發(fā)育方向。物探區(qū)內(nèi)斷裂隙構(gòu)造（衡陽—株洲大斷裂）走向沿南西—北東向發(fā)育?；◢弾r質(zhì)硬性脆，應(yīng)力作用下節(jié)理裂隙發(fā)育存在與主構(gòu)造走向方向相交的一組。物探依據(jù)3條測線脈狀低阻異常分布，推測出3條主要節(jié)理裂隙帶（J1、J2、J3）,方向為北西—南東向，傾角較陡。其中4—4線41號點北約60m取水鉆孔（ZK1）驗證了J2節(jié)理裂隙帶。

（2）反演異常特征及推斷。含水節(jié)理裂隙帶和斷層破碎帶均反映為脈狀低阻異常。2—2線57號點、4—4線65號點的脈狀低阻異常較明顯。

5 結(jié)語

（1）比對兩次反演結(jié)果可以推定：第一次觀測原始數(shù)據(jù)（卡尼亞電阻率）與本次相近，兩次觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量均可靠，在異常形態(tài)上存在一定差異。第一次反演結(jié)果與本次一維反演結(jié)果相類似（低阻異常的位置、形態(tài)大致相同）。

（2）推測地層結(jié)構(gòu)為：上部花崗巖厚度在500m左右，下部標(biāo)高-400m～-800m間低阻層為青白口系中某一電阻率較低變質(zhì)巖，平均厚度為400m，其下仍為電阻率較高的青白口系變質(zhì)巖。工作區(qū)內(nèi)花崗巖在巖珠外圍呈巖脈侵入到青白口系變質(zhì)巖中。

（3）本次物探顯示3條裂隙（J1、J2、J3）發(fā)育標(biāo)高多在-400m以上；斷層（F1）規(guī)模相對最大、發(fā)育深度最深。推測可能穿過標(biāo)高-400m～-800m間的低阻層，傾向北東，傾角約81°。