袁宏亮，楊 帥

（1.中陜核工業(yè)集團(tuán)二一一大隊(duì)有限公司，陜西 西安 710024；2.陜西地礦物化探隊(duì)有限公司，陜西 西安 710043）

隨著礦山工程勘查設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的提高，物探方法在復(fù)雜地形條件下的勘查工作要求也在不斷提高，既要滿足儀器設(shè)備輕便達(dá)到快速勘探的目的，又要達(dá)到有效的勘探深度和分辨率。通常礦山工程施工中會遇到礦石破碎帶、地層發(fā)育區(qū)、富水區(qū)等。常規(guī)直流電法勘探深度淺、受地形等多種因素干擾工作效率低，很難滿足勘探要求。目前天然場音頻大地電磁測深法（AMT）在礦山工程勘查中成為主流方法。AMT接收天然場信號，儀器輕便，勘探深度大，不受高阻屏蔽，對低阻異常有較高的分辨率，工作效率高。

本次勘查目的是探測任務(wù)范圍內(nèi)的斷層（部分地段隱伏）的空間形態(tài)：包括斷層走向、傾向、傾角及斷層破碎帶的寬度、物質(zhì)成分和水文地質(zhì)條件等。

1 勘查區(qū)域的地質(zhì)概況

勘查區(qū)處于低中山區(qū)，多呈溝壑縱橫的塬、梁、峁發(fā)育的黃土地貌，地勢中部高兩端低，坡形北段較緩，南段地形切割較大，相對高差在100m～300m之間，測線范圍內(nèi)地面高程在800m～1100m之間。研究區(qū)域主要分布有新生界第四系沉積巖及中生界細(xì)粒石英砂巖、泥巖及長石石英砂巖，河流及溝谷地帶零星出露有奧陶系灰?guī)r。

2 地球物理特征

AMT法是以電阻率的差異來劃分地層特性及地質(zhì)構(gòu)造、并根據(jù)電阻率值的大小以及展布形態(tài)來判釋地下地質(zhì)體空間分布的一種物探方法。影響電阻率的主要因素有礦物成分、礦石的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造及含水情況等。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)和工區(qū)地球物理反演結(jié)果分析，得出各類礦體的反演電阻率值（見表1）。

由表1可知，不同礦物特性之間，較完整礦體與斷層破碎帶以及破碎、軟弱或含水地層之間存在一定的電性差異，因此工區(qū)具備開展AMT法的地球物理勘探前提條件。

3 基本原理及方法技術(shù)

3.1 AMT基本原理

天然場音頻大地電磁法（Audio-frequency Magnetotellurics，AMT）是利用天然電磁場中的10-1～104Hz頻率范圍內(nèi)的信號作為場源，通過測量電場水平分量Ex來分析研究礦石物理性質(zhì)、地電斷面的變化情況。

3.2 方法技術(shù)

工作區(qū)近地表電阻率一般在100Ω·m左右，按工程施工區(qū)域50米探測深度的要求，最低頻率為10Hz。因此儀器滿足勘探要求。

四個(gè)電極測量，即兩個(gè)電極組成一對電偶極子MN（長度30m），其中，南北向布設(shè)的MN(X-Dipole電偶極子)測量電位差并計(jì)算得到電場水平分量Ex；東西向布設(shè)的MN(Y-Dipole電偶極子)測量電位差并計(jì)算得到Ey。Hx磁探頭和Hy磁探頭相互垂直。電極布極方式主要為“＋”字形，在地形條件較差情況下，部分測點(diǎn)采用“L”形或“T”形的布極方式。其野外測量布置如圖1。

4 資料處理和解釋

4.1 資料處理

音頻大地電磁測深法（AMT）的理論是基于頻率域的，但野外數(shù)據(jù)采集使用的是V5電磁儀器采集的信號是時(shí)間域的，因此原始數(shù)據(jù)是不能直接進(jìn)行計(jì)算，需要進(jìn)行數(shù)據(jù)變換。首先使用鳳凰公司的SSMT2000處理系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，然后再使用MTeditor對功率譜數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯，對測點(diǎn)的高頻畸變和飛點(diǎn)借助進(jìn)行恢復(fù)，刪除部分不能恢復(fù)的飛點(diǎn)，以獲得高質(zhì)量的數(shù)據(jù)資料。

4.2 實(shí)測資料二維反演及解釋

在資料解釋中，把反演電阻率斷面圖作為資料解釋的基本圖件和主要依據(jù)（圖2）。

圖2 礦山工程施工區(qū)域二維反演電阻率剖面與地質(zhì)解釋

對資料進(jìn)行解釋如下。

根據(jù)地質(zhì)調(diào)查所確立的地層關(guān)系，上伏為第四系上更新統(tǒng)風(fēng)積黏質(zhì)黃土，下伏地層主要為奧陶系中統(tǒng)灰?guī)r；結(jié)合地質(zhì)資料，分析縱斷面電性與地質(zhì)體的對應(yīng)關(guān)系。反演電阻率斷面圖上部為相對低阻帶，對應(yīng)了第四系風(fēng)積黏質(zhì)黃土的電性特征，下部反演電阻率值逐漸上升，對應(yīng)了基巖電阻率的電性特征。結(jié)合地質(zhì)資料，對資料詳細(xì)解釋如下：

（1）施工里程CK105+250～CK107+050段，該段上部存在一相對低阻帶，結(jié)合現(xiàn)場地質(zhì)情況，對應(yīng)了第四系上更新統(tǒng)風(fēng)積黏質(zhì)黃土，下部電阻率逐漸上升，在物性斷面圖上存在一明顯異常梯度帶，推斷該梯度帶為第四系上更新統(tǒng)風(fēng)積黏質(zhì)黃土與下伏基巖的地層分界面，將電阻率值為50Ω·m～125Ω·m范圍，劃分為第四系上更新統(tǒng)風(fēng)積黏質(zhì)黃土；將電阻率值為125Ω·m～250Ω·m范圍，劃分為奧陶系中統(tǒng)灰?guī)r，礦體較破碎，弱富水；將電阻率值為250Ω·m～1050Ω·m范圍，劃分為奧陶系中統(tǒng)灰?guī)r，礦體較完整。

其中在施工里程CK105+250～CK106+550段，位于奧陶系中統(tǒng)灰?guī)r地層，巖體較完整，電阻率值為250Ω·m～1050Ω·m；在洞身里程CK106+575～CK107+050段，位于奧陶系中統(tǒng)灰?guī)r地層，巖體較破碎，弱富水，電阻率值為125Ω·m～250Ω·m。

（2）施工里程CK107+075～CK108+025段，該段上部存在一相對低阻帶，結(jié)合現(xiàn)場地質(zhì)情況，對應(yīng)了第四系上更新統(tǒng)風(fēng)積黏質(zhì)黃土，下部電阻率逐漸上升，在物性斷面圖上存在一明顯異常梯度帶，推斷該梯度帶為第四系上更新統(tǒng)風(fēng)積黏質(zhì)黃土與下伏基巖的地層分界面，將電阻率值為50Ω·m～125Ω·m范圍，劃分為第四系上更新統(tǒng)風(fēng)積黏質(zhì)黃土，將電阻率值為125Ω·m～1050Ω·m范圍，劃分為奧陶系中統(tǒng)灰?guī)r，礦體較完整。其中在施工里程CK107+075～CK107+275段，位于奧陶系中統(tǒng)灰?guī)r地層，礦體較完整；在施工里程CK107+300～CK107+675段位于第四系上更新統(tǒng)黏質(zhì)黃土地層；在洞身里程CK107+700～CK108+025段，位于奧陶系中統(tǒng)灰?guī)r地層，礦體較完整。

5 結(jié)論

依據(jù)勘查區(qū)域地表出露的地層情況，結(jié)合灰?guī)r電阻率、變質(zhì)巖電阻率與斷裂及含水性的關(guān)系，電阻率的降低與斷裂及富水性密切相關(guān)。

依據(jù)本次天然場音頻大地電磁測深法（AMT）判釋了土石分界面，礦體的完整性，為陜西某礦山工程勘查提供了基礎(chǔ)資料。