顏拓疆，魏海民，王興華，牛 杰，解 康，李 星

（云南冶金資源股份有限公司，云南 昆明 650216）

AMT測深作為礦產(chǎn)勘查中一種有效的技術(shù)方法，在實(shí)際勘探中因地形起伏、近地表電性不均勻體及高壓線等影響，造成反演剖面中規(guī)模不等的假異常。而以往的AMT二維正演，多基于簡單的理論模型計(jì)算，對于實(shí)際生產(chǎn)中復(fù)雜的地質(zhì)情況，具有一定的局限性。目前針對實(shí)際生產(chǎn)建立的計(jì)算模型，有凍土區(qū)天然氣水合物的正演模擬，該研究討論了表面凍土層對AMT測深的影響，然而文獻(xiàn)主要針對水平層狀地層和規(guī)則塊狀模型進(jìn)行正反演研究，沒有對斷層等構(gòu)造進(jìn)行模擬[1-4]。有針對二維斷層模型、二維起伏地形及三層背斜向斜進(jìn)行的模擬計(jì)算，但是此類研究沒有涉及到傾斜層狀地層及斷層構(gòu)造等綜合模型[5-6]。也有在工程勘察中AMT正演計(jì)算的文獻(xiàn)，其不足在于只是研究了AMT測深對橫向電阻率變化的響應(yīng)特征[7]。在金屬礦產(chǎn)的正反演綜合研究方面，有依據(jù)實(shí)際地質(zhì)及鉆孔資料建立的地電模型進(jìn)行的模擬研究，但文獻(xiàn)未對正反演對比進(jìn)行闡述[8]。基于上述研究及存在的問題，結(jié)合云南某沉積型鋁土礦區(qū)實(shí)際地質(zhì)資料，建立了傾斜層狀地層加低阻斷層的綜合地電模型，進(jìn)行了正演模擬，并從視電阻率曲線、視電阻率擬斷面圖和視相位擬斷面圖等多角度將模擬計(jì)算和實(shí)測反演結(jié)果進(jìn)行了對比。通過對云南某鋁土礦區(qū)實(shí)際地電模型的模擬計(jì)算和分析，為實(shí)測資料的反演和解釋提供借鑒和建議，更好的指導(dǎo)AMT在該礦區(qū)的找探礦應(yīng)用，進(jìn)而將這一正反演結(jié)合的研究工作推廣到國內(nèi)同類型的其它鋁土礦區(qū)，使AMT在鋁土礦勘探中發(fā)揮更加重要的作用。

1 礦區(qū)地質(zhì)及地球物理特征

研究區(qū)主要出露地層及巖石物性參數(shù)見表1。其中二疊系龍?zhí)督M（P3l）地層是本礦區(qū)的主要含礦層位，可作為本礦區(qū)找探礦的目標(biāo)層[9]。該地層巖石與圍巖電性差異明顯，呈低阻特征，故該區(qū)具備開展AMT測深的物性條件。

表1 礦區(qū)地層、巖礦石物性參數(shù)統(tǒng)計(jì)Tab.1 Physical property parameters statistics of stratum and rock ore in mining area

區(qū)內(nèi)地層走向多為近南北向，傾向?yàn)楸蔽?、西、南西。F1斷層貫穿全區(qū)，是區(qū)內(nèi)主要的導(dǎo)（容） 礦構(gòu)造，從地表勘測推斷該斷層為逆斷層，走向近南北向，傾向?yàn)闁|，斷裂帶因地表水滲入，被泥質(zhì)等物質(zhì)充填[10]。工區(qū)地質(zhì)平面圖如圖1所示。

圖1 AMT測線部署及工區(qū)地質(zhì)平面圖Fig.1 AMT line arrangement and geological plan of work area

2 模型計(jì)算和分析

根據(jù)工作區(qū)內(nèi)典型地質(zhì)勘探剖面見圖2，結(jié)合巖石物性參數(shù)，將巖石電性特征相近的層位合并且不考慮地形，設(shè)計(jì)理論計(jì)算模型如圖3所示。其中各地層電阻率參考巖石物性參數(shù)設(shè)計(jì)，斷裂帶考慮含水，電阻率取為30 Ω·m，剖面方向與地質(zhì)勘探線方向一致。

圖2 工作區(qū)典型地質(zhì)勘探剖面Fig.2 Typical geological exploration section of work area

圖3 理論計(jì)算地電模型Fig.3 Theoretic calculation of earth-electricity model

按照上述理論模型，正演所用的頻率范圍為（0.000 01～7 500） Hz，頻率點(diǎn)為 100個(gè)。采用MT2DModeling軟件進(jìn)行正演計(jì)算，圖4給出了模擬計(jì)算得到的視電阻率和視相位擬斷面圖。從視電阻率-頻率曲線中看出：在斷層正上方曲線呈A型，在測線西段曲線呈QH型，而在測線東段，TM模式下曲線呈G型，TE模式下曲線呈KH型。不同的曲線類型，反映了模型地層和構(gòu)造的不同電性特征。

圖4 模型計(jì)算結(jié)果：（a）、（c） TM模式，（b）、（d） TE模式Fig.4 Calculation results of models:(a),(c)TM model,(b),(d)TE model

TM模式和TE模式下視電阻率擬斷面圖均很好的反映出了地層傾向及其電性特征，其中龍?zhí)督M（P3l）地層為含礦層，巖性以炭質(zhì)泥巖為主，含鋁土礦，設(shè)計(jì)電阻率為100 Ω·m，該地層對應(yīng)于視電阻率擬斷面圖上的低阻層，視電阻率在（30～300）Ω·m之間；飛仙關(guān)組（T1l）地層巖性為泥巖、粉砂質(zhì)泥巖，設(shè)計(jì)電阻率為600 Ω·m，該地層對應(yīng)于視電阻率擬斷面圖上的中低阻-中阻過渡帶，視電阻率在（300～2 000） Ω·m之間；永寧鎮(zhèn)組（T1y） 地層以泥灰?guī)r為主，設(shè)計(jì)電阻率為3 000 Ω·m，該地層對應(yīng)于視電阻率擬斷面圖上的中高阻，視電阻率在（2 000～3 000）Ω·m之間；威寧組（C2w） 地層以灰?guī)r為主，設(shè)計(jì)電阻率7 000 Ω·m，該地層在視電阻率擬斷面圖上顯示為高阻特征，視電阻率大于2 000 Ω·m。正演結(jié)果對斷層的反映最為清晰，表現(xiàn)為明顯的低阻條帶，視電阻率小于30 Ω·m，傾向于地層傾向相反，傾角較大，且基本能夠反映出斷層的規(guī)模。兩種模式下對斷層的反映不同之處在于：TM模式下橫向分辨率更高，斷層對應(yīng)的低阻條帶有向下延伸的趨勢；TE模式下斷層對應(yīng)的低阻異常在斷層末端閉合。相比之下，TE模式下視電阻率等值線更為圓滑，對地層的反映更接近設(shè)計(jì)模型，對斷層的產(chǎn)狀、向下延伸和規(guī)模更符合設(shè)計(jì)模型，因此認(rèn)為TE模式下的視電阻率更符合實(shí)際地質(zhì)情況。

從視相位擬斷面圖上可看出，相位基本反映出了地層的傾向，不同地層的相位大小有所不同，對地層界線的劃分有一定的顯示但不明顯。然而相位對斷層的響應(yīng)卻比較敏感，在兩種模式下斷裂帶在視相位擬斷面圖上均表現(xiàn)為相位等值線密集且變化梯度較大，斷層位置對應(yīng)的相位等值線與地層對應(yīng)的相位等值線走向趨勢相反，反映出了斷層的傾向及傾角信息。兩種模式下對斷層的反映不同之處在于：TM模式下相位等值線在斷層末端不再向下延伸，TE模式下在斷層末端相位等值線繼續(xù)向下延伸，角度變緩。相比之下，TM模式下相位對斷層的反映更接近設(shè)計(jì)模型。

綜合分析上述模擬結(jié)果，認(rèn)為TE模式下視電阻率對斷層和地層界線的反映更符合模型，TM模式下相位對斷層的反映比TE模式的更敏感。所以在后續(xù)的野外實(shí)測數(shù)據(jù)的反演中，也將采用TE模式的視電阻率進(jìn)行反演和分析解釋。

3 實(shí)例分析

按照圖1中的工作部署布置了AMT測線，采用十字型觀測系統(tǒng)，其中Hy垂直于測線方向，點(diǎn)距20 m，電偶極子20 m，選用德國Metronix公司研發(fā)的多通道大地電磁測量系統(tǒng)GMS-07e采集數(shù)據(jù)。使用MTPioneer軟件在剔除畸變點(diǎn)之后，一維反演采用ARIA法，二維反演采用NLCG法，圖5、圖6給出了兩條測線的視電阻率二維反演剖面。

圖5 L106線視電阻率二維反演剖面圖Fig.5 Two-dimensional profile drawing of L106 line apparent resistivity

圖6 L108線視電阻率二維反演剖面圖Fig.6 Two-dimensional profile drawing of L108 line apparent resistivity

分析實(shí)測數(shù)據(jù)反演結(jié)果：在測線西側(cè)，視電阻率曲線呈H型，體現(xiàn)了對應(yīng)位置下方地層電性特征；測線中部斷層上方，視電阻率幅度整體降低，呈H型曲線，是對斷層和含礦層（P3l）的綜合反映；而在測線東側(cè)，視電阻率曲線呈G型且整體幅度升高，反映出了灰?guī)r地層的高阻特性。兩條測線反演結(jié)果吻合較好，均反映出了地層傾向和斷層傾向，從反演剖面上基本能夠識別出地層界線，西傾的深藍(lán)色低阻條帶與含礦地層（P3l）吻合一致，下伏地層的高阻特性也在斷面圖上有明顯的反映，通過反演結(jié)果能準(zhǔn)確判斷出F1斷層的位置及延伸情況。

綜上所述，AMT實(shí)測數(shù)據(jù)反演結(jié)果與模型正演模擬結(jié)果基本一致，均較好的揭示了已知地質(zhì)構(gòu)造，清晰勾畫出各地層傾向、巖性分界面及接觸帶，對隱伏目標(biāo)體的探尋起到較好的指示作用，AMT對低阻斷裂帶和低阻含礦層有著明顯的響應(yīng)特征。根據(jù)區(qū)內(nèi)已知的地質(zhì)勘探剖面以及大量的鉆孔信息得知，在含礦層（P3l）和下伏地層的接觸帶上，發(fā)現(xiàn)有連續(xù)性較好的沉積型鋁土礦，因此在本次AMT測深中，在低阻異常與下伏高阻特性地層的接觸帶上，推測一條賦礦層，可作為后期鉆孔驗(yàn)證的方向。

4 結(jié)語

1）通過建立符合礦區(qū)實(shí)際地質(zhì)的找礦模型并進(jìn)行模擬計(jì)算，證明了AMT模擬研究和該方法應(yīng)用于復(fù)雜地質(zhì)礦區(qū)找探礦的有效性；

2）通過實(shí)測數(shù)據(jù)的反演解釋，推測出可能的賦礦異常區(qū)，為鉆探提供了方向；

3）結(jié)合礦區(qū)地質(zhì)開展AMT正反演綜合研究，對后期實(shí)測資料的反演提供了良好的理論基礎(chǔ)和先行指導(dǎo)作用；

4）理論計(jì)算結(jié)合實(shí)測結(jié)果，從電阻率和相位多角度對低阻目標(biāo)層和低阻斷裂帶做出精細(xì)解釋，使物探資料處理及解釋的準(zhǔn)確度更高，為以后礦產(chǎn)勘查提供了更加可靠的技術(shù)手段。