試用CSAMT法開展興安盟地區(qū)尋找隱伏煤田的可行性

一、興安盟地區(qū)煤系發(fā)育特征

1.區(qū)域地質(zhì)背景。興安盟地處內(nèi)蒙古自治區(qū)東部，位于大興安嶺山脈主脊及東坡。區(qū)域上受中生代帶以來太平洋板塊俯沖作用的影響，在北北東或東西向斷裂構(gòu)造的控制下，在火山巖噴發(fā)的間隙期形成了一系列北北東向分布的早中侏羅世含煤盆地。其中，早侏羅世，只有部分地區(qū)接受了一套紅色粗碎屑巖沉積，現(xiàn)稱為紅旗組。中侏羅世，小型斷陷及山間盆地形成，發(fā)育了一套雜色碎屑巖含煤建造，稱萬寶組，巖性為凝灰質(zhì)砂巖、粉砂巖、碳質(zhì)泥巖夾煤層，根據(jù)牤牛海煤田資料總厚大于860m。一般含有4個(gè)煤組，1、2、3、煤組均有較好的可采煤層，但厚度變化較大。晚侏羅世至白堊世初期，本區(qū)火山活動(dòng)頻頻繁，形成了一套火山巖沉積建造，至第三紀(jì)末沿活動(dòng)斷裂有玄武巖噴溢。興安盟地區(qū)整體成煤環(huán)境復(fù)雜，勘查難度較大，但仍有希望在找煤方面會(huì)有較大的突破。

2.巖石物性特征。興安盟地區(qū)巖石電阻率大致分為高、中、低三類，高阻巖性為華力西燕山期的侵入巖、第三系玄武巖，其電阻率大于2000Ω·m，中高阻地層為奧陶、石炭系的鹽酸鹽巖及碎屑巖電阻率在500～2000Ω·m之間，低阻地層為含煤地層，電阻率一般小于500Ω·m，最低時(shí)只有幾十Ω·m。根據(jù)牤牛海煤田工作情況及經(jīng)驗(yàn)，侏羅系中統(tǒng)煤系含煤段巖性基本為砂巖、泥巖及凝灰?guī)r等，電阻率值較低，一般在80～110Ω.m，它們的電性基本一致，變化范圍小且較穩(wěn)定，可做為電性地質(zhì)分層用。煤系下部礫巖段電阻率值相對(duì)較高，約在135～230Ω.m，可做為煤系地層的標(biāo)志層。由于主要含煤地層是中、晚侏羅燕山期火山侵入間歇期的沉積巖，沉積巖和火山巖電性差異明顯，可以考慮用物探方法來查找含煤標(biāo)志性地層。

二、找煤方法的選擇

(1)二維地震。煤田勘探有效的地球物理手段一般是做淺層二維地震，再經(jīng)鉆探驗(yàn)證，由于興安盟地區(qū)這種特殊的火山巖多次溢流間歇期的成煤情況，煤層不是規(guī)則的層狀介質(zhì)，彈性界面不規(guī)則，增加了反演難度，圍巖與煤層之間接觸關(guān)系復(fù)雜，用完全正常的層狀彈性介質(zhì)模型不能正確反演煤層彈性界面，經(jīng)野外試驗(yàn)二維地震反演效果不佳。(2)普通視電阻率法。因勘查深度淺，分辨低，容易受上覆高阻層(如玄武巖、紅層等)屏蔽，該方法曾被內(nèi)蒙地礦115隊(duì)在該區(qū)使用，但效果不佳。(3)所以我們選擇CSAMT法較好的解決這個(gè)問題。CSAMT法是一種適用于當(dāng)?shù)靥攸c(diǎn)的最佳方法，且現(xiàn)在已有成功經(jīng)驗(yàn)借鑒。

三、CSAMT法簡介

CSAMT法，是近十幾年來被廣泛采用的一種新的找礦方法。該方法基于電磁波傳播理論和麥克斯韋方程組導(dǎo)出的水平電偶極源在地面的電磁場公式:

由上式可見，當(dāng)?shù)乇黼娮杪使潭〞r(shí)，電磁波傳播深度與頻率成反比，高頻時(shí)，探測深度淺，低頻時(shí)探測深度深，同時(shí)可以看到地層電阻率越高趨膚深度越大。要解決的火成巖下含煤正是高阻介質(zhì)下賦存低阻煤層的問題，可以考慮用這一方法來解決。興安盟地區(qū)在前期工作的基礎(chǔ)上已經(jīng)確定有小型山間盆地與斷陷盆地，除牤牛海地區(qū)有可采煤層發(fā)現(xiàn)外，其余的預(yù)測含煤盆地均沒有大的突破。由于CSAMT是電阻率測深具有不受高阻層屏蔽，對(duì)低阻層分辨靈敏度較高，探測深度大、快捷。CSAMT法能有效的探測盆地基底的起伏、埋深，地層結(jié)構(gòu)及分布特征，追蹤構(gòu)造的展布方向和空間延伸。在地震方法難以取得可靠信號(hào)的地區(qū)是一種重要的補(bǔ)充或替代手段，而且在其它地區(qū)的火山巖下找煤取得良好效果，值得我們借鑒。