電磁法勘探在臨江市紅土山盆地找煤中的應用

許志河，李桐林，鐘立平

1.吉林大學地球探測科學與技術學院，吉林 長春 130026;2.吉林省勘查地球物理研究院，吉林 長春 130000

電磁法勘探在臨江市紅土山盆地找煤中的應用

許志河1,2，李桐林1，鐘立平2

1.吉林大學地球探測科學與技術學院，吉林 長春 130026;2.吉林省勘查地球物理研究院，吉林 長春 130000

紅土山盆地為大面積玄武巖覆蓋區，其地球物理特征表現為中、強磁性、高密度。常規重、磁、電等地球物理方法很難取得較好的效果，故開展新方法、新技術以填補長白山玄武巖覆蓋區及周邊找礦空白，通過電磁勘探可獲得研究區內地層電性結構，推斷出新生代軍艦山組玄武巖，中生代上統石人組和下統義和組沉積巖厚度變化規律、產狀特征，及基巖起伏和構造分布情況，為該區成煤靶區的尋找提供了新的物探資料。

紅土山盆地；電磁法；玄武巖；煤

臨江地區為吉林省重要產煤區，大部分地區被玄武巖覆蓋，其中生代侏羅系上統石人組和下統義和組建有大湖煤礦、盛海煤礦、義和煤礦等。其中四道溝大湖煤礦開采侏羅系石人組地層，地質背景屬山間盆地，與紅土山盆地有相同的地質背景。1987年吉林省勘查地球物理研究院利用頻率測深方法在玄武巖蓋層之下探測到煤層的有利區，為紅土山沉積盆地玄武巖下的找煤工作打下了良好基礎,香港吉祥礦業公司在紅土山地區進行煤炭勘探，實施鉆孔ZK1002（1 015 m），鉆探結果為：新生代玄武巖約300 m厚，中生代沉積巖層約為800 m，終孔于基性侵入巖輝綠巖。

1 研究意義

通過電磁法勘探尋盆地中心位置，查明各巖石地層單元電性結構。重點圈定出隱伏或半隱伏巖體，建立構造格架及其與侏羅紀石人組地層之間的關系，推測侏羅紀含煤石人組地層的傾向及其分布情況從而確定含煤建造空間分布規律。

2 區域地質

預查區地層區劃屬華北地層區，遼東分區，渾江小區。區內大部被新生界玄武巖覆蓋，僅在溝谷中有太古宙、古元古代基底巖系和古生代蓋層及中生代火山巖、陸源碎屑巖、含煤巖系出露。區內太古宙表殼巖、深成侵入巖（TTG）和古元古代老嶺群淺海相陸源碎屑巖-碳酸鹽巖沉積構成本區的結晶基底。新元古代之后，形成北東向分布的新元古界和古生界蓋層，為淺海相-濱海相陸源碎屑巖-碳酸鹽巖建造。預查區外圍出露的地層僅有侏羅系上統林子頭組（J3l），上新統船底山玄武巖βN2c；第四系全新統（Q4）。區域構造主要為東西向和北東向，預查區西北部有大型鴨綠江斷裂帶，次級斷裂呈現北東向斷裂，晚期斷裂為北西向。區內巖漿活動強烈而頻繁，分布有早白堊世、中侏羅世花崗巖以及下元古代片麻狀花崗巖，第三紀玄武巖在預查區內大面積出露。

3 電阻率特征

根據所測的物性資料，新生代的氣孔狀玄武巖，（交流）電阻率在538～1 511 Ω·m間，玄武巖整體呈中高阻；中生代各類火山碎屑巖的電阻率在400～823 Ω·m。含煤巖系（各類砂頁巖）的電阻率為313～449 Ω·m，其中煤的電阻率更低，約為幾十歐姆·米，因而宏觀表現為低電阻率特點,與玄武巖和中生代火山巖物性差異較明顯；古生代的灰巖電阻率在14～19 kΩ·m之間，綜合表征為高阻；元古宙地層以大理巖為代表,電阻率在7.1～21.5 kΩ·m之間，整體呈極高阻值特征。

4 電磁法勘探

盆地邊緣成煤區域一般為下遠古界結晶基底或先期侵入的花崗巖與沉積盆地之間的接觸區，由于火山巖、巖漿巖及變質巖與陸相沉積地層物性差異明顯，低阻是其重要特征，因此在重力異常平面圖上表現為封閉重力低異常邊緣，在電磁測深曲線上存在較厚的低阻層，視電阻率極值較小，地電斷面上低阻層連續。中生代含煤巖系地層與圍巖之間、地層與玄武巖間存在著明顯的電性差異，具備進行電磁法勘查前提。但由于該區內淺地表存在大面積玄武巖蓋層，且具有中強磁性，能夠通過磁法勘探識別中酸性巖漿巖的分布范圍，其異常變化劇烈，常呈鋸齒狀跳躍。煤層僅具弱磁性，可忽略不計，且位于地下深處，受近地表玄武巖影響壓制，無法通過磁法勘探異常進行識別。

4.1 可控源大地電磁法

CSAMT測線共有10條，自東向西分別為810—950線，點距為100 m，線距為1 000 m、2 000 m，測線總長102.2 km，共計1 068個測點，曲線形態多呈H型（高→低→高）（見圖1）。

第一層推測為新生界第三紀和第四紀的船底山組玄武巖，同時夾雜琿春組（Eh）礫巖、砂巖、頁巖、凝灰質砂頁巖夾煤層和土門子組（N1t）的砂巖、粉砂巖、粘土巖夾硅藻粘土和硅藻土，厚度約262～294 m。第二層（低阻）推測為中生界侏羅—白堊紀下統義和組（K1-J3y）凝灰質砂巖、礫巖、含煤粉砂巖的綜合反映，厚度約600～1 000 m。第三層（高阻）推斷為綜合地層，其含長白組與古生界地層。對比本區各線剖面對比，810線剖面無明顯低阻層，推斷該剖面遠離盆地；自850線起，剖面顯示地層向東傾斜，反映盆地邊緣沉積，至950線進入到盆地底部。910線剖面顯示盆地東段異常向上翹起，視電阻率偏低、低阻層較厚，推測該地段為含煤建造區段。

紅土山一帶玄武巖蓋層的厚度整體呈西厚東薄、北厚南薄的趨勢，890線2400點位置最薄，向周邊區域逐漸增厚，厚度西大東小，北大南小，厚度變化范圍340～500 m，最大厚度600 m以上。中生代陸相沉積層厚度約600～700 m，盆地中心位于910線南側端點至950線北側端點，向南北方向逐漸減薄，煤層為北北東走向。

4.2 瞬變電磁法

根據可控源資料，為進一步驗證含煤巖層走向，在該區布設一條東西向瞬變電磁測線，點距100 m，測線長度4.5 km，共計450個測點。一維反演視電阻率ρc異常明顯，低阻層整體向大號點（東）傾斜，傾角2°±，具有單斜特征。測深曲線呈五層皆為H型曲線，淺地表有一套高阻層，其下有一低阻層推測為中生界侏羅—白堊紀沉積地層，依據視電阻率ρc綜合斷面圖，推測其自上而下地層巖性依次為玄武巖、砂礫巖（薄層）、火山凝灰巖蓋層（薄層），砂巖（泥巖）與煤互層、長白組中酸性熔巖。基底為古生界奧陶系灰巖地層，基本與可控源（CSAMT）推斷結果吻合（見圖2）。

5 結論

對比CSAMT和TEM反演視電阻率圖，可以發現前者推斷地電斷面約2 000 m深， 后者反演深度約700 m，反演的電阻率值范圍有較大出入，但目標層電阻率近似，前者高低阻分界線較明顯。此外，CSAMT對于火成巖侵入通道能夠明確劃分。

電磁法勘探通過反演得到視電阻率ρs可以劃分船底山組玄武巖，中生界侏羅—白堊紀，古生界地層。其中生界低阻層為硅藻粘土、礫巖、含煤粉砂巖的綜合反映。其中土門子組硅藻粘土及硅藻土的電阻率在50～150 Ω·m間，故很難分辨出該低阻值的來源是否為含煤粉砂巖，需要結合化探、深部地質綜合資料，同時開展深部鉆探工作建立該區含煤地層標志層，建立找煤模型。

圖1 臨江市大湖-紅土山盆地煤炭資源預查CSAMT810 -850 -910- 950線1D剖面圖-950地質推斷圖Fig.1 1D prof le and -950 geological inferences f gure of Line CSAMT810-850-910-950 of coal resources presurvey in Dahu-Hongtushan Basin, Linjiang City

圖2 臨江市大湖—紅土山盆地煤炭資源預查瞬變電磁TEM220線1D綜合推斷圖Fig.2 1D comprehensive inference f gure of Line TEM220 coal resources pre-survey in Dahu-Hongtushan Basin, Linjiang City

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Application of electromagnetic coal exploration in Hongtushan Basin, Linjiang City

XU Zhi-he1,2, LI Tong-lin1, ZHONG Li-ping2
1. College of Geo-Exploration Science and Technology, Jilin University, Changchun 130026, Jilin, China; 2. Institute of Geophysical Exploration of Jilin Province, Changchun 130012, Jilin, China

Hongtushan Basin is almost covered by basalt, with geophysical features of moderate and strong magnetism, high density. Normal gravity, magnetic, electric and other geophysical methods are diff cult to gain good results, therefore using new method and technique can remedy the exploration def ciency of basaltic coverage in Changbai Mountain and its surround area. Trough the electromagnetic exploration, we can get stratum electrical structure within this basin , can estimate the thickness variation trend, occurrence features of Junjianshan Formation basalt in Cainozoic, sedimentary strata of the Upper Shiren Formation and the Lower Yihe Formation in Mesozoic, and basement rolling and structural distribution. In addition, new geophysical prospecting data is provided for coal exploration in target areas.

Hongtushan Basin; electromagnetic method; basalt; coal

P631.3+25

B

1001—2427（2014）01 - 75 -3

2013-07-10；

2014-03-11

吉國土資勘發［2008］6號.

許志河（1986—），男，黑龍江尚志人，吉林大學地球探測科學與技術學院在讀碩士、吉林省勘查地球物理研究院助理工程師.