高密度電法與瞬變電磁法在陽山金礦的應用

謝 丹 ，王 俊 ，陳永凌

（1.武警黃金十二支隊 四川 成都 610059; 2.中國水電顧問集團昆明勘測設計研究院 云南 昆明 65000)

陽山金礦帶位于西秦嶺南亞帶，地理位置位于甘肅省文縣境內。經過多年的勘察工作，在礦帶內已發現金礦脈近百條，該礦帶近東西向展布，自西向東分為六個礦段：泥山、葛條灣、安壩、高樓山、陽山、張家山礦段（閻鳳增等，2010）。目前為止，所勘探的資源量大部分集中于安壩礦段，達 280t，而產出面積僅為3km2左右。研究區區內構造復雜，斷裂發育較多，而斷裂為主要控礦要素，因此對斷裂的研究顯得格外重要。

1 區域地質概況

陽山金礦帶位于西秦嶺勉略構造帶內，夾持于揚子板塊，華北板塊與松潘－甘孜褶皺系之間，位于東西向秦嶺復合型大陸造山帶西端的南亞帶（曾佐勛，張國偉等，齊金忠等）。自晚古生代以來，西秦嶺經歷了晚古生代末－三疊紀的俯沖－碰撞造山和中新生代時期的陸內造山作用改造，發生了多期次大規模金元素聚集，形成了我國重要的金礦集中區（陳衍景，楊志華等）。該地區，已發現一大批金礦床，它們在時空分布和成因上均受控于區域深大斷裂帶，表現出明顯的構造成礦專屬性。陽山金礦帶位于川甘陜“金三角”地區南中部的甘肅省文縣境內，在大地構造位置上處于秦嶺造山帶西段的南亞帶，即位于碧口微板塊以北、松潘－甘孜褶皺系以東、秦嶺微板塊西段的中南部邊緣（圖1）。

圖1 西秦嶺一帶大地構造略圖(據張國偉，2003)

2 區域地質背景

2.1 斷裂分布

區內以文縣弧形構造為主，它由許多近平行的斷裂構成（圖 2）,包括松柏－梨坪斷裂、安昌河－觀音壩斷裂、馬家磨－魏家壩斷裂、白馬－臨江斷裂。陽山金礦床即位于安昌河－觀音壩斷裂帶中，該斷裂呈NEE走向，向北傾，傾角50°～70°。斷裂帶內褶皺較為發育，而且在褶皺翼部有一系列次級層間剪切帶或斷裂伴生，其產狀與地層產狀近于一致，金礦體主要賦存于這些次級層間剪切帶或斷裂中。

圖2 文縣弧形構造略圖(據杜子圖等，1998)

2.2 地層巖性

區內出露的巖石類型主要有：元古宙碧口群碳酸鹽巖、硅質砂巖、千枚巖、灰巖、板巖及綠片巖等，泥盆系砂巖、板巖、千枚巖、灰巖、含鐵石英巖等，石炭系、二疊系灰巖、白云巖、砂巖、板巖等。此外，還出露少量三疊系、侏羅系地層，以碎屑巖為主[1]。

礦區內出露的地層主要為泥盆系第三、四巖性段的一套千枚巖、砂巖和灰巖，其中礦體主要賦存于第三巖性段的千枚巖中（圖2）。

表1 介質物性參數表

礦區以原生礦石為主，其類型主要有：蝕變碎裂砂巖型、蝕變碎裂千枚巖型、蝕變碎裂灰巖型和蝕變碎裂斜長花崗斑巖型 4種，均屬于脆性剪切帶蝕變巖型礦石類別。

測區內斷裂帶的巖性主要為含炭泥質千枚巖、蝕變斜長花崗斑巖、礫巖、灰巖，而斷裂帶內的填充物主要為碎裂巖、構造礫巖組成，表現為低電阻率，為開展高密度電法[1]、瞬變電磁法的開展提供了先決條件（表1)。

3 物探工作方法

根據本區工程地質特征、地形條件，針對物探勘察任務，結合試驗成果，斷裂帶發育規模的探測以瞬變電磁法（TEM）和高密度電法為主。對有異常的地段，采用兩種或兩種以上的綜合物探方法進行探測，以確保勘察成果的可靠性和準確性。本次探測采用了以地質為先導，利用高密度電法、瞬變電磁法[2]兩種物探方法進行探測。

圖3 高密度電法野外布置示意圖

3.1 高密度電法

3.1.1 基本原理

高密度電法主要用于淺部礦產和工程方面[3]，測量地下地質體的視電阻率，它結合了電測深與電剖面的特點，利用電腦程序控制，可以進行多觀測點測量，能獲得大量的地下電性信息，能夠相對詳細地尋找水平和垂直方向上的電性異常的電法勘探手段。

高密度電法是主要采用陣列布置利用電腦程序控制進行剖面測量和深度測量[4]，被稱為自動電阻率系統，它依然屬于直流電法范疇，結合了對稱四極測深與電剖面法的特點。利用供電電極向地下供電產生直流電場，直流電場的分布受地下導電介質的視電阻率ρs的影響。進行測量時，電極間距采用AM=MN=NB=AB/3，A、M、N 、B四個電極同時向右平移，再計算出第一層剖面的視電阻率；然后增大AM、MN、NB的電極距，A、M、N 、B四個電極同時向右平移，再計算出第一層剖面的視電阻率；依此類推，就可以得到不同深度和不同位置的視電阻率，然后根據地下介質視電阻率的不同特點推斷地下地質體異常。

3.1.2 現場工作技術

本次高密度電法采用5～10m電極距，測線長度的不同利用不相同的電極數測量，測線的銜接一般選取40～56根電極進行重復觀測。

高密度電法現場施工采取先試驗后工作的方式進行，正式工作開展之前，在已知斷面和地質先導的基礎上進行試驗，選擇合理的工作參數，結合試驗的工作經驗，作為本次高密度電法探測的工作參數。在實施工作中，對每根電極都進行了全面檢查，并進行了澆水，改善接地條件。

3.2 瞬變電磁法（TEM）

3.2.1 基本原理

瞬變電磁法(TEM)是采取不接地回線或者接電線源往地下介質發射一次脈沖磁場[5]，在一次脈沖磁場的間歇期間，接收線圈或接地電極觀測二次渦流場的方法，其數學物理基礎是基于導電介質在階躍變化的激勵磁場激發下引起的渦流場[6]。

3.2.2 現場工作技術

本次工作采用瞬變電磁法[7]（TEM）查明斷裂帶發育規模。在研究區內布置了2條瞬變電磁法剖面，主剖面探測樁號0～1000m，輔助剖面探測樁號 0～1000m，測距50m。

圖4 TEM法探測斷裂帶發育位置

4 成果分析

4.1 物性參數

測區構造巖由千枚巖成分的碎裂巖、構造礫巖和蝕變斜長花崗斑巖組成，輔助剖面的構造巖是由千枚巖成分的碎裂巖和蝕變斜長花崗斑巖組成。斷裂帶視電阻率值一般在50～300Ω·m之間。

4.2 斷裂帶發育規模

4.2.1 瞬變電磁法（TEM）

主剖面在樁號250～550m處，瞬變電磁法出現低電阻率帶，推測為斷裂帶東盤和西盤，東盤斷裂面向西陡傾；西盤斷裂面向東陡傾；斷裂面寬度300m左右。

輔助剖面斷裂帶發育規模：斷裂面東盤位置在樁號490m左右，斷裂面向西傾，傾角 60o左右；斷裂面西盤位置在樁號990m，斷裂面向東陡傾；在輔助剖面位置斷裂帶寬度500m（剖面斜距）。典型斷裂帶發育位置見圖4。

4.2.2 高密度電法

圖5 高密度電法探測斷裂帶發育位置

主剖面樁號360m～570m段，發現明顯的低電阻率異常區域，其視電阻率小于400Ω.m，經分析樁號570m位置為該斷裂帶西盤破裂面位置。

輔助剖面樁號530m～755m段，發現明顯的低電阻率異常區域，其視電阻率小于100Ω.m，經分析樁號530m位置為該斷裂帶東盤破裂面位置（圖5）。

5 結論

1）斷裂帶東盤破裂面位置在剖面的250m樁號，斷裂破裂面近于直立，西盤破裂面位置在剖面的550m樁號，斷裂破裂面向東陡傾，斷裂破裂帶寬度300m。

2）經鉆孔驗證，在260m樁號點存在斷裂，斷裂破裂面傾角約80度左右；在560m樁號點存在斷裂，斷裂破裂面向東傾，斷裂破裂帶寬度270m。通過測試，證明兩種物探方法具有一定的指導意義。

3）在對未知地質體進行解釋時，采用不同性質物探的方法可以獲得不同的認識，要獲得較高的解釋正確性[8]，一般是盡可能選用多種有效的物探方法。

[1] 文成敏. 甘肅省陽山金礦帶金礦成礦特征及礦床成因研究[J]. 四川地質學報, 2006, 26(4): 223～227.

[2] 嚴加永. 高密度電法的進展與展望[J]. 物探與化探, 2012, 36(04): 576～584.

[3] 董浩斌. 高密度電法的發展與應用[J]. 地學前緣, 2003, 01: 171～176.

[4] 呂惠進. 高密度電阻率法在地面塌陷調查中的應用[J]. 地球物理學進展, 2005, 2(36): 45～53.

[5] 王文龍. 高密度電法在金礦找礦中的應用[J]. 黃金地質, 2002, 45(03):56～65.

[6] 任基林. 瞬變電磁法在探明某礦區采空區方面的應用[J]. 礦產與地質, 2001, 03(34): 87～90

[7] 陳珺. 聯合時頻分析在電磁測深問題中的應用[J]. 電波科學學報, 2003, 04(45): 93～97

[8] 張保祥. 瞬變電磁法在地下水勘查中的應用綜述[J]. 地球物理學進展, 2004, 03(56): 45～50.