MT、CSAMT和磁法在高放廢物處置庫預選區的探測與應用

張賡，趙宏剛，庹先國，3，金遠新，汪楷洋

（1.成都理工大學，四川 成都 610059；2.核工業北京地質研究院，北京 100029；3.西南科技大學，四川 綿陽 621010）

MT、CSAMT和磁法在高放廢物處置庫預選區的探測與應用

張賡1，趙宏剛2，庹先國1，3，金遠新2，汪楷洋1

（1.成都理工大學，四川 成都 610059；2.核工業北京地質研究院，北京 100029；3.西南科技大學，四川 綿陽 621010）

在高放廢物深部地質處置過程中，圍巖巖性、完整性及空間分布特征是構成天然屏障的關鍵地質因素。新疆某預選地段分布有大量花崗巖，場址評價工作初期開展了MT、CSAMT和磁法綜合物探測量。據電性和磁性異常特征，初步查明花崗巖體的平面展布、底板埋深等分布特征，探測并驗證了工區深大斷裂的存在。3種物探方法相互印證，突顯了綜合物探方法的技術優勢，為后續場址評價工作提供了參考。

高放廢物處置庫；大地電磁；可控源音頻大地電磁；高精度磁法；花崗巖

經全國篩選、地區預選，新疆某地成為我國高放廢物處置庫六大預選區、21個地段之一［1，2］，構成天然屏障的圍巖為花崗巖。該地段花崗巖體的完整性、分布特征是高放廢物處置庫新疆預選場址評價的重要依據。目前新疆預選區地段對比評價工作相對較弱［2］，前期地質資料匱乏、針對性較低。本次工作主要采用快速、經濟的物探手段進行初步探測，查明花崗巖體內部斷裂發育及巖體空間分布特征等。

電磁法、磁法作為物探方法的重要分支，在中深部礦產調查、工程勘察、構造研究等方面發揮著重要作用［3-6］。采用電磁法（MT、CSAMT）聯合磁法對本次工作進行綜合研究，進一步突顯綜合物探方法的技術優勢［3］，減小物探方法的多解性，為后續評價工作提供佐證。

1 地質概況與地球物理特征

1.1 工區地質概況及巖體特征

工區位于新疆哈密市境內，區內地貌屬戈壁山地，植被稀少，地形南北兩端高差較大，中部相對平緩。區域構造上處于東天山古生代構造帶南緣阿齊克庫都克尾亞深大斷裂與庫魯克塔格星星峽大斷裂之間。區內花崗巖體呈塊狀結構，頂部及邊緣有圍巖捕擄體。巖體東、西兩側及北部侵入中元古界天湖群變質巖及片麻狀花崗巖體，南側侵入下二疊統紅柳河組，接觸界面多外傾，產狀明顯切割片麻理，為突變式侵入接觸關系。鉆孔揭露巖體內部面理不發育，巖性單一。以海西期花崗閃長巖和英云閃長巖等為主體，其中夾雜一些在巖漿結晶分異過程中形成的或后期侵入的細粒花崗巖等。

1.2 地球物理特征調查

從工區內具代表性巖（礦）石標本的物性測定結果看，區內巖石磁性差異較明顯，剩余磁化強度（Mr）和磁化率（κ）不高，強弱次序為：花崗巖＞灰巖＞石英砂巖（表1）。電性方面，砂礫巖、石英砂巖和粉砂質板巖電阻率普遍較高，視電阻率變化范圍在200 Ω·m以上。花崗巖、變質巖和灰巖，受不同程度風化、礦化影響，近地表電阻率一般較低，深部電阻率較高（達5×103Ω·m～1×105Ω·m），與蝕變帶、斷裂具明顯電阻率差異。

表1 工區代表性巖（礦）石磁性參數測定統計表Table 1 Magnetic parameters of typical rock（ore）in work area

2 數據采集及資料處理

2.1 測線布設及參數選取

為研究花崗巖體整體分布特征，物探測線按“#”字型布設（圖1）。在測線T1、T2、T5上開展MT測量，測線T1、T3、T4、T6上開展CSAMT和磁法測量。通過現場試驗，綜合選取MT測量點距1 100 m，觀測時間超過20小時。CSAMT測量點距200 m，場源電極（A、B）間距1.2～1.5 km，收發距10～12 km，記錄頻段1～8 192 Hz。磁法測量點距為50 m，同時測量ΔT與垂向梯度值。

圖1 測線布置圖及斷裂解譯圖Fig.1 Lines layout and fault interpretation chart

2.2 資料處理流程

MT資料處理主要進行“數據解編轉換→編輯平滑→極化模式識別→靜位移校正→橫向濾波→反演計算→編輯成圖”等處理流程。CSAMT資料處理主要進行“預處理→圓滑濾波→近場校正→靜態校正→反演計算→編輯成圖”等處理流程。磁測資料處理主要進行“差值計算→日變改正→梯度改正→零點改正→緯度改正→編輯成圖”等處理流程。

3 資料解釋

解譯重點是識別電阻率和磁異常。結合研究目標，本次據MT縱向電性特征來識別花崗巖底板深度。據MT、CSAMT淺部電性特征及磁異常曲線綜合判斷工區基底構造格架及基底起伏特征。據MT、CSAMT橫向電性特征及磁梯度異常曲線綜合確定深大斷裂及隱伏小斷層。據總體電性、磁性變化特征綜合確定花崗巖空間發育形態。下面以測線T1、T3、T5為例進行逐條解釋。

T1測線全長約21 km，自北向南測量，采用MT、CSAMT和磁法進行綜合探測。從反演電性和磁性剖面來看（圖2，自上而下分別為MT二維反演圖、CSAMT二維反演圖、磁異常曲線圖），整體受F1、F2、 F33條EW向北傾的深大斷層控制，其中F1斷裂有較強磁梯度異常響應，由斷裂中充填較強的接觸低阻強磁變質巖體引起，表明該斷層早期為巖漿侵入通道邊界。花崗巖體受F1、F2斷層控制，于測線4～13 km處展布，南北寬約8 km，整體較完整。從異常范圍看，該花崗巖體下底界面在標高-7 km附近，巖體兩側充填接觸變質巖體，電阻率較低?；鬃员毕蚰现饾u加深，中間緩慢起伏，南部基底厚約0.5 km，北部基底厚度超過1 km，平均約1 km。從磁測剖面異?？?，磁異常北高南低，反映了基底起伏特征。局部鋸齒異常應為淺部變質巖體不均勻分布引起。

T3測線全長約20 km，自北向南測量，采用CSAMT和磁法進行綜合探測。從CSAMT電阻率異常來看（圖3，自上而下分別為CSAMT二維反演圖、磁異常曲線圖），剖面整體受F1、F2、F3斷層控制，磁異常梯度在整條測線上有較強相應。表明測區中部變質巖體分布零散，淺部斷層發育，特別是在F1、F2斷層處出現較寬、較強的雙峰梯度值，說明F1、F2斷層為深大斷裂，分布范圍較寬。從電性剖面和磁異常剖面綜合來看，電阻率較高的異常應為侵入花崗巖體，較弱電阻異常應為強變質巖體或含磁性礦化變質巖體引起。磁異常在F1、F3斷層及以南都有很強的磁異常顯示，電性表現為低阻，這可能與蝕變礦化物質有關。基底起伏平緩，中部相對較深，兩側較淺，與磁異常變化趨勢一致。

圖2 T1測線反演成果圖Fig.2 Inversion chart of line T1

圖3 T3測線反演成果圖Fig.3 Inversion chart of line T3

T5測線全長約18.5 km，自西向東測量，采用MT進行探測。從MT電阻率特征看（圖4），剖面整體受F4、F5斷層控制，斷層夾持低阻異常，應為接觸變質蝕變帶，其電阻率較低，或部分充填水。F4斷層西側高阻巖體應為侵入花崗巖體，電阻率較高，異常形態深部較完整，F5斷層東部淺部有拆離特征，形成F5斷層。從電阻率異常特征來看，該花崗巖體下底界面位于標高-7 km附近，相比之下西側略深，東側變淺。基底中部相對較淺，中東部由于存在花崗巖體拆沉，形成的F5斷層使東部基底局部加深，但變化相對平緩，基底平均厚約0.8 km。

圖4 T5測線MT反演成果圖Fig.4 MT inversion chart of line T5

按上述測線解釋思路，對工區其它測線進行解釋。總體來看（圖1），工區花崗巖體至少受3條EW向F1、F2、F3區域深大斷裂控制，其中F1為捷山子斷裂，F2、F3為紅柳河斷裂。斷裂分布較寬，多顯示低阻高磁及強磁梯度異常，推斷為斷層充填高熱蝕變物質引起。綜合物性特征來看，花崗巖體完整，位于工區中西部，主體夾持在F1、F2斷裂間，呈團塊展布，東部局部有拆離。其下底平均延伸深度可至標高-7 km左右，西側較東側略深，隨深度增加巖體具向北部發育趨勢。

4 結論

（1）工區有高壓線及鐵道干線穿過，對MT而言，可通過合理偏移測點、控制觀測時間及配合遠參考技術，降低電磁干擾影響。

（2）工區開闊平坦，具開展CSAMT有利的地形條件。但干燥的地表對接地條件影響較大?？刹扇〖娱L鋼棒、埋置鋁板等方法增加發射極的供電電流。同時，地表干燥導致工區近場效應嚴重，可通過適當增加收發距，降低最低遠場頻率。

（3）工區大風天氣對磁法基站的穩定性，及磁梯度測量時上下兩個磁探頭的一致性具一定程度影響，作業時需注意。

［1］王駒，徐國慶，鄭華鈴，等.我國高放廢物地質處置進展［J］.世界核地質科學，2005，22（1）：5-16.

［2］蘇銳，程琦福，王駒，等.我國高放廢物地質處置庫場址篩選總體技術思路探討［J］.世界核地質科學，2011，28（1）：45-51.

［3］劉方，張曉帆，陳川.綜合物探方法在新疆某銅礦區中的應用探討［J］.新疆地質，2013，31（1）：113-116.

［4］姚衛星，蔣忠祥，楊春雨，等.綜合物探法在東昆侖依阡巴達鐵礦勘查中應用［J］.新疆地質，2012，30（4）：493-497.

［5］陳煊，胡樹林，郭志，等.可控源音頻大地電磁測深法在永定河隧道勘察中的應用［J］.工程勘察，2013，（1）：81-85.

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［7］張賡，庹先國，李彬，等.綜合地球物理方法在隱伏斷層探測中的技術優勢［J］.金屬礦山，2013，（1）：110-112.

Exploration and Application of MT，CSAMT and Magnetic Method in High-level Radioactive Waste Disposal Area of Sinkiang Preselected Area

Zhang Geng1，Zhao Honggang2，Tuo Xianguo1，3，Jin Yuanxin2，Wang Kaiyang1
（1.Chengdu University of Technology，Chengdu.Sichuan，610059，China；2.Beijing Research Institute of Uranium Geology，Beijing，100029，China；3.Southwest University of Science and Technology，Mianyang，Sichuan，621010，China）

In the process of disposal of deep geology in high-level waste，the key factors of constitute a natural barrier are the rock’s lithology，integrity and its spatial distribution characteristics.The certain preselected area in Sinkiang has a huge number of granite.In the initial stage of site evaluation was carried out the integrated detection of MT，CSAMT and magnetic method.According to the anomaly characteristics of electrical and magnetic，it basically found the plane distribution of granite and growing distribution rules of buried depth.At the same time，we detected and tested the major dislocation in the deep.Three kinds of geophysical techniques to confirm each other which highlighted the advantages of the integrated geophysical exploration method and provided the

for subsequent site evaluation work.

High-level radioactive waste disposal area；MT；CSAMT；High precision magnetic method；Granite

1000-8845（2015）02-292-04

P631

A

2013-08-01；

2013-11-11；作者E-mail：zhgen@163.com

張賡（1986-），男，四川中江人，成都理工大學地球探測與信息技術專業在讀博士，主要從事工程物探研究