CSAMT 法在黔東南金礦深部找礦中的應用—以三什江金礦點為例

劉 松，黃明景，高建才

（貴州省有色金屬和核工業地質勘查局物化探總隊，貴州 都勻 558000）

黔東南地區金礦開采歷史悠久，點多、面廣，是我國湘黔金礦集中區的重要組成部分。區內金礦床(點)分布密集，成礦地質條件有利,具有良好的找礦前景。但比較獨特的是在周邊湖南廣西境內都發現了許多大中型金礦床，而黔東南地區卻還一直保持“滿天星星，不見月亮”的現狀。為此很多有識之士都紛紛發表論文為該區勘查工作楚某劃策，如余大龍等很早就對該區成礦規律進行研究，并于2003年開始對如何在“滿天星星”中尋找到“月亮”進行了探討[1]。根據前人的方法，在該區也取得了較好的找礦成果，通過統計，該區所用的找礦手段大多是從地質勘查的方向對該區進行研究的，而物探方法很少應用。物探作為一種經濟快速的手段在今后的找礦工作中發揮著越來越大的作用(柳建新等，2012)。尤其是可控源音頻大地電磁法(CSAMT)，他是在大地電磁和音頻大地電磁法基礎上發展起來的一種可控源頻率測深方法[2]，自70年代中期以來該方法理論和儀器都得到了很大發展，應用領域也擴展到了地質普查、勘探石油、天然氣、地熱、金屬礦床、水文、環境等方面[3]。通過實踐總結，該方法具有勘探深度范圍大、垂向和水平分辨率高、地形影響和高阻層的屏蔽作用小，立體觀測和工作效率高等特有的特征，在深部找礦中發揮著重大的作用。

但該方法也存在著自身的缺陷性，野外數據采集過程中，其結果受到靜態效應的影響常會產生畸變。為了進一步提高CSAMT的解釋精度，仍需在正、反演基礎理論及技術進行突破。為此，雷達（2010）針對起伏地形下二維大地電磁三維源地電模型，進行了波數域電磁場二維有限單元法正演，并開發了基于Occam反演法反演解釋系統，極大地消除了地形影響與靜態效應；Groot-Hedin & Constable（1990）開展了二維CSAMT方法的Occam反演；目前該方法和反演理論已較為成熟[4]。本文介紹的工作區采亦采用CSAMT方法對區內的金礦主要含礦斷裂、褶皺、地層進行測量，通過Occam反演，圈定了礦體異常靶區，有效的提高了找礦精度、效率，縮短找了礦周期。

1 CSAMT方法原理

可控源音頻大地電磁法(Controlled Source Audiofrequency Magnetotellurics, 簡稱CSAMT法)[5]，它將大地看作水平介質、采用可以控制的人工場源，測量由電偶極源傳送到地下的電磁場分量，通過不斷變換電磁場頻率，達到電阻率測深的目的。其探測深度h與頻率f及卡尼亞電阻率之間關系如下：

從式中可以看出：介質的電阻率越高，工作頻率越低，探測的深度則越大。

2 CSAMT數據Occam反演

一般CSAMT數據反演方法有優化非線性共軛梯度(NLCG)、快速松馳(RRI)、Bostick、Occam 等。不同反演方法具有不同的特點優勢，得出的結果也有很大差別，在不同的地區選擇反演方法特別重要。結合礦區前期研究，本次的CSAMT數據都采用Occam反演，Occam 反演要求通過對光滑模型的約束，采用同時考慮縱、橫兩個方向的電性參數尋找擬合差和光滑模型的最優解作為反演結果，Groot-Hedin 等提出的Occam 算法的反演總體目標函數為：

3 勘探實例

3.1 測區地質概況

圖1 三什江地區地質簡圖

測區位于揚子陸塊與江南造山帶過渡帶且偏江南造山帶一側包仰背斜軸部。區內發育有東西向基底構造，地質構造以北東—北北東向構造為基本格局。區內出露地層為南華系下統長安組第一、二段(Nh1c2、Nh1c1)；青白口系下江群隆里組第一、二段(Qbl2、Qbl1)和平略組（Qbp）。巖性主要以變余砂巖、砂質板巖、板巖為主。主要含礦層位為南華系長安組第一段(Nh1c1)、青白口系隆里組第一段（Qbl1），主要含礦相關斷層為三什江斷裂，金礦（化）體主要產處于含礦地層間的三什江斷層與包仰背斜共同作用所產深的順層、且層破碎帶、劈理節理帶中。尤其是在毒砂化、黃鐵礦化蝕變較強且巖石較破碎的順層狀、切層狀、透鏡狀石英脈帶，金礦品位更高。

3.2 地球物理特征

區內出露的主要巖性為砂質板巖、變余砂巖。根據測區巖礦石標本測定，統計結果如表1。

從上表可看出，砂質板巖的電阻率值分布范圍較大，同一種巖性由于其埋深、礦物含量不同、巖石結構不同，巖層構造差別及含水情況等多種因素影響，其電阻率存在較大差異。一般含有與金礦成礦關系密切的黃鐵礦、毒砂等表現為中低阻高極化。含黃鐵礦、毒砂的石英脈、硅化的表現為高阻高極化。而斷層破碎帶，劈理發育帶多表現為中低阻或電阻率斷面不連續等特征。因此，相對圍巖區內金礦化帶總體為相對低阻高極化的特征。

3.3 成果資料及反演解釋

圖2為L1～L3線XY三維截面圖，大致2000Ω·m視電阻率值為界形成兩個較為明顯的高低阻界面層，從高低阻界面的標高特征與地層特性對比，剛好為青白口系隆里組一段（Qbll)的中高阻變余砂巖層與青白口系平略組（Qbp)的高阻砂質板巖層接觸界面埋深相對。高祖界面呈向上隆起特征，與包仰背斜兩側巖層產狀對應關系一至，在三什江斷裂與包仰背斜挾持部位，存在多個圈閉串珠狀相對低阻體，視電阻率均在1600Ω·m以下，推測為包仰背斜形成過程中，受擠壓、伸展等力的作用所形成的次級斷裂，或者為三什江斷裂與包仰背斜共同作用使得層間剝離充填水、導電礦物等所引起。斷層與隆起構造的交切部位及隆起構造的順層剝離空間是金礦富集的有利部位。

圖2 L1～L3 XY線三維截面組合圖

圖3 L2線CSAMT測深反演成果及解譯圖

表1 巖礦石電性參數

圖3為L2線CSAMT測深Occam法反演成果解譯圖，由圖可以看出：整條剖面上斷層及地層層裂隙發育，包仰背斜軸位于3100號地表，剛好與物探解譯斷層F3相交切，地表有沿層間裂隙及切層破碎帶產出的金礦體出露。從物探斷面上沿著斷層F3及包仰背斜深部延伸區域，也即2800～3200號點的地表～海拔標高-1200m段均為相對低阻區域，具有較好的順層和切成剝離空間。具有很好的成礦前景。

3.4 鉆探驗證情況

根據物探解譯成果，結合該區礦體特征，在L2線2900號點布設鉆孔ZK1進行驗證，終孔深度701m。經鉆孔揭露見石英脈型、破碎蝕變形金礦化體36條，各金礦化體厚度0.1m～0.8m，取樣分析金品位達1.33g/t～5.40g/t，該區深部金礦物探勘查工作獲得突破。

4 結語

（1）由于黔東南地區金礦石與圍巖物性差異不大，運用常規物探物探方法直接尋找金礦效果較差，而本次采用CSAMT方法尋找該區含礦有利剝離空間的金礦間接找礦方法，通過物探異常鉆孔驗證見礦，證明了運用可控源音頻大地電磁測深方法間接尋找金礦是行之有效的。為后期合理運用物探方法在該區尋找深部金礦提供了借鑒。

（2）分析CSAMT的Occam反演成果圖與實際鉆孔巖性構造特征進行對比，破碎帶及層間裂隙帶與反演的低阻異常實深對應吻合度高，由此表明Occam算法對該區CSAMT數據解譯具有可推廣性

（3）通過異常驗證情況對比，CSAMT測深方法在了解地下電性分布，尋找低阻帶，確定控礦、容礦構造及異常體在空間的展布形態和位置是有效的。但畢竟是通過尋找剝離空間間接實現的，并非為最優的，該區巖石物性參數看，金礦石與圍巖有明顯的極化率差異，后期工作中若綜合激電方法，也許對鉆孔靶區的選擇會更為優化，解譯成果精度可能會更高。

[1]余大龍，黔東脈型金礦構造規律研究-兼論黔東尋找大型金礦的方向，貴州地質 1993年第10卷．

[2]何繼善編譯．1998．可控源音頻大地電磁法[M]．長沙：中南工業大學出版社,1-201．

[3]湯井田,何繼善．2005．可控源音頻大地電磁法及其應用[M]．長沙：中南大學出版社,1-336．