EH4電磁測深在地質找礦中的應用研究

朱慶林，劉洪伸

（江西省核工業地質局二六八大隊，江西 上饒 334700）

全球經濟的高速發展催使著各國對礦產品的需求越來越大，因此，地址找礦成為近幾年的熱門行業。但隨著礦產資源的深度開發，地表礦已幾乎挖掘殆盡，致使地質找礦向更深層次發展。

EH4電磁成像系統是近年來發展的一種地質深部找礦系統，其利用不同巖石的導電性和導磁性不同，可在二維剖面圖上呈現視電阻率圖像，從而反映地下幾十米至數千米的成礦情況[1]。

位于河南省洛陽市西南部的嵩縣，歷來就出產大量礦產，本文以嵩縣東灣金礦區為例，對熱液成因的巖金礦選擇低頻EH4大地電磁測深尋找的應用實例進行分析。

1 地質環境

2014年，嵩縣發現一大型金礦和一中型金礦，大型金礦為槐樹坪礦區，中型金礦為東灣礦區。

嵩縣東灣礦區又名小南溝-通峪溝金礦區，位于華北地臺南緣、華熊臺隆內，在區域性殼幔型深大斷裂-馬超營大斷裂北側，外方山隆斷區的北部邊緣以及熊耳山隆斷區的南部邊緣，是一受斷裂、巖漿活動和蝕變帶控制的蝕變巖型金礦床[2]。

該區域內斷裂構造復雜、褶皺簡單，巖漿活動異常激烈。具體區域地質環境如下圖1所示。

圖1 嵩縣東灣礦區區域地質環境

2 構造

東灣礦區為區域內主要的含礦斷裂，北北東向、北東向、北西向、東西向及沿熊耳群火山巖地層層間發育的層間斷裂構造。該區域內的萬嶺斷裂組和馬超營斷裂帶與該礦區成礦關系密切。萬嶺斷裂組由三條北北東向斷裂組成，三條斷裂大致平行（金礦區內三條斷裂以F1、F2、F3構造代稱）。斷裂帶內具有多期活動特點，顯示斷層泥與角礫巖良好發育。硅化、黃鐵礦化等熱液蝕變特征是與金礦成礦密切相關，本區內表現強烈，由此，萬嶺斷裂組已經發現多處金礦體或礦化體。

馬超營斷裂帶呈區域性超深斷裂，礦化與熱液蝕變超發育，是區域上金礦成礦物質運移的主要通道，與次級構造共同作用，對熊耳山南部的外方山貴金屬及多金屬礦點分布實施控制。

F1斷裂走向為20°～30°，北西50°～75°傾向，寬度為60m～120m，斷裂總長度達20多公里，斷裂區內出露長度有1500m左右。斷層面探得角礫巖、碎裂巖充分發育，且表面平直光滑。

斷裂帶內擁有強烈的褐鐵礦化、硅化及碳酸巖化等。擁有方鉛礦化、褐鐵礦化、黃鐵礦化及金礦化等金屬礦化層[3]。F1斷裂為成礦期張性斷裂，多期活動特征明顯。F1斷裂帶是本次EH4電磁測深的主要礦體區。

巖漿巖：本區內于中元古代長城紀熊耳期有火山活動，火山噴發形成了一層厚度較大的中基—中酸性火山巖堆積層。

區域內巖漿侵入活動發育時期為華力西期、燕山期及熊耳期，本次探測的金礦成形與燕山期巖漿侵入活動關系最緊。巖漿侵入活動帶來的中深成相五丈山細粒斑狀黑云及淺成相合峪巨斑狀黑云母二長花崗巖體是本區金礦成礦主要物質。

礦石特征：按自然類型分，本區內金礦石可分為原生礦與氧化礦兩種。褐鐵礦是氧化礦中主要的金屬礦物質，其次為赤鐵礦。

硫化礦中的金屬礦物主要包含有黃銅礦、黃鐵礦、方鉛礦及自然金等。礦石包含有絹云母、石英、鉀長石、鐵白云石、高嶺石及方解石等，礦石成份為Fe2O3、FeO、SiO2、MnO、Al2O3、CaO、K2O等。Au是其主要的成礦元素，以自形－半自形晶粒狀結構為主[4]。角礫狀構造、脈狀－網脈狀構造、浸染狀構造是其常見構造，有蜂窩狀構造常見于地表。

3 技術論證

F1斷裂帶金礦山密集，自北向南已建成投產的有九丈溝金礦、店房金礦及廟嶺金礦。東灣金礦區與最北邊的九丈溝金礦毗鄰。

雖區內土壤地球化學異常不明顯，也沒有礦體出露，但對九丈溝金礦各中段仔細勘測發現，有舒緩波產狀沿構造帶傾向生產成，緩傾部位金品位低、礦體薄，陡傾部位金品位高、礦體厚。

角礫巖是斷層面內主要構造，英安巖位于構造帶頂底板，金的主要載體礦物為金屬硫化物。

由上述特征顯示，運用低頻EH4大地電磁測深對構造陡傾角部位進行尋找是其主要手段。低頻EH4大地電磁測深通過天然場源與人工場源的有機結合，利用不同巖石的導電性和導磁性不同，探測地下巖層的地電變化情況，從而確立巖石的電性結構。

該技術對地形起伏變化因素影響不敏感，探測深度從幾十米至數千米不等，耗費低、工作效率高。

4 成礦預測及工程驗證

本次測深選取的低頻EH4大地電磁測深設備為EMI和GEOMETRICS公司聯合生產，屬于部分可控源與天然源相結合的雙源型電磁/地震成像系統。

測深原理如下：以大地為水平介質，大地電磁場以平面電磁波的形式垂直投射到地下，從而在地面上觀測到相互正交的電磁場分量，通過對正交磁場分量的精準測量，可實現對介質電阻率值的確定[5]。EH4設備圖片如下圖2所示。

圖2 Stratagem EH-4連續電導率剖面儀

此次測深在垂直于F1斷裂構造的東灣金礦區內布置數條低頻EH4大地電磁測深剖面，并在各剖面上對成礦預測區進行圈定，在圈定的成礦預測區內，對部分進行鉆探工程驗證。

測量過程使用信息源為信息源為0.1Hz～1000Hz，通過天然背景場源對深部構造進行成像，測量時要保證各測點電極良好接地，盡量減少人工電場對測量結果的影響。本次測深設定疊加次數為128次，遇電磁干擾時可增加至512次。選取其中某一條剖面測量成果圖進行詳細表述，具體如下圖3所示。

圖3 低頻EH4大地電磁測深剖面

測量結果顯示，出露地表為F1斷裂1020號點處。900號點海拔高程200m～970號點海拔高程430m間F1構造呈陡傾態，以成礦預測區1號設定；690號點海拔高程-180m～780號點海拔高程90m間F1構造呈陡傾態，以成礦預測區2號設定；450號點海拔高程-920m～600號點海拔高程-320m間F1構造呈陡傾態，以成礦預測區3號設定。成像顯示，3號區礦體規模最大。

此次研究證實，低頻EH4大地電磁測深在對東灣金礦區F1斷裂進行礦體定位預測，成功找到理想的金礦體。對成礦預測區進行鉆探驗證，符合測量的預測結果。說明，低頻EH4大地電磁測深對已知礦體的深部找礦或未知礦體找礦意義重大，至于找礦部位是確定在陡傾部位或緩傾部位，可依據含礦構造的活動階段是張應力或壓扭性應力決定。關于EH4電磁測深地址找礦的可行性及準確性還可以在以后的實踐驗證中進一步證實。