基于礦山地質勘查的可控源音頻大地電磁測深法電性結構研究

孔德旭，韓飄平，盧 騰

（江西省核工業地質局二六一大隊，江西 鷹潭 335000）

由于社會各界對礦山資源的逐漸重視與開發，礦產資源已經被廣泛應用在社會不同領域之內。礦產資源作為一種具有較高經濟效益、污染較小的能源資源，在社會經濟發展的過程中其礦山開發利用已經成為極其關鍵的環節[1]。可控源音頻大地電磁法作為一種古老的物探手段，主要起源于二十世紀八十年代，在CSAMT方法的基礎上逐漸完善，發展成為今天的一種全新的大地電磁勘探手段。利用電磁感應獨特的電性效應，以及低頻率電磁穿透能力較高，高頻電磁穿透能力較低等因素，探測深度也會伴隨電磁頻率的變化而發生改變，因此，通過這種工作原理能夠研究在不同深度下的礦山地質調查狀況，得出科學化的信息。因為地表的含礦巖石和圍巖之間存在一定程度的電性差別，同時上地殼內的斷裂地帶一般表現為較為明顯的電性梯帶，礦區勘探人員可以利用大地電磁測深去研究上地殼存在的巖石與深部地帶構造之間的電性特征，從而為成礦帶的形成與礦床分布提供借鑒。可控源音頻大地電磁法，簡稱CSAMT法[2]，可以有效克服礦山周圍天然場源信號自身的微弱性，具備極其強的抗干擾能力，可以消除大概1500Hz的“死頻”現象。另外，可控源音頻大地電磁法與傳統的瞬變電磁波法以及直流電法相比較來說，可控源音頻大地電磁法的勘探深度要更強[3]。同時，可控源音頻大地電磁法在橫向分辨能力方面比較優秀，可以十分容易的就知道礦山地質內具體斷層的所在位置，可控源音頻大地電磁法也具備縱向分辨的基本能力，可以對礦山地質進行分層。最后，可控源音頻大地電磁法能夠十分輕易地穿透高導電層，高導電層對可控源音頻大地電磁法的屏蔽作用很小。所以，可控源音頻大地電磁法被廣泛應用在地質勘查上。

1 上地殼的高阻層

電性結構中，高阻目標體十分容易受到上方的低阻多維異常的影響，而低阻目標體則容易受到其上方的高阻多維異常的影響，總體來說，各個反演結果對右側高阻目標體的反應要好于左側的低阻目標體，在模式整體中，右側的高阻目標體均會產生一定的表現，而左側的低阻目標體基本上不會出現正確的反映，這和之前數據分析中的模型響應左側的變性程度遠高于右側的結果相符合，具體運作見下圖。

圖1 電性結構高阻層影響運作圖

需要說明的是，在可控源音頻大地電磁法中的反演結果并不穩定，很容易就會受到電性主軸方向改變的影響，即便電性主軸方向只是和水平剖面方向相差26°左右，其反演結果也會隨之出現較為明顯的改變，這就集中體現出可控源音頻大地電磁法內上地殼的高阻層對于多維假設的敏感性，其反演結果對于高導體的下界基本不會產生約束，甚至還會得到一個完全不同于地層結構的反演結果；上地殼的高阻層的反演結果比較穩定，基本不會受到電性主軸方向改變的影響。結合現存的礦山地質構造特征可以得出：地殼板塊活動、地熱、基底破碎、地下活動均有可能會導致火山盆地深部高電阻率發生異常狀況；一旦斷裂體系發育成熟，斷裂破碎帶溢水或滑出都有可能會在電阻率斷面上表現為陡峭的高阻異常帶，而對于那些緊密的侵入巖體則可能會表現為高阻層的某些特征。

花崗巖一般表現為高阻特征，因而聯系礦區勘探到的地質資料推測上地殼絕大多數的高阻體花崗巖普遍表現為高阻特征，所以聯系地質資料推測上地殼絕大多數的高阻體并無明顯礦床存在的痕跡，說明這部分結構上的成礦帶較少。

2 中下地殼的高導層

中地殼高導體具備顯著的流變性，這些高導體有很大可能會利用地殼東～西向的局部形變引發上地殼的展開，從而形成相應的南～北向斷裂帶[4]。其中在這個地殼活動中，中地殼高導體富含成礦因素的巖漿就會借助地表特征不明顯的南～北向斷裂帶上升至地殼上部，進而影響礦床的形成。

礦床所在的位置和地殼深部深隱藏的高導體或斷裂帶之間存在著一定的對應關系。通常情況下，東北向斷裂帶以及次一級斷裂谷與火山巖活動裂隙控制的盆地和礦床形成有著莫大關聯，即高導層與礦床成床規律有著必然聯系[5]。斷裂帶可能會直接控制了盆地邊緣鐵礦的形成。比方說江西相山大型塌陷式火山盆地的北部橫澗～崗上英礦床就對應了一個高導層侵入巖隆起地帶，中間的凹陷區就是盆地內塌陷式火山地帶的確切位置。某些金屬礦區的深部一般會集中表現為高導體的巖瘤狀，位于東北向斷裂帶附近，斷裂帶很有可能就是和區域內某一礦區隆起褶皺帶相連的一個深大斷裂，掌控著該巖帶金屬礦床的形成。以長江斷陷帶為例，其電性結構集中表現為上部低導～深部高導的兩電性層結構，電性結構證明其深部既有可能會存在一個東北～西南向的四疊紀逆沖斷裂帶，呈現出由擠壓覆蓋作用而形成的東北～西南向疊覆的高導層結構特征。而出于礦床形成、分布規律和深部高導體或斷裂帶之間存在一定的對應關系的考慮，深部高導體有很大幾率是沿著次一級斷裂上升的巖漿熱液結晶而形成的正長巖，即符合礦山地質分布特征。

3 結語

本文對基于礦山地質勘查的可控源音頻大地電磁測深法電性結構進行分析，依托可控源音頻大地電磁法中電磁感應與波頻結合機制，根據礦山地質勘查數據分析，實現本文設計。希望本文的研究能夠為基于礦山地質勘查的可控源音頻大地電磁測深法電性結構研究的方法提供理論依據。