固定點旋轉激發瞬變電磁法在廣西北山找礦突破

蘇新瑤，唐義輝，唐廣明，唐朝霞，劉湘華

（1.廣西有色金屬集團資源勘查有限公司，廣西 南寧 530000；2.廣西地龍巖土工程有限公司，廣西 南寧 530000）

1 礦區地質

北山礦田區域上屬揚子陸塊西南緣的桂北隆起與南華活動帶的桂中凹陷交界部位——羅城凹陷帶內，位于江南古陸西南緣、右江盆地北東側，與丹池褶斷帶相鄰。

礦田出露地層由老到新為震旦系、寒武系、泥盆系及中下石炭統、下二疊統等。礦區地層分為非礁相區地層和礁相區，非礁相區為中泥盆統東崗嶺組、上泥盆統桂林組和融縣組，其中東崗嶺組和桂林組為含礦主要層位。礁相區可分為洞忙礁和北山礁。

礦區斷裂構造主要為NNE向斷裂組、近EW向斷裂組、NE向斷裂組及層間破碎帶等；褶皺構造為后洞-洞崗背斜、峒迷背斜、久懷向斜及七圩-拉望背斜背向斜構造等；礦區內目前未發現巖漿巖，據物探推測在1800m以下有一隱伏花崗巖體。

2 礦床地質特征

鉛鋅礦在北山地區有著廣泛的分布。上甫—肯躍背斜與建旺背斜呈北東向縱貫整個礦田，中間夾有一向斜，呈典型“兩隆夾一坳”的構造格局，已發現Ⅰ號、Ⅱ號和Ⅲ號礦帶，Ⅰ號礦帶查明B+C+D級儲量鉛鋅礦石量598.93萬t；鉛金屬量4.30萬t，平均品位0.72%；鋅金屬量20.46萬t，平均品位3.42%；S儲量161.56萬t，平均品位26.98%；Ⅱ號礦帶查明(122b)+(333)儲量鉛鋅礦石量1392.21萬t，鉛(Pb)金屬量5.9631萬t、鉛(Pb)品位0.42%，鋅(Zn)金屬量32.5395萬t、鋅(Zn)品位2.34%，有效硫(So)資源量324.2457萬t、有效硫(So)品位23.29%；Ⅲ號礦帶查明(122b)+(333)儲量鉛鋅礦石量208.96萬t，鉛(Pb)金屬量1.0158萬t、鉛(Pb)品位0.486%，鋅(Zn)金屬量8.6739萬t、鋅(Zn)品位4.151%，有效硫(So)資源量67.9287萬t，平均品位32.508%。由于多年開采和找礦工作未取得重大進展，礦產資源儲量面臨枯竭。

3 固定點旋轉激發瞬變電磁法工作方法、特點和關鍵技術

3.1 方法原理

瞬變電磁法(TEM)是一種時間域的電磁探測方法。介質在一次電流脈沖場激勵下會產生渦流，在脈沖間斷期間渦流不會立即消失，在其周圍空間形成隨時間衰減的二次磁場。二次磁場隨時間衰減的規律主要取決于異常體的導電性、體積規模和埋深，以及發射電流的形態和頻率?？梢酝ㄟ^接收線圈測量的二次場空間分布形態，了解異常體的空間分布。瞬變電磁法[1-7]擁有測地工作簡單、工效高等特點，被廣泛應用于金屬礦勘探。

地面瞬變電磁法的勘探原理是利用人工在地面布設的接地線源或不接地發射線圈中加入脈沖電流，產生一個瞬變的激勵磁場V1，該磁場垂直發射線圈向空間和地下兩個方向傳播，依據上半空間介質均勻，電導為0，磁場不發生變化的特征，忽略地面以上磁場，僅考查其向地下的傳播。當磁場向地下深部傳播時，在遇到不同介質，會產生符合法拉第電磁感應的渦流場；當外加瞬變磁場消失后，這些渦流場開始的釋放，此時，利用接收線圈便可測量到包含了地下介質電性特征的感應電動勢V2。通過對歸一化V2或視電阻率旳反演便可以得到地下巖層的電性結構，為找礦預測提供信息。

以量子力學的原理解釋便是激勵磁場V1使得活潑堿金屬及含有大量氫原子液體的氫原子核產生能級躍遷或沿磁場方向發生定向排列。

在激勵磁場消失后，活潑的堿金屬及含有大量氫原子液體的氫原子核要恢復原有的能級或排列，均會以磁場的形式釋放躍遷產生能量及激勵排列時獲取的能量，從而產生二次場感應電動勢V2。

3.2 方法特點

不接地瞬變電磁法通常分為分離回線，中心回線和重疊回線3類，以重疊回線得到的信息最為完整。該方法為同點組合觀測，屬純異常法，與探測目標有最佳耦合，異常響應強，對低阻體反應敏感，能自動消除主要噪聲，提高探測深度，無地形影響，形態簡單，具分辨能力強、工作效率高等特點。

3.3 關鍵技術

因受地形限制，本次工作只能使用輕便型的瞬變電磁法探測儀，無論發射線框，還是接受線框，乃至工作設備都必須小型化，故本次工作采用了折疊式3×3m的小型可旋轉固定支架，用于放置重疊回線的發射和接受線框。

為解決小線框的深部探測信號問題，工作中采用了具有電池壓縮技術的大功率超強源電磁發射儀和多匝接受線圈，以增強激勵磁場磁矩和解決二次場信號觀測的微弱問題。使用儀器設備的主要技術指標見表1。

表1 采用的大功率TEM測量系統技術指標

針對地形影響，為保障探測信號的畸變值足夠小，半空間解釋結果良好，按煙圈擴散效應考慮，野外工作角度的旋轉范圍，必須保證激勵磁場產生的煙圈范圍處于地下半空間中，否則需進行全空間場的定量計算。

大致可以確定野外工作線框旋轉角度為測點地形線35°以下的范圍。

為減弱和避免地面不均體的影響，需保持各次觀測線框邊懸空或與地面同一地點的介質接觸。其野外工作布設見圖1。

圖1 固定旋轉激發瞬變電磁法測量圖

為保證探測深度，使用誤差理論中拉格布斯可靠異常的原則，要求的三倍均方相對誤差為異常下限，使用該設備工作參數，進行了一維正演數字模擬，對下層為低阻的兩層電性模型的計算結果表明，該儀器探測能力超過1000m，滿足本次工作需要。

4 找礦成果

4.1 新理論和新方法創新

創新運用固定點旋轉激發瞬變電磁法測量技術，在北山巖溶峰叢地貌區成功地預測并發現工業礦體，根據物探成果，首次在北山地區提出確定該礦床為產于大陸伸展環境中非典型的MVT鉛鋅礦床[8]。

4.2 找礦成果及找礦靶區

運用固定點旋轉激發瞬變電磁法測量技術，在北山礦田劃定茶洞鉛鋅黃鐵礦、上甫鉛鋅黃鐵礦、建旺鉛鋅黃鐵礦3個成礦遠景區。

運用固定點旋轉激發瞬變電磁法測量探明大型鉛鋅礦床，取得近20年該區找礦重大突破。