CSAMT在晉北礦集區成礦預測中的應用研究

周鵬 賈世俊 李朝輝 崔揚洋

摘要：從可控源音頻大地電磁法工作原理、工作區地質條件、可控源音頻大地電磁法的應用與效果、探測成果及成礦預測等幾個方面，介紹了可控源音頻大地電磁法在晉北礦集區成礦預測中的應用研究實例。著重介紹了CSAMT勘查成果結合具體地質情況進行成礦預測的應用效果，說明了可控源音頻大地電磁法在晉北礦集區開展成礦預測是可行的。

關鍵詞：可控源音頻大地電磁法;晉北礦集區;構造;巖體;成礦預測

0引言

可控源音頻大地電磁法（CSAMT）是利用人工偶極頻域電場向下發送，電磁場在地下介質中產生各種效應并不斷向遠處傳播，在一定范圍內通過對不同頻率信號的接收，來反映地下不同深度介質變化特征的方法。由于CSAMT采用人工源，具有較強的抗干擾能力，且更容易獲得對地電變化較靈敏的相位信息，野外數據質量高、重復性好，解釋與處理方法成熟、解釋剖面橫向分辨率高、勘探深度較大且工作效率高、高阻層屏蔽作用小等優點，因而廣泛在深部找礦、地質填圖、環境工程勘查等領域得到推廣利用。

晉北礦集區位于太白維山火山盆地內，基底為太古界五臺群，蓋層包括上元古界（長城系、薊縣系、青白口系）古生界（寒武系、奧陶系、石炭系）中生界（侏羅系）和新生界（第四系）等。區內構造十分復雜，對成礦有利的構造有區域性斷裂構造系統和中部的火山構造系統。區內巖漿活動頻繁，尤其發育燕山期次火山巖，陸相火山噴發以及次火山巖活動使礦集區內形成了多種類型的多金屬礦床。本次工作應用可控源音頻大地電磁法（CSAMT），并結合具體地質情況開展成礦預測工作，CSAMT成果對巖體、構造反應較好。

1工作區地質概況

1.1地層

工作區出露的地層比較簡單，主要地層：

中元古界長城系高于莊組一、二段（Ch2g1+2）含燧石條帶白云巖及薄板狀泥巖、頁巖，在與巖體接觸帶上常見大理巖化帶，三段（Ch2g3）泥晶白云巖。

上元古界青白口系望狐組（Qnw）燧石角礫巖。

古生界寒武系下統饅頭組紫紅色頁巖、泥巖，中統張夏組鮞狀灰巖、泥質條帶灰巖。

第四系分布于河谷兩側，主要是黃土、砂土、砂礫石等。

1.2構造

工作區內斷裂構造發育，主要發現有F1、F2、F3、F5、F6，斷裂方向以北西向、北北西向為主，次為北東向、北東東向，多形成于燕山期，規模一般較小，長度百米至千米不等。

1.3巖漿巖

工作區內燕山期侵入巖發育，以第四期（晚白堊世）最為強烈，明顯的受斷裂構造控制。噴出巖發育一般。巖石類型復雜，主要有花崗斑巖、二長斑巖、花崗閃長斑巖、流紋質角礫熔巖、石英斑巖、霏細巖等此期侵入巖伴有豐富的鐵、銅、鉛、鋅、鉬等礦產。

脈巖不發育，僅在劉莊巖體上見一條燕山期的二長斑巖脈，北北西走向，出露長度350m。工作區地質簡圖如下圖1所示。

本次CSAMT測深工作在P1線共布置測線1條，測點38個，點距40m，主要目的是探測構造、蝕變帶產狀特征，探測巖體縱向分布特征，為開展成礦預測提供依據。詳見圖1。

2工作區地球物理特征

在物探工作開始前，項目組對工作區相關的巖石電性參數進行測試，對本區的巖礦石的電性特征有了系統的了解，可作為進行地質解釋的依據，整理后的巖石電性參數特征如下表1所示：

由表1可見：含鐵石英巖以及矽卡巖為相對低阻、相對高極化體，有別于圍巖。說明在該區投入電法、電磁法開展成礦預測及間接尋找與巖體相關的矽卡巖型礦床具備物性前提。

3可控源音頻大地電磁（CSAMT）的應用與效果

3.1CSAMT測深工作方法

CSAMT方法是利用人工偶極頻域電場向下發送，電磁場在地下介質中產生各種效應并不斷向遠處傳播，在一定范圍內通過對不同頻率信號的接收，來反映地下不同深度介質變化特征的方法。

地層電阻率 與電場分量和磁場分量的關系式如下：

從理論上說，CSAMT的探測深度大致為356 （ρ為地層電阻率;f為電磁波頻率），因此，對于目前所用的頻率范圍（例如0.125～8192Hz）及可能達到的發送功率，其探測深度的范圍為幾十米到2～3km[2]。

本次探測裝置形式選用電偶源赤道偶極裝置;供電電源采用美國進口的ZMG30發電機、GGT30大功率發射機和XMT-32同步控制器對其控制輸出，頻率從0.125Hz到8192Hz。

AB極距為1.2km，收發距r=8.1km。

采用沿測線3道同時觀測（共用一個磁探頭），即排列測量。確保測點觀測控制在場源AB平分線兩側30°角扇形范圍內進行。

3.2物探成果解釋與推斷

本次CSAMT測深成果及成礦預測結果如下圖2所示：

P1線位于工作區中部，全長1480m，從圖2上可以看出剖面主要有三處高阻異常，31-51號點標高800-650m處，異常呈葫蘆狀，有兩異常中心，極大值8000Ω.m，推測可能與埋深較淺的寺溝巖體不均勻分布引起;57-61號點處為一規模較大，有一定埋深的略向西傾的高阻異常，異常極大值20000Ω.m，產狀較陡，向下延伸到標高100m，其兩側伴有低阻異常，推測為隱伏巖體向上隆起過程中其兩側形成破碎帶或發生接觸交帶作用形成低阻體，該低阻體可能成為有利成礦部位;71-95號點標高700-500m處為一環狀高阻異常，極大值20000Ω.m，產狀近于水平，推測可能為劉莊巖體引起，其下部伴生低阻異常，走向與高阻體邊界一致，推測為下部晚期巖體與上部早期巖體接觸帶引起，與西側低阻異常應為同一構造作用引起。本次CSAMT測深對本區構造、蝕變帶、巖體等反應較好，對本區開展找礦預測具有較好的指導作用。

4結論

本次工作結合了晉北礦集區前期的地質資料及本次的物探成果，開展了成礦預測研究，對今后該區域多金屬礦產勘探及類似區域多金屬礦產勘探有一定參考作用。

1、CSAMT測深剖面對相對低阻構造帶的產狀，規模、延深等特征以及相對高阻巖體的產狀，規模、頂端埋深等特征有較好的反映，為本區開展成礦預測提供了較好的參考依據。

2、本次工作區位于太白維山火山盆地內，CSAMT測深成果對構造、蝕變帶、巖體反應較好，在本區具有一定的普遍適應性，本次成礦預測應用研究對晉北礦集區開展類似找礦預測工作具有較好的參考意義。

3、物探工作必須結合具體地質情況進行分析，才能取得較好的應用效果。

參考文獻

[1]賈永梅，姚成林，鄧中俊等.可控源音頻大地電磁法探測煤礦采空區[J].物探與化探（增刊），2012，36（10）：7-11.

[2]何繼善.可控源音頻大地電磁法[M].長沙：中南大學出版社，1990.

收稿日期：2021-07-01

作者簡介

周鵬（1988.05--），男，湖南湘陰縣人，物探工程師，地球信息科學與技術專業學士，主要從事地球物理勘探工作。E-mail：838405265@qq.com