音頻大地電磁法(AMT)在廣西鳳山縣頂頭金礦勘查中的應用

嚴新濼 ,劉曉珠 ,盧 斌,陳繼永,方貴聰

(1.中國冶金地質總局廣西地質勘查院，廣西南寧 530022;2.中國冶金地質總局礦產資源研究院，北京 101300;3.桂林理工大學，廣西桂林 541004)

0 引言

滇黔桂成礦區位于滇東南、黔西南與桂西北交界處的三角區，面積約15萬km2，區內發現的金礦床、礦點和礦化點有110多處(牛翠祎等，2011)。近幾年來，通過采用新勘查技術與方法在老礦區深部及外圍探礦，取得了一些新發現和突破，如貴州貞豐水銀洞(爛泥溝)金礦(劉建中等，2017；劉建中等，2019)、廣西鳳山金牙金礦(嚴新濼等，2015)等，表明該成礦區仍具有巨大的勘查金礦資源潛力。

頂頭金礦勘查區位于桂西北地區鳳山縣南西側，周邊已發現有世加金礦、龍川金礦、明山-那林金礦、金牙金礦、邏樓金礦等(圖1)。根據前人研究成果，本區金礦主要成礦類型為微細粒浸染型(劉東升，1994；賈大成等，2001)，金礦體的產出往往受斷裂構造制約(龐保成等2001；周余國等2009;張知春等，2020；王濤等，2021)，總體上斷裂構造與金礦體的關系密切。目前本工作區處于普查找礦階段，經過前期地表工作后，準備在有利地段布置鉆探工程，由于受地形、風化層厚度等因素影響，僅靠地質填圖方法難以準確判斷斷裂構造深部延伸方向，給鉆孔的布置造成一定困難。

圖1 廣西頂頭金礦區區域地質及礦床(點)分布圖

音頻大地電磁法可以較精確地探測地質體的三維形態、產狀變化等，其有效探測深度可以達到800～1200 m(馮兵等，2014)，同時還具有成本比較低廉、布點靈活、裝備較輕便等優點(姚大為等，2015)，在隱伏構造識別、金屬礦產勘查等方面也取得較好的應用效果(張慧等，2008；任偉等，2011；楊炳南等，2015；張德實等，2016；康敏等，2018)。本次工作應用AMT方法，旨在查明覆蓋層下的地質構造情況，為布置鉆孔提供地球物理依據，指導下一步找礦，達到間接找礦的目的，其成果也可為滇黔桂地區普查階段找礦提供借鑒，具有較好的現實意義。

1 工作區地質特征

工作區大地構造位置位于揚子準地臺南西緣，右江盆地凌云隆起的北東緣(圖2)。

根據本次實測地質剖面與野外填圖，查明工作區出露的地層主要為二疊系(P)、中三疊統百逢組(T2bf)和河口組(T2h)(圖2)，各地層巖性與厚度如下：

圖2 頂頭金礦地質簡圖(據嚴新濼等，2015修編)

二疊系(P)：主要為微晶厚層狀灰巖，局部夾鮞粒灰巖，鐵鋁巖，總厚度為216～445 m。

中三疊統百逢組(T2bf)：該層為工作區主要賦礦層位，由老到新可分為三段，一段(T2bf1)主要由灰綠色、深灰色薄-中層狀泥巖、泥質粉砂巖組成，平行層理較發育，厚度40～110 m；二段 (T2bf2)主要為淺色灰、灰色中-厚層狀細砂巖，平行層理亦較發育，局部見包卷層理，厚度166～323 m；三段(T2bf3) 主要由灰色、青灰色厚層狀粉砂巖、泥質粉砂巖組成，厚度113～242 m。區內該地層與二疊系(P)斷層接觸，未見有下三疊統邏樓組(T1l)出露。

中三疊統河口組(T2h) ：主要是灰綠、青灰色中厚層狀泥巖、鈣質泥巖夾薄層砂巖，厚約388～635 m。

工作區總體呈單斜構造，褶皺不發育；區域性斷裂構造及次級構造較發育，可分為北西-南東向(F1、F2斷層)和北東-南西向兩組(F16、F17斷層)，其中F1斷層為區域性大斷裂，工作區內長6.50 km，寬1～3 m，具有正斷層性質，常見有弱硅化、褐鐵礦化蝕變，未見有金礦化，地表產狀為200°～245°∠32°～45°，深部產狀未知；F2斷層大致與F1平行產出，礦區內長約3.3 km，破碎帶寬1～3 m，產狀210°～238°∠52°～70°，可見較強褐鐵礦化，未發現金礦(化)體，深部產狀亦未知；F16、F17斷層，切割早期形成的F1、F2斷層，局部可見有弱硅化蝕變。

工作區可見石英斑巖巖體斷續出露，主要分布于F1、F2斷層之間，巖體長軸方向與斷層走向大體一致，未見明顯蝕變與金礦化。

通過施工多條探槽工程揭露控制，發現整個工作區礦(化)體位于F1與F2之間，總體受次級斷裂裂隙帶控制，呈似層狀、脈狀產出，礦體形態與產出位置與金牙金礦礦體較相似(李澤琴，1994)，地表可見礦(化)體產狀為174°～250°∠60°～85°，總體產狀與斷裂相近，傾角稍陡，礦體中金品位為1.23～5.70 g/t，平均2.82 g/t，深部延伸方向與產狀不詳。

根據本次開展地表工作經驗，金含量高的探槽，往往硅化、褐鐵礦化蝕變較強烈；碳酸鹽化、黏土化與金礦化關系不甚明顯。

2 不同地質體的電阻率特征

由于工作區勘查程度較低，地表巖石、礦石及圍巖等風化程度均較高，測定的電阻率也不夠準確，可能影響后續解譯工作，故為了能夠在工作區有效地開展AMT勘查工作，在開展野外工作之前，系統收集了鄰近金牙礦區礦(化)體及圍巖的電性資料。金牙金礦礦區出露地層與本工作區大體相同，地層巖性大體一致，具有較高的參考價值。根據前人測試資料(見表1)，該區礦化體表現為低電阻率，而圍巖表現為相對中-高電阻率，物性差異相對比較明顯。

表1 金牙礦區巖礦石標本視電阻率統計表 (嚴新濼等，2015)

3 地球物理方法及數據處理

3.1 測線布置與數據采集方法

根據收集與實測地質資料，推斷工作區主要的構造方向為北西-南東向，故沿北東-南西向布設了3條AMT測線，即36、56、128線，線距不等，剖面觀測點采用華測RTK X90儀器定點，點距約40 m，共完成物理點147點。

本次AMT測量工作，儀器采用的是美國EH-4型StrataGem連續電導率儀。沿測線方向上用不極化電極測量電場Ex；在垂直測線方向上用磁棒測量磁場Ey，離前置放大器一般需要大于5 m，用地質羅盤(經磁偏角糾正)定磁棒方向，方位差小于1°，AFE(前置放大器) 放在測量點上，并接地；測量方式為EH-4標量，采集頻段覆蓋1～100 kHz。為了使所有數據都可用于數據處理，對測點點位、磁棒方位、水平的現場檢查超過70%；各測線均做了重復測量檢查，對誤差較大的點、可疑點等，進行重測或補測。

3.2 數據處理方法

野外數據采集完成后，對所有的單點記錄進行數值剔除處理，如剔除個別受高壓電線干擾的無法避免的強干擾點，其次通過頻譜分析等，可消除干擾(馮兵等，2014)，最后采用平移法與二維反演方法進行靜態效應校正。

本次野外采集的物探數據，首先采用帶地形的Bostick反演，接著將反演結果用Surfer8.0軟件生成等值線圖，再轉成MapGIS數據格式，最后用MapGIS 6.7生成視電阻率斷面圖，獲得的AMT測深電阻率反演聯合剖面(圖3)基本能夠反映出該區的斷裂構造的延伸深度、空間分布形態及大致產狀。

圖3 工作區36～128線AMT剖面圖

4 AMT法成果解釋及驗證

4.1 AMT法應用效果

通過對工作區地表及淺部地質特征進行綜合研究，結合地質資料，對36、56、128線AMT剖面反演結果作出如下解釋：

(1)36線AMT電阻率剖面圖異常可劃分為3處低阻異常帶，編號分別為36-1、36-2、36-3(圖3)：36-1電阻率異常帶淺部近乎直立(標高700～350 m)，深部近乎水平(標高175m上下)，總體呈南西傾斜；該帶電阻率低于200 Ω·m，地表位置與剖面上F1斷裂位置相吻合，推斷為F1斷裂破碎帶；該帶深部大面積呈水平狀，可能由于破碎帶具有礦化，同時含水疊加，導致電阻率偏低；36-2低電阻率異常帶總體呈南西傾，從地表延伸至320 m標高，電阻率低于1000 Ω·m，地表位置與剖面上F2斷裂位置較吻合，推斷為F2斷裂破碎帶；36-3異常帶電阻率為200～500 Ω·m，整體呈北東傾斜，與F1、F2斷裂傾向方向相反，推斷為次級斷裂破碎帶。

(2)56線電阻率剖面圖上，高電阻率和低電阻率均有出現，低電阻率多呈條帶狀，高電阻率比較零散，無明顯形態特征，該電阻率剖面圖異常大致可劃分為4處低阻異常帶，編號分別為56-1、56-2、56-3、56-4(圖3)。56-1電阻率異常帶近乎水平展布(標高500～650 m)，傾向南西，電阻率均小于100 Ω·m，結合地質資料，可能為次級斷裂破碎帶；56-2電阻率異常帶，在500～700 m標高近乎直立，500 m標高以下產狀變緩，總體向西南傾斜，根據地質剖面資料，該帶地表位置與F2斷裂位置較吻合，推斷為F2斷裂破碎帶；56-3低電阻率異常帶在600～700 m標高較緩，呈串珠狀，500～600 m標高以下逐漸變陡，500 m標高以下又變緩，總體電阻率為200 Ω·m左右。結合剖面地質資料，淺部推斷為F1區域斷裂破碎帶，深部大面積的低阻異常，可能為F1區域斷裂破碎帶所致，不排除有F2斷裂參與。56-4低電阻率異常帶在0～300 m(未見底)標高左右展布，可能與隱伏次級斷裂有關，也有可能是二疊系灰巖溶洞。

(3)128線AMT電阻率剖面圖異常可劃分為3處低阻異常帶，編號分別為128-1、128-2、128-3(圖3)。128-1低電阻率異常帶，從地表一直延伸至0 m標高以下，其中700～500 m標高較緩，向西南傾斜，500～200 m標高逐漸變陡，總體電阻率低于500 Ω·m，200 m標高以下有往北動方向變化的趨勢，整體呈“C”形狀，結合地質資料，推斷為F1斷裂破碎帶引起；128-2低電阻率異常帶從地表一直往下向西南傾斜延伸，傾角稍陡，推斷為F2斷裂破碎帶引起;128-3低電阻率異常帶在800～500 m標高展布，向北東方向傾斜，與128-1、128-2低電阻率異常帶相交，電阻率多小于100 Ω·m，推測為次級斷裂帶，再間接含水引起。

綜合36、56、128線AMT剖面(圖3)，可以得出F1、F2斷層深部總體仍向南西傾斜，由36、56線可以發現F1斷裂破碎帶展布形態較相似，高程南高北低，有可能F1斷裂破碎帶在56線以北有向北西側伏的趨勢，需要在詳查階段布置更多物探剖面進行控制。由于深部斷層產狀變陡，布置鉆孔時應布置斜孔，方位南東。

4.2 鉆探驗證

為了驗證該方法解譯的可靠性，以及對構造識別的有效性，按照由淺入深的原則，在36線、56按照工程網度，垂直構造方向上選擇成礦有利部位布置了2個鉆孔，鉆孔編號為ZK3602、ZK5602(圖4)，其中ZK3602進尺64.50 m，在孔深36.35～38.95 m處出現金礦體，金礦(化)體累加真厚度為0.81 m，平均品位2.62 g/t，最高品位達2.92g/t；ZK5602進尺158.79 m(圖4)，在孔深88.56～94.28 m處出現金礦體，金礦(化)體累加真厚度為3.65 m，平均品位1.74 g/t，最高品位達2.25 g/t，位置均與AMT斷面對應的中-低阻帶相吻合，說明在工作區應用AMT法是有效的；在鉆孔ZK360與ZK5602中，礦(化)體上、下部均可見有碎裂巖，說明推斷的斷裂帶存在，總體表明AMT在工作區具有較好的識別效果。

圖4 36線AMT測量結果與鉆孔驗證圖

5 結論

(1)本次在頂頭金礦工作區施測了3條AMT剖面，由剖面可以看出：地表至深部100 m標高處存在中低阻異常，結合地表及淺部地質特征，推斷F1～F2斷裂在深部總體向南西延伸。

(2)經過在36線、56線布置鉆孔驗證，取得了較好的找礦效果，達到了查明斷裂構造深部延伸情況的目的，為后期探礦工程提供依據，在下一步工作中，可以在128線布設鉆孔加以驗證，同時亦可以在36線、56線布置第二排深孔加以驗證。總體表明AMT方法在該區識別斷裂構造是有效的，再加上該方法布點靈活、比較低廉等優點，可在該區域勘查同類型金礦時進行推廣應用。

[附中文參考文獻]

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