音頻大地電磁法在松桃縣寨英錳礦區(qū)的應(yīng)用

張德實，沈小慶，何　帥

(1.貴州省地礦局 103地質(zhì)大隊，貴州 銅仁 554300；2.中國地質(zhì)大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢 430074)

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音頻大地電磁法在松桃縣寨英錳礦區(qū)的應(yīng)用

張德實1,2，沈小慶1,2，何帥1,2

(1.貴州省地礦局 103地質(zhì)大隊，貴州 銅仁 554300；2.中國地質(zhì)大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢 430074)

簡要介紹了音頻大地電磁測深法在松桃縣寨英錳礦調(diào)查區(qū)勘查工作的應(yīng)用效果。首先對實測數(shù)據(jù)進行處理，并采用快速松弛反演法反演得到視電阻率剖面圖，然后結(jié)合地質(zhì)資料與鉆孔資料對反演剖面圖進行綜合分析解譯。能夠初步確定調(diào)查區(qū)隱伏構(gòu)造的位置、規(guī)模、縱向電性層位的劃分以及含錳層位的分布規(guī)律等，為調(diào)查區(qū)找礦遠(yuǎn)景分析及未來的礦業(yè)開發(fā)提供參考。

音頻大地電磁法；視電阻率；快速松弛反演法 (RRI)

1　引　言

錳主要用于冶金化工等工業(yè)，特別是鋼鐵工業(yè)中，錳具有脫氧、脫硫及調(diào)節(jié)作用，增加鋼材的強度、硬度、耐磨性、韌性、可淬性，還可制高爐錳鋼，與銅、鎳、鋁、鎂制造成合金等，用途甚廣，是國家的導(dǎo)向勘查礦種之一，具有重要的現(xiàn)實意義和經(jīng)濟價值。

音頻大地電磁法[1]憑其準(zhǔn)確反映隱伏構(gòu)造及劃分電性層的優(yōu)勢，近年得到了廣泛的應(yīng)用，并取得諸多成果。銅仁松桃錳礦整裝勘查區(qū)已知礦體上已經(jīng)運用音頻大地電磁法對錳礦成礦地質(zhì)體(含錳巖系)進行了試驗研究，取得了較好效果[2]，松桃—銅仁地區(qū)礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查松桃寨英錳礦調(diào)查區(qū)再次采用該方法，以研究礦區(qū)隱伏構(gòu)造、劃分電性層位，追溯含錳巖系分布等。筆者以此次物探工作成果為基礎(chǔ)，結(jié)合調(diào)查區(qū)鉆孔資料及礦區(qū)地質(zhì)資料，對音頻大地電磁測深法在寨英錳礦區(qū)的應(yīng)用效果作淺顯討論。

2　地質(zhì)地球物理特征

松桃縣寨英錳礦大地構(gòu)造位置地處揚子準(zhǔn)地臺黔北臺隆遵義斷拱鳳崗北北東向構(gòu)造復(fù)形區(qū)與貴陽復(fù)雜構(gòu)造變形區(qū)的接壤地帶。工作區(qū)地層劃屬華南地層大區(qū)揚子地層區(qū)黔東北小區(qū)，區(qū)內(nèi)出露地層有新元古界青白口系、南華系、震旦系；古生界寒武系、奧陶系；新生界第四系。構(gòu)造樣式主要表現(xiàn)為褶皺和斷層[3]。北西部有一NE向背斜，目標(biāo)區(qū)正是位于該背斜的南東翼；中部斷層由一系列的NNE正斷層、逆斷層組成，南部由幾條南北(SN)向正斷層，后期被北東東(NEE)向斷層錯開。含錳巖系地層在區(qū)內(nèi)中部出露，走向NNE，傾向SE。

本次工作采用小四極法[4]對區(qū)內(nèi)露頭巖石進行了多次測量，得到的電性參數(shù)統(tǒng)計于表1。

除了對工區(qū)的露頭巖石進行電性參數(shù)測量之外，還對區(qū)內(nèi)已知鉆孔ZK001部分巖芯進行了泥團法測量，得到的電性參數(shù)統(tǒng)計于表2。

從表1、表2可見，該區(qū)清虛洞組灰?guī)r與紅子溪板巖電阻率最高，鐵絲坳組與兩界河組以砂巖、白云巖為主，電阻率次之，杷榔組頁巖，大塘坡組黏土巖、頁巖、炭質(zhì)頁巖的組合巖性電阻率較為相近，變馬沖組到留茶坡組以硅質(zhì)巖、炭質(zhì)頁巖為主，電阻率相近且最低，此為音頻大地電磁測深法在本區(qū)實施的物理基礎(chǔ)。

表1寨英錳礦區(qū)巖石電性參數(shù)測定結(jié)果統(tǒng)計

Table1ThestatisticalresultsofrockelectricalparametersinZhaiyingmanganesedeposit

地 層地層代號巖性描述標(biāo)本數(shù)電阻率/Ω·m變化范圍平均值清虛洞組∈1q灰?guī)r、白云巖30412^1661788杷榔組∈1p頁巖3065^264213變馬沖組∈1b炭質(zhì)頁巖2512^6637九門沖組∈1jm灰?guī)r、頁巖、炭質(zhì)頁巖1518^31887留茶坡組Z2l硅質(zhì)巖676^307112南沱組Nh2n砂巖、礫巖、炭質(zhì)頁巖30101^707279大塘坡組Nh1d黏土巖、頁巖、炭質(zhì)頁巖3015^552208鐵絲坳組Nh1t砂巖、黏土巖6105^522311兩界河組Nh1l砂巖、黏土巖、白云巖3096^457287紅子溪組Qbh板巖、變質(zhì)粉砂巖3050^1922852合 計232

表2寨英錳礦區(qū)巖礦芯電性參數(shù)測定結(jié)果統(tǒng)計

Table2ThestatisticalresultsofcoreelectricalparametersinZhaiyingmanganesedeposit

地 層地層代號巖性描述巖芯數(shù)電阻率/Ω·m變化范圍平均值清虛洞組∈1q灰?guī)r、白云巖30112^1747659杷榔組∈1p頁巖1865^234171大塘坡組第二、三段Nh1d2+3黏土巖、頁巖3086^516195大塘坡組第一段Nh1d1錳礦層2025^10572鐵絲坳組Nh1t砂巖10122^816281合 計106

3　工作方法及數(shù)據(jù)處理

3.1方法原理

3.2數(shù)據(jù)采集及處理

本次工作遵循大致垂直于巖層及斷層走向布置了兩條剖面，點距50m，線距2 000m(圖1)。數(shù)據(jù)采集使用了加拿大鳳凰地球物理公司V8電磁觀測系統(tǒng)儀器，單點采集時間約1h。

采用鳳凰地球物理有限公司提供的SSMT-2000對數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，步驟包含：導(dǎo)入數(shù)據(jù)，選定工區(qū)標(biāo)定文件；數(shù)據(jù)版本轉(zhuǎn)換；編輯點號及接地信息；切公共時間段；傅氏變換；參數(shù)編輯(計算視電阻率及阻抗相位)。經(jīng)SSMT-2000處理過的數(shù)據(jù)再經(jīng)數(shù)據(jù)編輯，將EMT和MMT格式轉(zhuǎn)換成PLT格式。之后便是用成都理工大學(xué)研發(fā)的SOFT2D軟件對數(shù)據(jù)依次進行編輯平滑；極化模式識別、測點處理、靜態(tài)校正、空間校正處理，最后對數(shù)據(jù)二維反演，筆者分別采用Constable提出的Occam反演法[7]，Smith和Booker提出的反演法(RRI)[8]以及Bosstick法[9]對數(shù)據(jù)的TE模式、TM模式及聯(lián)合反演進行反演比對，采用分層效果最佳的快速松弛聯(lián)合反演法對兩條剖面數(shù)據(jù)進行聯(lián)合反演。

圖1　音頻大地電磁測深剖面布置及礦區(qū)地質(zhì)Fig.1　The layout of AMT profile and mine geological environment

4　反演剖面綜合解釋

通過二維帶地形反演，得到反演電阻率剖面圖，結(jié)合地質(zhì)資料和已知鉆孔，主要從電性分層效果以及反映構(gòu)造情況對剖面進行解釋。

W100剖面：整體上看，從地表往下，反演剖面視電阻率表現(xiàn)為 “高—低—高”的H型[10]，大致顯示了工區(qū)地層縱向電性特征趨勢，且在100～110號點范圍有傾角變陡的趨勢，這與礦區(qū)小號點附近巖層傾角較大、出露老地層的地質(zhì)實況吻合。

分層看，110號點以后，反演剖面縱向傾向較平緩，傾角約1～15°，逐漸加厚，約0～240m，存在一中高阻電性層(102.1～102.8Ω·m)，結(jié)合測量過程中所見地表巖性出露實況、工區(qū)地質(zhì)資料及物性測量數(shù)據(jù)分析，推測為以白云巖、灰?guī)r為主的寒武系下統(tǒng)清虛洞組。清虛洞組下伏有一層200～300m厚的中低阻電性層(101.8～102.1Ω·m)，傾角約0～32°，結(jié)合出露巖性推測為以頁巖為主的寒武系下統(tǒng)杷榔組。杷榔組之下，標(biāo)高-550～450m可見一明顯低阻層(100.2～101.8Ω·m)，厚約450～600m，推測為以頁巖、炭質(zhì)頁巖為主的變馬沖組、九門沖組、留茶坡組、陡山沱組、南沱組，這幾套地層的巖性電阻率值相近，不易分離。其下為一套厚約300m的中低阻電性層(101.5～101.85Ω·m)，且小號點段陡立，大號點段平緩，推測為南華系下統(tǒng)大塘坡組，其底部便是含錳礦層。大塘坡組下伏地層為一套厚約200～300m的中低阻電性層(101.85～102Ω·m)，變化趨勢與大塘坡組接近，推測為以砂巖為主的鐵絲坳及兩界河組。兩界河組之下電性層電阻率明顯增高(102～102.8Ω·m)，厚度較大，推測為紅子溪組。

圖2　W100剖面RRI聯(lián)合反演綜合成果Fig.2　The comprehensive inversion results of profile W100

剖面108至116號點間呈現(xiàn)比較明顯的低阻板狀體異常，傾角較陡，約70°，電阻率值介于10～101.65Ω·m，結(jié)合圖1所示，已知斷層出露位置，推測為傾向南東的正斷層F10和逆斷層F7在此區(qū)間發(fā)育。剖面129至131號點縱深方向可見電阻率橫向不連續(xù)，且有驟然變陡的趨勢，推測為傾向南東的正斷層F8所致[11]。

W200剖面：整體上看，從地表往下，反演剖面視電阻率值仍具有“高—低—高”的趨勢，大致顯示了工區(qū)地層縱向電性特征趨勢，且在105～117號點范圍有傾角變陡的趨勢，這與礦區(qū)小號點附近大傾角斷層發(fā)育，并出露老地層的地質(zhì)實況吻合。118號點至185號點間電性層變化平緩，分層較為清晰。

分層看，134號點以后，反演剖面存在一縱向傾向較平緩，傾角0～22°，逐漸加厚，約0～220m的中高阻電性層(102.2～102.85Ω·m)，結(jié)合測量過程中所見地表巖石出露實況、工區(qū)地質(zhì)資料及物性測量數(shù)據(jù)分析，推測為以白云巖、灰?guī)r為主的寒武系下統(tǒng)清虛洞組。清虛洞組下伏有一層約200～300m厚的中低阻電性層(101.7～102.2Ω·m)，傾角約0～30°，推測為以頁巖為主的寒武系下統(tǒng)杷榔組。杷榔組之下，標(biāo)高-350～420m可見一明顯低阻層(100.2～101.7Ω·m)，厚約300～600m，推測為以頁巖、炭質(zhì)頁巖為主的變馬沖組、九門沖組、留茶坡組、陡山沱組、南沱組，這幾套地層的巖性電阻率值相近，不易分離。其下為一套厚約300m的中低阻電性層(101.5～101.85Ω·m)，且小號點段陡立，大號點段平緩，推測為南華系下統(tǒng)大塘坡組，經(jīng)鉆孔ZK001驗證，含錳礦層位于大塘坡組底部。大塘坡組下伏地層為一套厚約200～300m的中低阻電性層(101.85～102.1Ω·m)，變化趨勢與大塘坡組接近，推測為以砂巖為主的鐵絲坳及兩界河組。兩界河組之下電性層電阻率值明顯增大(102～102.8Ω·m)，厚度較大，推測為紅子溪組。

剖面102至111號點間呈現(xiàn)比較明顯的低阻板狀體異常，傾角較陡約70°，電阻率值介于101.5～101.85Ω·m，結(jié)合剖面布置圖，推測為傾向南東的正斷層F3和F9在此區(qū)間發(fā)育,并被晚期發(fā)育的逆斷層F5截斷。剖面118至119號點縱深方向以及128至130號點縱深方向可見電阻率橫向不連續(xù)且下凹趨勢，分別推測為傾向南東的逆斷層F7與正斷層F8所致。

圖3　W200剖面RRI聯(lián)合反演綜合成果Fig.3　The comprehensive inversion results of profile W100

5　結(jié)　論

音頻大地電磁法在寨英錳礦區(qū)的應(yīng)用效果比較明顯。能夠取得以下幾點成果：①劃分出調(diào)查區(qū)電性層，結(jié)合地質(zhì)及鉆孔資料，可為地質(zhì)工作劃分地層單元提供參考資料；②大致推測出調(diào)查區(qū)較大的構(gòu)造發(fā)育規(guī)模及深度等信息，為地質(zhì)填圖提供參考資料；③大致查明部分隱伏構(gòu)造的位置及規(guī)模，為以后的采礦工作布設(shè)井項提供依據(jù)；④結(jié)合鉆孔資料，大致能查明錳礦層的二維分布規(guī)律，為調(diào)查區(qū)成礦遠(yuǎn)景分析及儲量估算提供依據(jù)。

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The Application of Audio-frequency Magnetotelluric in Zhaiying Manganese Deposit

Zhang Deshi1,2,Shen Xiaoqing1,2,He Shuai1,2

(1.Geologic Party103, Guizhou Bureau of Geology & Mineral Exploration and Development,Tongren Guizhou 554300, China;2.School of Earth Sciences, China University of Geosciences, Wuhan Hubei 430074, China)

Inthispaper,theapplicationofaudiomagnetotelluricmethodiswelldescribedinSongtaocountyZhaiyingsurveyareaofmanganeseore.Toobtaintheapparentresistivityprofile,weinvertthemeasureddataandthenanalyzetheinversionprofilecomprehensivelycombinedwiththegeologicaldataandboreholedata.Consequently,itcanbeinferredthelocationandscaleoftheburiedstructure,verticalelectricallayerpartionanddistributionofthemanganiferousrockintheinvestigationarea.Itprovidesareferenceforthefutureminingprospectinganddevelopmentinthisarea.

ATM;apparentresistivity;RRI

1672—7940(2016)03—0294—05

10.3969/j.issn.1672-7940.2016.03.007

張德實(1980-)，男，助理工程師，工程碩士研究生，主要從事物探工作。E-mail：370687968@qq.com

P631.3

A

2016-02-28