MT、CSAMT和磁法在高放廢物處置庫預(yù)選區(qū)的探測與應(yīng)用

張賡，趙宏剛，庹先國，3，金遠(yuǎn)新，汪楷洋

（1.成都理工大學(xué)，四川 成都 610059；2.核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，北京 100029；3.西南科技大學(xué)，四川 綿陽 621010）

MT、CSAMT和磁法在高放廢物處置庫預(yù)選區(qū)的探測與應(yīng)用

張賡1，趙宏剛2，庹先國1，3，金遠(yuǎn)新2，汪楷洋1

（1.成都理工大學(xué)，四川 成都 610059；2.核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，北京 100029；3.西南科技大學(xué)，四川 綿陽 621010）

在高放廢物深部地質(zhì)處置過程中，圍巖巖性、完整性及空間分布特征是構(gòu)成天然屏障的關(guān)鍵地質(zhì)因素。新疆某預(yù)選地段分布有大量花崗巖，場址評價(jià)工作初期開展了MT、CSAMT和磁法綜合物探測量。據(jù)電性和磁性異常特征，初步查明花崗巖體的平面展布、底板埋深等分布特征，探測并驗(yàn)證了工區(qū)深大斷裂的存在。3種物探方法相互印證，突顯了綜合物探方法的技術(shù)優(yōu)勢，為后續(xù)場址評價(jià)工作提供了參考。

高放廢物處置庫；大地電磁；可控源音頻大地電磁；高精度磁法；花崗巖

經(jīng)全國篩選、地區(qū)預(yù)選，新疆某地成為我國高放廢物處置庫六大預(yù)選區(qū)、21個(gè)地段之一［1，2］，構(gòu)成天然屏障的圍巖為花崗巖。該地段花崗巖體的完整性、分布特征是高放廢物處置庫新疆預(yù)選場址評價(jià)的重要依據(jù)。目前新疆預(yù)選區(qū)地段對比評價(jià)工作相對較弱［2］，前期地質(zhì)資料匱乏、針對性較低。本次工作主要采用快速、經(jīng)濟(jì)的物探手段進(jìn)行初步探測，查明花崗巖體內(nèi)部斷裂發(fā)育及巖體空間分布特征等。

電磁法、磁法作為物探方法的重要分支，在中深部礦產(chǎn)調(diào)查、工程勘察、構(gòu)造研究等方面發(fā)揮著重要作用［3-6］。采用電磁法（MT、CSAMT）聯(lián)合磁法對本次工作進(jìn)行綜合研究，進(jìn)一步突顯綜合物探方法的技術(shù)優(yōu)勢［3］，減小物探方法的多解性，為后續(xù)評價(jià)工作提供佐證。

1 地質(zhì)概況與地球物理特征

1.1 工區(qū)地質(zhì)概況及巖體特征

工區(qū)位于新疆哈密市境內(nèi)，區(qū)內(nèi)地貌屬戈壁山地，植被稀少，地形南北兩端高差較大，中部相對平緩。區(qū)域構(gòu)造上處于東天山古生代構(gòu)造帶南緣阿齊克庫都克尾亞深大斷裂與庫魯克塔格星星峽大斷裂之間。區(qū)內(nèi)花崗巖體呈塊狀結(jié)構(gòu)，頂部及邊緣有圍巖捕擄體。巖體東、西兩側(cè)及北部侵入中元古界天湖群變質(zhì)巖及片麻狀花崗巖體，南側(cè)侵入下二疊統(tǒng)紅柳河組，接觸界面多外傾，產(chǎn)狀明顯切割片麻理，為突變式侵入接觸關(guān)系。鉆孔揭露巖體內(nèi)部面理不發(fā)育，巖性單一。以海西期花崗閃長巖和英云閃長巖等為主體，其中夾雜一些在巖漿結(jié)晶分異過程中形成的或后期侵入的細(xì)?；◢弾r等。

1.2 地球物理特征調(diào)查

從工區(qū)內(nèi)具代表性巖（礦）石標(biāo)本的物性測定結(jié)果看，區(qū)內(nèi)巖石磁性差異較明顯，剩余磁化強(qiáng)度（Mr）和磁化率（κ）不高，強(qiáng)弱次序?yàn)椋夯◢弾r＞灰?guī)r＞石英砂巖（表1）。電性方面，砂礫巖、石英砂巖和粉砂質(zhì)板巖電阻率普遍較高，視電阻率變化范圍在200 Ω·m以上。花崗巖、變質(zhì)巖和灰?guī)r，受不同程度風(fēng)化、礦化影響，近地表電阻率一般較低，深部電阻率較高（達(dá)5×103Ω·m～1×105Ω·m），與蝕變帶、斷裂具明顯電阻率差異。

表1 工區(qū)代表性巖（礦）石磁性參數(shù)測定統(tǒng)計(jì)表Table 1 Magnetic parameters of typical rock（ore）in work area

2 數(shù)據(jù)采集及資料處理

2.1 測線布設(shè)及參數(shù)選取

為研究花崗巖體整體分布特征，物探測線按“#”字型布設(shè)（圖1）。在測線T1、T2、T5上開展MT測量，測線T1、T3、T4、T6上開展CSAMT和磁法測量。通過現(xiàn)場試驗(yàn)，綜合選取MT測量點(diǎn)距1 100 m，觀測時(shí)間超過20小時(shí)。CSAMT測量點(diǎn)距200 m，場源電極（A、B）間距1.2～1.5 km，收發(fā)距10～12 km，記錄頻段1～8 192 Hz。磁法測量點(diǎn)距為50 m，同時(shí)測量ΔT與垂向梯度值。

圖1 測線布置圖及斷裂解譯圖Fig.1 Lines layout and fault interpretation chart

2.2 資料處理流程

MT資料處理主要進(jìn)行“數(shù)據(jù)解編轉(zhuǎn)換→編輯平滑→極化模式識(shí)別→靜位移校正→橫向?yàn)V波→反演計(jì)算→編輯成圖”等處理流程。CSAMT資料處理主要進(jìn)行“預(yù)處理→圓滑濾波→近場校正→靜態(tài)校正→反演計(jì)算→編輯成圖”等處理流程。磁測資料處理主要進(jìn)行“差值計(jì)算→日變改正→梯度改正→零點(diǎn)改正→緯度改正→編輯成圖”等處理流程。

3 資料解釋

解譯重點(diǎn)是識(shí)別電阻率和磁異常。結(jié)合研究目標(biāo)，本次據(jù)MT縱向電性特征來識(shí)別花崗巖底板深度。據(jù)MT、CSAMT淺部電性特征及磁異常曲線綜合判斷工區(qū)基底構(gòu)造格架及基底起伏特征。據(jù)MT、CSAMT橫向電性特征及磁梯度異常曲線綜合確定深大斷裂及隱伏小斷層。據(jù)總體電性、磁性變化特征綜合確定花崗巖空間發(fā)育形態(tài)。下面以測線T1、T3、T5為例進(jìn)行逐條解釋。

T1測線全長約21 km，自北向南測量，采用MT、CSAMT和磁法進(jìn)行綜合探測。從反演電性和磁性剖面來看（圖2，自上而下分別為MT二維反演圖、CSAMT二維反演圖、磁異常曲線圖），整體受F1、F2、 F33條EW向北傾的深大斷層控制，其中F1斷裂有較強(qiáng)磁梯度異常響應(yīng)，由斷裂中充填較強(qiáng)的接觸低阻強(qiáng)磁變質(zhì)巖體引起，表明該斷層早期為巖漿侵入通道邊界。花崗巖體受F1、F2斷層控制，于測線4～13 km處展布，南北寬約8 km，整體較完整。從異常范圍看，該花崗巖體下底界面在標(biāo)高-7 km附近，巖體兩側(cè)充填接觸變質(zhì)巖體，電阻率較低?；鬃员毕蚰现饾u加深，中間緩慢起伏，南部基底厚約0.5 km，北部基底厚度超過1 km，平均約1 km。從磁測剖面異?？?，磁異常北高南低，反映了基底起伏特征。局部鋸齒異常應(yīng)為淺部變質(zhì)巖體不均勻分布引起。

T3測線全長約20 km，自北向南測量，采用CSAMT和磁法進(jìn)行綜合探測。從CSAMT電阻率異常來看（圖3，自上而下分別為CSAMT二維反演圖、磁異常曲線圖），剖面整體受F1、F2、F3斷層控制，磁異常梯度在整條測線上有較強(qiáng)相應(yīng)。表明測區(qū)中部變質(zhì)巖體分布零散，淺部斷層發(fā)育，特別是在F1、F2斷層處出現(xiàn)較寬、較強(qiáng)的雙峰梯度值，說明F1、F2斷層為深大斷裂，分布范圍較寬。從電性剖面和磁異常剖面綜合來看，電阻率較高的異常應(yīng)為侵入花崗巖體，較弱電阻異常應(yīng)為強(qiáng)變質(zhì)巖體或含磁性礦化變質(zhì)巖體引起。磁異常在F1、F3斷層及以南都有很強(qiáng)的磁異常顯示，電性表現(xiàn)為低阻，這可能與蝕變礦化物質(zhì)有關(guān)?；灼鸱骄?，中部相對較深，兩側(cè)較淺，與磁異常變化趨勢一致。

圖2 T1測線反演成果圖Fig.2 Inversion chart of line T1

圖3 T3測線反演成果圖Fig.3 Inversion chart of line T3

T5測線全長約18.5 km，自西向東測量，采用MT進(jìn)行探測。從MT電阻率特征看（圖4），剖面整體受F4、F5斷層控制，斷層夾持低阻異常，應(yīng)為接觸變質(zhì)蝕變帶，其電阻率較低，或部分充填水。F4斷層西側(cè)高阻巖體應(yīng)為侵入花崗巖體，電阻率較高，異常形態(tài)深部較完整，F(xiàn)5斷層?xùn)|部淺部有拆離特征，形成F5斷層。從電阻率異常特征來看，該花崗巖體下底界面位于標(biāo)高-7 km附近，相比之下西側(cè)略深，東側(cè)變淺?；字胁肯鄬^淺，中東部由于存在花崗巖體拆沉，形成的F5斷層使東部基底局部加深，但變化相對平緩，基底平均厚約0.8 km。

圖4 T5測線MT反演成果圖Fig.4 MT inversion chart of line T5

按上述測線解釋思路，對工區(qū)其它測線進(jìn)行解釋?？傮w來看（圖1），工區(qū)花崗巖體至少受3條EW向F1、F2、F3區(qū)域深大斷裂控制，其中F1為捷山子斷裂，F(xiàn)2、F3為紅柳河斷裂。斷裂分布較寬，多顯示低阻高磁及強(qiáng)磁梯度異常，推斷為斷層充填高熱蝕變物質(zhì)引起。綜合物性特征來看，花崗巖體完整，位于工區(qū)中西部，主體夾持在F1、F2斷裂間，呈團(tuán)塊展布，東部局部有拆離。其下底平均延伸深度可至標(biāo)高-7 km左右，西側(cè)較東側(cè)略深，隨深度增加巖體具向北部發(fā)育趨勢。

4 結(jié)論

（1）工區(qū)有高壓線及鐵道干線穿過，對MT而言，可通過合理偏移測點(diǎn)、控制觀測時(shí)間及配合遠(yuǎn)參考技術(shù)，降低電磁干擾影響。

（2）工區(qū)開闊平坦，具開展CSAMT有利的地形條件。但干燥的地表對接地條件影響較大?？刹扇〖娱L鋼棒、埋置鋁板等方法增加發(fā)射極的供電電流。同時(shí)，地表干燥導(dǎo)致工區(qū)近場效應(yīng)嚴(yán)重，可通過適當(dāng)增加收發(fā)距，降低最低遠(yuǎn)場頻率。

（3）工區(qū)大風(fēng)天氣對磁法基站的穩(wěn)定性，及磁梯度測量時(shí)上下兩個(gè)磁探頭的一致性具一定程度影響，作業(yè)時(shí)需注意。

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Exploration and Application of MT，CSAMT and Magnetic Method in High-level Radioactive Waste Disposal Area of Sinkiang Preselected Area

Zhang Geng1，Zhao Honggang2，Tuo Xianguo1，3，Jin Yuanxin2，Wang Kaiyang1
（1.Chengdu University of Technology，Chengdu.Sichuan，610059，China；2.Beijing Research Institute of Uranium Geology，Beijing，100029，China；3.Southwest University of Science and Technology，Mianyang，Sichuan，621010，China）

In the process of disposal of deep geology in high-level waste，the key factors of constitute a natural barrier are the rock’s lithology，integrity and its spatial distribution characteristics.The certain preselected area in Sinkiang has a huge number of granite.In the initial stage of site evaluation was carried out the integrated detection of MT，CSAMT and magnetic method.According to the anomaly characteristics of electrical and magnetic，it basically found the plane distribution of granite and growing distribution rules of buried depth.At the same time，we detected and tested the major dislocation in the deep.Three kinds of geophysical techniques to confirm each other which highlighted the advantages of the integrated geophysical exploration method and provided the

for subsequent site evaluation work.

High-level radioactive waste disposal area；MT；CSAMT；High precision magnetic method；Granite

1000-8845（2015）02-292-04

P631

A

2013-08-01；

2013-11-11；作者E-mail：zhgen@163.com

張賡（1986-），男，四川中江人，成都理工大學(xué)地球探測與信息技術(shù)專業(yè)在讀博士，主要從事工程物探研究