AMT在含墨地層中尋找鉛鋅礦床的應(yīng)用

王瑾　劉香鳳　楊朋

【摘 要】在含墨地層中常規(guī)的直流電法勘探效果欠佳，利用音頻大地電磁法（Audio magnetotelluric method）對(duì)工作區(qū)進(jìn)行勘探，反演結(jié)果清晰顯示了蓋層、侵入巖、斷裂構(gòu)造的展布情況，有效的圈定成礦的有利部位。鉆孔結(jié)果證實(shí)了音頻大地電磁法在含墨地層中尋找鉛鋅礦床的可行性。

【關(guān)鍵詞】音頻大地電磁法；鉛鋅礦勘探；含墨地層

1.前 言

遼東地區(qū)分布大量早元古界遼河群地層，該地層變質(zhì)巖中大多含石墨[1]。受石墨干擾，常規(guī)電法在該地區(qū)勘探銅鉛鋅等金屬礦時(shí)有嚴(yán)重的低阻屏蔽效應(yīng)，勘探效果總是差強(qiáng)人意，特別是對(duì)淺部蓋層為含墨地層的隱伏礦體勘探，幾乎無(wú)法劃分礦體異常。音頻大地電磁法根據(jù)不同頻率的電磁波的探測(cè)不同深度的地下地質(zhì)體，能有效穿透含墨地層，查清深部構(gòu)造破碎帶的發(fā)育情況、侵入巖的分布狀態(tài)以及圈定成礦有利部位。

2.方法與技術(shù)

音頻大地電磁法（AMT）以天然交變電磁場(chǎng)為場(chǎng)源，其頻率范圍在10000Hz～1Hz，當(dāng)交變電磁場(chǎng)以波的形式在地下介質(zhì)中傳播時(shí)，由于電磁感應(yīng)作用，地面電磁場(chǎng)的觀測(cè)值將包含有地下介質(zhì)電阻率分布的信息[2～3]。而且由于電磁場(chǎng)的趨膚效應(yīng)，不同周期的電磁場(chǎng)信號(hào)具有不同的穿透深度，因此，研究大地對(duì)天然電磁場(chǎng)的頻率響應(yīng)，可以獲得地下不同深度介質(zhì)電阻率分布信息[4～10]。

根據(jù)麥克斯韋方程組，可推導(dǎo)出由高空垂直入射的平面波在均勻大地介質(zhì)中正交電磁場(chǎng)分量Ex和Hy的波動(dòng)方程：

可以看出當(dāng)介質(zhì)電阻率為時(shí)，探測(cè)深度H與趨膚深度P嚴(yán)格相關(guān)，隨頻率f 而改變，頻率f越大，探測(cè)深度越淺，頻率f越小，探測(cè)深度越深。

3.探測(cè)實(shí)例

3.1勘查區(qū)地質(zhì)概況

勘查區(qū)為長(zhǎng)白山系的南延部分，屬遼東低山～丘陵區(qū)，地形切割劇烈。出露地層為早元古界遼河群變質(zhì)巖系，由大石橋組（Ptllhd）主要為石墨大理巖、白云質(zhì)大理巖、含墨變粒巖及斜長(zhǎng)角閃巖。蓋縣組（Pt1lhgx） 主要為含墨片麻巖、絹云母石英片巖、含墨黑云片巖、黑云斜長(zhǎng)變粒巖、黑云斜長(zhǎng)淺粒巖。構(gòu)造主要為北東向斷裂，多為壓性斷裂。巖漿巖有中侏羅世花崗巖（γ52（2）a），晚侏羅世流紋巖（λ52（3）1）。鉛鋅礦成因類型為中低溫?zé)嵋毫严冻涮钚?，多產(chǎn)于構(gòu)造裂隙帶中，受北東向及東西向構(gòu)造控制。大石橋組石墨大理巖、含墨變粒巖、蓋縣組含墨片麻巖、含墨黑云片巖等含墨巖石表現(xiàn)為高極化率低電阻率的物性特征。其它巖石如斜長(zhǎng)角閃巖、白云質(zhì)大理巖、花崗巖及流紋巖等表現(xiàn)為低極化率中高電阻率的物性特征。鉛鋅礦（化）體也屬于低阻高極化。含墨巖石對(duì)鉛鋅礦體的探測(cè)形成嚴(yán)重的干擾，只有查清控礦構(gòu)造的發(fā)育情況和侵入巖的分布狀態(tài)，才能圈定鉛鋅礦成礦有利部位。

3.2成果分析

圖1（a）為12線AMT法電阻率二維反演剖面，反演電阻率值普遍在200～14000Ω.m之間，剖面淺部116-132、148-176表現(xiàn)為低阻，對(duì)應(yīng)地表出露為大理巖和片麻巖；132至148、176-180的淺中部位反應(yīng)為中高阻，對(duì)應(yīng)地表出露為花崗巖和流紋巖，可見(jiàn)電性層的劃分與實(shí)際地層吻合較好。中深部以高電阻率特征為主，高阻異常電阻率在2000～12000Ω.m之間，依據(jù)地表出露和ZK1201和ZK1202的標(biāo)定，將 116點(diǎn)至144點(diǎn)深部高阻體圈定為花崗侵入巖，148-180深部高阻體圈定為流紋巖。反演電阻斷面140點(diǎn)到144中深部有明顯的低電阻率異常，界限清晰，近似直立，下延較深，電阻率在50～1000Ω.m之間，對(duì)應(yīng)深部斷裂F及其蝕變帶所致。

剖面中部被不連貫串珠狀的低阻異常貫穿，局部低阻異常與高阻體的伴生，低阻異常電阻率在500～1000Ω.m之間，根據(jù)研究區(qū)成礦條件，認(rèn)為是有利的成礦部位。經(jīng)過(guò)鉆孔驗(yàn)證（圖1（b）），在侵入巖體與片麻巖的接觸帶上均有鉛鋅礦體，礦體最高品味5.6%。

4.結(jié) 論

（1）AMT法能有效穿透含墨地層低阻屏效應(yīng)，反演成果清晰顯示了蓋層、侵入巖、斷裂構(gòu)造的展布情況，能有效圈定成礦的有利部位，勘探效果比常規(guī)直流電法好。

（2）AMT法二維反演能消除地形起伏、地表不均勻體的影響，反演的效果相對(duì)激電測(cè)深電阻率擬斷面較好。

參考文獻(xiàn)：

[1] 遼寧省地質(zhì)礦產(chǎn)局.遼寧省區(qū)域地質(zhì)志[M].北京：地質(zhì)出版社，1989.

[2] 陳樂(lè)壽、劉任、王天生.大地電磁測(cè)深資料處理與解釋[M].北京：石油工業(yè)出版社，1989.

[3] 陳樂(lè)壽，王光鄂.大地電磁測(cè)深法[M].北京：地質(zhì)出版社，1990.

[4] 劉益中、詹少全、李愛(ài)勇等.AMT在印尼某鐵礦勘查中的應(yīng)用 [J].物探與化探，2012，36（4），559-560.