EH-4在平遠(yuǎn)縣蘇坑里地區(qū)地質(zhì)勘測(cè)中的應(yīng)用

■張龍軍

（廣東省核工業(yè)地質(zhì)局二九二大隊(duì)廣東廣州510800）

EH-4在平遠(yuǎn)縣蘇坑里地區(qū)地質(zhì)勘測(cè)中的應(yīng)用

■張龍軍

（廣東省核工業(yè)地質(zhì)局二九二大隊(duì)廣東廣州510800）

在測(cè)區(qū)內(nèi)開展EH4張量音頻大地電磁測(cè)量，分析沿測(cè)線垂直剖面0～1000m深度內(nèi)電導(dǎo)率的分布情況，提供了豐富的深部地質(zhì)信息，提高了該區(qū)成礦地質(zhì)認(rèn)識(shí)，構(gòu)造深部展布情況及各地層接觸和不整合接觸關(guān)系，發(fā)現(xiàn)工作區(qū)內(nèi)存在隱伏巖體，圓滿的完成了布置的各項(xiàng)地質(zhì)任務(wù)。

EH-4 電磁測(cè)深 視電阻率 地質(zhì)勘測(cè)

EH-4采用天然場(chǎng)和人工場(chǎng)相結(jié)合的方式，部分可控源人工場(chǎng)可補(bǔ)充天然場(chǎng)缺失或不足部分的方式完成整個(gè)工作頻段的測(cè)量,能進(jìn)行高密度的數(shù)據(jù)采集,提供豐富的深部地質(zhì)信息，為探索礦化地質(zhì)體，研究與成礦有關(guān)的斷裂構(gòu)造、火山機(jī)構(gòu)和巖漿活動(dòng)，提高山地工程施工的準(zhǔn)確性提供依據(jù)。

1　EH4工作方法和原理

EH-4電導(dǎo)率成像系統(tǒng)是一種便攜式、能測(cè)量地層電阻率的先進(jìn)儀器。該系統(tǒng)使用天然的和人工的電磁場(chǎng)信號(hào),能在各種地形上產(chǎn)生電導(dǎo)率連續(xù)剖面。系統(tǒng)同時(shí)測(cè)量遠(yuǎn)處的天然場(chǎng)源和人工源激發(fā)的電場(chǎng)和磁場(chǎng)來(lái)計(jì)算大地電阻率。測(cè)量是在和地下研究深度相對(duì)應(yīng)的頻帶上進(jìn)行。頻率較高的數(shù)據(jù)反應(yīng)淺部的特征,頻率較低的數(shù)據(jù)反應(yīng)較深地層的信息。

EH-4電磁儀的設(shè)計(jì)原理是應(yīng)用大地電磁探深法。大地電磁探深法(Magnettotelluric Sounding),簡(jiǎn)稱MT,是利用交變電磁場(chǎng)研究地球電性結(jié)構(gòu)的一種地球物理勘探方法。理論為:在均勻各向同性介質(zhì)中,大地電磁場(chǎng)有以下特征:

（1）Ex只與Hy有關(guān) (或Ey只與Hx有關(guān)),Ez和Hz都為零,E 與H互相垂直并分別與傳播方向正交。

（2）電場(chǎng)分量和電場(chǎng)分量的振幅和相位不僅與介質(zhì)的電阻率及電磁場(chǎng)的頻率有關(guān),而且與入射大地電磁場(chǎng)的性質(zhì)有關(guān)。因此單用電場(chǎng)或磁場(chǎng)分量來(lái)研究或確定介質(zhì)的電阻率是不可能的。但是電場(chǎng)分量與磁場(chǎng)分量之比,即阻抗卻只與介質(zhì)的電阻率和電磁波頻率有關(guān):

由式(1)求得電阻率為

式中μ為真空磁導(dǎo)率,ρ是電阻率,單位是Ω.m,E的單位是mV/km,H的單位是nT,f為電磁波頻率。

在一般的非均勻介質(zhì)中,不是介質(zhì)的真實(shí)電阻率,而是在電磁場(chǎng)分布范圍內(nèi),介質(zhì)電阻率的綜合反映,稱為視電阻率。表面阻抗的完整描述是含有四個(gè)元素的張量,每個(gè)元素與場(chǎng)的正交分量有關(guān)。

2　工作區(qū)的地質(zhì)概況

測(cè)區(qū)區(qū)域上處于華南加里東褶皺系，永安—梅縣晚古生代坳陷，河源深斷裂東北部；位于仁（居）差（干）中新生代（K-E）火山—沉積盆地（即仁差盆地）東部。工作區(qū)同時(shí)處于北東向武夷多金屬成礦帶南端與東西向南嶺成礦帶東端交匯復(fù)合部位，武夷、南嶺成礦帶是我國(guó)19個(gè)重點(diǎn)成礦帶之一，也是我國(guó)華南地區(qū)具有重要遠(yuǎn)景的成礦區(qū)（帶）之一。

3　區(qū)域地球物理特征

測(cè)區(qū)青山崇一帶,電阻率幅值在0～1500Ωm之間，其中淺層電阻率大約0～300Ωm，主要為區(qū)內(nèi)淺層浮土反映，深部電阻率幅度值多在500～1500Ωm之間，主要是基巖（火山碎屑巖、流紋巖、集塊熔巖）的反映，在視縱向電阻率等值線剖面圖上局部呈現(xiàn)出“牛眼”狀或長(zhǎng)條狀低阻異常帶，局部低阻大多具水平層狀特征，其電阻率幅值大約在0～400Ωm。

4　測(cè)量工作布設(shè)

根據(jù)測(cè)區(qū)實(shí)際情況，本次EH-4張量音頻大地電磁測(cè)量設(shè)計(jì)測(cè)線2條，共920m，地球物理測(cè)量點(diǎn)48個(gè)。詳情如下表：

表1　廣東省平遠(yuǎn)縣蘇坑里地區(qū)金銀多金屬礦普查EH-4測(cè)量完成情況一覽表

圖1　EH-4儀器的數(shù)據(jù)采集窗口

5　數(shù)據(jù)采集方式和質(zhì)量監(jiān)控

數(shù)據(jù)采集方式和處理方法是EH-4儀器的另一優(yōu)點(diǎn)。圖1是開始采集顯示在控制器屏幕上的數(shù)據(jù)形式，事實(shí)上，單頻測(cè)量是很困難的，儀器首先以時(shí)間系列采集電磁脈沖。60ms一次，分14次。每60ms又分為三段，20ms-幀作一次付氏變換。圖1左為20ms的時(shí)間域記錄，分Hy,Ex,Ey,Hx四道。圖1右為其付氏變換結(jié)果，一半為振幅，一半為相位，所以共八道。

左邊部分時(shí)間域數(shù)據(jù)存入X文件，每20ms、4096樣點(diǎn)，2進(jìn)制碼。右邊部分頻率域數(shù)據(jù)存入Y文件，ASCⅡ碼。

這些數(shù)據(jù)先后在頻率域中分別轉(zhuǎn)換顯示出Hy-Ex和Hx-Ey的相對(duì)振幅（圖2上）、相位（圖2中）和相干度（圖2下）。最后展示出視電阻率、相位變化和相干度（圖2上），并由此計(jì)算出真電阻率—深度曲線（圖2下）。以上數(shù)據(jù)顯示的各個(gè)階段，EH4系統(tǒng)隨時(shí)都穿插了對(duì)數(shù)據(jù)質(zhì)量，信噪比監(jiān)控的機(jī)制，以保證操作員對(duì)數(shù)據(jù)質(zhì)量的評(píng)估，訊號(hào)質(zhì)量監(jiān)控有幾種標(biāo)志：相干度、訊號(hào)相對(duì)干擾背景的強(qiáng)度、相位關(guān)系、頻率范圍。

理論上訊號(hào)的相關(guān)性好，相干度高；噪音屬于無(wú)序，相干度低。如圖1中所示，Hy和Ex高頻脈沖的電、磁道相關(guān)性好，是信號(hào)。低頻部分磁道的脈沖明顯，電道上不明顯，判斷為60周電源干擾。同樣的圖1中，電磁道的相對(duì)強(qiáng)度都超過0.10，即振幅A在范圍0.10

有了以上四個(gè)方面參數(shù)，EH4測(cè)量從這些標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)中作出評(píng)估，保證采集可靠的野外數(shù)據(jù)。

6　測(cè)量成果與異常評(píng)價(jià)

本次EH-4張量音頻大地電磁測(cè)量取得較好成果，依據(jù)EH-4視電阻率的幅值、形態(tài)、連續(xù)性分布規(guī)律圈定了低阻異常帶（區(qū)）10個(gè)，提高了在勘查內(nèi)的地質(zhì)認(rèn)識(shí)，取得了一些參考性線索。由于測(cè)量數(shù)據(jù)和圖幅較多，這里選取比較有代表性的SK05、SK06兩條測(cè)線的測(cè)量成果做異常評(píng)價(jià)分析。

6.1測(cè)量成果

（1）如圖3所示，E4異常帶（區(qū)）為低阻異常，分布于sk05測(cè)線7～14號(hào)測(cè)量點(diǎn)下方550～850m深度范圍內(nèi)，平均視電阻率值低于400歐姆米，較為陡立。E4異常帶（區(qū)）在深部視電阻率變化不大，規(guī)模較大，連續(xù)，集中，突出，周圍為規(guī)模較大的高阻帶（區(qū)），平均視電阻率值大于2000歐姆米，低阻與高阻分界明顯。

E5異常帶（區(qū)）為低阻異常，分布于sk05測(cè)線18～28號(hào)測(cè)量點(diǎn)下方350～1000m深度范圍內(nèi)，平均視電阻率值低于400歐姆米，近直立形狀。E5異常帶（區(qū)）在深部視電阻率變化不大，規(guī)模大，連續(xù)，集中，突出，周圍為規(guī)模較大的高阻帶（區(qū)），平均視電阻率值大于2000歐姆米，低阻與高阻分界明顯。

（2）E7異常 帶（區(qū)）為低阻異常，分布于sk06測(cè)線7～18號(hào)測(cè)量點(diǎn)下方 500～1000m深度范圍內(nèi)，平均視電阻率值低于500歐姆米，較為陡立。E7異常帶（區(qū)）在深部視電阻率變化不大，規(guī)模較大，連續(xù)，集中，突出，周圍為規(guī)模較大的高阻帶（區(qū)），平均視電阻率值大于2000歐姆米，低阻與高阻分界明顯。

6.2異常評(píng)價(jià)

（1）E4、E7低阻異常帶（區(qū)）在深部視電阻率分布連續(xù)，視電阻率阻值變化不大，形狀陡立，規(guī)模較大，埋藏較深，與周圍規(guī)模較大的高阻分界明顯，結(jié)合地質(zhì)調(diào)查資料分析，推斷分別存在H5、H7地層、巖體分界線，低阻可能由接觸帶內(nèi)低阻物質(zhì)或深部地層、巖體內(nèi)富集多金屬引起。

（2）E5低阻異常帶（區(qū)）在深部視電阻率分布集中，突出，連續(xù)，形狀近似直立，視電阻率值變化不大，規(guī)模大，與H4地質(zhì)斷裂構(gòu)造相連續(xù)，與周圍規(guī)模較大高阻分界明顯，結(jié)合地質(zhì)調(diào)查資料分析，推斷低阻可能由斷裂構(gòu)造內(nèi)低阻物質(zhì)或深部地層、巖體內(nèi)富集多金屬引起。

圖2　EH-4信號(hào)振幅、相位與相關(guān)度顯示

圖3　SK05視電阻率斷面等值線圖

圖4　SK06視電阻率斷面等值線圖

7　結(jié)論

在E5、E7兩處低阻值異常區(qū)設(shè)計(jì)鉆孔驗(yàn)證（如圖3、圖4），均為銀多金屬礦富集導(dǎo)致的礦至異常，驗(yàn)證了本次EH4測(cè)量推論成果的正確性，提供豐富的深部地質(zhì)信息，為探索礦化地質(zhì)體，研究與成礦有關(guān)的斷裂構(gòu)造、火山機(jī)構(gòu)和巖漿活動(dòng)，提高山地工程施工的準(zhǔn)確性提供依據(jù)。

[1]DZ/T 0173-1997大地電磁測(cè)深法技術(shù)規(guī)程 [S].中華人民共和國(guó)地質(zhì)礦產(chǎn)部，1997

[2]陳樂壽、王光鍔，1990.大地電磁測(cè)深法.北京：地質(zhì)出版社

[3]柳建新、童孝忠、郭榮文、李愛勇、楊生，大地電磁測(cè)深法勘探：資料處理、反演與解釋，北京：科學(xué)出版社，2012

F407.1[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-7-236-2