基于CR法和CSAMT法的深部隱伏礦床形態(tài)特征探測研究
——以安徽省沙坪溝斑巖型鉬礦床為例

王興會，楊志成，洪大軍，張愷，董博，梁迪文

（安徽省勘查技術(shù)院，安徽合肥 230041）

0 引言

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，淺部礦日益枯竭，尋找深部礦、盲礦、隱伏礦已成為當今社會的發(fā)展趨勢。近年來，地球物理勘探方法在深部找礦勘探工作中被廣泛應(yīng)用。其中，電法手段是解析深部地質(zhì)結(jié)構(gòu)、“攻深探盲”的重要手段[1]。然而，不同電法具有不同的應(yīng)用效果，具有不同的勘探對象和勘探深度，因此選擇適宜的電法手段發(fā)現(xiàn)深部礦體，更有效的圈定礦體范圍對于深部隱伏礦床的找礦勘探尤為重要[2]。復(fù)電阻率法（簡稱CR法）具有勘探深度大、應(yīng)用范圍廣、可測參數(shù)多、中深部高分辨率等特點，可控源音頻大地電磁測深法（簡稱CSAMT 法）具有高阻層影響小、工作效率高等特點，均常被用于解析深部地質(zhì)結(jié)構(gòu)、了解深部礦體的形態(tài)特征等[3]。本文以安徽省金寨縣沙坪溝斑巖型鉬礦床為例，利用CR 法對研究區(qū)主礦體的空間分布進行綜合分析和解譯，并與CSAMT 法進行了對比研究。相關(guān)研究成果以期能夠用于探討不同電法的探測深部隱伏礦體的能力，使地球物理方法更好的服務(wù)于隱伏礦床的深部礦產(chǎn)勘查工作。

1 地質(zhì)背景及地球物理特征

1.1 區(qū)域地質(zhì)

沙坪溝鉬礦區(qū)位于安徽省六安縣，大地構(gòu)造位置屬于北淮陽褶皺構(gòu)造帶、商城-麻城斷裂的東側(cè)，一系列北北東向、北西向、近東西向斷裂控制了區(qū)域內(nèi)的構(gòu)造格局[4]（圖1）。

圖1 研究區(qū)區(qū)域構(gòu)造圖（據(jù)313地質(zhì)隊，2011修改）Figure 1.Regional structure map of the study area（modified after No.313 Unit,2011）

區(qū)域內(nèi)地層主要出露新太古代-古元古代變質(zhì)表殼巖和變形變質(zhì)侵入體，中元古代-下古生代中淺變質(zhì)巖系，上古生代泥盆世和石炭世輕微變質(zhì)巖，中生代侏羅世-白堊世地層和新生代地層[5]。

區(qū)域內(nèi)褶皺、斷裂構(gòu)造較發(fā)育[4]。巖漿巖主要以火山巖和侵入巖為主，火山巖由晚侏羅世、早白堊世兩個旋回構(gòu)成，大部分呈北西西向展布于北淮陽褶皺構(gòu)造帶，少部分分布于郯廬斷裂帶東側(cè)。侵入巖的出露面積遠大于火山巖，基本沿北西西向斷裂帶分布，巖性主要有花崗巖、二長花崗巖、正長巖等[5]。

1.2 礦區(qū)地質(zhì)

礦區(qū)內(nèi)出露的巖漿巖主要以侵入巖為主，巖性主要為正長巖、隱爆角礫巖、二長花崗巖、花崗閃長巖（圖2）。殘留火山巖-沉積地層零星分布于研究區(qū)的西部。礦區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造較發(fā)育，基本以北東向和北西向為主，其中北東向斷裂具有控礦作用，北西向斷裂具有控巖作用，后期活動控制區(qū)內(nèi)的成礦作用[4]。沙坪溝鉬礦床礦體主要賦存在花崗斑巖體內(nèi)及與正長巖接觸帶內(nèi)，主礦體整體呈不規(guī)則巨大的橢球體。礦區(qū)內(nèi)圍巖蝕變強烈，且分帶特征明顯，目前研究認為沙坪溝鉬礦床為典型的斑巖型鉬礦床[6]。

圖2 研究區(qū)地質(zhì)簡圖（據(jù)313地質(zhì)隊，2011修改）Figure 2.Geological sketch of the study area（modified after No.313 Unit,2011）

1.3 電性特征

安徽省金寨縣沙坪溝地區(qū)的物性參數(shù)來源于安徽省勘查技術(shù)院,統(tǒng)計表如表1所示。由表1可知，研究區(qū)內(nèi)不同巖體視電阻率差異不大，但含礦巖體的視極化率較高，可作為物性特征刻畫礦體的空間分布。

表1 沙坪溝地區(qū)物性參數(shù)表Table 1.Physical parameters of the Shapinggou area

2 地球物理方法

為了開展本文研究，研究共布設(shè)3條剖面開展CR法測量，L1線剖面、L3線剖面主要用于解析礦體的深部及東西向展布特征，L2線剖面主要用于解析礦體的深部及南北向展布特征。為了與CSAMT方法進行對比研究，3條剖面同時開展CSAMT法測量（圖2）。

2.1 CR法

CR法是近幾十年發(fā)展起來的高密度測量電法勘探的一種，以人工場源為主，廣泛應(yīng)用于石油、煤田構(gòu)造、金屬礦、水文地質(zhì)等方面[7]。相比其他電測深法，CR法具有探測深度深的特點，可以探測地下構(gòu)造、地電異常，為深部找礦提供地電依據(jù)；同時，CR 法具有激電反映高的特點，同等供電電流強度下，CR法反映的激電異常強度高；另外，CR 法測量參數(shù)多，可為深部探測提供豐富的物探信息，通過多參數(shù)相互驗證，可降低后期資料解釋的多解性[8]。

本次研究野外數(shù)據(jù)采集選用多極距的軸向偶極—偶極排列裝置，觀測頻帶為28～2-5Hz，沿剖面方向進行野外數(shù)據(jù)采集。野外采集結(jié)束后，對原始數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，然后進行誤差統(tǒng)計，剔除不合格曲線，統(tǒng)計譜曲線的合格率及優(yōu)級頻率。譜曲線需要進行反演擬合，反演軟件采用安徽省勘查技術(shù)院在原SIP 反演軟件基礎(chǔ)上自主開發(fā)的程序，主要使用Core-Brown模型進行反演。

2.2 CSAMT法

CSAMT法是主動源電磁法，使用人工場源作為觀測源。它具有頻率可控的特征，擺平了音頻大地電磁測深法信號差、工作效率低的缺點，同時具有供電電流強度高、高阻層影響小的優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于金屬礦、地熱、非金屬礦等各個方面，并取得良好的效果，越來越受到人們的重視[9]。

本次研究，CSAMT法野外數(shù)據(jù)采集時采用標量測量，在供電極距中點為頂點的60°張角范圍內(nèi)，選用收發(fā)距11km 進行野外測量，工作頻帶為0.125～9600Hz。野外測量結(jié)束后，進行數(shù)據(jù)預(yù)處理。處理過程主要包括電極點坐標偏差校正、畸變點再處理、曲線圓滑、極化模式識別、壞頻帶段處理、壞測點曲線刪除、靜態(tài)校正位移處理、地形校正處理、近場校正、空間濾波等。數(shù)據(jù)反演采用中國地質(zhì)大學CSAMTSW軟件進行，以獲取地下的電性結(jié)果。

3 解譯結(jié)果與討論

CR法反演剖面結(jié)果如圖3所示。CR法反演參數(shù)中，高充電率的異常位置與已知主礦體位置存在較好的對應(yīng)性。異常的頂板標高50m，底板最深標高約-800m，東西向延伸范圍約550m，南北向延伸范圍約700m，與實際鉆孔揭露的礦體空間展布近似，表明CR法的高充電率參數(shù)具有較好的表征深部斑巖型礦化空間形態(tài)的能力。然而，CR 法的高充電率參數(shù)對于控制礦區(qū)巖體侵入的斷裂指示性較弱，雖然電磁電阻率對于斷裂有一定的顯示，但較之CSAMT方法，指示效果明顯偏弱。CSAMT法反演成果如圖3所示，其電阻率指標對于控制巖體邊界的F6、F2 等斷裂具有較好的指示，能夠較好的描述斷裂的空間位置和傾角特征，然而CSAMT可能受到淺層地下水的影響，在研究區(qū)淺部顯示出層狀的低阻異常帶，同時由于研究區(qū)內(nèi)不同巖體視電阻率差異不大，受制于勘探深度，CSAMT 方法對于本地區(qū)深部成礦巖體的水平界線也難以有效刻畫。

此外，CR 法和CSAMT 法均有一定的方法局限性。由于本區(qū)巖體之間的電性差異較小，因此剖面上巖體之間的邊界反映并不明顯，無法通過區(qū)分成礦及非成礦巖體，對礦化空間進行描述；CSAMT 方法在礦體和圍巖電阻率差異不大的條件下，無法有效刻畫礦體空間范圍，而CR法對斷裂構(gòu)造刻畫不明顯，且難以對淺部地質(zhì)結(jié)構(gòu)和礦化描述，需結(jié)合其他地球物理方法進行聯(lián)合解譯，以提升解釋成果的可靠程度。

圖3 L2線電法綜合剖面圖Figure 3.Line L2 comprehensive section of electrical method

圖4 沙坪溝礦區(qū)綜合推斷圖Figure 4.Comprehensive inference map of the Shapinggou mineral district

基于上述分析特征，進一步研究可以根據(jù)反演結(jié)果對礦體和斷裂的水平展布進行刻畫（圖4）。斷裂方面，F(xiàn)2、F6與已知的斷裂基本吻合，為本區(qū)的控礦斷裂，能夠較好的利用地球物理方法控制主礦體的水平空間范圍。圈定的主礦體在平面上投影近似橢圓形，邊界受控礦斷裂控制，與地質(zhì)鉆孔勘探成果吻合，顯示出地球物理電法具有較好的對斑巖型鉬礦床的深部探測能力。

4 結(jié)論

（1）復(fù)電阻率法的高充電率參數(shù)能夠較好的刻畫斑巖型鉬礦化的空間形態(tài)，獲得其礦化深度及礦化范圍，對于隱伏的斑巖型鉬礦床具有較好的深部探測能力。

（2）對比研究顯示，CR 方法具有更深的勘探深度，能夠較好的反映研究區(qū)深部的電性變化情況，對斑巖型礦化具有很好的指示意義；而CSAMT 方法對斷裂等構(gòu)造特征表達的更為突出，淺部電性變化細節(jié)更為明顯。在對深部隱伏礦床進行找礦勘探時，需結(jié)合不同的探測對象和深度綜合使用，以提升解釋成果的可靠程度。