可控源變頻大地電磁法在構(gòu)造勘查中的應(yīng)用

趙明宣

(山西華冶勘測(cè)工程技術(shù)有限公司， 山西 太原 030002)

新疆某地金礦勘查區(qū)內(nèi)，前期已進(jìn)行了物化探測(cè)量，并圈出了物化探異常范圍，采用大地電磁法對(duì)物化探異常部位設(shè)計(jì)的4條剖面(10、15、23、31線)進(jìn)行測(cè)深勘探，尋找對(duì)成礦有利的隱伏構(gòu)造及巖體，并確定其空間分布形態(tài)，為地質(zhì)找礦提供依據(jù)。

1 氣象、地質(zhì)概況及地球物理前提

勘查區(qū)位于天山山脈東段北麓，海拔在1 865～2 140 m，高差約275 m，屬高中山區(qū)?？辈閰^(qū)屬溫帶亞干旱氣候區(qū)，冬季寒冷，夏季涼爽，年平均氣溫1.0 ℃；長(zhǎng)年刮西北風(fēng)、東南風(fēng)，一般風(fēng)力3～6級(jí)，最大可達(dá)10級(jí)；年平均降水量為203 mm，降雨多集中在6—9月，無(wú)地表徑流，有天山雪融水可供飲用；植被較發(fā)育，多草本，無(wú)大的樹(shù)木，屬于牧區(qū)。

勘查區(qū)位于哈薩克斯坦—準(zhǔn)格爾板塊之準(zhǔn)格爾構(gòu)造區(qū)的哈爾里克晚古生代島弧帶與博格達(dá)晚古生代裂谷兩個(gè)三級(jí)構(gòu)造單元的結(jié)合部位(圖1). 該區(qū)系北天山鐵、銅、鎳、金、鉬及稀有金屬成礦帶之哈爾里克銅鉬金(稀有金屬)石墨成礦亞帶。

圖1 大地構(gòu)造略圖

長(zhǎng)期以來(lái)，區(qū)內(nèi)地應(yīng)力活動(dòng)強(qiáng)烈，構(gòu)造作用復(fù)雜，巖漿活動(dòng)頻繁，成礦作用顯著，為區(qū)內(nèi)金、銀、銅等礦產(chǎn)的形成和就位提供了優(yōu)越的成礦地質(zhì)條件，區(qū)內(nèi)的構(gòu)造形式表現(xiàn)為褶皺和斷裂。

區(qū)域出露的地層及其組成巖石有泥盆系(D)、石炭系(C)、二疊系(P)、侏羅系(J)、第三系(N)、第四系(Q). 勘查區(qū)出露地層為石炭系中統(tǒng)居里得能組(C2j)和第四系(Q).

區(qū)內(nèi)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈，其中以華力西期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)最強(qiáng)，決定了區(qū)域構(gòu)造格局，控制著地層、巖漿巖和礦產(chǎn)的分布。

區(qū)內(nèi)褶皺和斷裂構(gòu)造發(fā)育，區(qū)域構(gòu)造線以近東西向?yàn)橹??？傮w構(gòu)造表現(xiàn)為近東西向的復(fù)式向斜，向斜核部地層為石炭系中統(tǒng)，兩翼不對(duì)稱，北翼廣泛出露泥盆系，南翼受斷裂構(gòu)造影響未見(jiàn)泥盆系地層。

該次工作對(duì)區(qū)內(nèi)出露主要巖(礦)石進(jìn)行了標(biāo)本的采集與測(cè)定。采用“標(biāo)本測(cè)定法”對(duì)其進(jìn)行了極化率η及電阻率ρ的測(cè)定，角礫巖、凝灰?guī)r等存在顯著的電性差異，另外，物探時(shí)間為8月份，降雨集中，斷裂構(gòu)造裂隙充填物較松散且含水量大，呈低阻反映，與圍巖電阻率差異較為明顯，因此，在該區(qū)運(yùn)用大地電磁法AMT尋找構(gòu)造具有良好的地球物理前提。

2 可控源變頻大地電磁法工作原理

3 工作布置

依設(shè)計(jì)在化探異常的高值部位和異常疊加較好的部位布設(shè)了4條剖面，點(diǎn)距40 m，測(cè)線尾部不足40 m時(shí)改為20 m，具體布置見(jiàn)圖2.

圖2 勘探線布置圖

4 資料解釋與成果推斷

成果推斷解釋是在確定反演結(jié)果可靠的基礎(chǔ)上，根據(jù)EH4所測(cè)得視電阻率異常分布特征與地質(zhì)資料進(jìn)行對(duì)比分析，并從已知到未知、由地表到深部進(jìn)行異常推斷解釋。

該次勘查區(qū)地層位于泥盆系中統(tǒng)地層及石炭系中統(tǒng)和上統(tǒng)地層，區(qū)內(nèi)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈，褶皺和斷裂構(gòu)造發(fā)育，構(gòu)造線以近東西方向?yàn)橹?；區(qū)域內(nèi)火山-巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，有多期次的巖漿侵入活動(dòng)，存在大小不等的十?dāng)?shù)個(gè)灰色花崗巖體(γ42b)，位于古生代泥盆系中統(tǒng)(D2)和石炭系中—上統(tǒng)(C2+3)地層中；從分布上看，嚴(yán)格受區(qū)域構(gòu)造控制，多呈不規(guī)則狀，少數(shù)為巖株?duì)睢?/p>

根據(jù)巖石標(biāo)本測(cè)定結(jié)果，結(jié)合鉆孔資料及地質(zhì)資料，推斷原則如下：

1) 700 Ω·m 以上的中高阻異常主要反應(yīng)呈高阻的凝灰?guī)r。2) 視電阻率值明顯高于淺部的中高阻異常，達(dá)到3 600 Ω·m以上，推測(cè)高阻異常由花崗巖體所引起。3) 視電阻率在700 Ω·m以下，推斷主要是由角礫巖或富水性好的斷層破碎帶所引起。

推斷成果圖見(jiàn)圖3，4,5，6. 推斷成果如下：

圖3 10勘探線物探綜合剖面圖

圖5 23勘探線物探綜合剖面圖

圖6 31勘探線物探綜合剖面圖

由圖3可知，10號(hào)剖面線長(zhǎng)800 m，方位162°. 1) 推斷有兩處斷層：200～380 m段，南東傾斜，向下延伸約180 m. 620～680 m段,向北西陡傾斜，傾角較大,向下延伸約220余米。2) 標(biāo)高1 700 m以下斷面，340 m以北660 m以南為花崗巖體，中間為凝灰?guī)r。

由圖4可知，15號(hào)剖面線長(zhǎng)700 m，方位162°. 1) 推斷有4處斷層：250 m處，南東陡傾斜，向下延伸約240 m；410 m處,向北西陡傾斜，向下延伸約170余米；510 m處斷層在剖面內(nèi)向南東傾斜，向下延伸約230 m；位于640～720 m處的斷層范圍較寬，規(guī)模較大，在剖面內(nèi)向北西傾斜，向下延伸約270 m. 2) 標(biāo)高1 780～1 900 m層位上為凝灰?guī)r的反應(yīng)，標(biāo)高1 650 m附近，剖面260～500 m為凝灰?guī)r，其余為角礫巖反應(yīng)。

由圖5可知，23號(hào)剖面線長(zhǎng)680 m，方位162°. 1) 推斷有4處斷層：150～270 m段，南東傾斜，向下延伸約280 m；340 m處,向南東傾斜，向下延伸約110 m；440 m處斷層在剖面內(nèi)向北西傾斜，向下延伸約170 m；位于550～790 m處的斷層范圍較寬，規(guī)模較大，在剖面內(nèi)向北西傾斜，向下延伸約270 m. 2) 標(biāo)高1 550～1 770 m層位上為凝灰?guī)r的反應(yīng)，其上部的薄層狀低阻異常則為角礫巖的反應(yīng)。

由圖6可知， 31號(hào)剖面線長(zhǎng)700 m，方位162°. 1) 推斷有3處斷層：240 m處，南東傾斜，向下延伸約210 m；560 m處,向北西傾斜，向下延伸約180 m；720 m處斷層在剖面內(nèi)向北西傾斜，向下延伸約190 m. 2) 標(biāo)高1 700 m以下，在剖面的200～660 m下部，視電阻率值明顯高于淺部的高阻閉合異常，達(dá)到3 600 Ω·m以上，推測(cè)該高阻異常由花崗巖體所引起，埋深210～290 m.

通過(guò)該次AMT剖面測(cè)量，在4條剖面上共推測(cè)由斷裂破碎帶引起的異常13處(圖7).根據(jù)31線、23線、15線推測(cè)的斷裂破碎帶異常特征，結(jié)合地質(zhì)發(fā)現(xiàn)的已知斷裂的特征，在區(qū)內(nèi)西南部通過(guò)該次AMT工作推測(cè)了3條斷裂破碎帶，其中位于北部和中部的推測(cè)斷裂為地質(zhì)發(fā)現(xiàn)的2條已知斷裂的東延和西延部分，而位于南部的推測(cè)斷裂為該次工作新發(fā)現(xiàn)的隱伏斷裂。

圖7 AMT工作成果圖

在10線南北兩側(cè)、31線北側(cè)，發(fā)現(xiàn)強(qiáng)度較高的高阻異常，推斷為花崗巖體的反應(yīng)，埋深介于200～300 m，見(jiàn)圖3，圖6.

5 對(duì)比驗(yàn)證

該次探測(cè)結(jié)果與收集的資料及前期的物探結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析，AMT斷面圖淺層的視電阻率分布與激電測(cè)深電阻率分布基本吻合，在收集的地質(zhì)構(gòu)造資料圖上，15線上410 m和510 m處、23線150～270 m處及31線240 m處與地質(zhì)發(fā)現(xiàn)的已知斷裂相吻合，其他新發(fā)現(xiàn)的隱伏斷層破碎帶由于廣泛覆蓋第四系全新統(tǒng)沖洪積物及殘坡積物，還需進(jìn)一步驗(yàn)證。

6 結(jié) 語(yǔ)

該次勘查工作說(shuō)明可控源變頻大地電磁法可較好地反應(yīng)地下構(gòu)造，所解釋的異常與有關(guān)地質(zhì)資料基本吻合，構(gòu)造破碎帶是成礦的有利部位，而巖體是成礦的有利條件，可根據(jù)地質(zhì)情況結(jié)合物探成果，進(jìn)行綜合研究，指導(dǎo)該區(qū)的地質(zhì)找礦工作。