论文部分内容阅读
[摘要]可控源音频大地电磁测深方法是一种电阻率测深方法，应用基础是利用岩矿石间的差异确定成矿有利地段。矽卡岩矿床主要是在中酸性-中基性侵入岩类与碳酸盐类岩石（或其他钙镁质岩石）的接触带及附近，由于含矿气水溶液进行交代作用形成的矿床。矽卡岩型矿床的构成，让它的矿体和围岩具有鲜明的电阻率差异，所以在矽卡岩型矿床中运用可控源音频大地电磁测深方法可以很直观的在反演电阻率剖面上将矿体和围岩区分开来，为进一步找矿工作提供地球物理依据。
[关键词]可控源音频大地电磁测深 矽卡岩型矿床
[中图分类号] P631.3+25 [文献码]B [文章编号] 1000-405X（2014）-6-149-2
本次勘查区位于内蒙古自治区东乌珠穆沁旗东北部，矿床类型为矽卡岩型铁锌多金属矿，矿体产于燕山早期黑云母花岗岩体与中泥盆统塔尔巴特组下岩段地层的外接触带内，矿带走向与花岗岩体边缘基本平行。
1地质概况
1.1地质特征
矿区内出露主要地层有：中泥盆统塔尔巴格特组下岩段（D2t）及上侏罗同布拉根哈达组（J3b）。上侏罗系以火山熔岩和碎屑岩为主。中下侏罗系为陆相沉积的砂岩。中泥盆统组塔尔巴格特组，主要由大理岩、砂质板岩、变质砂岩等组成。它是与花岗岩岩浆起接触交代变质作用形成矽卡岩型铁、多金属矿床的直接围岩。
矿区内褶皱构造的走向与北东向区域构造线方向基本相同；矿区内主要有北东向和北西向两组断层，北西向断层以平推断层为主，而北东向断层则以逆断层为主。
矿区内岩浆岩比较发育，侵入岩和喷出岩均有出露。侵入岩主要有华力西期的辉长岩和燕山早期的黑云母花岗岩、石英闪长岩、闪长岩及其派生脉岩等；喷出岩有中泥盆世的海相火山碎屑岩和上侏罗世的陆相火山岩。
1.2地球物理特征
电法（电磁法）资料解释主要根据电阻率和极化率的相对变化，结合已知地质资料进行综合推断。区域性岩石电性统计结果表明，区内围岩（火山岩、大理岩）和岩浆岩均为相对高电阻、低极化。而区内矿石大多由低阻矿物组成，矿体多赋存于断裂破碎带或岩性接触带上，矿体和赋矿构造均显示相对低阻；同时金属矿产多富含金属硫化物或与金属硫化物共生，矿（化）体极化率相对较高。
由此可见区内矿（化）体与围岩间存在一定的电阻率和极化率差异。因此在电法勘查基础上，在区内开展可控源大地音频测深勘查具有优势条件。
2野外工作方法及数据处理
2.1测网布置
首先根据测绘任务在测区内选点造标，并通过引测测区附近的国家三角点按E级联测，形成测区内GPS测量控制网。测网采用RTK GPS动态模式直线放样，基准站架设在已知控制点上，采用单点定位的方法进行放样。测点用筷子拴红布条作标记，测线端点及每200m整数点打木桩作标记。高程直接测得，存储于手簿中。点位放样误差控制在0.5m以内，高程相对中误差在0.2m以内。作业依据DZ/T0153—95《物化探工程测量规范》和GB/T18314—2001《全球定位系统（GPS）测量规范》要求。
2.2工作方法
2.2.1收发距的选择
可控源音频大地电磁测深（以下简称CSAMT）测量中，有限场源的使用对在平面上允许采集数据的范围提出了限制。限制探测范围的因素有三个：（1）最小收–发距γmin，它受到进入近区带的限制；（2）最大收–发距γmax，它受到最小探测信号的限制；（3）信号强度与偏离场源中垂线方位角φ的依赖关系。因此，要保证所使用的频率均在远区且能达到目标最大探测深度，信号强度足够强，需要对最小工作频率、最小和最大收–发距进行估计。
（1）最小收–发距的估算：
收–发距是以趋肤深度为标准来确定。本次采用的是Zonge公司一维圆滑反演程序，可以对过渡区数据进行校正，接收允许在过渡区观测， γmin>0.5δ 。
图1是确定γmin收–发距的简便列线图。
（2）最大收–发距的估算：
根據远区水平电场公式，Eφ≈■sin
对于旁侧排列测量，当γ>>dL 时，有γmax≈（■）1/3
式中：
dL ——有限场源长度，单位为公里（km）；
Emin——为在给定噪声条件下可探测到的最小电场信号强度，单位为微伏；
γmax——最大收–发距，单位为公里（km）。
根据以上方法，结合本区地下平均电阻率，供电电流，有限场源长度1km，仪器观测系统本身的分辨率，观察信号满足精度要求，假设外界随机噪声水平10μv，当Emin=0.1μv时（假定最低信噪比为1：100，目前的CSAMT数字采集系统可在信噪比为1：100时随机噪声条件下经过迭加和平均得到最小准确信号），依据过去在多个地区从事类似勘查取得成功经验 估算最终确定发射偶极距AB≈1000m，收发距大于5km。
2.2.2观测方式
采用赤道偶极装置，标量观测方式，观测Ex和Hy两个水平分量。测量电极距MN=40m，点距40m。测量频率范围：1～8192Hz。
2.2.3数据采集
供电极A、B平行测线布置，其方位误差<3°，使用不锈钢电极，并选择在土壤潮湿处进行埋设，保证接地良好。
接收电极M、N使用固体不极化电极，保证采集的数据稳定可靠。
磁棒的方位和水平采用罗盘测定，误差<1°。
观测点全部位于场源AB平分线两侧30°的扇形区域内。
数据采集过程中，操作员时时观察观测数据，并视干扰情况，适时改变仪器增益或增加叠加次数，以确保采集数据的质量。
2.3数据处理方法
CSAMT测量时，针对GDP仪器为选频测量的特点，即在每个测深点的不同频率其观测次数不同，不适合进行相关分析处理。为了评价和剔除干扰，采用信息熵和有理函数滤波的方法。 使用的反演程序是美国Zonge公司1992年编制的2.10版一维圆滑反演程序SCSINV，其包含了對过渡区的改正，已使用了二十余年，历经多次修改，适应性强。通过对多个工区的资料处理，经多个钻孔验证，反演资料可信。
CSAMT一维圆滑反演方法采用卡尼亚电阻率和阻抗相位联合反演，反演结果为反演电阻率-深度曲线。无需人为给定初始参数，反演解是唯一的。反演需要点位*.stn文件、装置参数*.mde文件和测量预处理后的*.avg文件。
图2为CSAMT法一维反演流程图。
3异常的解释与验证
根据矿区地质情况和激电中梯视极化率平面等值线所圈定异常，参照各测线单剖面图视电阻率与视充电率的组合异常，选取有利异常地段施测了CSAMT剖面，对异常进行深部解译，同时对激电异常进行定位预测研究。
图3中，左侧为CSAMT反演电阻率剖面，右侧为对应的地质剖面。CSAMT反演电阻率剖面148点对应高极化和低电阻，在该点处施工钻孔ZK255-1进行异常验证。经钻孔验证显示，孔深0-20m为土层，孔深20-197m为大理岩，孔深198-200m见铁锌多金属矿体，孔深200m以下为花岗岩。
反推回来，大理岩在CSAMT反演电阻率剖面上对应的为低阻-中低阻区域，花岗岩对应的为高阻区域，矿体产在二者的接触带上。
图4中，左侧为CSAMT反演电阻率剖面，右侧为对应的地质剖面。由图可见，在160至180点为高极化段，异常范围较宽，对应视电阻率为低电阻，从测深断面图推测，此处为一低阻破碎带，是一个具有一定规模的构造带，是成矿的有利位置，在该点处施工钻孔ZK275-1进行异常验证。经钻孔验证显示，孔深0-20m为土层，孔深20-165m为大理岩，孔深165-170m见矿化矽卡岩，孔深170m以下为花岗岩。
反推回来，大理岩在CSAMT反演电阻率剖面上对应的为低阻-中低阻区域，花岗岩对应的为中高阻-高阻区域，矿化矽卡岩产在二者的接触带上。
4结论
视电阻率找矿以电阻率差异为应用基础，利用岩石间电阻率差异进行间接找矿。可控源音频大地电磁测深方法也是一种电阻率测深方法，同其它电阻率测深方法一样，应用基础也是利用岩矿石间的差异确定成矿有利地段。
矽卡岩矿床（接触交代矿床）主要是在中酸性-中基性侵入岩类与碳酸盐类岩石（或其他钙镁质岩石）的接触带及附近，由于含矿气水溶液进行交代作用形成的矿床。
矽卡岩型矿床的成因和构成，决定了矿体和围岩具有鲜明的电阻率差异，即矿体和碳酸盐类岩石（或其他钙镁质岩石）多表现为低阻，而中酸性-中基性侵入岩类多表现为高阻。在矽卡岩型矿床中运用可控源音频大地电磁测深方法，经过数据处理、反演，在反演电阻率剖面上可以很直观的将矿体和围岩区分开来，为进一步找矿工作提供地球物理依据。
参考文献
[1]袁见齐，朱上庆，翟裕生著，矿床学，北京.地质出版社，1984.
[2]何继善编译，可控源音频大地电磁法.中南工业大学出版社，1990.
[3]朴化荣编著，电磁测深法原理法.北京：地质出版社，1990.
[4]石昆法著，可控源音频大地电磁法理论与应用.科学出版社，1999.
[5]姚姚主编，地球物理反演基本理论和应用方法.中国地质大学出版社，2002.
[6]陆桂福等著，可控源音频大地电磁圆滑反演方法及应用效果.地质与勘探，2004，40：191-193.
[关键词]可控源音频大地电磁测深 矽卡岩型矿床
[中图分类号] P631.3+25 [文献码]B [文章编号] 1000-405X（2014）-6-149-2
本次勘查区位于内蒙古自治区东乌珠穆沁旗东北部，矿床类型为矽卡岩型铁锌多金属矿，矿体产于燕山早期黑云母花岗岩体与中泥盆统塔尔巴特组下岩段地层的外接触带内，矿带走向与花岗岩体边缘基本平行。
1地质概况
1.1地质特征
矿区内出露主要地层有：中泥盆统塔尔巴格特组下岩段（D2t）及上侏罗同布拉根哈达组（J3b）。上侏罗系以火山熔岩和碎屑岩为主。中下侏罗系为陆相沉积的砂岩。中泥盆统组塔尔巴格特组，主要由大理岩、砂质板岩、变质砂岩等组成。它是与花岗岩岩浆起接触交代变质作用形成矽卡岩型铁、多金属矿床的直接围岩。
矿区内褶皱构造的走向与北东向区域构造线方向基本相同；矿区内主要有北东向和北西向两组断层，北西向断层以平推断层为主，而北东向断层则以逆断层为主。
矿区内岩浆岩比较发育，侵入岩和喷出岩均有出露。侵入岩主要有华力西期的辉长岩和燕山早期的黑云母花岗岩、石英闪长岩、闪长岩及其派生脉岩等；喷出岩有中泥盆世的海相火山碎屑岩和上侏罗世的陆相火山岩。
1.2地球物理特征
电法（电磁法）资料解释主要根据电阻率和极化率的相对变化，结合已知地质资料进行综合推断。区域性岩石电性统计结果表明，区内围岩（火山岩、大理岩）和岩浆岩均为相对高电阻、低极化。而区内矿石大多由低阻矿物组成，矿体多赋存于断裂破碎带或岩性接触带上，矿体和赋矿构造均显示相对低阻；同时金属矿产多富含金属硫化物或与金属硫化物共生，矿（化）体极化率相对较高。
由此可见区内矿（化）体与围岩间存在一定的电阻率和极化率差异。因此在电法勘查基础上，在区内开展可控源大地音频测深勘查具有优势条件。
2野外工作方法及数据处理
2.1测网布置
首先根据测绘任务在测区内选点造标，并通过引测测区附近的国家三角点按E级联测，形成测区内GPS测量控制网。测网采用RTK GPS动态模式直线放样，基准站架设在已知控制点上，采用单点定位的方法进行放样。测点用筷子拴红布条作标记，测线端点及每200m整数点打木桩作标记。高程直接测得，存储于手簿中。点位放样误差控制在0.5m以内，高程相对中误差在0.2m以内。作业依据DZ/T0153—95《物化探工程测量规范》和GB/T18314—2001《全球定位系统（GPS）测量规范》要求。
2.2工作方法
2.2.1收发距的选择
可控源音频大地电磁测深（以下简称CSAMT）测量中，有限场源的使用对在平面上允许采集数据的范围提出了限制。限制探测范围的因素有三个：（1）最小收–发距γmin，它受到进入近区带的限制；（2）最大收–发距γmax，它受到最小探测信号的限制；（3）信号强度与偏离场源中垂线方位角φ的依赖关系。因此，要保证所使用的频率均在远区且能达到目标最大探测深度，信号强度足够强，需要对最小工作频率、最小和最大收–发距进行估计。
（1）最小收–发距的估算：
收–发距是以趋肤深度为标准来确定。本次采用的是Zonge公司一维圆滑反演程序，可以对过渡区数据进行校正，接收允许在过渡区观测， γmin>0.5δ 。
图1是确定γmin收–发距的简便列线图。
（2）最大收–发距的估算：
根據远区水平电场公式，Eφ≈■sin
对于旁侧排列测量，当γ>>dL 时，有γmax≈（■）1/3
式中：
dL ——有限场源长度，单位为公里（km）；
Emin——为在给定噪声条件下可探测到的最小电场信号强度，单位为微伏；
γmax——最大收–发距，单位为公里（km）。
根据以上方法，结合本区地下平均电阻率，供电电流，有限场源长度1km，仪器观测系统本身的分辨率，观察信号满足精度要求，假设外界随机噪声水平10μv，当Emin=0.1μv时（假定最低信噪比为1：100，目前的CSAMT数字采集系统可在信噪比为1：100时随机噪声条件下经过迭加和平均得到最小准确信号），依据过去在多个地区从事类似勘查取得成功经验 估算最终确定发射偶极距AB≈1000m，收发距大于5km。
2.2.2观测方式
采用赤道偶极装置，标量观测方式，观测Ex和Hy两个水平分量。测量电极距MN=40m，点距40m。测量频率范围：1～8192Hz。
2.2.3数据采集
供电极A、B平行测线布置，其方位误差<3°，使用不锈钢电极，并选择在土壤潮湿处进行埋设，保证接地良好。
接收电极M、N使用固体不极化电极，保证采集的数据稳定可靠。
磁棒的方位和水平采用罗盘测定，误差<1°。
观测点全部位于场源AB平分线两侧30°的扇形区域内。
数据采集过程中，操作员时时观察观测数据，并视干扰情况，适时改变仪器增益或增加叠加次数，以确保采集数据的质量。
2.3数据处理方法
CSAMT测量时，针对GDP仪器为选频测量的特点，即在每个测深点的不同频率其观测次数不同，不适合进行相关分析处理。为了评价和剔除干扰，采用信息熵和有理函数滤波的方法。 使用的反演程序是美国Zonge公司1992年编制的2.10版一维圆滑反演程序SCSINV，其包含了對过渡区的改正，已使用了二十余年，历经多次修改，适应性强。通过对多个工区的资料处理，经多个钻孔验证，反演资料可信。
CSAMT一维圆滑反演方法采用卡尼亚电阻率和阻抗相位联合反演，反演结果为反演电阻率-深度曲线。无需人为给定初始参数，反演解是唯一的。反演需要点位*.stn文件、装置参数*.mde文件和测量预处理后的*.avg文件。
图2为CSAMT法一维反演流程图。
3异常的解释与验证
根据矿区地质情况和激电中梯视极化率平面等值线所圈定异常，参照各测线单剖面图视电阻率与视充电率的组合异常，选取有利异常地段施测了CSAMT剖面，对异常进行深部解译，同时对激电异常进行定位预测研究。
图3中，左侧为CSAMT反演电阻率剖面，右侧为对应的地质剖面。CSAMT反演电阻率剖面148点对应高极化和低电阻，在该点处施工钻孔ZK255-1进行异常验证。经钻孔验证显示，孔深0-20m为土层，孔深20-197m为大理岩，孔深198-200m见铁锌多金属矿体，孔深200m以下为花岗岩。
反推回来，大理岩在CSAMT反演电阻率剖面上对应的为低阻-中低阻区域，花岗岩对应的为高阻区域，矿体产在二者的接触带上。
图4中，左侧为CSAMT反演电阻率剖面，右侧为对应的地质剖面。由图可见，在160至180点为高极化段，异常范围较宽，对应视电阻率为低电阻，从测深断面图推测，此处为一低阻破碎带，是一个具有一定规模的构造带，是成矿的有利位置，在该点处施工钻孔ZK275-1进行异常验证。经钻孔验证显示，孔深0-20m为土层，孔深20-165m为大理岩，孔深165-170m见矿化矽卡岩，孔深170m以下为花岗岩。
反推回来，大理岩在CSAMT反演电阻率剖面上对应的为低阻-中低阻区域，花岗岩对应的为中高阻-高阻区域，矿化矽卡岩产在二者的接触带上。
4结论
视电阻率找矿以电阻率差异为应用基础，利用岩石间电阻率差异进行间接找矿。可控源音频大地电磁测深方法也是一种电阻率测深方法，同其它电阻率测深方法一样，应用基础也是利用岩矿石间的差异确定成矿有利地段。
矽卡岩矿床（接触交代矿床）主要是在中酸性-中基性侵入岩类与碳酸盐类岩石（或其他钙镁质岩石）的接触带及附近，由于含矿气水溶液进行交代作用形成的矿床。
矽卡岩型矿床的成因和构成，决定了矿体和围岩具有鲜明的电阻率差异，即矿体和碳酸盐类岩石（或其他钙镁质岩石）多表现为低阻，而中酸性-中基性侵入岩类多表现为高阻。在矽卡岩型矿床中运用可控源音频大地电磁测深方法，经过数据处理、反演，在反演电阻率剖面上可以很直观的将矿体和围岩区分开来，为进一步找矿工作提供地球物理依据。
参考文献
[1]袁见齐，朱上庆，翟裕生著，矿床学，北京.地质出版社，1984.
[2]何继善编译，可控源音频大地电磁法.中南工业大学出版社，1990.
[3]朴化荣编著，电磁测深法原理法.北京：地质出版社，1990.
[4]石昆法著，可控源音频大地电磁法理论与应用.科学出版社，1999.
[5]姚姚主编，地球物理反演基本理论和应用方法.中国地质大学出版社，2002.
[6]陆桂福等著，可控源音频大地电磁圆滑反演方法及应用效果.地质与勘探，2004，40：191-193.