张西君, 蒙应华, 李家斌, 朱大友

(1.贵州省地质调查院,贵州 贵阳 550018; 2.贵州省地质物探开发应用工程技术研究中心,贵州 贵阳 550018)

EH4电磁成像系统在贵州某金矿勘查中的应用

张西君1,2, 蒙应华1,2, 李家斌1,2, 朱大友1,2

(1.贵州省地质调查院,贵州 贵阳 550018; 2.贵州省地质物探开发应用工程技术研究中心,贵州 贵阳 550018)

简要介绍EH4电磁成像系统基本原理以及贵州某金矿区的地质和地球物理特征,重点讨论EH4电磁成像系统在金矿区勘查中的应用效果,通过对电阻率断面图的综合推断解释,划分出含矿层以及地质构造,圈出含矿有利部位。经与已知钻孔资料对比,物探推断与钻孔资料基本吻合,EH4电磁成像系统勘查贵州金矿取得了良好的找矿效果,为贵州金矿勘查提供了例证,具有一定借鉴价值。

EH4电磁成像系统;贵州金矿;推断解释

贵州省金矿资源比较丰富,金矿类型多样,主要分布于黔西南、黔东南及盘县地区[1],但现实是地表矿床已开发殆尽,现有查明的储量越来越少,如何实现贵州省“探边摸底”、“攻深找盲”战略已成为亟待解决的问题。而物探方法在矿产勘查“探边摸底”、“攻深找盲”战略中发挥了非常大的作用。近30年来,物探方法(磁、IP、TEM、AMT、CSAMT)在勘查贵州金矿中发挥了重要作用[2-5],但也存在不少问题,譬如有的方法深度不够,有的方法部分频段的精度不高,有的方法资料处理解释复杂等。EH4电磁成像系统具有勘探深度较大、精度较高、分辨率好、快速、轻便等优点,在其他省份金矿勘查中取得了较好的找矿效果[6-10]。基于此,本文利用EH4电磁成像系统勘查贵州金矿,划分含矿层及地质构造,综合地质等资料,圈出含矿有利部位,为下一步金矿勘查提供物探依据。

1 EH4电磁成像系统简介

EH4电磁成像系统(简称EH4),上世纪90年代中期,由美国EMI公司和以制造高分辨率地震仪著名的Geometrics公司联合研制,这是全新概念的电导率张量测量仪[6]。EH4遵循大地电磁测深(MT)的基本原理,支持音频大地电磁测深(AMT)和可控源音频大地电磁测深(CSAMT),属于部分可控源与天然场源相结合的一种大地电磁测深系统。该仪器利用大地电磁的测量原理,配置磁偶极子发射源,这种发射源的天线是一对十字交叉的天线,组成两个正交方向的磁偶极子,采用汽车电瓶供电,发射频率500 Hz～100 kHz,以弥补大地电磁场的弱信号区和几百赫兹附近的人为造成的电磁干扰谐波,确保全频段观测到可靠信号。

电磁波在大地介质中的穿透深度(或趋肤深度)与频率有关。穿透深度可由下式表示:

高频资料主要反映浅部介质的电性特征,而低频资料则主要反映深部介质的电性变化特征。在一个宽频带上测量E和H,由此计算出不同频率下的卡尼亚视电阻率和相位,并可以确定地下岩层的电性结构和地质构造。

2 地质与地球物理特征

勘查区属扬子陆块西南缘右江造山带内,以中、早三叠世及中、晚二叠世陆源碎屑岩与海相碳酸盐岩沉积发育为特征。勘查区位于雄武复式背斜南西段次级褶皱春树洼背斜北东倾末端、呜山向斜北东扬起端,次级褶皱轴向北东,沿轴部均发育有北东向断层。背斜和向斜的轴部大致平行,各翼地层呈缓倾向产出及其产状变化不大,倾角一般在10°～20°之间变化[11]。

勘查区出露地层从新到老主要有:第四系(Q);三叠系下统夜郎组(T1y);二叠系上统龙潭组,中统大厂层(P2d)、四大寨组(P2sd);石炭系上统马平组(C2mp)。第四系为残坡积含碎石亚粘土、亚砂土、砂土,厚0～20 m;夜郎组岩性主要为砂质页岩、粉砂岩及块状泥岩,厚410～702 m;龙潭组岩性为泥质粉砂岩夹细砂岩、页岩,厚206～405 m;大厂层岩性主要由一套碎屑岩组成,上部为硅化粘土岩、硅化砂岩,下部为硅质岩、石英砂岩,为矿区主要含金层位,厚0～40 m。四大寨组及马平组岩性为一套碳酸盐岩,厚度>690 m。

勘查区矿床类型属黔西南低温热液微细浸染型金矿床地质特征,区内赋矿层位为二叠系中统大厂层下部粉砂岩、细砂岩,与二叠系中统四大寨组泥晶灰岩接触交代围岩蚀变带主要由一套碎屑岩组成,上部为浅灰、深灰色硅化粘土岩、硅化砂岩,下部为黄褐、灰白、深灰等杂色硅质岩、石英砂岩。常伴随有硅化和粘土化及金矿化,厚0～40 m。矿体主要赋存于构造断裂破碎蚀变带、节理裂隙密集带内,及二叠系中统大厂层下部弱硅化粉砂岩、细砂岩及硅化灰岩中。矿体多呈囊状、透镜状分布,亦有少量呈似层状分布。根据临近已开采的矿山见矿情况及矿体分布位置,划分为容金砂岩矿体。平均厚度2.00 m左右,平均品位1.62×10-6。

根据勘查区矿产地质特征,对其中涉及的六组地层的岩(矿)石电性参数进行对称小四极实地测量,结果见表1。

表1 岩(矿)石电阻率参数测定表Table 1 Resistivity parameters determination of rock(ore)

由表1可知,勘查区出露的岩(矿)石电阻率按灰岩—硅化砂岩—砂岩—页岩—覆土—粘土岩排序依次递减,灰岩最高,达1 387.56 Ω·m,粘土岩最低,为35.6 Ω·m。根据地质任务,物探勘查目标体为二叠系大厂层及相关构造,大厂层目标体上覆围岩为龙潭组、夜郎组砂岩,下伏围岩为四大寨组、马平组灰岩。岩石由于构造活动破碎并伴随不同程度的吸水(或充水),与围岩比较表现为低电阻率或相对低电阻率,结合实测物性资料,可知本次勘查大厂层目标体表现为中电阻率,其上覆围岩层表现为低电阻率,下伏围岩层表现为高电阻率,中阻大厂层位于高、低电阻率分界面,电性界线分明;构造目标体相对下伏岩层表现为低电阻率或相对低电阻率,下伏岩层表现为高电阻率或相对高电阻率,电性差异明显。综上所述,该区具备开展电法工作的前提条件。

3 EH4资料分析与解释

3.1 推断解释原则

推断解释原则首先以地质—物性规律为依据[12],遵循物探与地质紧密结合的原则,充分利用地质成矿规律的先验信息来指导异常的解释;然后从分析异常特征入手,提高异常解释的精度和深度。本次推断解释的异常标志主要有:①推断地层界线的异常标志:电性分界面上下电阻率呈层状分布;②推测断裂的异常标志:低阻异常呈带(线)状分布;平面等值线图上低阻异常呈串珠状分布;等值线形态变化、异常发生错动。

3.2 推断解释结果

本次工作实测5条EH4剖面,5条电阻率反演断面高、中、低阻异常界线明显,反映了地下岩层空间电性结构变化特征,均达到勘查目的。根据电阻率断面成果图,结合金矿成矿条件、地质等资料,现以4线为例(见图1)对其断面异常进行地质推断解释。

(1) 在0/4～13/4号测点之间的断面,存在大面积高阻异常,结合地质、物性特征,推测为二叠系四大寨组灰岩引起;在13/4～45/4号测点之间,深度60～160 m不等处,存在低阻向高阻过渡(电性差异明显)的密集梯度带(图1-a中蓝色虚线部位),综合地质、物性及钻孔等资料,推测为二叠系大厂层岩层引起,其上部的低阻、相对低阻异常区推测为二叠系龙潭组砂页岩、三叠系夜郎组砂岩以及第四系覆土引起,其下部的高阻、相对高阻异常区推测为二叠系四大寨组灰岩引起。

(2) 在0/4～7/4号测点地表—海拔标高1 300 m之间,存在小规模的低阻异常,推测为岩溶—裂隙或小规模断层引起;在13/4～31/4号测点地表—海拔标高1 000 m之间,存在一条向大号测点倾(总体倾角约50°)的低阻异常带,穿龙潭组、大厂层、四大寨组地层,推测为断层(F2)引起,且与地质已知断层相对应;在22/4～34/4号测点之间,海拔标高1 400～1 000 m间存在一条陡倾斜低阻异常带,规模较大,且有向深部继续延伸的趋势,推测为隐伏断层(F1)引起,海拔标高1 350～1 050 m间存在两条向小号测点倾(倾角45°～60°)的低阻异常带(处于四大寨组地层中),推测为次生断层(F3、F4)引起,且与F1存在一定关系。

图1 4勘探线综合推断解释图Fig.1 The comprehensive interpretation chart of exploration line 41.二叠系四大寨组冲头段;2.二叠系大厂层;3.二叠系龙潭组;4.三叠系夜郎组;5.灰岩;6.硅质岩;7.泥质粉砂岩;8.钙质粉砂岩;9.钻孔及编号;10.物探推断断层;11.物探电性层分界线。

(3) 针对新发现的隐伏断层F1,对比地质剖面(地质剖面为地质图切剖面与钻孔资料综合而成)(见图1-b),地质剖面上钻孔ZK2右端大厂层地层向大号点倾,而电阻率异常推断解释中(见图1-a),从断层F1上部与物探电性层分界线交叉情况分析,F1左边大厂层界面低于右边大厂层界面,即说明隐伏断层F1左盘下降、右盘上升,改变了原有地层倾向,致使钻孔ZK2右端电法推断解释与地质剖面不一致。综合物探异常、地质、矿产、物性特征,该隐伏断层可能为导矿构造。根据金矿成矿条件,推测与断层F1相关的次生构造F3、F4为容矿构造,断层F1与大厂层交叉部位及其周围(大厂层内)为容矿空间,即表明与断层F1相关的次生构造以及与大厂层交叉部位及其周围(大厂层内)含矿可能性比较大。

(4) 经与钻孔ZK1、ZK2资料对比,物探推测的大厂层部位以及相关构造与钻孔资料基本吻合,效果明显。

4 结论

(1) 本次用EH4勘查贵州金矿取得了良好的地质效果,成果反映了地下岩层的空间电性变化特征,清晰地划分出了含矿层大厂层,推测了各断面可能存在的构造。

(2) 针对工作区新发现的隐伏断裂带,综合物探断面异常、地质、矿产、物性特征,推测为导矿构造带,且该隐伏断裂带北西盘下降、南东盘上升。根据金矿成矿条件,与导矿构造相关的次生构造以及与大厂层交叉部位及其周围(大厂层内)含矿可能性比较大。

(3) 经与已知钻孔资料对比,物探推断与钻孔资料基本吻合,EH4电磁成像系统勘查贵州金矿取得了良好的找矿效果,为贵州金矿勘查提供了例证,具有一定借鉴价值。

(4) EH4电磁成像系统具有勘探深度较大、精度较高、分辨率好、快速、轻便等优点,能有效推测深部的地质目标体,大致确定其埋深、形态、产状等特征,根据断裂构造的电性特征,可以有效地确定断裂构造的位置、产状、规模,具有一定实用价值。

致谢:感谢贵州地矿局115地质队提供的宝贵地质资料和钻孔资料,以及在工作过程中给予的大力支持。

[1] 刘远辉.贵州金矿地质特征及找矿方向探讨[J].贵州地质,2009,26(3):162-169.

[2] 汤良明,罗华华,汪玉琼.瞬变电磁法(TEM)和激发极化法在金矿勘探中的应用[J].贵州地质,2007,24(3):212-214.

[3] 邱小平,孟凡强,于波,等.黔西南灰家堡金矿田成矿构造特征研究[J].矿床地质,2013,32(4):783-793.

[4] 秦运忠,何彦南,唐荣富.地球物理勘探方法在贵州大麦地金矿勘查中的应用[J].矿产与地质,2009,23(1):86-90.

[5] 彭乾云,周明平,张德全,等.静态校正技术在册亨县纳相金矿音频大地电磁法勘探中的应用[J].物探化探计算技术,2012,34(3):314-319.

[6] 樊战军,抑敏,于爱军,等.EH4电磁成像系统在金矿勘查中的应用[J].物探与化探,2007,31(增刊):72-76.

[7] 沈远超,申萍,刘铁兵.EH4在危机矿山隐伏金矿体定位预测中的应用研究[J].地球物理学进展,2008,23(1):559-567.

[8] 朱余银,戴塔根.新疆金滩金矿床EH4电磁测深及找矿方向[J].大地构造与成矿学,2013,37(1):118-126.

[9] 任广利,王核,刘建平,等.EH4电磁测深系统在成矿预测及控矿构造解译方面的应用[J].地质找矿论丛,2013,28(1):127-133.

[10] 王彪,任广利,王核,等.EH4连续电导率法在广东省河台金矿的应用[J].矿物学报,2009,140(增刊):562-563.

[11] 焦安.贵州省兴义市小补衣金矿地质普查实施方案[R].贵阳:贵州省地矿局一一五地质大队,2014.

[12] 李大心.地球物理方法综合应用与解释[M].武汉:中国地质大学出版社,2003.

(责任编辑：于继红)

Application of EH4 Electromagnetic Imaging System in theExploration of Gold Mine in Guizhou

ZHANG Xijun1,2, MENG Yinghua1,2, LI Jiabin1,2, ZHU Dayou1,2
(1.GuizhouGeologicalSurvey,Guiyang,Guizhou550018; 2.GuizhouEngineeringResearchCenterforGeologic-geophysicalExplorationDevelopmentandApplication,Guiyang,Guizhou550018)

The authors briefly introduced the fundamental principle of EH4 electromagnetic imaging system,as well as the geological and geophysical characteristics of Guizhou gold mine area.They discussed the application effect of EH4 electromagnetic imaging system in gold exploration.Through the comprehensive inference and interpretation on resistivity section diagram,it has divided the ore bearing strata and geological structure,also circled the ore bearing favorable position.Compared to the known drilling data,the geophysical exploration is basically coincided with the drilling data.The EH4 electromagnetic imaging system obtained better prospecting results in gold mine prospection,which provided an example and a certain reference value for the exploration of gold mine in Guizhou.

EH4 electromagnetic imaging system; Guizhou gold mine; inference and interpretation

2016-07-14;改回日期:2016-08-19

贵州省地质矿产勘查开发局科研项目(贵州省侵入岩体三维反演及空间形态研究与非震物探方法在页岩气勘探上的应用研究联合资助)。

张西君(1987-),男,工程师,硕士,地球探测与信息技术专业，从事电法、电磁法等地球物理方法应用与研究工作。E-mail:zhxj_gzddy@163.com

P631.3; P618.51

A

1671-1211(2017)02-0219-04

10.16536/j.cnki.issn.1671-1211.2017.02.020

数字出版网址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20170313.1722.002.html 数字出版日期:2017-03-13 17:22