颜拓疆，魏海民，王兴华，牛 杰，解 康，李 星

（云南冶金资源股份有限公司，云南 昆明 650216）

AMT测深作为矿产勘查中一种有效的技术方法，在实际勘探中因地形起伏、近地表电性不均匀体及高压线等影响，造成反演剖面中规模不等的假异常。而以往的AMT二维正演，多基于简单的理论模型计算，对于实际生产中复杂的地质情况，具有一定的局限性。目前针对实际生产建立的计算模型，有冻土区天然气水合物的正演模拟，该研究讨论了表面冻土层对AMT测深的影响，然而文献主要针对水平层状地层和规则块状模型进行正反演研究，没有对断层等构造进行模拟[1-4]。有针对二维断层模型、二维起伏地形及三层背斜向斜进行的模拟计算，但是此类研究没有涉及到倾斜层状地层及断层构造等综合模型[5-6]。也有在工程勘察中AMT正演计算的文献，其不足在于只是研究了AMT测深对横向电阻率变化的响应特征[7]。在金属矿产的正反演综合研究方面，有依据实际地质及钻孔资料建立的地电模型进行的模拟研究，但文献未对正反演对比进行阐述[8]。基于上述研究及存在的问题，结合云南某沉积型铝土矿区实际地质资料，建立了倾斜层状地层加低阻断层的综合地电模型，进行了正演模拟，并从视电阻率曲线、视电阻率拟断面图和视相位拟断面图等多角度将模拟计算和实测反演结果进行了对比。通过对云南某铝土矿区实际地电模型的模拟计算和分析，为实测资料的反演和解释提供借鉴和建议，更好的指导AMT在该矿区的找探矿应用，进而将这一正反演结合的研究工作推广到国内同类型的其它铝土矿区，使AMT在铝土矿勘探中发挥更加重要的作用。

1 矿区地质及地球物理特征

研究区主要出露地层及岩石物性参数见表1。其中二叠系龙潭组（P3l）地层是本矿区的主要含矿层位，可作为本矿区找探矿的目标层[9]。该地层岩石与围岩电性差异明显，呈低阻特征，故该区具备开展AMT测深的物性条件。

表1 矿区地层、岩矿石物性参数统计Tab.1 Physical property parameters statistics of stratum and rock ore in mining area

区内地层走向多为近南北向，倾向为北西、西、南西。F1断层贯穿全区，是区内主要的导（容） 矿构造，从地表勘测推断该断层为逆断层，走向近南北向，倾向为东，断裂带因地表水渗入，被泥质等物质充填[10]。工区地质平面图如图1所示。

图1 AMT测线部署及工区地质平面图Fig.1 AMT line arrangement and geological plan of work area

2 模型计算和分析

根据工作区内典型地质勘探剖面见图2，结合岩石物性参数，将岩石电性特征相近的层位合并且不考虑地形，设计理论计算模型如图3所示。其中各地层电阻率参考岩石物性参数设计，断裂带考虑含水，电阻率取为30 Ω·m，剖面方向与地质勘探线方向一致。

图2 工作区典型地质勘探剖面Fig.2 Typical geological exploration section of work area

图3 理论计算地电模型Fig.3 Theoretic calculation of earth-electricity model

按照上述理论模型，正演所用的频率范围为（0.000 01～7 500） Hz，频率点为 100个。采用MT2DModeling软件进行正演计算，图4给出了模拟计算得到的视电阻率和视相位拟断面图。从视电阻率-频率曲线中看出：在断层正上方曲线呈A型，在测线西段曲线呈QH型，而在测线东段，TM模式下曲线呈G型，TE模式下曲线呈KH型。不同的曲线类型，反映了模型地层和构造的不同电性特征。

图4 模型计算结果：（a）、（c） TM模式，（b）、（d） TE模式Fig.4 Calculation results of models:(a),(c)TM model,(b),(d)TE model

TM模式和TE模式下视电阻率拟断面图均很好的反映出了地层倾向及其电性特征，其中龙潭组（P3l）地层为含矿层，岩性以炭质泥岩为主，含铝土矿，设计电阻率为100 Ω·m，该地层对应于视电阻率拟断面图上的低阻层，视电阻率在（30～300）Ω·m之间；飞仙关组（T1l）地层岩性为泥岩、粉砂质泥岩，设计电阻率为600 Ω·m，该地层对应于视电阻率拟断面图上的中低阻-中阻过渡带，视电阻率在（300～2 000） Ω·m之间；永宁镇组（T1y） 地层以泥灰岩为主，设计电阻率为3 000 Ω·m，该地层对应于视电阻率拟断面图上的中高阻，视电阻率在（2 000～3 000）Ω·m之间；威宁组（C2w） 地层以灰岩为主，设计电阻率7 000 Ω·m，该地层在视电阻率拟断面图上显示为高阻特征，视电阻率大于2 000 Ω·m。正演结果对断层的反映最为清晰，表现为明显的低阻条带，视电阻率小于30 Ω·m，倾向于地层倾向相反，倾角较大，且基本能够反映出断层的规模。两种模式下对断层的反映不同之处在于：TM模式下横向分辨率更高，断层对应的低阻条带有向下延伸的趋势；TE模式下断层对应的低阻异常在断层末端闭合。相比之下，TE模式下视电阻率等值线更为圆滑，对地层的反映更接近设计模型，对断层的产状、向下延伸和规模更符合设计模型，因此认为TE模式下的视电阻率更符合实际地质情况。

从视相位拟断面图上可看出，相位基本反映出了地层的倾向，不同地层的相位大小有所不同，对地层界线的划分有一定的显示但不明显。然而相位对断层的响应却比较敏感，在两种模式下断裂带在视相位拟断面图上均表现为相位等值线密集且变化梯度较大，断层位置对应的相位等值线与地层对应的相位等值线走向趋势相反，反映出了断层的倾向及倾角信息。两种模式下对断层的反映不同之处在于：TM模式下相位等值线在断层末端不再向下延伸，TE模式下在断层末端相位等值线继续向下延伸，角度变缓。相比之下，TM模式下相位对断层的反映更接近设计模型。

综合分析上述模拟结果，认为TE模式下视电阻率对断层和地层界线的反映更符合模型，TM模式下相位对断层的反映比TE模式的更敏感。所以在后续的野外实测数据的反演中，也将采用TE模式的视电阻率进行反演和分析解释。

3 实例分析

按照图1中的工作部署布置了AMT测线，采用十字型观测系统，其中Hy垂直于测线方向，点距20 m，电偶极子20 m，选用德国Metronix公司研发的多通道大地电磁测量系统GMS-07e采集数据。使用MTPioneer软件在剔除畸变点之后，一维反演采用ARIA法，二维反演采用NLCG法，图5、图6给出了两条测线的视电阻率二维反演剖面。

图5 L106线视电阻率二维反演剖面图Fig.5 Two-dimensional profile drawing of L106 line apparent resistivity

图6 L108线视电阻率二维反演剖面图Fig.6 Two-dimensional profile drawing of L108 line apparent resistivity

分析实测数据反演结果：在测线西侧，视电阻率曲线呈H型，体现了对应位置下方地层电性特征；测线中部断层上方，视电阻率幅度整体降低，呈H型曲线，是对断层和含矿层（P3l）的综合反映；而在测线东侧，视电阻率曲线呈G型且整体幅度升高，反映出了灰岩地层的高阻特性。两条测线反演结果吻合较好，均反映出了地层倾向和断层倾向，从反演剖面上基本能够识别出地层界线，西倾的深蓝色低阻条带与含矿地层（P3l）吻合一致，下伏地层的高阻特性也在断面图上有明显的反映，通过反演结果能准确判断出F1断层的位置及延伸情况。

综上所述，AMT实测数据反演结果与模型正演模拟结果基本一致，均较好的揭示了已知地质构造，清晰勾画出各地层倾向、岩性分界面及接触带，对隐伏目标体的探寻起到较好的指示作用，AMT对低阻断裂带和低阻含矿层有着明显的响应特征。根据区内已知的地质勘探剖面以及大量的钻孔信息得知，在含矿层（P3l）和下伏地层的接触带上，发现有连续性较好的沉积型铝土矿，因此在本次AMT测深中，在低阻异常与下伏高阻特性地层的接触带上，推测一条赋矿层，可作为后期钻孔验证的方向。

4 结语

1）通过建立符合矿区实际地质的找矿模型并进行模拟计算，证明了AMT模拟研究和该方法应用于复杂地质矿区找探矿的有效性；

2）通过实测数据的反演解释，推测出可能的赋矿异常区，为钻探提供了方向；

3）结合矿区地质开展AMT正反演综合研究，对后期实测资料的反演提供了良好的理论基础和先行指导作用；

4）理论计算结合实测结果，从电阻率和相位多角度对低阻目标层和低阻断裂带做出精细解释，使物探资料处理及解释的准确度更高，为以后矿产勘查提供了更加可靠的技术手段。