深部金属矿产资源地球物理勘查与应用分析

陈后杨　吴应昌

（江西省地质矿产勘察开发局物化探大队）

深部金属矿产资源地球物理勘查与应用分析

陈后杨吴应昌

（江西省地质矿产勘察开发局物化探大队）

随着我国市场经济的不断发展，人们在日常生活和社会生产中对矿产资源的需求量也在不断的增加，然而矿产资源的实际提供能力与矿产资源的现实需求之间还存在着较为突出的矛盾，深部矿产资源的勘查已经成为地质工作中的重要内容。在找矿难度日益加大的现阶段，地球物理勘查技术能够较为准确的找到深部金属矿产资源，具有较为广阔的发展前景，为此，本文对深部金属矿产资源地球物理勘查与应用问题进行了深入的分析。

深部金属矿产资源；地球物理勘查技术；应用

前言

在我国市场经济水平不断提高的现阶段，矿业领域也随之实现了较大程度的发展，在找矿工作进程日益深入的当下，越来越多的地表金属矿产资源已经被准确的勘查出来，对于深部金属矿产资源的寻找逐渐成为矿业领域未来发展的必然趋势，而地球物理勘查技术的发展对于深部金属矿产资源的开发工作提供了实现的可能。地球物理勘查技术实际上就是应用物理原理来为矿产资源的勘探提供科学的依据，主要包括了磁法勘查、重力勘查以及电法勘查等手段，对我国找矿工作具有十分重要的现实意义。

1　工程概况

我国某省一铁矿区的大部分面积都为平原丘陵地貌，均被第四系所覆盖，地势起伏较为平缓，位于中部山脉的主峰位置处，最高海拔为298.8m，最低海拔高度小于100m；矿床为沉积变质型铁矿，研究矿组主要分为C1-4层矿，其中C2层储量占矿体的80豫以上，长为340m，宽在500～900m范围内，平均厚度为28.51m，埋深为0～550m；

研究区域内存在多个航磁异常，地磁异常主要呈现出强度较大、形态较为规则、异常走向不同、中心正负范围较大的特点；且经过测试发现，研究区内的闪长岩磁性最强，其次为铁矿石和泥灰岩，综合判断在此区域内深部可能存在工业铁矿体。

2　技术简介

可控源音频大地电磁法（CSAMT），是一种人工源频率域探测方法，主要是建立在音频大地电磁法和大地电磁法的基础之上的；以其测量方式为标准，主要包括了张量、矢量和标量这三种；以其场源方式为标准，则可以分为磁偶极源和电偶极源两种，在我国通常所使用的就是电偶极源方式。该项技术的原理实际上就是向地下引入某一音频范围的谐变电流，通过频率的变化值来实现探测的目的，其技术能够实现应用的前提就是要保证目标对象的地质体与其围岩之间存在较为明显的电性差异，且达到可以实现分辨的尺寸和规模，同时还要保证环境中的干扰因素较少。

3　应用分析

3.1勘查方法

3.1.1工作仪器

应用可控源音频大地磁法对研究铁矿区的资源勘查中，所使用的是由美国Zonge工程公司所开发研制的第四代可控源、天然场源电法以及电磁法探测多通道的接收机。

3.1.2测线布置

对研究铁矿区内的地质条件和磁测量结果进行综合考量，选择了较为典型的C1和C2线进行可控音频大地电磁法的勘查；其中，C1线穿越了磁测量数据结果正负异常成对出现的区域，且由南向北穿越了最大正异常区；而C2线则在最后到达了磁异常0值线。因此，测线的布置沿着由南向北的方向进行，且与磁测工作线相重合，保证测线上面各点之间的距离为40m；其中，C1线上的测点数量为41个，C2线上的测点数量为40个；两条测线与AB极矩分别为1.4km和1.2km。

3.1.3完成工作量和质量评价

从研究区内的81个测点中选取了7个点进行检查，其中包括C1线上的两个点和C2线上的五个点，占总测量点的8.64豫，满足相关的标准要求；其中，检查点是在同一坐标位置、同意场源，在不同日期所进行的重复采集点，保证了检查点在测区内的均匀分布；检查点先后两次的观测电阻率的相对误差为4.6豫，符合均方差小于5豫的实际要求，由此可以说明工作质量符合要求。

3.1.4数据处理

通过对数据的处理，如图1所示，判断在C1测线上的磁异常出现的原因主要是因为地下埋深300m的高阻异常而导致的，位于21～51号的记录点之间，呈偏长方形的形态，且在高阻异常体的上方还存在厚度约为250m的低电阻率区，判断是第四系覆盖；由于闪长岩是磁性较强且祖率较大的矿石，因此初步判断此异常体是闪长岩侵入体。

图1　可控音频大地电磁法C1线反演电阻率断面示意图

图2为C2测线的可控音频大地电磁法反演电阻率断面图，发现在1～11号记录点的地下100m处存在视电阻率较高的高阻体；在11～78号记录点的地下600m以内的视电阻率形态较为一致；在地下600～1100m范围内为层状高阻体，且右侧电阻率增长较为明显，推测在11～21号记录点之前为含水构造，且在1～11号测点之间可能存在接触带。

图2　可控音频大地电磁法C2线反演电阻率断面示意图

3.2数据解释

3.2.1磁法数据正演模拟

（1）M2异常区剖面半定量解释

如图3所示，存在一强磁性体的圆形等效地质模型，其磁强度为800伊0.01A/m，磁倾角垂直地面向下，埋深在地下350m范围左右，半径在200m左右；通过正演模拟，推测出引起M2异常的磁性体埋深较浅，且磁强度较大，其宽度约为400m。

图3　剖面1正演模拟结果示意图

（2）M5异常区剖面半定量解释

如图4所示，存在一狭长形状的等效地质体，其埋深在350m左右，磁强度为700伊0.01A/m，磁倾角垂直地面向下，长度约为500m，并向北稍倾斜；通过正演模拟，推测M5异常是由埋深较浅的强磁性体所引起的。

图4　剖面2正演模拟结果示意图

3.2.2地球物理信息综合处理

可控源音频大地电磁法的两条测线布设方向为由南向北，都位于第四系覆盖，并不存在较为明显的矿体露头；通过对磁测数据异常曲线和其变化磁极曲线以及可控源音频大地电磁测量得到的电阻率，来推测出研究区域内的地下地质构造情况。

淤在C1线地质断面图中，在埋深为300m的位置以内，主要是由第四系的黄土、砂土和粘土组成的；在埋深为300～1000m的区域内存在闪长岩体，其外侧主要是由片麻岩和混合片麻岩而组成的；并且在闪长岩的右侧和下方均有可能存在着铁矿。于在C2线地质断面图中，在埋深为300m的区域以内，同样是由第四系的黄土、砂土和粘土共同构成；在埋深为300～900m的区域内则主要是由黄岗岩、片麻岩等组成；在埋深900m以下存在一闪长岩体，且在花岗岩和片麻岩的接触位置处可能存在矿化体；通过最后的钻孔勘查，在地下800m处见磁铁矿化体，由此说明了深部金属矿产勘查中应用地球物理技术的可行性。

4　结束语

综上所述，在地壳内部的第二深度空间当中进行金属矿产资源的勘探已经成为现代化找矿工作持续发展的必然要求，特别是在社会需求量不断增加的现阶段，必须要建立起安全可靠的、可长期持续供给的矿产资源后备基地。而传统的地质勘探方法相比较而言，地球物理勘查技术具有探测深度大、方法多样、分辨率高、精准度高的优势，可以较大的范围的对地下介质结构进行勘测，在深部金属矿产资源的勘查工作中具有十分重要的作用，极大程度的推进了我国矿业的可持续发展。

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2015-11-1