0 引言
寺沟岩体位于太行山中段、麻棚岩体的西南侧,是燕山期太行山—大兴安岭构造—岩浆活跃带形成的中酸性小岩体[1]。在20世纪60年代,前人发现了该岩体与银及多金属成矿关系密切,2005年以来,通过在区内实施相位激电测量、偶极激电测深工作,圈定了多个视相位、视电阻率异常,同时围绕激电异常开展了一系列的槽探、钻探工作,发现了多个具有一定规模的银铅(锌)多金属硫化物矿体,特别是在隐爆角砾岩筒内发现了较大规模的银铅锌多金属工业矿体。
陈超、牛树银、高银仓等[2,3]通过对麻棚岩体周边区域成矿关联研究,认为研究区与石湖金矿在成矿条件上具有相似性,其深部找矿潜力很大。孙文燕[4]通过对流体包裹体、黄铁矿微量及稀土元素等分析研究,结合相位激电等物探资料,确定了该区成矿模式为斑岩-隐爆角砾岩型矿床。但由于研究区控矿条件复杂,矿体在走向、倾向上品位、厚度变化较大,矿化不连续,导致在已有探矿工程中揭露的矿体控制程度较差,对矿体的形态、产状、延伸等未有明确认识,对矿床的深部资源潜力难以做出准确评价,因此,找到一种经济快捷的方法来探明岩体的深部展布特征尤为重要。鉴于刘伟、傅文杰等[5,6]在石湖金矿开展音频大地电磁测量的有效性,本文通过在寺沟岩体开展的AMT测量工作,来研究岩体的电性结构特征,分析岩体的深部发育情况,为在寺沟岩体及其周边的深部找矿工作及钻探工程部署指明方向。
1 地质背景及电阻率特征
1.1 地质背景
图1
图2
1.2 矿床地质特征
已发现的矿体或矿化体主要赋存在石英斑岩岩体内(寺沟岩体),矿化主要为以银、铅、锌为主的多金属硫化物矿化,矿体多为囊状、筒状或多层复脉状,其规模和矿化强度与石英斑岩岩体分布有关:岩体内侧的隐爆角砾岩筒易形成规模大、矿化程度高的工业矿体,岩体与围岩接触带两侧的角砾状石英斑岩及外角砾岩带内则多形成脉状的多金属硫化物矿体。矿床品位不高但规模较大,银、铅、锌、金等呈共生状态,矿化不均匀,连续性较差。
石英斑岩为岩体的主要组成部分,斑状结构,斑晶主要为石英、长石,基质由钾长石、石英、绢云母等组成,块状构造,黄铁矿化、绢云母化等蚀变发育。隐爆角砾岩主要分布在石英斑岩体内,角砾成分主要为石英斑岩和浅粒岩,多呈棱角状、次棱角状或次圆状,角砾占比70%~90%,角砾大小一般为5~15 cm,胶结物主要由长英质岩粉胶结而成,黄铁矿化、方铅矿化等蚀变发育。
1.3 电阻率特征
表1为在研究区及周边采用露头小四极法取得的岩石电阻率参数,可以看出,浅粒岩、片麻岩等围岩的电阻率值一般大于700 Ω·m,呈相对高阻特征;岩体主要成分霏细岩、石英斑岩等的电阻率值一般小于500 Ω·m,呈相对低阻特征。可知寺沟岩体与围岩之间存在有明显电阻率差异,为本次研究工作提供了物性基础。
表1 太行山中段寺沟岩体实测岩石电阻率参数
| 岩性 | 备注 | ||
|---|---|---|---|
| 浅粒岩 | 718~8046 | 3704.5 | |
| 片麻岩 | 780~6475 | 2294.2 | |
| 石英斑岩 | 155~430 | 299.6 | 黄铁矿化发育 |
| 霏细岩 | 3.6~155.8 | 42.8 | 黄铁矿化发育 |
2 音频大地电磁测量工作方法
图3
图4
3 寺沟岩体AMT剖面电性结构分析
3.1 L41线电性结构分析
L41线位于寺沟岩体NW侧,在ZK4101中揭露为石英斑岩与蚀变互层, ZK4102自地表(海拔1 118 m)至海拔650 m主要揭露为浅粒岩和片麻岩,海拔650~420 m为石英斑岩及角砾岩;420 m以下为片麻岩。其电性层以垂向分布为特征,总体可划为高、低阻两个分区,其与钻孔投影见图5。
图5
低阻区主要分布于剖面中部,总体呈“Y”字型树杈状,其反演电阻率值多小于700 Ω·m,上部较窄,呈带状、哑铃状,至海拔600 m左右膨胀变宽,其下则呈宽缓柱状低阻特征,为石英斑岩的反映;剖面局部存在的团块状、条带状、椭球状中高阻体,为夹杂在石英斑岩体中的片麻岩、浅粒岩的综合反映。其中在ZK4102中海拔600 m左右区段的铜铅锌见矿区,钻孔揭露为隐爆角砾岩分布,同时也是低阻体膨胀变宽的部位。
高阻区主要分布在剖面两侧平距0~150 m及平距500~600 m段,呈团块状高阻特征,反演电阻率值多大于1 000 Ω·m,为片麻岩及浅粒岩的反映。
3.2 L33线电性结构分析
L33线位于研究区中部,ZK3302从地表(海拔1 073 m)至海拔830 m以石英斑岩为主,ZK3304自地表(海拔1 112 m)至海拔910 m为浅粒岩;910~770 m为蚀变岩,黄铁矿化发育;770~530 m为石英斑岩;530~110 m为蚀变岩,矿化蚀变发育。其电性层同样以垂向分布为特征,总体可划为高、低阻两个分区,其与钻孔投影见图6。
图6
低阻区分布于断面中部,特征与L41线相似,反演电阻率值小于700 Ω·m,总体表现为“Y”字型特征,为石英斑岩及蚀变带的综合反映;局部高阻体为夹杂在石英斑岩带中的片麻岩及浅粒岩。在低阻体膨大区域及岩体分支部位,为成矿较为有利的部位。
高阻区主要分布在断面两侧0~200 m及450~600 m段,反演电阻率值多大于1 000 Ω·m,呈面状高阻特征,钻孔揭露为片麻岩及浅粒岩的反映。
3.3 L29线电性结构分析
L29线位于研究区南部,其电性机构特征与L41及L33线总体面貌特征相似(图7)。
图7
低阻区同样位于断面图中部,表现为“Y”字型低阻体特征,推断为隐伏的石英斑岩及蚀变带。在Y字型交叉部位,具有与L41、L33线相似的电性结构特征,推断为隐爆角砾岩分布区域,有利于成矿。
高阻区主要分布在断面两侧0~200 m及500~600 m段,其反演电阻率值多大于1 000 Ω·m,根据上文两条测线钻孔揭露情况及断面相似特征,推断为片麻岩及浅粒岩的综合反映。
4 寺沟岩体综合电性结构分析和推断解释
图8为地电结构分析推断解释结果。图中3条断面一致性较好,电阻率总体呈两侧高、中间低特征,表现为“Y”型树杈状中低阻体,其反演电阻率值小于700 Ω·m。在海拔400~750 m,电阻率值一般在200~500 Ω·m,呈凹字型,为隐爆角砾岩的集中分布区域;而在“树杈”上端,局部存在电阻率值低于100 Ω·m的区域,呈哑铃状状、眼球状分布,根据钻孔揭露结果,为岩石破碎富水、裂隙密集、黄铁矿等蚀变发育地段。
图8
根据上述分析和推断解释结果,对寺沟岩体的三维空间分布进行了大致的勾勒。如图9所示,寺沟岩体总体呈“Y”字型,其中“Y”形左支(SW端)宽度较大,在L29线表现为隐伏岩体,充分表明寺沟岩体与SE侧出露的石英斑岩体是统一的整体;右支(NE端)在地表出露为霏细岩脉,在深部变宽并逐渐与左侧分支交汇;两分支交汇部位大致位于海拔600 m左右,其下岩体继续延伸,同时岩体收缩变窄,而蚀变带变宽,在探测深度外继续下延。
图9
5 寺沟岩体深部找矿预测及钻孔验证情况
音频大地电磁测量结果显示寺沟岩体与围岩之间电阻率差异明显,其矿体赋存主要有以下特征:
1) 在反演电阻率等值线梯度带内侧,为寺沟岩体与围岩的蚀变破碎带,其处于不同岩性的接触带部位,岩性条件较好,给后期含矿热液提供了空间,易于形成蚀变破碎带型多金属硫化物矿化带。
2) 在寺沟岩体海拔400~750 m的低阻区域,反演电阻率等值线收缩变窄并向上分叉,电阻率值在200~500 Ω·m,呈凹字型特征,推断为隐爆角砾岩发育的位置,该地段已揭露地段已发现较好的矿化,深部岩体分叉、汇集分布,围岩蚀变强烈,而AMT测量结果显示其深部膨胀变宽,指示工业矿体具有向下变富的可能。
3) 在地表浅部反演电阻率值低于100 Ω·m的眼球状、哑铃状区域,往往由于岩石破碎富水、裂隙密集,黄铁矿化发育所致。
在后期钻孔施工中,在L29线350 m处ZK2901海拔520~670 m段,揭露到隐爆角砾岩的分布,并揭露了60余米的银及多金属矿体,充分证实了本次深部预测的有效性。
6 结论
本次研究以音频大地电磁测量为基础,通过对钻孔剖面进行分析与钻孔揭露吻合较好的地电结构剖面,结合区内成矿地质条件及成矿理论,对寺沟岩体深部电性结构进行了分析,并对深部成矿空间进行了预测。得到以下主要结论和认识:
1) 通过在研究区内开展音频大地电磁测量,结合已知钻孔资料,详细分析了寺沟岩体的深部电性结构特征,揭示了寺沟岩体的空间发育形态,认为寺沟岩体总体呈“Y”字型,大致以海拔550 m为界,其上主要为宽度不大的岩脉;下部为宽度在200~300 m隐伏岩体。认为寺沟岩体与SE方向出露的石英斑岩体在深部是相互连通的。而在“Y”字型交叉部位,为隐爆角砾岩发育区。
2) 根据电性特征,划分了成矿有利地段,预测了寺沟岩体深部找矿方向。认为在高低阻等值线梯度密集带为岩体与围岩接触带,有利于形成蚀变破碎带型多金属硫化物矿床;在低阻体膨胀变宽及分支、复合部位(“凹”字型)为隐爆角砾岩分布区,在一定地质及温压条件下有利于形成隐爆角砾岩型多金属硫化物矿床。而在地表浅部附近分布的电阻率小于100 Ω·m的哑铃状、眼球状(超)低阻体,多为断裂带内岩石破碎富水、裂隙密集发育所致,其找矿意义不大。
3) 在太行山中段采用音频大地电磁测量研究深部找矿工作,可以有效探测岩(矿)体的深部发育特征、确定深部找矿前景,为深部钻探工程提供依据,为周边地区找矿提供参考。
参考文献
音频大地电磁测深法在新疆阿尔玛勒煤矿采空区勘查中的应用
[J].
DOI:10.11720/j.issn.1000-8918.2013.2.38
Magsci
[本文引用: 1]
在新疆阿尔玛勒煤炭采空区,依据音频大地电磁测深的基本原理,结合已有资料,建立了煤炭采空区的解释依据,并据此对所测剖面进行分析解释,推断出多个采空区。经钻孔验证,证实了推断结果的准确性,说明该方法在煤炭采空区的勘查中能取得较好的效果,为采空区勘查提供了一定的借鉴经验。
音频大地电磁测深法对正、逆断层的精细解释
[J].
DOI:10.11720/j.issn.1000-8918.2013.4.19
Magsci
[本文引用: 1]
<p>在隧道勘察中,使用音频大地电磁测深法(AMT)寻找断层、破碎带等。从正、逆断层地电模型的二维正演模拟出发,使用合成数据进行一维、二维反演,研究正、逆断层及低阻破碎带在实测数据拟断面和一维反演、二维反演结果上的区别,以确定如何利于现有的技术手段对断层破碎带D的倾向进行有效的定性、定量解释。从所获结果中可以得出,实测数据解释应以TM模式数据分层,TE模式数据判断倾向。</p>
音频大地电磁法在地下水质评价中的应用
[J].
DOI:10.11720/j.issn.1000-8918.2013.5.25
Magsci
[本文引用: 1]
以西北某区的地下水勘查为例,对音频大地电磁法的野外工作方法技术作了较详细的介绍,并对其应用效果进行分析。音频大地电磁法因其装备相对轻便,勘探深度相对较大,应用效果良好,在地下水勘查中有着广泛的应用前景。
音频大地电磁法在海水入侵动态监测中的应用
[J].
DOI:10.11720/j.issn.1000-8918.2013.2.23
Magsci
[本文引用: 1]
通过音频大地电磁法在莱州湾地区海水动态监测勘查中的应用成果,结合原有资料的综合研究,对研究区海水入侵现状,有了进一步的认识,并对咸淡水界面进行了详细的划分,取得了良好的环境地质效果。表明EH-4连续电导率成像系统在圈定海水侵染通道,确定咸、淡水界面及监测界面运移规律监测工作中的有效性。
MT资料处理与解释的Windows可视化集成系统
[J].本文论述了采用Delphi和FORTRAN语言混合编程实现的大地电磁资料处理与解释的Windows可视化集成系统--大地电磁测深数据管理器(MTDATAMNG)的一些主要特性。首先简单介绍了MTDATAMNG的设计思想和主要的程序框架,并对程序设计过程中的两个关键技术(面向对象编程技术和Delphi／FOR-TRAN混合编程技术)做了简单的说明;然后重点阐述了MTDATAMNG的主要功能,展示了该系统具有较为完备的数据备档存储方式、多种数据处理方式和图形显示格式、强大的正反演模拟功能(一维、二维正演,三维正演的数据接口,一维、二维反演,二维带地形反演)和多样的数据输入输出接口,表明该可视化系统整合了数据处理的各种技术,并具有三维数据处理能力;文章最后对MTDATAMNG的图形显示的主要功能做了进一步的图示说明。
大地电磁资料精细处理和二维反演解释技术研究(四)——阻抗张量分解的多测点-多频点统计成像分析
[J].
DOI:10.6038/cjg20140625
Magsci
[本文引用: 1]
基于大地电磁阻抗张量分解技术，本文提出了两种电性主轴方位的统计描述图像：随频率变化的统计分布成像（频率分布云图）和随测点序列变化的统计分布成像（测点分布云图）.这两种图像与传统的统计玫瑰图一起，较全面地描述了最佳主轴的分布特征.在进行构造维性分析过程中，通过定义二维有效因子<em>e</em><sub>2d</sub>，来压制一维结构和三维结构、突出纯二维结构的影响.<em>e</em><sub>2d</sub>被用于电性主轴的统计加权，有效地起到了滤波的作用；同时，统计成像中还考虑了数据质量的影响.为了得到稳定、高质量的区域阻抗张量数据，提出并实现了共主轴的多测点-多频点阻抗张量分解新算法.最终，完成了以上各项处理手段的可视化实现.本文通过两个理论模型和一个实测算例，以共轭阻抗法（CCZ法）为基础，展示了这一新技术的有效性.
阻抗张量分解技术在桂北地区AMT数据处理中的应用
[J].
DOI:10.11720/wtyht.2014.5.30
Magsci
[本文引用: 1]
<p>针对AMT测量中由于地表局部不均匀体影响引起的电场畸变效应，以及测线方向与构造走向不垂直等问题引起的一些反演偏差，以桂北地区为例，通过选择合适的方法开展阻抗张量分解，找到最佳的主轴方位，利用有限的资料，提取一维、二维偏离度等信息，并对电性结构的维性特征进行分析，最后使用最佳主轴方位角进行反演，从而得到了符合实际地质情况的反演电阻率断面。与钻孔资料进行对比，结果表明：该方法能够较好地分析地电结构的维性特征，有利于识别隐伏构造。</p>
印模法在AMT数据处理中的改进与应用
[J].
DOI:10.11720/wtyht.2015.2.34
Magsci
[本文引用: 1]
<p>在AMT数据处理中,反演模型的构建决定了最终的反演结果,不合理的反演模型直接导致反演结果的偏差。利用前人提出的印模法思想,对该方法进行了一些改进:以一维TM模式平均电阻率为均匀半空间模型电阻率进行二维反演,并以此反演结果作为元模型,全区一维平均电阻率为辅模型,理论探测深度为印模深度,构建新的反演模型。通过实例对比,认为采用该方法建立的模型能够较好地反映相应的地电结构,达到全区的平衡和统一,具有较好的应用效果。</p>
