广域电磁法在都龙铜街-曼家寨矿区的探索应用

广域电磁法在都龙铜街-曼家寨矿区的探索应用

李湖玲

云南华联锌铟股份有限公司  云南马关  663701

摘要：云南省马关县铜街-曼家寨矿区于华南褶皱系与扬子地块、印支地块、三江褶皱系等构造单元交接部位，是我国三大锡石硫化物矿床之一和重要的锡锌铟多金属资源基地。目前铜街-曼家寨矿区生产规模为360万吨/年，选矿能力为12000吨/日。铜街曼家寨露天采场已实现规模化开采近30年，随着近年来铜街-曼家寨露天采场开采标高逐步降低，资源高速消耗，为进一步做强做大企业，巩固公司资源优势地位，需扩大资源储备。通过采用广域电磁法勘探和综合地质解译，研究铜街-曼家寨矿区中深部地质体展布形态，了解F0、F1构造的深部延伸情况，摸清侵入岩体的顶界面形态，分析成矿空间架构，圈定找矿靶区，为今后找矿工作提供物理依据。

关键词：广域电磁法、铜街-曼家寨、解译

1 引言

云南省马关县都龙锌锡多金属矿床，是我国三大锡石硫化物矿床之一和重要的锡锌铟多金属资源基地。矿区位于华南褶皱系与扬子地块、印支地块、三江褶皱系等构造单元交接部位，属于云南重要的成矿区―老君山锡钨多金属成矿区。铜街曼家寨露天采场已实现规模化开采近30年，目前铜街-曼家寨矿区生产规模为360万吨/年，选矿能力为12000吨/日。随着近年来铜街-曼家寨露天采场开采标高逐步降低，资源高速消耗，为进一步做强做大企业，巩固公司资源优势地位，需扩大资源储备。通过采用广域电磁法勘探和综合地质解译，研究铜街-曼家寨矿区中深部地质体展布形态，了解F0、F1构造的深部延伸情况，摸清侵入岩体的顶界面形态，分析成矿空间架构，圈定找矿靶区，为今后找矿工作提供物理依据。

2 矿区地质及地球物理特征

2.1矿区地质

矿区地层整体倾向西，自西向东依次为寒武系、新寨岩组和南温河片麻状花岗岩，赋矿围岩主要为新元古界新寨岩组，其岩性主要为石英云母片岩、石英二云母片岩，内部夹碳酸盐岩透镜体。矿区构造主要为近南北向的F0、F1、F2断裂及北西向展布的马关都龙断裂，F0、F2断裂分别控制了矿区赋矿围岩的东西边界，马关都龙断裂控制了矿区赋矿围岩的北界。矿区内发育多期次岩浆岩及岩脉，东部为志留系南温河片麻状花岗岩，北部为燕山期老君山复式岩体，西部F2断裂附近及矿区不同位置均发育近南北向展布的花岗斑岩脉。老君山复式岩体从矿区北部向南延伸，隐伏于赋矿围岩新寨岩组之下，与成矿关系密切。花岗斑岩脉在区内广泛发育，其形成时代较老君山复式岩体晚，侵位于新寨岩组变质岩及寒武系地层中，并切割改造似层状矿体。

矿区现揭露不同规模矿体几百个，赋存于新寨岩组地层形成的复式背斜—构造带内，空间展布受地层岩性、断裂构造及岩浆岩侵位等多因素耦合控制明显，背斜鞍部、两翼构造断裂带及岩性过渡带为其主要有利赋矿部位。矿体在空间上主要表现为似层状、透镜状、囊状、扁豆状等形态，在平面上呈南北向展布且以10°～15°向南倾伏；剖面上大致沿层面产出或与地层斜交，部分区域呈叠瓦状排列，其外形具有分支复合、膨胀收缩等特征，大型矿体内存在大理岩片岩残留体夹石。矿石类型主要为夕卡岩型锡石硫化物及少量石英脉型、碳酸盐岩型矿石，主要金属矿物包括: 铁闪锌矿、锡石、黄铜矿、雌黄铁矿、黄铁 矿、黄铜矿及毒砂等。脉石矿物包括: 透辉石、阳起石、绿泥石、透闪石、金云母、石英、萤石、方解石，以及少量石榴子石等，不同类型夕卡岩其硅酸盐矿物存在差异。矿石结构多样，主要包括自形—半自形、他形、放射状结构等。矿石构造主要为致密块状、稠密浸染状、斑点状、 层纹状及囊状等。

都龙锡锌铟多金属矿床的形成由于受老君山复式岩体强烈的岩浆热液、有利的构造变形及多种类型的围岩岩性共同作用，围岩蚀变广泛发育且强度较大。总体上围岩蚀变主要发育于新寨岩组内部，且沿断裂带呈南北向带状展布。矿区围岩蚀变主要有夕卡岩化、绿泥石化、方解石化、萤石化、硅化及绢云母化等。其中同成矿关系最为密切的围岩蚀变主要包括夕卡岩化、绿泥石化和萤石化。常见的主要硅酸盐矿物有透辉石、阳起石、透闪石、绿泥石、绿帘石等。

2.2地球物理特征

地层岩石的电性差异是引起电阻率异常的基本因素，因此，了解地层岩石的电阻率参数是做好广域电磁法资料解译工作的基础。本次采集矿区主要地层、主要岩石类型标本228块，完成电阻率、极化率等物性测量工作。钻孔内主要采集有石英云母片岩、矽卡岩片岩、大理岩、含矿化矽卡岩、花岗岩，在地表采场内主要采集有片麻状花岗岩，硅质岩、氧化矿体，矿化矽卡岩。岩（矿）石物性参数统计见表1：

表1 铜街-曼家寨矿区岩（矿）石电性参数表 

从矿区采得岩矿石标本测得的物性参数来看，得出以下特征：研究区岩（矿）石的电阻率有高中低三个明显的层次，其中花岗岩具有明显的高阻电性特征，大理岩、片麻状花岗岩、硅质岩表现为中高-中阻电性特征，石英云母片岩、无矿化矽卡岩表现为中低阻特征，矿化矽卡岩、氧化矿石和硫化矿石、磁铁矿则表现为明显的低阻电性特征。一般金属硫化物矿石、矿化岩石都是低阻高极化率特征，而围岩则是高阻低极化率，矿区各岩性层有明显电性差异，具备开展广域电磁法工作前提。

由于地下的电阻率不仅仅与岩石的成分有关，更与地下的地质构造相关，并且岩石标本被采集后，压力、温度、含水量、围岩条件均发生了巨大的变化，导致在室内进行岩石标本的电阻率测试结果与实际情况有很大区别，有时能达到一个数量级的差异，因此室内岩石标本电阻率测试数据只能作为参考。

3.方法介绍

广域电磁法是由中南大学何继善院士提出的一种人工源频率域电磁测深新方法，是利用电性特征分析预测地层发育、构造形态、断裂展布的电法类勘探技术，在包括远区也包括部分非远区在内的广大区域进行测量，观测人工源电磁场的一个分量，计算广域视电阻率值，这就是广域电磁法的基本原理。该方法具有勘探深度大、观测范围广、探测速度快，测量精度高、抗干扰能力强、适应性强等特点。

广域电磁法也是一种人工源频率域电磁勘探方法，通过发送与接收不同频率的信号来探测不同深度的地电信息。广域电磁法发送的是伪随机电流信号，而不是普通广域电磁法的变频方法，一次所发送的伪随机电流信号中包含多个主频成分，它们的振幅大小相近。广域视电阻率的计算公式是严格的，没有近似舍弃的，可以在非远区工作，而且只需要测量电磁场的一个分量。广域电磁法摒弃了CSAMT变频发送、只能在远区测量、且必须测量正交两个电磁场分量的弱点。

4.广域电磁法深部探测

4.1 测线布置

本次广域电磁法测量剖面工作部署在铜街-曼家寨采矿权范围以及外围东、西侧，共计完成测线5条，线号分别为GY1线至GY5线，分别与矿区101、87、71、51、33勘探线位置重合。测线方向基本垂直于主要矿体及南北向向控矿构造，测线方位90°线距300-400m、点距40m，总计完成广域物理点278个，质检点18个，质检率6.47%。

图1铜街-曼家寨矿区广域电磁法测线布置图

4.2 数据处理

综合解译前先对数据进行了去噪处理和静态校正。大量噪声的存在会影响广域电磁法数据的信噪比水平，而针对不同噪声有不同的去噪方法，其中电磁法的噪声主要包括：仪器噪声、天然电磁噪声、人文噪声。本次研究区位于铜街-曼家寨采场区域内，电磁干扰相对较少，仅在GY5线穿过办公区域、工频干扰影响较大，个别地方影响电磁采集信号，造成了局部电场畸变，针对地形引起的噪声采取加权正演处理。

静态效应的存在严重影响广域电磁法的解译，出现虚假的陡立深大断裂或垂向大延深的异常体，同时也会严重影响一维解译，电阻率值和层厚都产生较大的误差。静态校正首先需对其进行识别，通过综合应用相关系数、小波变换等方法对静态效应进行识别，并结合掌握的地质资料和地形起伏情况进行判断，以区分静态效应和异常响应。采用人机交互的方式充分应用空间滤波和中值滤波等校正方法对电场进行静态校正，然后采用静态校正后的电场计算视电阻率，通过静态校正处理后，数据得到明显改善。

4.3 综合解释

根据电性统计分析研究，研究区岩（矿）石具有较为明显的电性差异，按视电阻率从高到低的顺序依次为花岗岩→片麻状花岗岩→大理岩→硅质岩→石英云母片岩→矽卡岩→矿化矽卡岩→硫化、氧化、磁铁矿石。各地层的电性特征则不稳定，主要受地层岩性组构特征、破碎和节理发育程度、含水性、矿化蚀变及其强度等多因素联合影响。GY1、GY2、GY3、GY4、GY5共5条测线所处构造单元和地层电性特征大致相同，5条测量地层单元均较简单，主要为寒武系田蓬组，新寨岩组及团田组。5条测线共推断出12条断层，与矿区平面地质资料图上圈定的断裂吻合度较高，圈定找矿靶区20处。5条测线均反应深部大范围发育高阻地质体，反映深部隐伏岩体大规模分布，为燕山期老君山岩体。GY1推测该测线上隐伏花岗岩标高900-1100，顶界呈舒缓波状起伏，整体中间较高，向西侧伏，随F1、F0断裂呈侵位变高。深部低阻条带明显，推测深部条带状低阻体可能为地表不均匀电性体引起的静态效应。GY2推测该测线上隐伏花岗岩标高600-1000m，顶界呈舒缓波状起伏，整体中间较高，向西侧伏，随F1、F0断裂呈侵位变高。深部低阻条带明显，推测深部条带状低阻体为地表不均匀电性体引起的静态效应。GY3推测该测线上隐伏花岗岩标高500-900m，顶界呈波状起伏，整体中间较高，向西侧伏，随F1、F0断裂呈侵位变高。深部见有明显低阻体带状异常，该异常体为F0构造深部延伸方向，可能为两期岩体交界，据前人资料，暂无地质成矿规律支撑，在后期补充其他物探工作或地质综合研究后，可做进一步探索验证，但从条带低阻体分布关系可以看，地表及浅部存在已知矿体或构造引起的低阻体时，深部低阻条带明显，推测深部条带状低阻体可能为地表不均匀电性体引起的静态效应

。GY4推测该测线上隐伏花岗岩标高440-890m，顶界呈波状起伏，整体西侧较高，向西侧伏，随F1、F0断裂呈侵位变高。深部见有明显低阻体带状异常，从条带低阻体分布关系可以看，地表及浅部存在已知矿体或构造引起的低阻体时，深部低阻条带明显，推测深部条带状低阻体为地表不均匀电性体引起的静态效应。GY5推测该测线上隐伏花岗岩标高300-890m，顶界呈波状起伏，整体西侧较高，向西侧伏，随F1、F0断裂呈侵位变高。

图4  GY3线综合解译图 图5  GY4线综合解译图

图6  GY5线综合解译图

5.结论

本次工作对广域电磁法勘探数据进行了系统的数据处理、定性分析、定量反演计算，岩（矿）石物性统计数据为基础，结合区内已知地质资料，进行综合地质解释分析。反演深度1500m达到标高-400m，数据有效。结合区内已知地质资料、岩石电性分析等资料进行了综合地质解译。总结了铜街-曼家寨矿区成矿规律，归纳了测区广域电磁法剖面探测能识别提取的硫化物锡锌多金属矿矿化类型。在充分分析矿区地质成矿规律后，结合矿体电性特征、极化率特征，在5条广域电磁法剖面上圈定有利的找矿靶位20处，为矿山下一步开发提供依据。

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