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【摘 要】在墨地层中常规的直流电法勘探效果欠佳，利用可控源音频大地电磁法（CSAMT）对工作区进行勘探，反演结果清晰显示了盖层、侵入岩、断裂构造的展布情况，有效的圈定成矿的有利部位。
【关键词】可控源音频大地电磁法；铅锌矿矿勘探；含墨地层
0.前言
可控源音频大地电磁法（简称CSAMT）是一种使用人工发射可控制场源的电磁法。它有效解决了大地电磁法(MT)和音频大地电磁法(AMT)场源微弱和多变性等问题[1]。CSAMT在施工上具有轻便和快捷的特点，能够适应复杂地形条件下的勘探工作；它勘探深度大，在深部找矿工作中起到重要作用[2-3]。
工作区出露的岩性主要有花岗斑岩（γπ），黑云母二长花岗岩（Pt2T）；远古界辽河群盖县组( Lgx1)含墨变粒岩、黑云片岩以及第四系(Q4)砂砾岩、粘土。盖县组的含墨地层为浅部盖层，深部为侵入岩体。隐伏铅锌矿矿体受控于构造破碎带及侵入岩。为了查清构造破碎带深部的发育情况、侵入岩的分布状态以及确定成矿有利部位，而常规的直流电法难以穿透含墨地层[4-5]，因此投入CSAMT法进行勘探。
1.地球物理特征
根据物性测量工作所获物性参数，矿区内主要岩（矿）石介质的电性参数见表1。
从表1中可以看出，极化率特征上铅锌矿（化）体、黄铁矿（化）体、含墨变粒岩的极化率较高，一般都＞5%，含墨变粒岩及黄铁矿化体的极化率值最大，铅锌矿（化）体的极化率次之，其它围岩如透闪岩、黑云母片岩石及花岗岩等的极化率均较低，一般都＜2.5%，因此，高极化率特征很容易将金属矿（化）体及含墨岩石与围岩区分出来；电阻率特征上铅锌矿（化）体、黄铁矿（化）体和含墨变粒岩的电阻率相对较低，一般情况下＜2000Ω.m，表现为中低电阻率特征；其它岩石的电阻率均较高，一般情况下＞4000Ω.m，为高阻率特征。综上可以看出，铅锌矿等金属矿化体和围岩有明显的电性差异，具备开展物探工作的前提，但是含墨岩石会造成干扰。
表1 主要岩（矿）石电性参数变化范围一览表
岩（矿）石名称 标本快数 电阻率值ρ(Ω.m)
最小值 最大值 常见值
铅锌矿（化）体 17 23 2021 ＜100
黄铁矿（化）体 15 28 7142 200~1500
砾岩 14 923 32187 550~11000
黑云母片岩 17 815 18390 6000~9000
含墨变粒岩 18 562 4532 1200~3000
透闪岩 15 500 11540 800~5000
花岗斑岩 16 2581 15315 3000~8000
闪长玢岩 15 2315 12456 740~12000
石英脉岩 15 2683 14572 500~15000
2.方法原理
可控源音频大地电磁测深多以有限长接地导线为水平电偶极源， 应用赤道偶极装置进行标量观测，采集电场水平分量 以及正交方向上的磁场水平分量 。利用他们的比值计算卡尼亚电阻率 并进行反演，再根据反演电阻率拟断面图进行地质推断解释。
由电磁波传播理论及麦克斯韦方程组可以推导出均匀半空间水平电偶极源地面上的 及 公式[2]：
（1）
（2）
式中I为供电电流强度；AB为供电偶极长度；r为场源到接收点的距离； 为波常数， ； ， ， ， 为虚宗量贝塞尔函数：
式中 是欧拉常数。
当| |>>1，即波区场时，将（1）式沿x方向的电场（ ）与（2）式沿y方向的磁场（ ）相比，可得视电阻率（ ）公式：
（3）
式中 代表频率，视电阻率 也称卡尼亚电阻率。
又根据电磁波的趋肤效应理论，可推导出趋肤深度公式：
（4）
式中 代表探测深度，代表地表电阻率， 代表频率。
从（4）式可见，当地表电阻率固定时，电磁波的传播深度（或探测深度）与频率成反比，故可以通过改变发射频率来改变勘探深度。
3野外工作方法
此次勘探使用加拿大凤凰公司所生产的V8网格化多功能电法仪系统。该系统不但探测深度大、观测精度高，而且抗干扰能力强。先进行方法试验后选择合适的技术参数，尤其是对工作频率 的选择以及收发距R的确定，以保证在波区场进行数据采集。考虑到本区的探测深度要求，通过试验后选择供电偶极距AB=2km，收发距R=8km，点距d=40m，最小频率 =1Hz，最大电流 =18A。
4.数据处理技术与解释
4.1 数据处理
采集数据后，应用CMTpro软件对采集数据进行初步编辑处理，剔除坏点、飞点，压制噪声；使用MTSOFT2D软件进行数据编辑、静位移校正、地形校正及过渡区校正。对预处理后的数据，进行一维反演和二维反演。结合本区物性资料和地质资料，对反演断面图进行地质解释，推断地质体的性质、深度、形态及产状等。
4.2成果解释
114勘探线反演电阻率普遍在200～14000Ω.m之间，剖面浅表为中低阻，108至112、大号点的浅中部位反应为高阻异常，-整个剖面被条带状的低阻异常从中贯穿，低阻异常电阻率在500～1000Ω.m之间（图1）。108到140对应地表出露为黑云二长花岗岩， 140点到172点地表出露为盖县组地层，280m到-200m的高阻异常电阻率在2000～12000Ω.m之间，推测为花岗侵入岩所引起。断面上条带状的低阻异常形态规整，界限清晰，略向大号点倾斜，下延较深，电阻率在50～1000Ω.m之间，推测该低阻异常为深大断裂F及蚀变带所致。132点到152点200m到100m处高电阻率的不连贯部位电阻率小于500Ω.m，低阻异常分布不规则，对应为侵入岩体的接触带，是有利的成矿部位。
图1 CSAMT法114线反演电阻率剖面图
5.结论
（1）CSAMT法能有效穿透低阻屏蔽层。在有石墨干扰的地方勘探效果比常规直流电法好。
（2）受地形起伏、地表不均匀体的影响，一维反演结果往往存在静态效应，二维反演的效果相对较好。
参考文献：
[1] 汤井田、何继善．可控源大地电磁法及其应用[M]．中南工业大学出版社，2005．
[2] 石昆法．可控源音频大地电磁法理论与应用[M]．北京：科学出版社，1999．
[3] 黄力军、张威、刘瑞德等．可控源音频大地电磁测深法寻找隐伏金属矿的作用 [J]．物探化探计算技术，2007，29[增刊]，55-59．
[4] 辽宁省地质矿产局．辽宁省区域地质志[M]．北京：地质出版社，1989．
[5] 成江明．可控源音频大地电池法在隐伏煤矿区的应用[J]．地球物理学进展，2008，23(4)：1269-1272．
[6] 马振波、燕长海、李中明等．CSAMT在河南郁山大型隐伏铝土勘查中的应用[J]．物探与化探，2012，36(4)：688-691
【关键词】可控源音频大地电磁法；铅锌矿矿勘探；含墨地层
0.前言
可控源音频大地电磁法（简称CSAMT）是一种使用人工发射可控制场源的电磁法。它有效解决了大地电磁法(MT)和音频大地电磁法(AMT)场源微弱和多变性等问题[1]。CSAMT在施工上具有轻便和快捷的特点，能够适应复杂地形条件下的勘探工作；它勘探深度大，在深部找矿工作中起到重要作用[2-3]。
工作区出露的岩性主要有花岗斑岩（γπ），黑云母二长花岗岩（Pt2T）；远古界辽河群盖县组( Lgx1)含墨变粒岩、黑云片岩以及第四系(Q4)砂砾岩、粘土。盖县组的含墨地层为浅部盖层，深部为侵入岩体。隐伏铅锌矿矿体受控于构造破碎带及侵入岩。为了查清构造破碎带深部的发育情况、侵入岩的分布状态以及确定成矿有利部位，而常规的直流电法难以穿透含墨地层[4-5]，因此投入CSAMT法进行勘探。
1.地球物理特征
根据物性测量工作所获物性参数，矿区内主要岩（矿）石介质的电性参数见表1。
从表1中可以看出，极化率特征上铅锌矿（化）体、黄铁矿（化）体、含墨变粒岩的极化率较高，一般都＞5%，含墨变粒岩及黄铁矿化体的极化率值最大，铅锌矿（化）体的极化率次之，其它围岩如透闪岩、黑云母片岩石及花岗岩等的极化率均较低，一般都＜2.5%，因此，高极化率特征很容易将金属矿（化）体及含墨岩石与围岩区分出来；电阻率特征上铅锌矿（化）体、黄铁矿（化）体和含墨变粒岩的电阻率相对较低，一般情况下＜2000Ω.m，表现为中低电阻率特征；其它岩石的电阻率均较高，一般情况下＞4000Ω.m，为高阻率特征。综上可以看出，铅锌矿等金属矿化体和围岩有明显的电性差异，具备开展物探工作的前提，但是含墨岩石会造成干扰。
表1 主要岩（矿）石电性参数变化范围一览表
岩（矿）石名称 标本快数 电阻率值ρ(Ω.m)
最小值 最大值 常见值
铅锌矿（化）体 17 23 2021 ＜100
黄铁矿（化）体 15 28 7142 200~1500
砾岩 14 923 32187 550~11000
黑云母片岩 17 815 18390 6000~9000
含墨变粒岩 18 562 4532 1200~3000
透闪岩 15 500 11540 800~5000
花岗斑岩 16 2581 15315 3000~8000
闪长玢岩 15 2315 12456 740~12000
石英脉岩 15 2683 14572 500~15000
2.方法原理
可控源音频大地电磁测深多以有限长接地导线为水平电偶极源， 应用赤道偶极装置进行标量观测，采集电场水平分量 以及正交方向上的磁场水平分量 。利用他们的比值计算卡尼亚电阻率 并进行反演，再根据反演电阻率拟断面图进行地质推断解释。
由电磁波传播理论及麦克斯韦方程组可以推导出均匀半空间水平电偶极源地面上的 及 公式[2]：
（1）
（2）
式中I为供电电流强度；AB为供电偶极长度；r为场源到接收点的距离； 为波常数， ； ， ， ， 为虚宗量贝塞尔函数：
式中 是欧拉常数。
当| |>>1，即波区场时，将（1）式沿x方向的电场（ ）与（2）式沿y方向的磁场（ ）相比，可得视电阻率（ ）公式：
（3）
式中 代表频率，视电阻率 也称卡尼亚电阻率。
又根据电磁波的趋肤效应理论，可推导出趋肤深度公式：
（4）
式中 代表探测深度，代表地表电阻率， 代表频率。
从（4）式可见，当地表电阻率固定时，电磁波的传播深度（或探测深度）与频率成反比，故可以通过改变发射频率来改变勘探深度。
3野外工作方法
此次勘探使用加拿大凤凰公司所生产的V8网格化多功能电法仪系统。该系统不但探测深度大、观测精度高，而且抗干扰能力强。先进行方法试验后选择合适的技术参数，尤其是对工作频率 的选择以及收发距R的确定，以保证在波区场进行数据采集。考虑到本区的探测深度要求，通过试验后选择供电偶极距AB=2km，收发距R=8km，点距d=40m，最小频率 =1Hz，最大电流 =18A。
4.数据处理技术与解释
4.1 数据处理
采集数据后，应用CMTpro软件对采集数据进行初步编辑处理，剔除坏点、飞点，压制噪声；使用MTSOFT2D软件进行数据编辑、静位移校正、地形校正及过渡区校正。对预处理后的数据，进行一维反演和二维反演。结合本区物性资料和地质资料，对反演断面图进行地质解释，推断地质体的性质、深度、形态及产状等。
4.2成果解释
114勘探线反演电阻率普遍在200～14000Ω.m之间，剖面浅表为中低阻，108至112、大号点的浅中部位反应为高阻异常，-整个剖面被条带状的低阻异常从中贯穿，低阻异常电阻率在500～1000Ω.m之间（图1）。108到140对应地表出露为黑云二长花岗岩， 140点到172点地表出露为盖县组地层，280m到-200m的高阻异常电阻率在2000～12000Ω.m之间，推测为花岗侵入岩所引起。断面上条带状的低阻异常形态规整，界限清晰，略向大号点倾斜，下延较深，电阻率在50～1000Ω.m之间，推测该低阻异常为深大断裂F及蚀变带所致。132点到152点200m到100m处高电阻率的不连贯部位电阻率小于500Ω.m，低阻异常分布不规则，对应为侵入岩体的接触带，是有利的成矿部位。
图1 CSAMT法114线反演电阻率剖面图
5.结论
（1）CSAMT法能有效穿透低阻屏蔽层。在有石墨干扰的地方勘探效果比常规直流电法好。
（2）受地形起伏、地表不均匀体的影响，一维反演结果往往存在静态效应，二维反演的效果相对较好。
参考文献：
[1] 汤井田、何继善．可控源大地电磁法及其应用[M]．中南工业大学出版社，2005．
[2] 石昆法．可控源音频大地电磁法理论与应用[M]．北京：科学出版社，1999．
[3] 黄力军、张威、刘瑞德等．可控源音频大地电磁测深法寻找隐伏金属矿的作用 [J]．物探化探计算技术，2007，29[增刊]，55-59．
[4] 辽宁省地质矿产局．辽宁省区域地质志[M]．北京：地质出版社，1989．
[5] 成江明．可控源音频大地电池法在隐伏煤矿区的应用[J]．地球物理学进展，2008，23(4)：1269-1272．
[6] 马振波、燕长海、李中明等．CSAMT在河南郁山大型隐伏铝土勘查中的应用[J]．物探与化探，2012，36(4)：688-691