可控源音频大地电磁测深成果图

❶ 可控源音频大地电磁测深

依据前面的知识，基于低频成分大地电磁场的MT法主要用于研究地球深部构造。为了更好地研究人类当前采矿活动深度范围内(几十米至几千米)的地电构造，在MT法的基础上，形成了音频大地电磁法(AMT)。其工作方法、观测参数和MT法相同，不过，它观测音频(n×10^-1～n×10³)大地电磁场。因为它的工作频率较高，故其探测深度对资源勘查比较合适，而且生产效率也比MT法高。然而，天然场源并不总能提供足够强的信号，在0.1～10Hz段尤其如此，这给观测造成了困难。为了取得符合质量要求的观测数据，需要采用多次叠加技术，测量时间长，工作效率较低。为了克服AMT法的上述困难，20世纪70年代初，加拿大多伦多大学的D.W.Strangway教授和他的学生M.A.Goldstein提出沿用AMT的测量方式，观测人工供电产生的音频电磁场。由于所观测电磁场的频率、场强和方向可由人工控制，而其观测方式又与AMT法相同，故称这种方法为可控源音频大地电磁法(CSAMT)。

CSAMT采用人工场源有磁性源和电性源两种，实际工作中多采用电性源。电性源CSAMT法的收发距可达到十几千米，因而探测深度较大。在寻找浅部隐伏金属矿，油气构造勘探，推覆体或火山岩下找煤，地热资源勘查和水文、工程地质勘察等方面，CSAMT均取得了良好的地质效果。

4.3.3.1 CSAMT 的分类

根据场源和测量方式的不同可将CSAMT分为以下几类(图4.3.4)：

图4.3.4 常用的CSAMT类型

a—标量CSAET；b—标量CSAMT；c—矢量CSAMT；d—部分张量CSAMT；e，f—张量CSAMT

(1)CSAET

CSAET是Controlled Source Audio-frequency Electrotellurics的简写，称为可控源音频大地电流法。用CSAET时，只布置一个场源，测量一个分量E_x或E_y，或测量一个与被测量电场垂直的水平磁场分量，以计算卡尼亚视电阻率。CSAET只能用于一维构造而且磁场相当均匀的地区的普查工作。

(2)标量CSAMT

标量CSAMT布置一个场源，而在测点同时测量互相垂直的水平电磁场分量(E_x、H_y或E_y、H_x)，并以此计算卡尼亚视电阻率。它具有效率高，成本低的特点，是目前大多数CSAMT工作者采用的测装置。标量CSAMT用于一维或已知构造主轴方向的二维地区，在构造复杂地区，标量CSAMT的成功与否取决于场源和测量方位的选择以及资料采集的密度。例如，一条直线延伸且倾角很陡的断层，如果场源偶极垂直于断层的走向(TM极化)，用标量法可以取得较好的探测效果；但如果场源偶极平行于断层布置(TE极化)，就很难识别断层及其位置。在构造复杂的地区，最好做网格状标量 CSAMT，或者采用矢量或张量CSAMT。

(3)矢量CSAMT

矢量CSAMT也只用一个场源，在测量点观测4个(E_x，E_y，H_x，H_y)或5个(再加一个H_z)电磁场分量。矢量CSAMT可用于研究二维或三维构造，但与张量测量相比，反演的非唯一性较严重。由于矢量测量比张量测量少50%的采集和处理工作，因此其耗费也较低。

(4)张量CSAMT

张量测量要求布置两个场源。因为与天然大地电磁场不同，单场源的电磁场的极化方向是固定的，不能用测量的结果计算张量阻抗要素。因此，必须使用2个极化方向的场源。两个场源既可互相正交布置(图4.3.4e)，也可分开布置(图4.3.4d，f)。用张量测量时，必须记录5个分量(E_x，E_y，H_x，H_y，H_z)。张量CSAMT可提供关于二维和三维地电特征的丰富信息，适用于详查研究复杂地电结构。不过，其生产效率低，所以生产中很少使用。

4.3.3.2 标量CSAMT 测量方式

实际工作中常采用标量CSAMT观测方式。图4.3.5示出了最简单的电性源CSAMT法标量测量的布置平面图。CSAMT的供电偶极距一般为1～3km，通过沿一定方向(设为x方向)布置接地导线AB并向地下供入某一音频的谐变电流。在其一侧或两侧60°张角的扇形区域内，沿x方向布置测线，逐个测点观测沿x方向相应频率的电场分量E_x和与之正交的磁场分量H_y，进而计算视电阻率。由式(4.3.4)的第一式和第四式可得

电法勘探

此式即卡尼亚电阻率表达式。和常规MT一样，如电场的单位取为mV/km，磁场单位取为nT，则式(4.3.14)为

电法勘探

视阻抗相位为观测点上电场和磁场之间的相位差，即

φ_ω=φ_Ex-φ_Hy (4.3.16)

与ρ_ω一样，也可以通过φ_ω的变化规律来研究地下地质情况。事实上，对于满足线性、时不变条件的大地，阻抗Z(ω)和相位φ(ω)可通过希尔伯特变换联系起来。宗吉(K.L.Zonge，1972)曾导出了其间的近似关系式

电法勘探

由式(4.3.17)可以看出，视相位是视电阻率随频率的变化率。因此，利用视相位这一参数可克服CSAMT法中近地表电性不均引起的静位移。

实际测量中，通常用多道仪器同时观测沿测线布置的6～7对相邻测量电极(简称“排列”)间的E_x和位于该排列中部一个磁探头的H_y(图4.3.5)。由于磁场沿测线的空间变化一般不大，故可用H_y近似代表整个排列各测点的正交磁场分量。这样，一次测量便能完成整个排列6～7个测点的观测。

图4.3.5 CSAMT在垂向区测量布置图

❷ 可控源音频大地电磁法应用实例

（一）山西沁水盆地的应用效果

CSAMT法在该盆地的任务是探测奥陶系高阻灰岩顶面的起伏，研究其与上覆地层构造的继承关系，以查明该区的局部构造和断裂分布。野外观测采用AB＝2km的双极源，供电电流为n A～20 A，测量电极距MN＝200m，收发距r＝6km～10km，大于探测目标奥陶系灰岩顶面深度（1km～2km）的三倍。测深点距一般为500m，测深频段为2^－1Hz～2¹²Hz。

图4-8-3示出了一条剖面的工作成果。其中（a）图为经过近场校正（近场校正是指在近区计算的视电阻率发生畸变，需要把它校正到接近大地真电阻率）的视电阻率ρ_S拟断面图。可以看出，由于静态效应（静态效应是指当近地表存在局部导电性不均匀体时，电流流过不均匀体表面而在其上形成“积累电荷”，由此产生一个附加电场，使实测的视电阻率绘制在双对数坐标系会发生上下平移），图上出现了四个陡立等值线异常（49-9，47-18，43-22和41-24点）。它们造成存在陡立断层或岩脉的假象，也使整个断面上的局部构造形态难以辨认。为此，采用空间滤波法作了静校正。对该区实测资料的分析发现，较高频段（2⁶Hz～2⁹Hz）视电阻率变化平缓，标志表层覆盖层下有一厚度、深度和导电性都较稳定的电性层（这与已知的地质和物探资料相吻合）。故作静校正时，选取各测深点f＝2⁶Hz，2⁷Hz，2⁸Hz和2⁹Hz四个频点的实测视电阻率值计算平均视电阻率ρ_S，滤波窗口宽度选为D＝5。图4-8-3（b）是经过空间滤波处理后的

拟断面图，其上已不再存在前述陡立等值线异常带假象，下部反映奥陶系基岩起伏的高阻等值线变得十分圆滑和轮廓清晰。对静校正后的数据做了一维定量解释，结果示于图4-8-3（d）。由图可见，CSAMT推断的石炭-二叠系（C-P）和奥陶系（O）地层界线以及划分出的断层位置，与同一剖面地震勘探的结果吻合非常好。

图4-8-3 山西沁水盆地CSAMT和地震勘探综合剖面图

（a）做了近场校正，但未作静校正的ρ_S拟断面图（单位Ω·m）；（b）做静校正后的

拟断面图（单位Ω·m）；

（c）CSAMT视相位φ_S拟断面图（单位mrad）；（d）地震（实线）和CSAMT（虚线）确定的地层断面

对比图4-8-3（a）、（b）、（c）、（d）可以看出，静校正后的

拟断面图也大体上能反映地下构造形态（c）图，而且没有（a）图那样复杂的陡立等值线异常带。另一方面，图4-8-3（c）的下部φ_S等值线十分平缓，对地下构造反映不很清楚。这说明单纯利用相位资料作解释或作静校正，有可能遗漏或模糊地下实际存在的横向电性变化。

（二）新疆阿舍勒铜矿的应用效果

图4-8-4 新疆阿舍勒铜矿2875线CSAMT法视电阻率拟断面图

（a）作了静校正，但未作静校正的ρ_S/（Ω·m）拟断面图；

（b）作了静校正和静校正的

（Ω·m）拟断面图

新疆阿舍勒铜矿是与潜火山作用有特殊密切关系的潜火山热液黄铁矿型铜矿床。矿石富含黄铁矿，为良导电体，是CSAMT法有利的找矿目标。图4-8-4是根据该矿2875线CSAMT法观测结果，整理出的视电阻率拟断面图（收发距r＝6.1km，测量电极距MN＝测点距Δx＝50m）。其中，（a）图经过近场校正，但未做静校正，在零乱和总趋势呈陡立的ρ_S等值线背景上，可划分处四个局部低阻异常和若干个高阻圈闭，很难作推断解释。为校正明显存在的静态效应，对（a）图所示资料用空间滤波法作了静校正。考虑到该区最高频（f＝2¹²Hz）的观测质量较差，选用f＝2¹¹Hz，2¹⁰Hz和2⁹Hz三个频点的实测ρ_S值计算各测深点的平均视电阻率ρ_S，并以D＝5的窗口做空间滤波。（b）图是经过校正后的

拟断面图，图中没有贯穿整个频段的陡立等值线，清晰地呈现出两个局部低阻异常（20号点下的50Ω·m低阻闭合圈是静校正不完全留下的静态效应“痕迹”，不将其作为有意义的异常）。其中，1号测点下的低阻闭合圈，与钻探控制的已知富矿相对应；13号点下的低阻是新发现的异常。结合其他地质、物化探资料，推断此低阻异常是地下存在良导电含铜黄铁矿体的反映。用Bostick法对13号点经过近场和静位移校正后的视电阻率测深曲线作半定量解释，得良导体上顶埋深约为200m。据此，向主管部门提交了异常验证申请报告。钻探在180m～206m打到了约20m的黄铁黄铜矿体。这个例子进一步展现了CSAMT法寻找深部隐伏矿的前景。

近年来由美国EMI和Geometrics公司推出的主动源与被动源相结合的EH-4电导率成像系统已在国内使用，并在干旱、半干旱及沙漠地区找水取得了明显经济效益和社会效益。

该法是将人工可控电磁场源与天然电磁场源联合应用的一种频率测深法。前者的频率范围10kHz～100kHz，后者的频率范围0.1Hz～1000Hz。即用可控源（高频）探测浅部，用天然源（低频）探测深部。人们将这种CSAMT法与MT法相结合的方法称为“混场源法”。这里不对其作详细讨论。

❸ 中高山地区物化探方法应用现状及存在问题

西北有色地质勘查局自20世纪50年代后期就开始了地球化学和地球物理找矿方法的试验与应用,到70年代已全面展开,对秦岭山脉陕西段相继开展了较系统的物探和化探方法应用研究,积累了较为丰富的经验。物探工作,首先开展了区域范围内的1:20万重力测量、1:10万高精度航磁测量,其次优选重点矿区、矿点及有利找矿靶区,开展了自电电位测量、中梯激电测量、1:2000～1:5000充电电位、1:5000～1:1万井-地式充电、双频激电、可控源音频大地电磁测深(CSAMT)、可控源与天然源相结合的大地电磁测深(EH4)、物化探综合剖面、瞬变电磁(TEM)剖面等工作,追索矿(化)体,获得深部找矿信息; 化探工作,首先开展大面积的1:5万水系沉积物测量,其次优选重点异常进一步开展1:2.5万沟系次生晕加密测量,然后优选有望异常进行1:1万土壤测量或1:2000原生晕地化剖面测量,确定找矿靶区开展地质普查工作; 遥感工作,首先开展1:20万、1:10万和1:5万遥感解译,其次选择重点矿区或工作区,开展1:2.5万和1:1万大比例尺遥感解译提取构造、岩体、蚀变等相关信息,为优选靶区、靶位提供依据。多年系统的物探和化探工作,取得了较好的找矿效果,发现了一批超大型、大型、中-小型铅锌、金、铜、银、铁、锰、镍矿等。

虽然多年的地质、地球物理、地球化学找矿方法试验与应用在隐伏矿找矿选区、靶区圈定方面取得了丰硕的成果,但仍然存在不少问题:

1)秦岭中高山地区以往勘查的矿床均是在地表露头矿基础上发现的,随着露头矿勘查的结束,深部找矿和隐伏矿找矿难度不断加大,且没有适合该区隐伏矿找矿的经验和有效的技术方法。

2)从20世纪90年代隐伏矿找矿开展以来,秦岭地区虽然引进相关成矿理论并与相关科研院所进行了相关研究、找矿方法试验和找矿验证,但找矿效果不明显,对成矿规律、矿床成因、控矿条件的认识还存在分歧,有待于进一步综合研究总结和统一。

3)目前的找矿认识仅是根据以往找矿勘查总结的表象规律,缺乏系统深入的矿床成因和成矿机制研究,如凤太矿集区铅锌找矿局限于古道岭组灰岩与星红铺组千枚岩接触带和背斜鞍部,金矿找矿局限于星红铺组铁白云质千枚岩等,致使找矿方法缺少针对性,找矿勘查处于徘徊不前的局面。

4)由于多年的矿业开发,地表污染明显,采矿坑道及电力设施对进一步的物化探方法找矿试验的选择和精度造成影响和限制。

❹ 白银厂铜矿床的成矿模型

一、矿床成矿模式

矿床成矿模式是矿床赋存的地质环境、内外部特征、控制因素、矿化的时空演化规律、矿化标志、成矿物质来源、成因机制和找矿标志的系统描述和解释，是当代成矿理论的表达式，对发展矿床学理论和指导找矿预测工作有着重要的意义和作用，受到矿床学家的高度重视（D.P考克斯、D.A.辛格，1986；朱裕生，1992；陈毓川、朱裕生，1993；彭礼贵、任有祥等，1995；彭礼贵、李向民等，1998），近些年来有着重要的发展。

白银厂矿田矿床成矿模式的研究始于80年代初（万冠儒，1982；宋志高，1982；陈文森，1982；边千韬，1989；邬介人等，1991），由于受研究程度、矿床成矿条件及控矿因素等认识所限，多数仅属成因模式的简略概述，缺少建模所需的实际依据，很难达到建立成矿模式的目的，特别是在指导找矿预测上显得苍白无力。

“八五”以来，通过对白银厂矿田古火山机构与成矿关系和热液对流循环成矿作用的重点研究，尤其是控矿因素及矿体在空间产出规律的研究，建立了白银厂矿田黑矿型白银厂式矿床成矿模式和折腰山矿床三维空间鼎式成矿模式，在指导找矿预测中发挥了重要作用，使找矿取得了重大进展。

在重点研究了白银厂矿田东部地区成矿地质背景，东部火山中心喷发口周边成矿，火山喷口型和火山喷口斜坡型矿床，成矿断裂系统，已知工业矿体空间产出特征与成矿蚀变作用的基础上，建立了白银厂矿田东部地区矿床成矿模式。现列述如下。

白银厂矿田东部地区矿床成矿模式显示，白银厂矿田东部地区矿床含矿火山-沉积岩系是前寒武基底在加里东早期的早中寒武世大陆边缘裂谷早期的产物。矿床主要产于具“双峰式”细碧角斑岩系的石英角斑岩类的火山碎屑岩中，其上覆盖有酸性细火山碎屑岩-沉积岩和角斑岩。矿床受白银厂矿田东部火山中心喷发口构造及其呈NW向链式排列的火山喷口及斜坡继承性断裂系统控制，具火山中心喷发口周边成矿特征。矿床可分为火山喷口型及火山喷口斜坡型矿床；矿床是海底热液对流循环成矿作用的产物，矿床矿体成群产出，分段集中，主金属元素具由下向上富集成矿模式；成矿作用发生于酸性火山作用晚期次火山相石英钠长斑岩侵入和管道相石英角斑碎斑熔岩侵出之后，中性火山岩作用开始之前相对宁静期；矿床矿体主要定位于海底水岩界面之下，剥蚀较浅，多为隐伏矿床。浅部岩浆房（1800～1900 m深，包括酸性火山岩）不仅提供了成矿热源，也是成矿物质主要来源和汇聚库。其特征列于表4-2。

白银厂矿田东部地区成矿模式和白银厂矿田东部地区矿床成矿模式表（表4-2）显示，白银厂矿田东部地区矿床成矿地质环境，矿床特征、成矿作用及成矿机理与世界上产于海相酸性火山岩中的黑矿型矿床一样同属黑矿型矿床，是业已建立的白银厂矿田黑矿型白银厂式矿床模式（彭礼贵、任有祥等，1995）在东部地区矿床的补充和深化。

研究显示，白银厂矿田东部地区矿床是在酸性火山作用的晚期，随着浅成或超浅成次火山相石英钠长斑岩的侵入和管道相石英角斑碎斑熔岩沿火山通道缓慢侵出，下渗海水因火山喷发后的浅部岩浆房（1800～1900 m深处）的降温减压作用而被抽吸进入岩浆房，汇聚岩浆房的已含成矿物质热流体，经加热与晚期富含成矿物质的岩浆热液混合（部分不混溶）平衡，在高温高压下与岩浆房中的岩浆反应，萃取成矿物质形成成矿热流体，并被泵送沿着火山喷口通道继承性成岩断裂系统，及其受东部火山中心喷发口周边断裂影响的火山喷口斜坡继承性成岩断裂系统交汇部位（具开放性或半开放性）为中心，形成多个主次喷流通道向上喷流，沿途继续萃取交代喷流系统周围火山岩中的成矿物质，并发生有关物质的代入代出，当喷流至喷流口或浅部时，随着成矿热流体的降温减压作用，于低氧逸度的碱性或弱碱性还原环境中，在水岩界面附近或其下部沉淀出大量成矿金属形成矿体，并对周围火山岩进行热液蚀变作用，形成成矿蚀变岩筒；由于断裂系统随深度不同围岩压应力的变化，其张性程度和开放性也不同，以及沿火山喷发通道继承性成岩断裂系统喷流的热流体的温度、盐度和水岩比值（粗火山碎屑岩）比沿火山喷口斜坡继承性成岩断裂系统（细火山碎屑岩）的热流体高和大，从而形成矿床浅部或上部因断裂贯通性好，矿体（群）相互交接连成一体，深部则只在交汇部位成矿的空间产出，分别形成Cu-Zn型或 Zn-Pb-Cu和 Pb-Zn-Cu型系列矿床，从而形成白银厂矿田东部地区矿床与西部地区矿床既具一致性，又具差异性的特征。它们的共性是均产于白银厂矿田古火山穹隆中心的酸性火山岩中，都与火山机构有密切关系，都是海底热液对流循环成矿作用的产物，有着基本一致的矿床特征和成矿机理，从而共同构筑了白银厂矿田矿床的黑矿型白银厂式矿床模式（彭礼贵、任有祥，1995）。它们的差异性主要表现在与成矿密切相关的火山中心喷发口构造上，尤其是中心喷发口内的火山喷口构造，构成东部火山中心喷发口的呈NW向链式排列的中小型火山喷口构造与由大中型火山喷口构成的西部火山中心喷发口有着明显的差别，从而形成白银厂矿田东部地区矿床以火山喷口斜坡 Pb-Zn-Cu型矿床为主，火山喷口 Zn-Pb-Cu型矿床为辅的成矿模式。

表4-2 白银厂矿田系部地区矿床模式综合表

续表

二、矿床找矿模式

随着找矿主体对象由地表、浅部、易识别矿向隐伏矿、深部矿、难识别矿的转移，隐伏矿和矿床深部矿体定位预测理论与方法研究已成为当前成矿学与成矿预测学领域的前沿与热点，从而引起国内外学者对找矿模式研究的重视（张均等，1998）。

（一）白银厂矿田东区矿床找矿模式

白银厂矿田东部地区矿床成矿模式为建立该地区矿床地质找矿模式奠定了基础。矿床地质找矿模式是矿床地质学家以该类矿床的最新成矿理论为指导，在一定阶段研究该类矿床形成的主要控制因素和特征所获得的认识，在应用于找矿预测时的概括反映，也是在研究矿床赋存条件、成矿规律、产出特征和物化探异常过程中提炼出的行之有效的找矿标志的综合表达。白银厂矿田东部地区矿床找矿模式综合表达如下。

（1）白银厂矿田东部地区矿床的形成与具“双峰式”特征的海相细碧角斑岩系发育有关，矿床产于火山岩系下部的酸性火山岩-石英角斑岩类的火山碎屑岩中。这是白银厂矿田东部地区矿床生成的首要岩石组合控制条件。

（2）矿床及其赋存的岩石组合形成于张性的大陆边缘裂谷-岛弧环境的裂谷早期阶段，是矿床形成的板块构造条件。

（3）矿床产于白银厂矿田古火山穹隆东部火山中心喷发口内，卫片具复合环状构造交切的微形环状构造，矿床受火山中心喷发口周边及其内部呈NW向链状排列的铜厂沟小型火山口、拉牌沟中型火山口、四个圈小型火山口通道和斜坡继承性成岩断裂系统控制，形成火山中心喷发口周边成矿和火山喷口型及火山喷口斜坡型矿床。这是矿床形成的重要构造条件。

（4）火山喷口型矿床含矿围岩以粗碎屑火山岩为主，直接含矿围岩主要为石英角斑碎斑熔岩和石英角斑晶屑凝灰岩；火山喷口斜坡型矿床含矿围岩为细碎屑岩，大型矿床相伴有规模大的次火山岩-石英钠长斑岩墙产出，是找矿的特殊岩相标志。

（5）火山喷口型矿床蚀变岩筒在平面上呈面状产出，空间上呈筒状体延深，且绿泥石化带居中，绢云母硅化带分布在外，表现为明显的水平分带；火山喷口斜坡型矿床蚀变岩筒在平面上呈带状产出，垂深上呈板柱体延深，重晶石化和绢云母硅化产于浅部和上部，绿泥石化体在深部增强变大，尤其是含钛磁铁矿绿泥石化是深部找寻富铜矿体的标型蚀变矿物组合，是矿床深部找矿的重要标志。

（6）矿床矿体成群产出，分段集中，矿体（群）在浅部和上部相互交接连为一体，在深部矿体产于喷流中心，矿群间有“马鞍形”贫矿或无矿地段，是矿床深部找矿的最直接依据。

（7）矿床成矿主金属元素 Cu、Pb、Zn趋势面分析（火山喷口斜坡型小铁山矿床）显示，矿床东部具漩涡状富集中心，并有正异常与之重叠，是主喷流富集中心；西部具港湾状富集中心，在东、西两富集中心之间深部有一丘状贫化区，在丘状贫化区之上和两富集中心间，呈NW-SE和 NE-SW向的交汇等值区将东、西两富集中心连为一体，显示出主金属元素由下向上富集模式，为深部找矿提供了依据。

（8）热水沉积岩——（含）铁硅质岩的出现是找矿的重要标志。

（9）白银厂矿田东部地区具Zn-Pb-Cu型（或Cu-Zn型）→Pb-Zn-Cu型系列成矿，其热水沉积岩铁锰硅质岩和铁锰结核是其系列成矿的延伸，是新区缺位找矿的重要依据。

（10）火山岩中的Cu、Pb、Zn、Au、Ag等金属元素原生晕异常是找寻铜多金属矿床的地球化学标志。

（11）可控源音频大地电磁测深（CSAMT）、高精度重力测量、大极距激发极化法及大功率充电法测量所获的低电阻、高极化、高密度和深部成矿区低电阻相互重叠、相互印证的综合异常体，是白银厂矿田深部找矿的重要物探依据，尤其是深部找矿目标定位预测。

综上所述，白银厂矿田东部地区矿床成矿模式显示，矿床是受白银厂矿田古火山穹隆东部火山中心喷发口及其中呈NW向链式排列的火山口构造和继承性成岩断裂系统控制，形成火山中心喷发口周边成矿，且以火山喷口斜坡型矿床为主，火山喷口型矿床为辅，与矿田西部地区以火山喷口型矿床为主体有明显不同的成矿格局，反映白银厂矿田东、西两个火山中心喷发口构造的不同和差异。通过矿田东、西两地区矿床成矿的差异性研究，不仅是对白银厂矿田矿床成矿模式的深化，更为重要的是为本地区找矿预测提供了更为实际的指导，具有重要的实际应用价值。

在成矿模式研究的基础上建立的白银厂矿田东部地区矿床找矿模式，主要针对该地区找矿目标为隐伏矿和已知矿床深部（400～500 m以下）找矿，在重视成矿地质环境的同时，重点对成矿控制因素、矿床矿体空间产出特征、找矿标志和有效物化综合异常进行研究和提炼，为实现找寻隐伏矿床和深部矿体目标定位预测这一难度极大的目标服务。

（二）黑石山地区找矿模式

1.黑石山地区矿化类型及特征

尽管黑石山地区尚未发现具有工业意义的块状硫化物矿床，但此类矿化点并不少见。此外，热液型Cu、Pb、Zn、Au和次生Cu矿化点也较多。

主要矿化点简要特征见表4-3。

表4-3 黑石山地区金属矿（化）点特征

图4-8 石青硐火山穹隆斜坡型矿床综合信息找矿模型

综合上述地质-地球化学-地球物理模型的研究结果，建立折腰山火山喷口型矿床综合信息找矿模型，该模型有两套方法组合即埋藏浅的常规方法组合和埋藏深的新技术、新方法组合（图4-7）。

（2）石青硐火山穹隆斜坡型矿床综合信息找矿模型，石青硐矿床成矿元素与折腰山矿床基本相同，只是 Co富集不明显而含较高的 Ba。矿体以浸染状矿为主，矿化引起范围较大的 Cu、Pb、Zn、Au、Ag、Ba、As等异常。但大而完整的异常分带并不明显，这是由于矿体数量多、单个矿体小而分散所致。

石青硐矿床主要由浸染状矿体组成，其地球物理参数如表4-5。浸染状矿体密度较低，与围岩密度差仅为0.6 g/cm³。通过荣克量板进行正演计算，铜厂沟Ⅱ行主矿体（浸染矿）上部可产生（Δg _max为1.76 mGal异常，其异常1 mGal幅宽为150 m左右。可见用重力法寻找一定规模的浸染矿还是有效的。但石青硐矿床的矿体一般长100～200 m，厚度只有1～4 m，因此还必须利用高精度重力才可能奏效。浸染状矿体可产生高极化、低电阻异常，同样规模较小的浸染状矿体，也只能用高密度电法来寻找矿体或矿体群位置。

浸染状矿体若埋深较大（300 m以下），上述高精度重力或高密度电法找矿效果不明显。只能利用钻探及井中物探法直接寻找矿体。

综上所述，建立针对石青硐型矿床的综合信息找矿模型（图4-8）。

❺ 可控源音频大地电磁测深法( CSAMT)

使用美国Zong公司生产的GDP－32Ⅱ多功能电法仪，可以同时采集7个电场信号和一个磁场信号，本次工作便使用了这种标量测量的工作方式，测量频率从1～8192Hz，满足本次探测对深度的要求。

发射场源位于测区西南侧，为了防止阴影效应的影响，我们避开了当地较大规模的水系，场源位置选择在测区西北部的山坳中，如图7－4所示，供电电极AB的方向359°，与测线基本平行，供电偶极子长度为850m，AB的坐标分别为:A(22513，68195)，B(22711，67420)，测区中心与发射场源的距离为4km，整个测区均位于场源中轴线±15°范围内。完全满足CSAMT法对场源的要求。

图7－4 可控源音频大地电磁测深工作布置示意图(详见图7－8)

为了消除静态效应的影响，本次测量采用电磁排列剖面法(EMAP)标量测量，同时采集6个电场，1个磁场。主要工作参数如下:

1) 接地偶极距(AB):850m;

2) 最大收发距:4160m;最小收发距:3960m;

3) 最大发射电流:12A，高频最小电流3A;

4) 工作频率范围:1～8192Hz;

5) 接收偶极子(MN):20m;

图7－5是铜山13线140号、120号和190号测点场区分布图，远区数据在5.64～8192Hz;过渡带低谷数据在1.41～5.64Hz之间，近区数据仅仅是1Hz，可见8Hz以上的数据都满足平面波的要求，说明场源布置科学合理。

1.前山南测区13线CSAMT资料分析

图7－6中，从电阻率断面图中可以看出，剖面电阻率从上到下大致分成三个层位，在剖面上部靠近大号点一侧电阻率较高，电阻率值大约在300～2000Ω·m之间，推测为灰岩的反应;在剖面中部有一个低阻区间，呈条带状向下延展，电阻率较低，约在50～200Ω·m之间，推测为矽卡岩化大理岩的反应，该低阻异常标高在－400～－600m之间，倾向南东，视倾角约为40°，矽卡岩化大理岩边界和花岗岩边界共同构成了有利的成矿空间，在这个成矿空间内，电阻率相对更低的部位推测为富矿体产出区;在剖面下部电阻率表现为中阻，电阻率值大约在300～500Ω·m之间，推测为下伏岩体的反应。

图7－5 铜山CSAMT场区分布

图7－6 铜山铜矿前山南13线CSAMT可控源音频大地电磁测深二维反演剖面图

该断面图分层较清晰，物探推测接触带岩体一侧边界与工程控制的岩体边界相互交错，向下延展，在大号点附近，推测边界有向上抬升的趋势，与实际边界差别较大，推测与该处矿体逐渐尖灭，矿化作用逐渐变弱有关;物探推测接触带围岩一侧的边界与地质推测矽卡岩化大理岩的边界也存在相互交错现象，且在大号点附近推测边界较实际边界高，这也与矿化作用变弱有关。

2.前山南测区19线CSAMT资料分析

该剖面从居民区内穿过，从电阻率断面图(图7－7)中可以看出，剖面电阻率从上到下大致分成四个层位，第一个层位位于标高50～－200m之间，电阻率值较低，约在50～100Ω·m之间，推测为近地表覆盖层或断裂破碎带的反应，也不排除是人文干扰的影响;在剖面中上部靠近大号点一侧电阻率较高，电阻率值大约在200～2000Ω·m之间，推测为灰岩的反应;在剖面中部有一个低阻区间，呈条带状向下延展，电阻率较低，约在50～100Ω·m之间，推测为矽卡岩化大理岩的反应，该低阻异常标高在－400～－900m之间，倾向南东，视倾角约为45°;矽卡岩化大理岩边界和花岗岩边界共同构成了有利的成矿空间，在这个成矿空间内，电阻率相对更低的部位推测为富矿体产出区;在剖面下部电阻率表现为中阻，电阻率值大约在200～800Ω·m之间，推测为下伏岩体的反应。

图7－7 铜山铜矿前山南19线CSAMT可控源音频大地电磁测深二维反演剖面图

该断面图分层较清晰，物探推测接触带岩体一侧的边界与工程控制的岩体边界在小号点附近基本重合，在大号点附近，推测边界要比实际边界低;物探推测接触带围岩一侧的边界与地质推测矽卡岩化大理岩边界在小号点较吻合，大号点方向推测界面比实际界面略低，推测与该处矿化较弱造成的电阻率较高有关。

❻ 物探方法应用研究和有效性评价

此次以凤-太矿集区为实验基地,投入充电法、激发极化法、TEM、CSAMT和等物探方法,通过在已知典型矿床和预测区的试验对比研究,评价分析这些方法的找矿有效性。

1.区域地球物理特征

(1)岩石电性特征从以往测定的凤-太矿集区岩(矿)石电性参数一览表(表4-15)中可看出,本区岩石电阻率主要分为两大类,且差异明显。一为高阻的灰岩; 二为中低阻千枚岩,两者差异最低可达3倍甚至一个数量级以上。矿体为低电阻体,含炭千枚岩及含炭灰岩可使电阻率明显降低,由于近矿围岩炭化较强,因此含炭围岩有可能成为寻找矿(化)低阻体的间接标志。

表4-15 凤-太矿集区岩(矿)石电性参数一览表

岩(矿)石极化率同电阻率一样,亦分为两大类:一类为低极化率的千枚岩及灰岩,其极化率值在1%～5%之间变化,平均值在1.1%～2.7%之间; 另一类为高极化率的炭化岩石和矿体,其极化率在3.9%～52.9%之间变化,平均值在12.7%～26.1%之间。

由于该区矿体主要产于低阻高极化的炭质层与高阻低极化率的灰岩接触部位,因此在该区开展电法工作,可达到间接或直接找矿的目的。

(2)地层电性特征

地层电性是岩石电性的综合反映,根据岩石电性特征,结合构造、地层岩性变化情况,可知:①古道岭组灰岩与星红铺组千枚岩之间具有明显的电性差异,可达数倍及一个数量级次,这是开展电法工作、利用电性划分层位并勾画构造形态的前提; ②矿体与上、下盘围岩之间具有明显的电性差异,当矿体具有一定厚度且埋深不甚大时可形成明显能区分的低阻异常;③近矿围岩明显炭化,扩大了矿化低阻体的范围,强化了低阻异常,使得电法有可能更容易发现含矿异常。

2.已知矿床物探方法应用效果

“十一五”期间,为了研究分析有关物探方法的找矿效果,首先选择凤-太矿集区八方山-二里河、铅硐山、东塘子等已知铅锌矿床开展了充电法、激发极化法、TEM、CSAMT及EH4等大深度的物探方法,取得了一定成果。

(1)充电法

选择八方山-二里河矿床东部区域开展了充电法工作,在105线与209线间长2600m的地段获得异常,经7个钻孔验证,见矿率100%,使八方山铅锌矿床向东延伸1200m,新增铅、锌资源/储量30余万吨(图4-4)。

以A₁和A₂号充电点为例进行说明。A₁布设在二里河矿段(床)8坑铅锌矿体上,获得的电位异常在平面上呈半长轴状,等值线延伸到145线以东,等值线顺轴部区间比较均匀,只有在充电点200m范围内幅度变化较大,等轴状异常南北两翼北陡南缓,在充电点投影处圈定的小椭圆等值曲线指示了充电点位置。电位值在该区极值为3000mV,最小值为10～70mV。异常曲线圆滑,走向方向强度变化规律性好,从121～145线,线与线之间电位值变化为160～30mV,变化率为15.5%～5.7%,说明矿体向东延伸至145线以东。

A₂充电点布置在ZK129-1钻孔中285 m深处。电位异常在平面上呈等轴状,西边闭合,向东延到测区以外。两侧梯度变化不大,北侧相对略大于南侧,异常中心曲线缓而宽。该区电位极值为630mV,从充电点向东,异常在各线的极值变化不大,到145线196号点的电位值仍为630mV,说明矿体向东有明显的埋深变浅,或矿体有变厚变富趋势。

根据以上分析认为,八方山矿体向东延伸到145线以东,地表投影在测线190～205号点间,顶部埋深从121线的350m向东逐渐变浅或矿体有变厚变富趋势。

其他两个充电点的异常特征表现为,从145线向东到205线,充电电位平面等值线曲线大致相同,表明矿体产状变化不大,但异常强度成倍减小,反映了矿体埋深增大或矿体变贫变薄、背斜变窄。

经工程验证,ZK29-1孔在213m见到了3层矿(化)体,累计斜厚80多米。ZK137-1孔在206m见到30多米厚矿体。ZK145-2孔在222m见到20多米厚的铅锌矿体。ZK153-1孔在500m见到30多米厚的铅锌矿体。ZK161-1孔在646m见到20m厚锌矿体。钻探工程控制的铅锌矿体特征与充电异常分析的结果一致,说明充电法是该区追索铅锌矿体的有效物探方法。

图4-4 凤县八方山-二里河铅锌矿床地质充电异常综合图

(2)激发极化法

凤-太矿集区开展激发极化法测量工作较多,根据以往的工作总结,区内激发极化法获得的异常具有如下特征:

1)在出露的矿带、矿体上产生(10～n×10)%的极化率异常,氧化比较深的矿体上异常很弱或无; 电阻率在矿体上显示低阻异常,一般为几十Ω·m,最大不超250Ω·m。

2)当矿带(体)埋深小于50m时激电极化率异常为6%±,电阻率仍有低阻异常的反映。

3)当矿带(体)埋深大于100m时激电极化率及电阻率在矿带(体)上皆无异常或异常不明显。

由此说明,当矿体埋藏较浅或埋深小于100m时激发极化法是有效的寻找铅锌矿的物探方法,当矿体较大时,探测深度还可再大一些; 但当矿体埋深较大时,激发极化法则不适合寻找铅锌矿体。

(3)瞬变电磁法(TEM)

在凤县铅硐山、二里河等已知矿床上开展了TEM寻找铅锌矿的方法试验(温少光等,2000)。通过二里河、铅硐山的TEM试验,探测到500～700m以下的矿体,并准确地圈定了矿体的水平投影界线(图4-5)。

图4-5 二里河铅锌矿床地质物探异常综合图

铅硐山60线TEM方法有效性试验剖面长1km(图4-5),剖面北部Ⅰ号矿体产于背斜核部及北翼,埋深520～750m,厚10余米; 南部Ⅱ号矿体产于背斜南翼,向南陡倾,顶部埋深480m,矿体由多层组成,总厚度为30余米。

图4-6是铅硐山60线TEM成果图。由图可见TEM异常与Ⅰ、Ⅱ号矿体的水平投影位置非常吻合,准确地圈定了矿体的水平边界线。Ⅰ号矿体正上方多延时曲线以深部单斜异常体的特征为主,早期并未表现出异常,晚期多延时曲线彼此紧密分布,数据衰减慢,反映了深部有导电性好、品位较高的矿体。Ⅱ号矿体正上方,多延时曲线晚期为南大北小的双峰,表现出异常体向南陡倾的特征,异常峰谷点正下方恰好对应Ⅱ号矿体头部。

(4)可控源音频大地电磁法(CSAMT)

在东塘子、二里河、铅硐山等典型矿床进行了CSAMT方法试验,并在有望地段布置了多条勘探剖面以寻找隐伏铅锌矿体。通过已知剖面试验,证明CSAMT法在进行地电分层的基础上,勾划高阻隆起,确定构造形态,特别是背斜构造形态是有效的,同时也证明了该方法可以发现低阻异常,特别对低阻异常体的空间定位有较大的优势(图4-7,图4-8)。

由图4-8可知:①1024Hz频点以上总体表征为10Ω·m以下的低阻,反映地表浮土及风化层,1024Hz频点以下反映地下不同岩性的电性特征; ②112～116点之间32Hz以下出现强烈的低阻凹陷,降低幅度数十倍,对比地质图和地质剖面图分析,该异常对应于已被控制的已知矿体;③106.5点下方也对应一个低阻跃变,可能为断层引起,不排除隐伏矿体的存在。

图4-6 铅硐山铅锌矿床60线TEM解译成果图

图4-9是博氏蒂克反演和一维反演的结果。由图4-9可看出:①对应112～116之间的低阻底部有高阻隆起,其顶翼有明显的低阻异常或低阻封闭异常,可定为有望异常,判断其顶部标高在1300m左右,这与已知矿体标高相近; ②若用1000Ω·m等值线作为高阻体轮廊的表征线,则在其顶部出现低阻凹陷,对应地表异常体出露部位。

由此表明,CSAMT方法电性分层明显,高阻体的构造轮廊清晰,低阻异常清楚,异常体空间定位较准确。在高阻背斜的两翼及顶部均出现低阻异常或封闭的低阻异常带,其空间定位与矿体出现位置和形态非常一致。若用1000Ω·m等值线作为高阻体轮廊的表征线,可圈定出古道岭组与星红铺组大致分层界线并勾画出背斜构造形态,判断地下存在隐伏背斜。

因此,运用博氏和一维连续剖面模拟反演得出的成果更加合理,高阻体和异常的划分更为直观。

(5)高频大地电磁测深法(EH4)

EH4是一种较新的物探方法。该方法通常采用天然电磁场源,能观测到离地表几米至1500m内的地质断面的电性变化信息。通过在一个宽频带上观测电场和磁场信息,并由此计算出视电阻率和相位,利用EH4可确定出地下的地电特征和地质构造。

在前期工作的基础上,对东塘子、二里河矿区进行了隐伏铅锌矿床EH4找矿方法试验,取得了一定成果。在二里河试验了4条剖面,在东塘子试验了3条剖面(以二里河161线、东塘子68线为例; 图4-10)。

两个典型矿床的EH4电磁测深工作表明,实测的高阻隆起旁侧的低阻空间与含矿空间存在一定对应关系,但效果不明显,在二里河和东塘子铅锌矿床的试验结果与地质现象相反,已知的背斜构造识别成向斜构造。

图4-7 东塘子铅锌矿床60线(左)、二里河铅锌矿床161线(右)CSAMT综合解释断面图

图4-8 铅硐山铅锌矿床60线CSAMT电阻率异常断面图

图4-10为东塘子测区68线EH4电磁测深反演剖面,从物理电性特征上看,受地表岩石风化严重影响,剖面浅部电阻率普遍较低; 电阻率等值线形态比较陡立,说明剖面地层产状较陡; 自地表138号点附近斜向下,电阻率等值线凹陷、扭曲,结合地质资料,推测为F21断层的反映,断层产状较陡; 同样,自地表142号点附近斜向下,电阻率等值线较直立,明显横向不连续,推测为F41断层的反映。

从找矿角度分析,主要寻找剖面中深部相对高阻隆起的核部部位。从图4-10中可以看出,在144～160号点段、1100m标高以下,有一高阻隆起,推测为Ⅰ号背斜的核部,核部电阻率明显偏高,推测主要为生物灰岩地层的反映; 背斜顶部附近的两翼区间电阻率明显较低,推测为有利的含矿空间,而在背斜顶部,电阻率略高,但变化较平缓,推测为可能的含矿空间,统一作为L68-A号重点区域。此外,在Ⅰ号背斜右翼上部(166号点1280m标高附近)也出现较大范围的低阻空间,推测可能受F41断层及岩石较破碎等因素的影响。

图4-9 铅硐山铅锌矿床60线CSAMT异常博氏蒂克反演图

结合工程钻孔资料,图4-10中蓝紫色M型曲线为钻孔验证所推测的矿体形态,与EH4成果所推测部位比较一致,平面上吻合度良好,但深度上存在一定误差。

3.预测区物探方法试验研究

根据对已知矿床的各种物探方法的试验结果,选择东塘子西延、白杨沟、石山坪、西岔沟、银洞沟和打柴沟等成矿远景区进行了物探方法预测找矿试验研究。

(1)预测区TEM方法试验

在凤县石山坪、秦家梁、白杨沟、伙房沟和五里店等预测区进行了TEM试验,在石山坪、秦家梁、白杨沟、伙房沟和五里店等处的野外试验中发现石山坪、西岔沟、甘沟、秦家梁等有望异常多处。

由图4-11可知,在剖面111～113点和115～119点出现明显异常,对比异常形态,其中115～119点剖面异常特征与已知二里河铅锌矿床异常相似,异常中心拟断面图后期视电阻率小于25Ω·m,反映深部良导体的存在。结合已知矿体的异常特征,计算出G4线良导体埋深为500m左右。推测可能为隐伏矿体引起。

在该线进行钻孔验证(ZK12502)未见铅锌矿体。该孔的电测井(井壁激电)表明,该孔电阻率和充电率大致分为3段:340～500m为炭质千枚岩,方解石绢云母千枚岩为相对高阻(2000Ω·m)、低充电率(15%,炭质岩层段为20%);500～600m含炭钙质千枚岩,为中等电阻率(800Ω·m)、中等充电率(20%); 600～690m炭质千枚岩为低电阻(50～100Ω·m)、高充电率(25%～30%)。600～690m井段低电阻、高充电率的特征,说明导电物质以炭质为主,并且低电阻值接近矿体的电阻值,如果炭质含量再增加则有可能引起地表的TEM异常,因此该类炭质千枚岩也是可引起TEM异常的地质源。

图4-10 二里河铅锌矿床161线(左)、东塘子铅锌矿床68线(右)

由此可见,高含量炭质层是该区TEM找矿的干扰因素。同时通过实际对比发现,TEM推测深度也有一定误差。

(2)预测区CSAMT方法试验

以石山坪S3线为例(图4-12),CSAMT方法试验获得如下异常:

1)在110～120号之间,于频率64Hz以下出现高阻隆起,对比地质图和TEM资料,此处地表出露为古道岭组灰岩和星红铺组下岩段铁白云质千枚岩接触带,114号点为其地表分界线。在此段有TEM异常,其TEM异常中心在112～116号点之间。从图4-12可看出,在高阻隆起的顶部和两翼均有电阻率陷落异常,降落幅度在1/10倍左右,顶部异常不明显,南侧异常较强烈。

2)经反演推断,高阻隆起出现在1400m标高附近,顶部有较弱的电阻率降低现象。南翼高阻接触带有强烈的低阻异常,异常体空间定位其头部约在1400m附近,异常为向南陡倾的板状体。地表出露的古道岭组灰岩向北倾斜,逆向推覆于隐伏背斜之上。

经钻探验证,在CSAMT推测的构造位置(孔深400m附近),所见岩性为绿泥石千枚岩与铁白云质千枚岩的接触带,CSAMT异常可能是由两种岩石的电性差异引起,而非矿化异常。

(3)预测区EH4方法试验

图4-11 凤县西岔沟G4线(勘探线125线)地质-TEM综合剖面图

在前述基础上,对铅硐山成矿带凤县石山坪地区、白杨沟-洞沟成矿带的凤县白杨沟地区、银洞沟地区、打柴沟和太白县东沟等地区进行了EH4大深度探测方法试验研究(图4- 3至图4-17)。

现以东沟为例进行详细说明,东沟的试验研究结果表明(图4-17),从物理电性特征上看,整个剖面可以分成两大电性层:浅部中低阻层夹局部的高阻体,推测主要是千枚岩夹条带状薄层灰岩(星红铺组,D3x)的反映; 而中下部的高阻体,推测主要为生物结晶灰岩(古道岭组,D2g)的反映。高阻体顶界电阻率等值线波浪起伏,两侧电阻率等值线形态比较陡立,突变关系明显,说明褶皱发育且较紧闭,两翼地层产状较陡。

从找矿角度分析,主要应寻找剖面中深部相对高阻隆起的核部部位。如图4-17所示,在剖面139～163号点1325m标高以下存在一个相对高阻隆起的核部,且该高阻隆起在剖面深部也有明显反映,推测为Ⅰ号背斜的核部,背斜横向跨度较大,但中心在142～150号点间,推测核部地层主要为生物结晶灰岩(古道岭组,D₂g),1325m标高为灰岩的顶界面。顶界面的上部附近存在相对低阻空间,结合该测区控矿因素分析,推测该部位可能为含矿空间,特命名为20-A号重点区域。此外,在Ⅰ号背斜北东翼出现明显电性横向不连续界面,推测可能为断裂构造的反映。

图4-12 凤县石山坪测区S3线CSAMT综合解释断面图

图4-13 凤县石山坪测区72线E H4电磁测深二维反演剖面示意图

与已获得的地质资料对比发现,应用EH4方法所推测的Ⅰ号背斜平面位置基本与工程所揭示的一致,但对相应高阻隆起所推测的D₂g地层与实际相差较大,实际则为电阻率较高的钙质千枚岩和薄层状微晶灰岩,并夹有大量闪长岩。

通过上述对石山坪、打柴沟、银洞沟、白杨沟和东沟等测区的剖面物理电性特征分析,以及考虑到各测线间的连续性特点,得到如下结果:

1)根据电阻率等值线畸变形态特征,划分出了主要断层。

2)圈出了高阻隆起,推测为区内主要的深部隐伏背斜核部灰岩地层的反映,其核部部位附近(核部灰岩的顶部或两翼)存在有利含矿空间。

图4-14 凤县白杨沟测区1线EH4电磁测深二维反演剖面示意图

3)除高阻隆起外,不少测线中还圈出一些相对高阻异常体,推测主要为千枚岩地层中的钙质千枚岩及薄层灰岩等的反映。

4.凤-太矿集区Pb、Zn、Cu、Au矿床快速勘查评价技术物探方法有效性评价

对凤-太矿集区已知矿床的各种物探方法的对比性试验研究表明,不同物探方法具有不同的优劣性,主要体现在以下4个方面:

1)激发极化法和常规充电法适合于埋深200～500m的就矿找矿,充电法应用前提是要求有较好的矿体天然露头或人工揭露见到矿体,应用充电方法在凤-太矿集区进行盲矿体追索效果极佳。

2)TEM法有效探测深度可以达到500～700m以下,在圈定异常体的水平投影界线时准确性较高,但对推断异常体深度的误差较大; 对于凤-太矿集区其他地质体引起的干扰异常较难区分,如炭质岩层引起的异常、含金属矿物的岩脉引起的异常、断层及不同电性界面引起的异常等,这些非矿致异常需要根据异常的衰减特征并结合地质资料加以区分。

3)CSAMT法探测深度大、实施快捷,能及时提供视电阻率-频率拟断面图等是其优势,可有效地圈定地下电阻率的分布特征,但也有静态效应、近场效应、场源附加效应,以及所测电阻率参数单一等不利因素增加了解释难度,导致推断异常体深度的误差较大。

4)EH4法具有较大的探测深度,由于工作频率的限制,深部采样间隔较大,使得该方法也有先天的明显缺点,在已知矿区的试验结果与地质现象相反,勘查效果不佳。

综上所述,该区开展的物探方法各有明显的优缺点,需要根据地质目的不同选择不同的有效物探方法组合。

图4-15 凤县银洞沟测区8线EH4电磁测深二维反演剖面示意图

图4-16 凤县打柴沟测区0线EH4电磁测深二维反演剖面示意图

1)在预普查阶段:可选用大功率激发极化法(浅埋深时)、CSAMT或EH4(埋深较大时),主要目的是圈定古道岭组灰岩的走向分布及隐伏背斜构造。

2)在详查阶段:应选用大功率激发极化法(浅埋深时)和充电法(有矿体露头时),目的是追索找矿,连接圈定矿体或矿(化)带。

在物探方法有效性评价基础上,结合以往在秦岭中高山地区的找矿勘查经验,提出了区域矿床的综合有效勘查方法组合模型,即根据两期/二元成矿控矿规律和成矿模型,基于区域成矿地质背景、构造环境、岩石建造等基本成矿地质条件,以经典成矿理论为指导,综合地质、物探及化探资料,预测矿田级找矿远景区及其区域主要找矿矿种; 基于后期构造-岩浆改造因素,以中晚期构造虚脱空间和侵入体接触带为主要的矿床就位空间,预测矿床级的找矿勘查靶区、靶位→应用地质地球化学剖面+地质填图+探槽揭露发现地表矿体和控矿断裂构造、侵入体内外接触带→对于发现和预测的浅埋藏矿体,投入激发极化法和常规充电法追索矿体或控矿构造在走向上的延伸,分析预测矿体或控矿构造的产状变化趋势; 对于预测的深埋藏矿体,直接投入TEM、CSAMT物探方法,根据异常确定勘查靶位的水平位置→投入钻探或坑探发现矿体→对坑道或钻孔或槽探发现的矿体充电,确定矿体走向延伸→系统投入探矿工程,验证充电异常与勘查矿床,获取资源量。

图4-17 太白县东沟铅锌(铜)矿点20线EH4电磁测深反演剖面图

另外,在隐伏矿找矿过程中一定要注意地质与物探方法的密切结合,在工作中既要相互配合,又要相互独立。相互独立的意义在于根据各自方法的特点,尽可能地使勘查结果接近客观真实,以避免先入为主的互相影响,即避免出现按物探异常臆断构造认识或按地质认识拟合物探异常;相互配合的意义在于对各自独立获得的成果做出统一合理的地质认识,对物探异常做出综合地质解译。

❼ 可控源音频大地电磁法（CSAMT）的应用

（一）CSAMT的仪器设备和野外工作方法

1.仪器设备

CSAMT仪器的主机：目前主要有美国ZONGE公司生产的GDP-32和加拿大凤凰公司生产的V8多功能电法仪。

CSAMT的仪器应该具有实时处理的数字化仪,频率范围要求从0.1～2000Hz。为了使用更为有效,仪器应为多道的。最高采样率要求达到0.25ms,每道都要用去假频滤波器和抑制电源干扰的滤波器,同时整机的特性必须噪声低、输入阻抗高、道间干扰小。CSAMT的电源应该能提供频率范围很宽的、高稳定度的标准波形的电源,其输出电流为20～100A,电压高达1000V。为了获得高质量的相位资料,供电设备和测量装置之间必须有同步设备。

2.野外工作方法与技术

（1）工作布置

标量测量的野外工作布置如图3-25所示。CSAMT的供电偶极距一般为1～3km长,测点距供电偶极的距离（收—发距）5～10km。一般用不极化电极接收电场,其电极距10～300m不等。接收的磁场信号经绝缘线输送到接收器中与电场同时记录。

（2）最佳测量分量和位置的选择

实际工作中,如供电偶极布在x方向,一般选E_x/H_y作为标量CSAMT的测量值,称供电偶极的赤道区为“垂向区”,轴向区为“共轴区”的话,则在垂向区r＞4δ为远区,在共轴区r＞5δ为远区。用E_x、H_y装置在垂向区工作时,图中测区部分为测量E_x、H_y,计算标量ρ_xy的最佳区域。用E_x、H_y装置在垂向区工作时（图3-25）,不但场的信号强,而且野外工作也方便。不仅测站移动时不需要重新定向,就是布极和布线也都很方便,因此,在垂向区测量E_x、H_y分量,是标量CSAMT最常应用的装置。

（3）影响观测质量的几个因素

地形和表层电性不均匀的影响：所有需要测量电场分量的电法勘探方法都受到地形和表层电性不均匀的影响,CSAMT也不例外。理论和实际都证明,山谷和表层低阻区具有高电流密度,相反在山峰和表层高阻区具有低电流密度。前者导致视电阻率升高,后者则引起视电阻率降低。因此,在工作设计和测点布置时必须认真考虑地形和地表层不均匀的影响,或者在测量时设法避开,或者在测量之后进行校正。如果采用后者,在校正之前就必须区分哪些是地形,哪些是表层不均匀给测量结果带来的影响。

场源对CSAMT测量结果的影响：场源对CSAMT测量结果的影响是十分明显的,尤其是近场区和过渡区测量的影响。在保证信号有一定强度的情况下,应尽量在远区测量。实际工作时如果出现了在过渡区测量的情况（特别是高阻区、低频段时）,解释过程中也必须进行校正。场源的影响,本质上就是非平面波的影响,因为近区和过渡区,由人工场源产生的波都不是平面波。除此而外,场源下面或场源和测点下面复杂的地质构造,也会导致近区、过渡区甚至远区电磁场的畸变,这种畸变也表现为非平面波。

（二）资料处理及解释

现在的CSAMT仪器都是数字式仪器,采集的所有数据都存贮在磁带（盘）上以备进一步处理。实际记录的数据有：电场振幅和相位,磁场振幅和相位。目前用于生产的大多数CSAMT仪器都具有实时或现场处理软件,可将所采集的电磁场数据整理为CSAMT所需的物理量,如视电阻率ρ_ω及相位φ等,这些是CSAMT资料解释的基础和依据。由于在远区CSAMT和MT不仅原理相同,而且资料的处理和解释也有许多共同之处,因此,这里我们只讨论近场源影响及其校正问题。

如前所述,只有远区场才近似大地电磁场,计算视电阻率Cagniard公式才有效。一般,当发射偶极与接收点之间的距离r≥3δ时,CSAMT的场才具有平面电磁波的特性。但是,穿透深度δ不仅与电阻率有关,而且与电磁波的频率有关,实际工作时很难保证在一个测深点上所有频率都具有平面电磁波的特性。多数CSAMT测量得到中间区及开始进入近区的数据。因此,本方法关键问题是如何实现近区场和过渡场效应的改正问题,从而计算卡尼亚视电阻率。如果在不同区（近场区、过渡区和远场区）,我们都用Cagniard公式计算电阻率,结果会怎样呢?

图3-26是均匀介质表面CSAMT的Cagniard视电阻率曲线。在近区,它呈45°直线的渐近线。

图3-26 均匀半空间表面Cagniard视电阻率曲线（介质电阻率1000Ω·m）

同理,如不分近区和远区,都用

电法勘探技术

计算,则可得如图3-27所示的视电阻率曲线。

这里k（r）是收发距r的函数,收发距r越小,k（r）值越大。由图3-27可以看出,此时在远场区视电阻率曲线呈30°渐近线。

图3-26和图3-27清楚地表明,在远场区用Cagniard公式和在近场区用式（3-39）计算的视电阻率都是正确的,都等于均匀介质的真电阻率。然而在过渡区关系却比较复杂,呈如图3-28所示的过渡三角形形态。理论研究说明,均匀半空间的电阻率的高低与过渡三角形的形态和大小无关,但过渡三角形的形状和大小却是收发距的函数。收发距大则三角形小,反之三角形大,这是一个十分有益的结论。它表明,只要收发距r不变,就可利用同三角形对过渡场的影响进行校正。

电法勘探技术

基于上述讨论,近场区、过渡区CSAMT资料一阶校正法的步骤如下：

第一步,用式（3-39）和式（3-38）计算每个频率之近场区和Cagniard视电阻率；第二步,计算两条视电阻率曲线之过渡三角形,并对过渡区进行校正；

第三步,在过渡三角形低频一边用近场区视电阻率曲线,高频一边用Cagniard曲线,而过渡三角形区用上述方法校正过后的曲线构成一条新的CSAMT视电阻率曲线,即经非平面波校正后的视电阻率曲线。

CSAMT的资料解释也分定性和定量两大阶段,具体解释方法与常规MT相似,故不再重复。

图3-28 过渡三角形

（三）应用实例

野外工作使用美国ZONGE公司生产的GDP-32多功能电法仪,发射系统采用功率30kW,一般选择供电极距AB＝1000～1500m,收发距5～6km,测量极距MN＝20m。电阻率反演采用光滑模型反演方法,利用反演电阻率断面图进行地质解释。

在隧道勘察中,首先进行地质及物性资料的研究,结合CSAMT方法的特点及地质目的建立异常识别标志。断裂破碎带由于岩体破碎空隙度大,一般会充水或成为地下水的运移通道,电阻率一般呈低阻条带显示,受其影响周围裂隙一般较发育,影响带较宽；岩性分界线（两种岩性有较大差异时）一般会表现为两侧介质电性有明显差异,或数值可能接近但两侧曲线形态有明显不同；深部富水带一般会呈低阻层分布或较大规模的低阻圈闭异常。

龙井隧道地层主要是三叠系的石英砂岩、砂砾岩、粉砂岩、碳质粉砂岩、泥质粉砂岩以及二叠系的碳质粉砂岩、泥质粉砂岩及细砂岩,北东向、东西向断裂发育区根据电阻率异常进行了构造划分,发现多处低阻条带异常,电阻率小于300Ω·m或呈明显相对低阻显示,推断为断裂破碎带或裂隙发育带,结果与钻孔钻遇结果吻合非常好,如图3-29、图3-30所示。

图3-29 龙井隧道CSAMT反演电阻率及地质解释

图3-30 龙井隧道地质断面图（左线）

❽ 海南后万岭铅锌矿

后万岭铅锌矿床位于海南省乐东县千家镇西南5km处，面积约10.58km²。该矿床是20世纪70年代末80年代初原广东省海南地质大队(现海南省地质调查院)在进行1∶5万地质填图时发现的铅锌矿点。经过这几年的地质工作，已发展成为大型铅、锌、银、铜等多金属矿床。

一、矿床地质背景

后万岭铅锌矿床位于Ⅱ级构造单元华南褶皱系五指山褶皱带的西南部，处于晚白垩世岩浆活动带、九所－陵水深大断裂带北侧，区域性北东向断裂次一级晚期北北西向断裂中段和千家岩体的中部。该矿床属热液型，其控矿因素为北北西向—近南北向扭张性断裂、晚白垩世早期花岗质岩浆侵入体、石英脉绢云母化破碎带。目前，已在矿区的3条主要矿化石英脉绢云母化破碎带(脉带)中共圈出13个脉状矿体，其矿(化)体长度为55～180m，最大倾向延深为18～110m，平均厚度为0.37～7.8m。矿体产状总体走向为北北西—近南北向(348°～360°)，倾向东，倾角多大于60°，仅V_3－3脉倾角约为45°(图4－3－1)。

二、地球物理特征

(一)区域地球物理场特征

后万岭铅锌矿床处于千家重力低的北东部。布格重力异常约(－30～－32)×10^－5m/s²，经重力剩余异常、重力垂向二阶导数处理，后万岭热液型铅锌多金属矿床处于与千家花岗岩体有关的局部重力低中。航磁异常平面图上，该矿床位于呈东西走向的航磁负异常中，网格化的ΔT异常强度约－90nT;经低纬度化极垂向一阶导数处理显示，矿床处于正负异常的过渡带(图4－3－2)。

(二)矿区磁场特征

在1∶5万航磁平面图上，矿床对应于负异常的低值部位，在平剖图上矿床与航磁负异常低值区对应，矿床在低纬度化极垂向一阶导数图上没有异常反映(图4－3－3)。

(三)矿床岩(矿)石电性特征

1.岩(矿)石充电率

后万岭矿区在铅锌矿脉(或矿化蚀变带)上，其视充电率为10～30ms;在未蚀变的花岗岩上，视充电率则为2～8ms。二者之间具有明显的激电性差异，表明硫化物矿床具有高极化异常的基本特征(见图4－3－4)。

2.岩(矿)石电阻率

该矿区表层电阻率一般在几十至100Ω·m之间，深部未蚀变的母岩(花岗岩)的视电阻率在800～1000Ω·m，铅锌矿化及钼矿化蚀变带的电阻率在200～400Ω·m之间。与围岩相比，矿(化)体具有低阻(或相对低阻)异常特征(图4－3－4)。

三、物探方法技术运用

(一)工作部署与工作方法

为查明区内1∶1万土壤铜铅锌综合异常，扩大该矿区的资源储量，开展了1∶1万的激电中梯测量工作。

图4－3－1 后万岭铅锌多金属矿区地质图

野外工作中使用美国Zonge公司生产的GDP－32^Ⅱ多功能电法仪。

激电测量工作采用中间梯度装置，点距为40m;供电电极距视测量剖面长度决定，AB=1200～2000m;测量电极距MN=40m，供电电流在2A左右。

为查明激电测量推断的五个矿化带的埋藏深度及空间赋存状态，穿过矿化带布置40线、43线、44线、47线4条可控源音频大地电磁测深(CSAMT)剖面。

图4－3－2 后万岭典型矿床所在区域地质矿产及物探剖析图

图4－3－3 后万岭典型矿床所在地区地质矿产及物探剖析图

(二)工作成果

1.激电中梯测量

1∶1万的激电中梯测量，圈定了D1－1、D1－2;D2－1;D3－1、D3－2五个异常带(见图4－3－5)。

D1－1异常带长约700m，平均宽约60m，走向北北西向，呈条带状展布，形态较规则，异常反映呈中低电阻率、高充电率特征(图4－3－5、图4－3－6、图4－3－7)，推断为矿致异常。经探槽揭露，在异常区分布有2条北北西向的铅锌矿脉，位置及走向基本上与激电异常相对应。又经ZK4302钻孔资料(43线110号点东10m左右)验证，在孔深48.67～50.67m见黄铁矿化，黄铁矿呈立方体。ZK3903钻孔在孔深14.2～89m之间均不同程度见有黄铁矿化。根据该异常特征与地质及钻孔资料结果分析，认为D1－1异常为硫化物多金属矿(化)脉引起。

图4－3－4 后万岭铅锌多金属矿区40线地质－物探综合剖面图

图4－3－5 后万岭矿区激电中梯视充电率(ms)等值线平面图

图4－3－6 后万岭矿区激电中梯视电阻率(Ω·m)等值线平面图

D1－2异常带长约500m，平均宽约55m，走向北东向，形态较规则，表现为中高电阻率、相对高充电率特征。M_S=6ms等值线形态呈3条北西西向带状分布，与已知矿脉分布形态对应，亦为矿脉引起。

D2－1异常带呈南北走向，异常没有封闭，表现为低阻率、高充电率特征。推断为矿致异常。经探槽验证，与该异常对应有一南北向分布的铅锌矿脉异常。

D3－2、D3－1异常带均呈南北走向，表现为低电阻率、高充电率特征。推测该异常为矿体的反映。经探槽揭露，与D3－1异常对应有一南北向分布的铅锌矿脉(V2－1)。D3－2异常与相邻不远的D3－1异常特征极为相似，推断为铅锌矿脉引起。

2.可控源音频大地电磁(CSAMT)剖面测量

在矿区共完成40线、43线、44线、47线4条剖面的CSAMT测深工作，4条剖面CSAMT二维反演断面图如图4－3－8～图4－3－11所示。

对4条剖面的CSAMT反演结果分别解释如下。

a.在43线110～118号点由地表向地下至370m处出现一陡立的、视电阻率值在100～300Ω·m的低阻异常。该异常的浅部(50～100m)与高充电率异常(D1－1)相对应，推测与铅锌矿化、围岩蚀变有关。在深250～300m以下的低阻体，推测除铅锌矿化外，还存在其他硫化物矿化。另外，在102～106号点，由浅向深也有一明显的低阻异常带，对应有9ms的低缓充电率异常，推测可能与深部硫化物金属矿化有关。在138～140号点深100～400m处，出现一视电阻率值为60～300Ω·m的陡立低阻带，其上有9～11ms的充电率异常，推测为隐伏的硫化物金属矿(化)体(图4－3－8)。

b.在47线114～118号点，由地表至300m出现一个比较陡的视电阻率值在100～300Ω·m的低阻异常带。该异常浅部与高充电率异常(D1－1)相对应，推测与铅锌矿化或围岩蚀变有关。另外，在118～128号点之间，在深200～450m之间出现一凹形的低阻异常，异常值在100～300Ω·m之间，推测为隐伏的硫化物金属矿化引起。同时，在130～138号点之间，深250～450m之间出现一视电阻率在60～300Ω·m的向东缓倾斜的低阻带。该低阻带上有9ms的充电率异常，推测该低阻带为蚀变带或矿化引起(图4－3－9)。

图4－3－7 后万岭矿区激电中梯视充电率、视电阻率剖面平面图

图4－3－8 后万岭矿区43线可控源音频大地电磁测深(CSAMT)二维反演断面图

图4－3－9 后万岭矿区47线可控源音频大地电磁测深(CSAMT)二维反演断面图

c.在40线114～120号点之间，由地表至170m之间出现一陡立的电阻率60～300Ω·m的低阻异常与激电中梯高充电率异常(D3－2)相对应，推测与铅锌矿化或围岩蚀变有关。另外，在深200～300m之间出现一视电阻率60～300Ω·m的层状低阻异常，规律性强，连续性较好，推测为隐伏的硫化物金属矿化引起(图4－3－10)。

d.在44线116～120号点，深度由地表至200m出现一个比较陡的视电阻率100～300Ω·m的低阻异常带。该异常浅部与高充电率异常(D3－2)相对应，推测与铅锌矿化或围岩蚀变有关。在深200～450m之间出现一电阻率值在150～300Ω·m的低阻带，规律性强，连续性较好，推测为隐伏硫化物金属矿化引起(图4－3－11)。

图4－3－10 后万岭矿区40线可控源音频大地@电磁测深(CSAMT)二维反演断面图

图4－3－11 后万岭矿区44线可控源音频大地电磁测深(CSAMT)二维反演断面图

四、验证结果

经过3年的工作，依据其地质、物探等资料，已在该矿区圈定矿化石英脉绢云母化破碎带(以下简称脉带)6条。这些脉带呈略向北撒开向南收敛的帚状，分布在以后万岭为中心且地貌上呈近南北向的狭长山脊上。单条脉带长数百至1900m，最长为2500m，宽数米，最宽达30m，走向北北西—近南北，倾向东或北东东，局部倾向西，倾角为50°～85°。脉带之间的间距总的北宽南窄，最宽数百米，最窄为30～40m。其中FmI、FmⅡ、FmⅢ是矿区的主要矿化脉带，各脉带的矿化连续性较差，共圈出铅锌矿脉10余条。

(一)Ⅰ号铅锌矿化脉带(FmI)

分布在后万岭东300m，呈近南北—北北西向断续分布在后万岭东部的低山脊上，地表出露标高为180～257m。脉带由中心的矿化石英脉和两侧的绢英岩、硅化绢云母化碎裂岩、绢云母化二长花岗岩组成。脉带长1150m，宽度沿走向变化较大，地表出露宽3～10m，最宽25m，沿倾向略有变宽(ZK4202)，延深大于170m，脉带总体走向近南北—北北西(350°～360°)，倾向东或北东东，倾角59°～85°。

在Ⅰ号脉带中段(TC132)和南段(TC108)的主脉中，矿化蚀变较强，为矿区的重要矿化地段。中段(TC132和ZK4202)已圈出4个铅锌矿体(3个为隐伏矿体)，南段(TC108)圈出1个铅锌矿体。矿体总长182m(地表部分)，其余地段矿化比较微弱。脉带含矿系数为12.17%。

(二)Ⅱ号铅锌矿化脉带(FmⅡ)

该脉带呈近南北—北北西向断续分布在后万岭的山脊上，地表出露标高220～340m。脉带是由中心部位的矿化石英脉和两侧的绢英岩、绢云母化碎裂岩、绢云母化二长花岗岩组成。脉带长2500m，宽度沿走向变化较大，地表一般宽2～5m，最宽20m，沿倾向中部变宽，下部分枝渐窄(ZK001、ZK002)，延深大于400m。脉带总体走向近南北(340°～15°)，倾向东或北东东，倾角为40°～83°。

Ⅱ号脉的北段、中段和南段的主脉中，矿化和蚀变较强，尤其是中段和南段;往深部矿化变好，矿体变大，是矿区铅锌工业矿体的主要富集地段。矿区的主矿体就赋存于Ⅱ号脉带，已圈出的铅锌矿体中，主矿体长达1000m。

(三)Ⅲ号铅锌矿化脉带(FmⅢ)

Ⅲ号脉带分布在后万岭东250m，呈近南北—北北西断续分布在后万岭东部的低山脊上，地表出露标高为220～300m。脉带特征与Ⅰ号脉相似。脉带长1900m，走向近南北—北北西(330°～360°)，倾向东或北东东，局部倾向西，倾角69°～84°。

Ⅲ号脉的南段(TC112、TC343、TC417)的主脉中矿化蚀变较强，已圈出铅锌矿体4个，总长255m，其余地段矿化较弱。脉带含矿系数达23.95%。

到目前为止，经钻探验证，在后万岭矿区共圈出铅锌(铜)矿体10余个。其中V1铜铅锌矿体规模最大，品位最高。据初步估算求得V1矿体Pb+Zn资源/储量(121b+122b+333)14万t，伴生Cu资源/储量约8000t，伴生Ag资源/储量约60t。

其他十余条矿脉大小不一，长度50～300m，延深50～200m，厚度1～15m，Pb+Zn品位1%～3%，伴生Ag2～8g/t，少数矿脉含有伴生Cu。这些矿脉合计有望求得Pb+Zn资源/储量6万t以上。整个矿区有望求得Pb+Zn资源/储量(121b+122b+333)20万t，伴生Cu资源/储量约1万t，伴生Ag资源/储量约100t。

另外在ZK2307发现了很好的钼矿找矿信息及矿区南部ZK10303的铜矿化信息。

(本节供稿人:谢顺胜)

❾ 地热异常区

根据以往调查资料,县城南、北的地热地质条件不同,地热显示也有差别,县城以及县城北部有地热异常显示,南部目前没有发现地热异常。现根据以往地热地质调查情况,分别叙述昌乐县北部和南部的地热异常情况和地热资源开发利用预测区。

(一)北部地热异常区

2001年,山东省地矿工程集团有限公司在北部地区开展了地热资源调查,工作区位于潍坊市西25km的昌乐县城一带,具体范围为:北起孙家庄,南到昌乐一中,西起崔家庄,东至朱刘店,地理坐标为东经118°47བ″～118°55ཡ″,北纬36°41༼″～36°45ཤ″,面积约100km²。

利用不同时相的全方位地热异常解译,工作区内具有地热异常显示,异常区基本上沿北东东向昌乐断裂延伸,呈东西向不规则状展布,其范围大致西从马家庄附近大丹河东岸起,东到东任疃村东,最北到东、西管庄,南到王家庄—东风村—商家庄—柴家庄一线,异常区东西长约9km,南北最宽处2.5km,最窄处0.7km,面积约12km²,形状为不规则蠕虫状。遥感地热异常在多时相影像图上呈暗紫红略带微橘黄色调,由于受非地热因素干扰,地热异常显示不十分清晰,而在刘家庄以西及四图村一带显示色调较为明显,所显示的特征也易辨认。从地热异常区分布的特征看,明显受北东向和北西向断裂交会带控制。

结合物化探勘查结果综合分析,确定了北到西管庄北,东到王家庄,南至东风村,西至宝昌路,面积约10km²的地热重点勘查区。

根据我国华北地区地热正常区的地温梯度一般在3℃/100m以下,并结合有关规范的要求,将地温梯度3℃/100m等值线作为工作区内地热正常区与地热异常区的界线,即地温梯度大于3℃/100m地区为地热异常区。据此,工作区内共圈划出东风、前石埠、龙角和西任疃等四个地热异常区,见图2-2-4。

图2-2-4 昌乐县北部地区地温梯度等值线及地热异常区分布图

1.东风地热异常区

位于昌乐县城北部东风村东一带,北起G309道北200m处,东到佳迪肥料有限公司西侧,南至玉皇庙村北,西至东风村,面积约0.34km²。该异常区地处昌乐断裂与五图断裂的交会处,其中心在东风村东N13号井附近,该区第四系厚度一般在23.50～32.00m之间,东部较薄,西部较厚;第四系以下为新近系临朐群牛山组玄武岩类,底板埋深在100～120m之间;以下地层依次为古近系、二叠系、石炭系及奥陶系。区内地下水位埋深一般在10.26～19.22m之间,南部水位埋深较浅,北部埋深较大,并且水位埋深随井孔深度的增加而变大。区内恒温层地温一般在15.5～16.0℃,在该区测温截至深度37.33～100m内,东风村东井地温梯度最大,为4.71℃/100m。该异常区处在北东向昌乐断裂和北西向五图断裂的交会处,构造条件较好。根据区内的测温资料,热储顶板埋深按800m计,底板埋深按1300m计,上覆盖层的地温梯度采用4.36℃/100m,奥陶系灰岩孔段的地温梯度采用工作区奥灰测温孔的资料(1.92℃/100m),推算热储在1050m深处的温度为51.41℃。

2.前石埠地热异常区

位于县城东北3km处,昌乐县经济开发区前石埠村西南一带,总体沿昌乐断裂呈带状展布,东西长1km,南北宽0.4km,面积约0.31km²。该区第四系厚度较薄,一般在4～10m;第四系以下为新近纪玄武岩类,底板埋深在100m左右,以下地层依次为古近系、二叠系、石炭系及奥陶系。该区水位埋深在16.82m左右。该区恒温层地温15.3℃,井深76m处地温17.65℃,地温梯度4.20℃/100m。经综合分析,热储顶板埋深1000m,热储底板埋深按1400m计,推算热储在1200m处的温度为57.60℃。

3.龙角地热异常区

位于昌乐县城东北5.5km处,昌乐县经济开发区龙角村北一带,北部靠近济青高速公路,东至后于刘村西部,南至龙角村北部,西距大沂公路约0.4km,面积约1.03m²。该区东南距昌乐断裂1.5km,以东紧靠一组北西走向的断裂破碎带,第四系厚度一般在30～35m之间,第四系以下依次为新近系、古近系、二叠系、石炭系及奥陶系。其中新近系底板埋深一般在130～150m。该区水位埋深变化较大,西部55.0m,东部仅13.61m,相差达41.39m。西部在105～110m深度之间为一层较松散的砂砾石,单井涌水量较大约1200m³/d,而在东部150m深度内,没有上述较松散的砂砾石,单井涌水量仅240m³/d,该异常区内有两眼机井异常,最大地温梯度为6.17℃/100m。根据区域资料和岩性测深曲线综合分析、推测,热储顶板埋深约1100m,热储底板埋深按1400m计,利用异常区内盖层地温梯度4.24℃/100m和工作区灰岩孔段的地温梯度1.92℃/100m,推算热储在1250m深处的地温为61.27℃。

4.西任疃地热异常区

位于昌乐县城北东东4.5km处,西任疃村南一带。北到西任疃村南部,东到东任疃村,南到侯家庄、柴家庄,西至G309国道东尖庄大桥以东,面积约0.75km²,紧靠朱刘店断裂,其中西任疃村南井深60m,自42m深度以下,断裂破碎带厚达18m。在朱刘店断裂以南,第四系厚度一般为20～46m,下伏奥陶系。在朱刘店断裂以北,第四系厚度一般在34～41.5m之间,以下依次为新近系、古近系、二叠系、石炭系及奥陶系,该区奥陶系顶板埋藏较浅,奥灰顶板埋深仅38～302m,该区水位埋深一般西部较浅,东部较深,恒温层地温较高,一般在16.0～16.8℃之间,区内地温梯度最大为10.00℃/100m,一般为5.29℃/100m和5.00℃/100m。该异常区不仅具层状特征,而且具有较典型的带状特征。如按盖层厚度300m以上地温梯度6.76℃/100m,灰岩孔段按1.92℃/100m计,推算500m深处的热储温度为35.37℃。

该异常区虽地热异常明显,地温梯度也较高,但因热储盖层较薄,温度较低,地热的开采利用价值较小。

(二)南部地热异常区

昌乐县南部鄌郚-葛沟断裂西侧,大面积为新近纪临朐群玄武岩覆盖,其中临朐群尧山组厚度＞108m,山旺组0～20m,牛山组＞247m,其下伏古近纪五图群在工作区北部厚度1500m左右。鄌郚-葛沟断裂与沂水-汤头断裂之间,为马站-苏村地堑,主要发育白垩系,且以大盛群田家楼组和青山群八亩地组为主,莱阳群城山后组分布局限。沂水-汤头断裂以东为古元古代侵入岩。总体分析,南部地热地质条件较差,以往调查也没有发现确切的地热异常显示。

2013年,山东省地质科学研究院开展了南部地区的地热资源调查,从现有民井测温情况看,南部地区地温梯度普遍低于3℃,按照地热异常区的划分原则,除北岩村地温梯度稍高外,没有发现地温异常区。

根据区域地热资源分布情况,结合昌乐县地质条件,推测昌乐县南部地热热源来源于下部地壳和上地幔,特殊大地构造背景下形成的深大断裂成为导热通道,热流沿断裂上升、扩散,到近地表扩散的方式为传导和对流。在传导方式下,低热导率的岩层聚积热流,是局部地温异常的关键因素;在对流方式下,断裂构造的发育程度和地下水的贫富、流动性是关键因素。远离沂沭断裂带断裂构造相对不发育,为封闭或半封闭的对流体系,有利于热异常的产生;靠近沂沭断裂带断裂构造发育,形成开放的热对流体系,不利于热流的聚积。因此,距沂沭断裂带合适的距离,才能既有相对封闭的对流环境,使热能聚集,也有地下水径流环境,形成热水富集区。而上部的古近系砂岩、黏土岩为盖层(可能还有部分白垩系)。

南部地区沿沂沭断裂带出露的中新生代地层也可能发育孔隙水、裂隙水,这些出露的含水层向深部延伸时,有的连续或基本连续,有的则被大型断层完全断开。在前一种情况下,大气降水直接以侧向地下径流的方式补给热储;在后一种情况下,大气降水先通过断层带或断层另外一盘的含水层,然后沿侧向补给热储。

据区内的水文地质调查和区域资料,热储地下水的补给来源一是大气降水入渗的补给,即在南部或沿断裂破碎带缓慢入渗至深部,经深部地热加温形成地热水;二是沿地层接触面接受上游地下径流的补给,沿断裂构造或裂隙带下渗至地壳深部,经断裂径流深循环加热,在断裂破碎带储集,形成可利用地热资源。另外也不排除有沉积间断的古风化壳地下水或古封存水。

通过CSAMT和大极距激电测深测量调查,初步推测在乔官镇梁家庄附近、庞家淳于附近,深部(1400～2000m)有低阻异常显示,宽度在600～1000m之间,具有一定规模,结合附近地质构造分析,应是鄌郚-葛沟断裂及其次级断裂与东西向断裂交会所致的破碎带,推测具有一定的导水性和储水空间,是地热资源形成的有利部位,属于构造热储中的带状热储,其中的热水依靠浅部冷水通过构造渗入热储部位,经深部地温加热成为热水。根据区域地温梯度推测,应为低温地热资源。而上部较厚的新近纪、古近纪黏土岩、砂岩及白垩纪大盛群砂岩、黏土岩等,成为良好的盖层。

从淳于钻遇地层(0～40m为玄武岩风化带及砂岩、砂砾岩,40～145m以黏土岩为主,见紫红色黏土块,未揭穿)来看,上部应为新近纪牛山组,下部为古近纪李家崖组,见图2-2-5。根据区域上古近系北厚南薄的规律分析,古近系厚度在900m左右,其下应为白垩系,其中大盛群田家楼组和马朗沟组视厚度在600m左右,再往下推测为青山群(八亩地组)。建议地热井深度在(1800±200)m,根据地温梯度(1.5℃/100m)估算,1800m深度热储温度为41±5℃。

图2-2-5 淳于地热预测区

1—第四纪更新统大站组;2—新近纪牛山组玄武岩;3—新近纪尧山组玄武岩;4—古近纪朱壁店组砾岩;5—白垩纪田家楼组砂岩、粉砂岩;6—可控源音频大地电磁测深断面线;7—拟地热井井位及编号;8—深部低阻陡变异常区;9—断层

根据大极距电测深测量等值线、CSAMT剖面、结合区域地质资料,推测梁家庄预测区古近纪朱壁店组厚度在200m左右,其下的白垩纪大盛群田家楼组、马朗沟组底界深度在450～500m之间,下部应有白垩纪青山群八亩地组、莱阳群城山后组与侏罗纪三台组,三组地层总厚度可能大于1000m,其下是否有更早的地层或直接覆盖于花岗岩基底,有待于进一步调查确定,见图2-2-6。建议地热井深度在(1800±200)m,根据地温梯度(2.6℃/100m)推算,1800m深度热储温度为61℃±5℃。

图2-2-6 梁家庄地热预测区

1—第四纪更新统大站组;2—新近纪牛山组玄武岩;3—新近纪尧山组玄武岩;4—古近纪朱壁店组砾岩;5—白垩纪田家楼组砂岩、粉砂岩;6—白垩纪马郎沟组砾岩、砂岩;7—可控源音频大地电磁测深断面线;8—深部低阻陡变异常区;9—断层

总之,昌乐县南部预测区的地热水资源概念模型是:地壳深部供热—深大断裂导热—低热导率岩层聚热—侧向地下径流及断裂破碎带补水。

其他地区的地热地质条件有待于进一步综合分析研究,建议对鄌郚-葛沟断裂带的北展—鄌郚—高崖一带、五图断裂两侧、北部县界附近进行进一步调查研究,尤其是五图断裂两侧。

❿ 取得的主要成果和学术认识

针对全国找矿勘查工作的实际需要,为了加强对中西部重点成矿带的成矿理论和勘查技术方法研究,中华人民共和国科学技术部组织安排了“十一五”国家科技支撑计划重大项目“中西部大型矿产基地综合勘查技术与示范(2006～2010)”。根据支撑计划重大项目指南,“中西部大型矿产基地综合勘查技术与示范(2006～2010)”重点开展我国中西部重要成矿带(包括主要跨境成矿带)、重点矿种的构造背景、成矿类型、控矿要素及分布规律和特殊景观条件下的高效勘查技术方法研究,以有效地指导和支撑中西部重点成矿带的矿产勘查,发现一批资源基地,满足国民经济建设对矿产资源日益增长的需求。西北有色地质勘查局以第二负责单位身份与第一负责单位中国地质科学院地质研究所合作,联合原陕西省地质调查院、北京大学、西安地质矿产研究所、中国地质大学、中国地质科学院矿产资源研究所,共同承担了该重大项目第十一号课题“西秦岭成矿地质背景与铅锌、银、铜、金资源评价技术研究”(编号:2006BAB01A11),课题主要研究内容是:开展区域地质背景与成矿构造环境、区域含矿建造与控矿构造要素研究,揭示西秦岭主要矿床类型与构造的关系,建立主要类型矿床的构造成矿模式和综合找矿模型;研制识别和提取区域控矿要素、示矿信息及矿致异常的新技术方法; 采用地质模型和综合找矿信息进行成矿预测及矿化体定位预测。

根据课题总体目标任务和统一安排部署,实施开展了“陕西秦岭地区主要矿集区铅锌、银、铜、金综合勘查技术研究”专题。专题研究目标和任务是:①以凤(县)-太(白)地区为主研究矿床与地层、构造、岩浆岩的关系,总结典型矿床的地质、物探、化探、遥感标志特征,建立矿床的找矿勘查模型;②采用地质、物探、化探、遥感等有效方法开展调查研究,对凤-太等重点矿集区进行矿产潜力评价与远景靶区优选,提交具有大型矿床找矿潜力的金属、贵金属矿产资源找矿靶区和普查基地1处;③对勘查模型和预测靶区进行验证,有效地指导凤(县)-太(白)、柞(水)-山(阳)等矿集区隐伏金属矿产找矿,力争取得实质性进展。研究内容是:以凤-太矿集区为主,柞-山矿集区为次,兼顾勉(县)-略(阳)-宁(强)矿集区,从八方山-二里河铅锌矿床、八卦庙金矿床、银洞子银铅多金属矿床、煎茶岭金矿床等入手,开展主要矿床类型与地层、构造、岩浆的关系研究,建立主要矿床类型的综合找矿模型,研究识别和提取示矿信息及矿致异常的有效技术方法,采用找矿勘查模型和综合找矿信息进行成矿预测及矿化体定位预测。具体开展3个方面的研究工作:①典型矿床的系统综合研究,收集矿床已有的勘查及研究资料,应用地质、物探、化探、遥感多种手段,从成矿环境、成矿年代、控矿因素及找矿标志入手,解剖典型矿床,建立典型矿床的成矿模式及找矿勘查模型;②区域找矿信息提取新方法、新技术试验研究,在凤-太矿集区、柞-山矿集区、勉-略-宁矿集区开展地质、物探、化探、遥感等新方法、新技术试验研究,确定提取找矿信息的有效方法和手段,隐伏找矿信息和热液蚀变矿物信息的提取是研究的关键;③靶区优选和验证,应用典型矿床的成矿模式和找矿新方法、新技术进行成矿预测和靶区优选,并结合勘查需要对预测靶区进行工程验证。

围绕上述专题目标任务和工作内容,结合秦岭地区的地质工作实际情况,根据上述学术指导思想和研究方法,本专题采用的研究工作具体思路是:“立足前人资料和成果,以解决找矿勘查生产问题为目的,利用新技术,补充新资料,充分收集研究前人的成果和资料,重新研究典型矿床,分析总结典型矿床和区域控矿的关键因素,完善典型矿床和区域成矿模式; 立足新理论和新认识,加强勘查技术方法应用试验,分析总结研究找矿效果,筛选有效的勘查方法技术组合,建立完善的综合勘查模型,为我国类似造山带和高山峡谷区找矿提供借鉴; 科研引导,科学预测,生产配合,及时验证,产、学、研有机结合,确保找矿勘查重大突破”。

经过5年多的不懈努力,在长期的深入思考和找矿实践基础上,此次研究工作查明了典型矿床和区域的关键控矿因素,确定了有效的勘查技术方法组合,建立了隐伏矿床综合勘查模型,取得了找矿勘查靶区预测、验证的重大进展,主要成果和学术认识有以下10个方面:

1)基于1:5万水系沉积物和1:2.5万沟系次生晕资料,对凤-太、柞-山、勉-略-宁三大矿集区的地球化学特征及其分布规律进行了重新认识和全面总结,重新进行了异常圈定和成图,并指出了找矿预测区。凤-太矿集区圈定以Au、Ag、Pb、Zn、Cu为主的异常带6个,圈定4个找矿预测区; 柞-山矿集区圈出了3个异常带、2个找矿预测区; 勉-略-宁矿集区圈出3个异常带、2个找矿预测区。

2)通过对研究区内典型矿床的地质特征、地球化学特征、成矿规律、矿床成因及最新测试数据的综合分析,建立了凤-太矿集区八方山-二里河铅锌矿床、八卦庙金矿床,柞-山矿集区银洞子银铅多金属矿床、穆家庄铜矿床,勉-略-宁矿集区煎茶岭金矿床、铜厂铜(铁)矿床等典型矿床成矿模式和找矿模型,并提出找矿标志。

3)通过典型矿床关键控矿因素研究,对秦岭造山带区域主要类型金属矿床的成矿规律进行了总结,依据控矿因素和成矿作用分析,提出了秦岭造山带多数金属矿床的“两期/二元成矿控矿”规律的新认识。

通过对典型矿床关键控矿因素、成矿条件的研究发现,秦岭造山带中的多数金属矿床经历了早期初始富集成矿和后期热液改造就位成矿的叠加过程(即“两期成矿”),多数矿床在特定的时期、特定的建造环境下,通过岩浆熔离分异、火山沉积、热水沉积等成矿作用形成初始矿床或矿源岩,在后期的造山构造岩浆活动过程中,初始矿床或矿源岩往往被后期区域性构造岩浆活动改造,成矿物质再次被活化、迁移、富集并沉淀成工业矿床。但是从关键控矿因素分析,研究认为造山带中的多数矿床具有明显的“二元控矿”规律,即同一区域的矿床既受某一特定构造时期的成矿环境及其成矿建造控制,具有特定的成矿元素组合,同时又受印支期或燕山晚期构造岩浆改造作用控制(即“二元控矿”),多数矿床的最终就位主要受区域晚期造山、构造岩浆作用控制,即前者控制特定区域成什么矿,后者控制在哪里成矿、到哪里去找矿。根据这一共性控矿规律,提出秦岭造山带金属矿床往往具有变质热液矿床和岩浆热液矿床的基本特征,矿床的富集空间主要为断裂构造、褶皱虚脱部位和印支—燕山期侵入体内外接触带等。

4)选择凤-太矿集区等典型矿床进行了物化探方法试验研究,对二里河和铅硐山(东塘子)铅锌矿等典型矿床和成矿远景区的充电法、TEM、CSAMT及EH4等物探方法试验研究效果进行了分析总结,得出如下结论:①常规充电法适合于埋深200～500m的就矿找矿,应用前提是要求有较好的矿体天然露头或人工揭露见到矿体,实际应用充电方法在凤-太矿集区进行盲矿体追索效果极佳; ②TEM法有效探测深度可以达到500～700m以下,在圈定异常体的水平投影界线时准确性较高,但对推断异常体深度的误差较大,含炭质岩层、含金属矿物的岩脉、断层及不同电性界面也会形成异常,对矿体形态判断不利;③可控源音频大地电磁测深(CSAMT)法是电阻率-频率测深,它具有探测深度大、快捷、能及时提供视电阻率-频率拟断面图等优点,但也具有静态效应、近场效应、场源附加效应以及所测电阻率参数单一等不利因素,增加了解释难度,推断异常体深度的误差较大;④EH4是一种较新的物探方法,但是野外试验出现异常形态与地质实际相反的现象,目前没有能够较好地解释。异常区工程验证效果也不理想,故该方法的有效性有待进一步研究;⑤大比例尺岩石地球化学测量、土壤金属活动态测量等化探方法对于圈定找矿靶区、寻找隐伏矿体具有较好的指示性。

5)通过对凤-太矿集区柴蚂金矿、沈家湾金矿和池沟铜矿的ASD蚀变矿物填图试验表明:①柴蚂金矿和沈家湾金矿区蚀变矿物均以绢云母为主,其次是绿泥石,再次是碳酸盐矿物。但柴蚂金矿与沈家湾金矿又有不同,柴蚂金矿碳酸盐化程度明显强于沈家湾金矿,蚀变矿物填图研究提出,柴蚂矿区可以利用绢云母化、绿泥石化和碳酸盐化来指导找矿,白云母/绢云母化和伊利石是沈家湾矿区的有利找矿标志; ②池沟铜矿矿化蚀变以泥化、绿泥石化和钾化为主,泥化主要分布于接近地表的斑岩体或矿体上部,绿泥石化主要分布于近岩体裂隙、构造带、岩体中,钾化主要分布于岩体裂隙中,钾化强烈,则矿化增强; 斑岩型铜矿主要蚀变矿物在区内广泛分布,但此次尚未在池沟矿区发现典型的斑岩型铜矿蚀变分带现象。

6)凤-太矿集区遥感地质解译和研究表明,以灰岩为核部的背斜倾伏影像部位、背斜轴线转折部位、短轴背斜与隐伏背斜以及灰岩影像分支部位是铅锌多金属成矿和找矿的重要靶区。

7)综合研究地质、物探、化探和遥感资料,初步建立了秦岭中高山地区Pb、Zn、Ag、Cu、Au矿床快速勘查评价技术方法组合和隐伏矿床的综合勘查模型。隐伏矿床的综合勘查模型应用工作程序是:根据地质研究、化探异常分布和“两期/二元成矿控矿”规律预测找矿远景区→TEM、CSAMT物探方法确定勘查靶位→钻探或坑探或槽探发现矿体→坑道或钻孔矿体充电确定矿体走向和延伸→探矿工程验证充电异常→系统勘查。

快速勘查评价技术方法组合是:①预查选区阶段主要方法组合为综合研究+水系沉积物测量(1:5万水系沉积物测量、1:2.5万沟系次生晕、1:1万土壤正规网测量)+激电剖面+地化剖面:②普查阶段主要方法组合为地质填图(1:1万或1:2000比例尺)+大比例尺遥感解译、航磁解译+沟系次生晕加密+高精度磁测+TEM/CSAMT+工程控制; ③详查阶段主要方法组合为地质填图(1:2000和1:500比例尺)+大功率激电+井中/井地充电+工程控制。

以上方法组合依据不同的矿种、矿床类型和成矿环境等有所区别,如对于SEDEX型铅锌矿床,在物探方法上主要选择TEM、CSAMT或激电测量; 对于与岩体有关的Au、Cu矿床,在物探方法上前期工作可以选择高精度磁测以确定岩体位置和产状等; 在化探方法上可选择水系沉积物和土壤测量,但地质工作和综合研究贯穿始终。

8)成矿预测和靶区验证取得了找矿勘查重大进展和发现。采用地质、物探、化探、遥感等有效方法开展调查研究,分析应用新理论、新认识,进行了找矿远景靶区优选与矿产资源估算,应用综合勘查模型对不同类型矿床找矿模型和预测靶区进行验证,取得了铜铅锌矿找矿勘查重大进展和发现。在秦岭造山带凤-太矿集区取得东塘子、白杨沟隐伏铅锌矿找矿初步成果; 在柞-山矿集区取得池沟斑岩铜矿重大发现; 在勉-略-宁矿集区取得徐家沟铜矿勘查重大进展。

9)研究、建立成矿模式和找矿模型是地质找矿综合研究与勘查实践的桥梁。综合找矿模型的建立以成矿地质背景分析为基础,以各种信息的理解、把握、转换、关联和集成为核心,以找矿标志的辨识、显化、提炼为目的,在已形成的概念和理论指导下分析各种信息和信息组合与矿床(化)的关系,逐步形成量化的多元信息综合预测模型,可以此来分析和推断靶区的找矿前景和矿化体特征。

10)勘查在地表矿化较弱或没有任何可识别矿化显示的隐伏矿床和盲矿床的难度加大,需要以明晰可靠的成矿理论为基础,以切实可行的勘查方法技术组合为手段,通过深入细致的资料解释和工程验证而逐渐取得找矿突破。由于勘查对象在地表所反映的现象与矿床本身信息之间的关系越来越复杂模糊,因此,对于基础地质工作和弱小异常必须足够重视。不同勘查方法技术所获得的找矿信息是不完备和不确定的,需要以地质为基础具体分析、相互印证、综合集成、大胆验证。在找矿预查阶段,面积性物化探工作是必要的,不能简单地以剖面取而代之,这样才能获得充分、完整的异常信息。深部、隐蔽及微弱示矿信息的识别提取是找矿方法技术的重要发展方向。