瞬变电磁法在广西冷水塘区找矿中的应用

摘要：阐述了瞬变电磁法的原理、方法及找矿效果，并分析解释了某矿区工作中的部分成果和验证情况。

关键词：瞬变电磁法；低阻场源体；广西冷水塘

1瞬变电磁法的基本原理

瞬变电磁法（TEM），它是以地壳中岩（矿）石的导电性与导磁性差异为主要物质基础，根据电磁感应原理观测和研究人工脉冲电流场源激励大地而产生的瞬变电磁场空间与时间分布规律，来寻找地下矿产资源或解决其他地质问题的一支时间域的电磁法[][1]。

该方法有以下主要优点[][2]：

1．断电后观测纯二次场，免除了复杂的一次场补偿问题；同时受地形影响也较小。

2．单脉冲激发，就可得到多信息的整条瞬变场的衰减曲线；从而节省时间，提高效率 。

3．采用不接地回线装置，适宜于各种地理环境下工作，可实施地面、水上、井中、坑道的电法勘探。

4．对低阻层的分辨率高，能清晰、直观地显示探测目标埋藏的相对位置。

5．工作装置形式灵活多样，剖面测量和测深工作同时完成，工作效率高，信息量大，可以减少多解性。

仪器轻便、功率大，供电困难的地区能正常工作。

2瞬变电磁法的工作方法

2.1仪器

本次TEM法工作所使用的仪器为地大高科CUGTEM2002型瞬变电磁系统，配备有较完善的数据采集及处理软件，工作装置采用中心回线装置，发射回线Tx边长：25米×25米×1匝，接收回线Rx边长：5米×5米×14匝，探头等效面积350M2，供电电流脉宽20毫秒，采样率4微秒，供电电流200A。每观测一次计算机采样次数为4096次。软件处理可完成定性及半定量解释[][3]。半定量解释可提供①全区视电阻率；②晚期视电阻率；③虚拟全区视电阻率；④“烟圈”理论反演视电阻率；⑤视纵向电导；定量解释可进行一维反演。野外实测时采用多次叠加方法，提高信噪比，一般叠加16次左右，可基本满足探测500米左右深部构造及矿产的要求。

时间道设置[][4]，根据冷水塘铅锌矿区的实际情况，时间道设置为22道，采用对数间隔，最小时间道取120微秒、最大时间道取8000微秒，较为合适。

2.2测网布置

为了与已知地质情况作对比，物探测线与前期地质、物探勘探剖面尽量重合，以利于验证方法的连续性及对比研究，本次TEM法工作的测线垂直构造线F1布置，测线方位100°，测网为100×50M。实际观测过程中，测线点距一般加密到25米，线距为200~500米剖面形式进行测量，尽量使物探剖面能控制整个测区，避免漏掉异常。

2.3质量评述

质量控制采用同步重复观测及完工后复查观测两种方式。完成工作量为：测点数为545个，完工后检查点数为18个，占总点数的3.3%，重复观测点数为43个，占7.9%，加权平均总均方相对误差为13.86%，满足质量控制要求。

3资料整理

野外采集的数据经原始数据检查、坏数据、干扰点的标定，坏点清除后，导出原始数据，由数据处理程序进行处理。数据处理时，先对野外采集的数据点进行排序，使之符合图件成果要求，放大点处理采用线性插值方法进行处理，衰减曲线的滤波方法采用综合滤波方法，剖面曲线滤波方法采用三点滤波方式。利用各测点的归一化电位，主要绘制出多测道剖面曲线图、利用虚拟全区视电阻率反演结果绘制电阻率断面图。整个过程由微机处理。

4 TEM法的应用效果

经综合研究得知，冷水塘矿化的主要地层为泥盆系中、上统石英砂岩及碳酸盐岩，其中以碳酸盐岩为主，是该区的主要赋矿层位，富含生物有机质，对成矿利，地层中的灰岩、白云质灰岩、砂岩等围岩的电阻率较矿石电阻率高1至几个数量级，具备开展TEM的物性条件。本区的北北东组为控制矿床分布及矿体特征的构造。北北东与近东西断裂的交汇部位及更次级节理裂隙则是具体控制矿脉、矿化富集的容矿构造，极有可能形成富矿、厚矿体。

TEM探测的目的是寻找深部是否有隐伏矿体存在，确定断裂构造在地表的出露位置和延伸方向。

经过TEM探测工作在该矿区获得较好的深部异常4个（七宝坑、大友头、冷水塘、才冲）。2009―2010年对大友头异常、冷水塘异常进行了钻探验证，施工的6个钻孔在异常解释的场源体深度均见到跳马涧组紫红色含铁质砂岩，局部铁质集合程度较高成为鲕状赤铁矿。含铁矿化层厚度在25 - 30米，形态稳定，铁品位10%以下，铅锌矿化较弱，未达工业要求。限于篇幅，仅介绍大友头和冷水塘异常解释及验证情况。

4.1大友头异常解释及验证效果

大友头异常分布于矿区北部，F1断层东侧，有北北东向F1-3、F1-4、F1-5小断裂组与北北东向F1主断裂呈“入”字展布，出露岩层为中泥盆统棋子桥组（D2q1）第一段白云岩。晚期道综合平面剖面图显示：异常范围长约700米，宽50―450米左右。由72线的50~52号点、68线的50~69号点、64线的58~73号点、62线的62~70号点构成。62线、64线在（2410―8000微秒），68线在（1973―8000微秒）均观测到明显的二次电位。推测该异常深部矿化较强，为断裂及裂隙中含矿所引起。

图2是大友头异常的68号线综合剖面图，剖面上57～61号点在晚期道观测到明显的高二次电位异常，视电阻率等值线拟断面图在56―58号点有明显的低阻反映，视电阻率小于100Ω・m。半定量计算，场源体埋深应在250米左右。根据我队对TEM测量的研究，判断该异常应属于金属矿体引起。

验证钻孔ZK1―1，位于68号线57号点附近，F1-4断层周围，在井深 200米―239米，发现一层厚39米的含鲕状赤铁矿化层，局部聚集为赤铁矿。该矿化体产于中泥盆统跳马涧组（D2t）紫红色粉砂岩。从验证结果看与物探预测基本相符。

4.2冷水塘异常解释及验证效果

冷水塘异常分布于矿区南部F1断层的东侧，北北东向F1断层与北西向F1-1、断层呈（入）字展布，主要出露地层为中泥盆统棋子桥组（D2q1）第一段白云岩。晚期道综合平面剖面图显示：异常由30线的18~22号点、20线的24~28号点、10线的26~34号点控制，长度超过1000米，宽度100―200米。30线在（620―2367微秒）观测到弱二次电位，以后消失；10线、20线在1973微秒以后观测到二次电位。从观测到的信号来看，30线早期道有弱异常反映，晚期 道无异常，应与浅部裂隙发育有关；20线、10线主要反映中、晚期道二次电位异常，应属于深部构造及裂隙内矿化引起。异常带基本上沿F1断层分布或平行展布，是与构造关系密切的异常，该异常基本反映F1断层特征。

图3是穿过该异常30号线综合剖面图，剖面图上18―22号点反映了该异常，在该异常带东边界22―24号点在（620―2367微秒）有弱二次电位异常，为次级异常。视电阻率断面图没有明显的低电阻率反映，可能是场源体矿化比较弱，没有明显的电性差异。根据虚拟全区电阻率反演结果和半定量计算，这些场源体埋深应在300米以内，场源体应在跳马涧组内。

施工钻孔ZK34―1，位于30线30号点南面，距离30线100米左右，F1-1断层周围，在井深162―187米见到跳马涧组紫红色含铁质砂岩，局部铁质集合程度较高成为鲕状赤铁矿，但铁矿化品位不高，化验显示，品位不到10%。在该钻孔南面施工的几个钻孔 均在跳马涧组内见到类似的铁矿。验证结果与物探预测基本相符。

5结语

瞬变电磁法是一种找矿新方法，我国于70年代初开始研究，90年代初开始广泛应用于生产实践。我队于2005年在该区开始使用瞬变电磁法，由于取得较好的效果，以后经常使用该方法寻找深部矿源。从这几年在冷水塘、南丹大厂矿区找矿实践看，该方法是十分有效的，特别是在地表矿化、蚀变、断裂构造等地质特征不十分明显，浮士覆盖比较厚，常规物化探方法难以达到地质目的、电性差异明显的高阻围岩地区，瞬变电磁法的效果和优点更为显著。本区的TEM方法观测到的异常特征是线性的多点连续异常，二次电位比正常值高数倍，视电阻率值一般小于100Ω・m，即低阻高二次电位特征，具有这些特征的本区TEM异常，已验证的均见到含铁质的砂岩或赤铁矿。另外，在早期道测得的异常区也见到已知的地表裂隙矿脉或铁帽。

此外，本区的一些验证实例也可看出，在断层位置，TEM测得的异常特征多为高阻低二次电位特征，异常位置与断层位置十分吻合，证明该方法对研究断裂构造，圈定断层位置是比较可靠的。所以说本次应用瞬变电磁法是十分有效的。

本文是TEM方法在广西冷水塘区找矿项目成果的总结和认识，笔者在该项目的研究工作中得到了吴国富、甘启勇、以及地质组同志的积极支持和帮助，在此表示感谢！

参考文献：

[1]牛之琏。时间域电磁法原理[M]。 长沙：中南工业大学出版社，1992，12。

[2]徐金文，梁泳仁。CUGTEM野外工作方法应用手册。中国地质大学资源院仪器研究所，2001年5月。

[3]蒋帮远。实用近区磁源瞬变电磁法勘探[M]。北京：地质出版社，1998，12。

[4]吴国富，广西全州县冷水塘锌矿区普查瞬变电磁法（TEM）工作总结报告[R]。柳州：广西壮族自治区215地质队，2006年。

作者简介：李钦炎（1963-），男，广西二一五地质队有限公司助理工程师，研究方向：从事物探工作。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。