CSAMT法在河南舞阳地区寻找深部铁矿中的应用

CSAMT法在河南舞阳地区寻找深部铁矿中的应用

李 冰1，4，丁云河3，4，张智慧4，5，魏明君2，4，尚建阁1

【摘 要】摘要：文章主要介绍了在河南省舞阳地区深部铁矿找矿项目中，利用V8多功能电法工作站，进行可控源音频大地电磁测深（CSAMT）不同收发距的试验对比。通过试验，找到最优观测装置参数，并在强电磁干扰矿区采用CSAMT法成功预测了深部隐伏矿体，由此证明了CSAMT法在舞阳地区寻找隐伏的沉积变质型铁矿的可行性。 【期刊名称】地质找矿论丛 【年(卷),期】2014(029)001 【总页数】6

【关键词】可控源音频大地电磁测深；深部找矿；对比研究；V8；舞阳地区；河南省

0 引言

舞阳铁矿田是河南省最大的沉积变质型铁矿田，位于舞钢市中北部。1956—1981年，在该矿区开展了规模宏大的地质找矿工作，提交资源储量6．4 ×108t，约占河南省铁矿资源总储量的70%。因受当时开采技术条件的制约，找矿深度仅为500 m左右。20世纪80年代以来，该区地质找矿工作几乎处于停顿状态。

由于河南省工业化进程的加快对铁矿资源需求量不断增大，而地表及近地表铁矿已被有效勘查并强力开发，地质找矿目标不得不锁定在找矿难度较大的深部盲矿体上［12］。根据舞钢市铁矿成矿地质条件及物探磁异常特征，该区仍有较大的找矿潜力［3］。舞阳地区深部铁矿找矿项目通过利用V8多功能电法工

作站，进行可控源音频大地电磁测深（CSAMT）预测深部隐伏矿体，以期为该地区下一步深部找矿工作提供依据。

1 研究区地质概况

研究区位于华北板块南部边缘，马超营—拐河—确山断裂北侧，鲁山背孜—西平出山盖层背斜东端，是太华群最东部出露区。在新太古代及古元古代，先后发生了规模较大的基性火山活动及中基性火山活动，形成赵案庄式和铁山庙式2类铁矿。在中生代碰撞造山作用过程中，发生了自南而北的陆内俯冲（研究区就处在马超营断裂以北的俯冲带上），在次级构造作用下，产生断裂F6，而地层发生自南向北、自下而上的推动作用，使含矿地层由深到浅局部暴露地表，形成目前的构造格局和矿体分布形态［4］。从推断和控制的断层来看，研究区北部构造较为简单，南部较为复杂，主要构造线与区域构造基本一致，呈NWW向，其中断层F6控制了北部的赵案庄组及矿体的分布，地层产状整体SW倾。从工程控制结果来看，不同地段的地质构造有很大的差异。

研究区地层自下而上为新太古界赵案庄组、铁山庙组、杨树湾组，中元古界汝阳群云梦山组以及第四系。其中，新太古界赵案庄组出露面积很小；铁山庙组出露于铁古坑、铁山庙、经山寺等地；杨树湾组主要出露于叶县辛店杨树湾，与下伏铁山庙组呈断层或整合接触（可能属平行不整合）；中元古界汝阳群云梦山组不完整厚度达300 m以上。由于岩浆侵入活动和构造错动，使地表露头的层序极为零乱和不完整，断续分布在西部的老金山、尚庙寨和东部的小梁山等地。

研究区内与矿体有关的岩体除丁家岗正长岩岩体以岩株产出外，其他岩体均以岩脉产出。岩脉密集分布，多呈岩墙状，规模不等。岩体对矿体无贫化或富集

的交代混染作用，它主要表现为对矿体的破坏作用。岩脉水平切穿矿体，严重处将矿体切割为平行条块状，但未发现导致岩墙两侧矿体的相对错动位移现象。

2 研究区地球物理特征

对研究区内采集的岩（矿）石标本和已施工钻孔的岩心标本进行了物性测试（表1）。从表1可见，在铁山庙式铁矿中，辉石磁铁矿的平均电阻率为255Ω·m，而围岩石英辉石岩的平均电阻率为14 782Ω·m，混合岩的平均电阻率为6 103Ω·m，片麻岩的平均电阻率为7 364Ω·m，很显然，辉石磁铁矿表现为低电阻率特征；赵案庄式磁铁矿平均电阻率为78Ω·m，表现为低阻率特征。由于岩石组成的不同，电阻率稍有差异，但磁铁矿与围岩电阻率差异明显。磁铁矿表现出低电阻率的物性特征，这是研究区开展CSAMT法工作的前提条件。

3 CSAMT法工作原理和方法

本次研究CSA MT法利用加拿大凤凰公司生产的V8多功能电法工作站进行野外数据采集。V8系统采用GPS卫星时钟同步测量技术，极大地提高了电、磁场的同步采集精度［5］；同时，实施阵列式采集数据，大大提高了施工的效率和勘探的精度。CSA MT法野外工作装置示意图见图1。

可控源音频大地电磁测深法（Controlled Source Audio-frequency Magnetotellurics，简称CSAMT法），是针对大地电磁测深法场源的随机性和信号微弱以致观测十分困难的状况而改进的一种方法。该方法采用可以控制的人工场源［6-7］，将大地看作水平介质，大地电磁场是垂直投射到地下的平面电磁波，则在地面可观测到相互正交的电磁场分量为Ex，H y，Ey，H x。通过测量相互正交的电场和磁场分量［8-10］，可以确定介质的卡尼亚电阻率值。其计算公式为：