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【摘 要】可控源音频大地电磁法（CSAMT）在矿产资源勘探上有着广泛的利用，文章以辽东某铜矿勘查为例，通过选择适合的技术参数，所采集数据经过专业软件处理后进行反演，再结合已知的地质条件对反演图件进行推断解释。反演结果清晰显示了侵入岩及断裂构造的展布情况，进而预测了成矿的有利部位。钻孔结果证实了该方法在金属矿产勘查中的潜力，为寻找隐伏铜矿体提供了更经济、便捷、可靠的勘查手段。
【关键词】可控源音频大地电磁法；铜矿勘探；深部构造
1.测区地质概况及地球物理特征
1.1 岩性及构造
工作区出露地层为中上元古界青白口系钓鱼台组（Qnd）及南芬组（Qnn），钓鱼台组（Qnd）主要岩性为石英砂岩、长石石英砂岩，南芬组（Qnn） 主要岩性为页岩、泥灰岩。工作区岩浆岩发育，均为燕山期侵入，工作区西北部为燕山早期花岗岩（γ52（3）2），为晚侏罗世侵入的花岗岩类，南部为燕山晚期正长斑岩（ε53），为早白垩世侵入的碱性杂岩类。两个岩体在深部呈渐变式接触，中上元古界青白口系钓鱼台组（Qnd）及南芬组（Qnn）地层为残留盖顶。岩体侵入使盖顶地层形成两条较大的断裂构造：构造F1为逆断层，上盘为鱼台组地层，下盘为南芬组地层，断层走向约40°，倾向北西，倾角65°左右；构造F2为成矿构造，也时逆断层，上下盘均为鱼台组地层，断层带内岩石破碎，断层走向约20°，倾向北东，倾角65-70°左右[1]（图1）。侵入岩体的接触部位、岩株及岩墙的转折部位及残留盖顶的断裂构造均为岩浆期后含铜多金属流体较易形成矿（化）体的部位。
1.2 地球物理特征
根据物性测量工作所获物性参数，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，极化率特征上铜矿（化）石、黄铁矿、磁铁矿的极化率较高，一般都>3%，铜矿（化）石及黄铁矿的极化率值最大，磁铁矿的极化率次之，其它围岩如砾岩、砂岩、泥灰岩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）石与围岩区分出来；电阻率特征上铜矿（化）石、黄铁矿和磁铁矿电阻率相对较低，一般情况下<2000Ω.m，表现为中低电阻率特征；其次是页岩，泥岩电阻率一般为1000～2000Ω.m，表现为中阻，其它岩石的电阻率均较高，一般情况下>4000Ω.m，为高阻率特征。这些电性上的差异，是开展电法工作的物理前提。
从上述岩（矿）石电性特征可以划分电性层，再根据地质的岩石特征进一步可确定电性层与地质岩层的相互关系，这样就可以用地球物理场的电阻率异常特征关系来划分地层岩性。
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[2-3]，采用赤道偶极装置进行标量测量，同时观测与场源平行的电场水平分量和与场源正交的磁场水平分量。利用电场振幅和磁场振幅计算卡尼亚电阻率并进行反演，再利用反演电阻率进行地质推断解释。该法基于电磁波传播理论和麦克斯韦方程组导出的均匀半空间水平电偶极源在波区地面上的电场及磁场公式：
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。
根据大地电磁场的理论，在地面上观测的两个正交的水平电磁场（，）之比定义为平面电磁波的波阻抗，其物理意义和单位与电阻率相同。因此将（1）式沿x方向的电场（）与（5）式沿y方向的磁场（）相比，可得视电阻率（）公式：
式中代表频率.由（7）式可见，只要在地面上能观测到两个正交的水平磁场（，），就可获得地下的视电阻率，也称卡尼亚电阻率。
又根据电磁波的趋肤效应理论，导出了趋肤深度公式：
式中代表探测深度， 代表地表电阻率， 代表频率。
从（8）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.高频时，探测深度浅，低频时，探测深度深.人们可以通过改变发射频率来改变探测深度，从而达到变频测深的目的。
3.野外工作方法
此次勘探采用仪器为凤凰公司的V8系统，发射机采用30Kw发电机.该系统具有探测深度大，观测精度高等特點。在开展工作之前，进行方法试验和参数选择，尤其是对频率参数以及收发距离的选择，尽量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为2km，收发距7km，点距40m，最低频率为1Hz，最大发射电流18A。
4.CSAMT法资料处理技术与解释
CSAMT法数据采用CMTpro及MTSOFT2D等软件进行处理与解释，原始数据经过编辑整理及各项校正后，进行二维反演最终获取电阻率断面图。
4.1 数据处理
通过数据处理剔除、压制或校正CSAMT数据中的各种噪声的影响，处理方法包括：数据编辑、静位移校正、地形校正及过渡区校正等。对出现的畸变点和静态位移在数据处理时已进行剔除和校正。
预处理后的数据结合收集到的本区地质等资料，对卡尼亚电阻率和阻抗相位异常的性质、规模及起因进行定性分析判定。再通过建立反演初始模型，运用一维、二维反演的方法求取电性体的物性参数和几何参数（埋深、形态及产状）。结合本区地质结构特征，将电测解释成果转变成推断的地质目标体，最终确定地质目标体的性质、深度、形态及产状等。
4.2 CSAMT法成果解释与验证
图2为CMT-2线二维反演电阻率与地质解释断面图。图中横轴为测点位置，纵轴为探测深度。从电阻率的总体分布特征可以看出，CMT-2勘探线反演电阻率普遍在100～8000Ω.m之间，断面总体上小号点呈高电阻率，大号点呈低电阻率的变化特征。高电阻率向低电阻率的变化带上推测有构造F2，构造向东倾斜，倾角较大（图2（b））。1000点到1400点浅部电阻率在1000～4000Ω.m之间，推测为钓鱼台组石英砂岩、长石石英砂岩所引起。1000点到1240点深部高阻异常电阻率在2000～8000Ω.m，为晚侏罗世花岗岩所引起。侵入岩向大号点浅部突出，局部收缩，呈不规则突起状，推测该处为成矿的有利部位。1240点到1400点中深部电阻率为1000～2000Ω.m，推测为沿构造F2侵入的早白垩世正长岩。1280点到1440点低阻异常电阻率在50～500Ω.m，推测为南芬组泥页岩、灰岩所致。
ZK301钻孔资料显示， 0～-4m为第四系，-4～-125m为元古界青白口系钓鱼台组石英砂岩、长石石英砂岩，-125～-187m为花岗岩，于-58m处见断裂破碎带。反演成果图与钻孔资料吻合较好。并在-120～-150m处见铜矿（化），矿石最高品位可达5.2%，同时伴生黄铁矿化及少量磁铁矿化，具有较高的经济价值。证实了应用CSAMT寻找铜矿资源的可靠性和可行性。
第四系；2-钓鱼台组；3-南芬组；4花岗岩；5正长岩；6-构造角砾岩；7-铜矿（化）体；8-推测构造
5.结论
（1）CSAMT法对深部构造破碎带勘探效果较好、能有效的分辨侵入岩与围岩的接触关系。
（2）受地形影响、人文干扰及软件的不完善等限制，反演成果图所示电性层与实际地层存在一定的偏差。
参考文献：
[1] 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.
[2] 黄力军，陆桂福，刘瑞德.可控源音频大地电磁测深法应用实例[J].物探化探计算技术，2006，45（5）：600-605.
[3] 黄兆辉，底青云，候胜利.CSAMT的静态效应校正及应用[J].地球物理学进展，2006，21（4）：1290-1295.
【关键词】可控源音频大地电磁法；铜矿勘探；深部构造
1.测区地质概况及地球物理特征
1.1 岩性及构造
工作区出露地层为中上元古界青白口系钓鱼台组（Qnd）及南芬组（Qnn），钓鱼台组（Qnd）主要岩性为石英砂岩、长石石英砂岩，南芬组（Qnn） 主要岩性为页岩、泥灰岩。工作区岩浆岩发育，均为燕山期侵入，工作区西北部为燕山早期花岗岩（γ52（3）2），为晚侏罗世侵入的花岗岩类，南部为燕山晚期正长斑岩（ε53），为早白垩世侵入的碱性杂岩类。两个岩体在深部呈渐变式接触，中上元古界青白口系钓鱼台组（Qnd）及南芬组（Qnn）地层为残留盖顶。岩体侵入使盖顶地层形成两条较大的断裂构造：构造F1为逆断层，上盘为鱼台组地层，下盘为南芬组地层，断层走向约40°，倾向北西，倾角65°左右；构造F2为成矿构造，也时逆断层，上下盘均为鱼台组地层，断层带内岩石破碎，断层走向约20°，倾向北东，倾角65-70°左右[1]（图1）。侵入岩体的接触部位、岩株及岩墙的转折部位及残留盖顶的断裂构造均为岩浆期后含铜多金属流体较易形成矿（化）体的部位。
1.2 地球物理特征
根据物性测量工作所获物性参数，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，极化率特征上铜矿（化）石、黄铁矿、磁铁矿的极化率较高，一般都>3%，铜矿（化）石及黄铁矿的极化率值最大，磁铁矿的极化率次之，其它围岩如砾岩、砂岩、泥灰岩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）石与围岩区分出来；电阻率特征上铜矿（化）石、黄铁矿和磁铁矿电阻率相对较低，一般情况下<2000Ω.m，表现为中低电阻率特征；其次是页岩，泥岩电阻率一般为1000～2000Ω.m，表现为中阻，其它岩石的电阻率均较高，一般情况下>4000Ω.m，为高阻率特征。这些电性上的差异，是开展电法工作的物理前提。
从上述岩（矿）石电性特征可以划分电性层，再根据地质的岩石特征进一步可确定电性层与地质岩层的相互关系，这样就可以用地球物理场的电阻率异常特征关系来划分地层岩性。
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[2-3]，采用赤道偶极装置进行标量测量，同时观测与场源平行的电场水平分量和与场源正交的磁场水平分量。利用电场振幅和磁场振幅计算卡尼亚电阻率并进行反演，再利用反演电阻率进行地质推断解释。该法基于电磁波传播理论和麦克斯韦方程组导出的均匀半空间水平电偶极源在波区地面上的电场及磁场公式：
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。
根据大地电磁场的理论，在地面上观测的两个正交的水平电磁场（，）之比定义为平面电磁波的波阻抗，其物理意义和单位与电阻率相同。因此将（1）式沿x方向的电场（）与（5）式沿y方向的磁场（）相比，可得视电阻率（）公式：
式中代表频率.由（7）式可见，只要在地面上能观测到两个正交的水平磁场（，），就可获得地下的视电阻率，也称卡尼亚电阻率。
又根据电磁波的趋肤效应理论，导出了趋肤深度公式：
式中代表探测深度， 代表地表电阻率， 代表频率。
从（8）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.高频时，探测深度浅，低频时，探测深度深.人们可以通过改变发射频率来改变探测深度，从而达到变频测深的目的。
3.野外工作方法
此次勘探采用仪器为凤凰公司的V8系统，发射机采用30Kw发电机.该系统具有探测深度大，观测精度高等特點。在开展工作之前，进行方法试验和参数选择，尤其是对频率参数以及收发距离的选择，尽量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为2km，收发距7km，点距40m，最低频率为1Hz，最大发射电流18A。
4.CSAMT法资料处理技术与解释
CSAMT法数据采用CMTpro及MTSOFT2D等软件进行处理与解释，原始数据经过编辑整理及各项校正后，进行二维反演最终获取电阻率断面图。
4.1 数据处理
通过数据处理剔除、压制或校正CSAMT数据中的各种噪声的影响，处理方法包括：数据编辑、静位移校正、地形校正及过渡区校正等。对出现的畸变点和静态位移在数据处理时已进行剔除和校正。
预处理后的数据结合收集到的本区地质等资料，对卡尼亚电阻率和阻抗相位异常的性质、规模及起因进行定性分析判定。再通过建立反演初始模型，运用一维、二维反演的方法求取电性体的物性参数和几何参数（埋深、形态及产状）。结合本区地质结构特征，将电测解释成果转变成推断的地质目标体，最终确定地质目标体的性质、深度、形态及产状等。
4.2 CSAMT法成果解释与验证
图2为CMT-2线二维反演电阻率与地质解释断面图。图中横轴为测点位置，纵轴为探测深度。从电阻率的总体分布特征可以看出，CMT-2勘探线反演电阻率普遍在100～8000Ω.m之间，断面总体上小号点呈高电阻率，大号点呈低电阻率的变化特征。高电阻率向低电阻率的变化带上推测有构造F2，构造向东倾斜，倾角较大（图2（b））。1000点到1400点浅部电阻率在1000～4000Ω.m之间，推测为钓鱼台组石英砂岩、长石石英砂岩所引起。1000点到1240点深部高阻异常电阻率在2000～8000Ω.m，为晚侏罗世花岗岩所引起。侵入岩向大号点浅部突出，局部收缩，呈不规则突起状，推测该处为成矿的有利部位。1240点到1400点中深部电阻率为1000～2000Ω.m，推测为沿构造F2侵入的早白垩世正长岩。1280点到1440点低阻异常电阻率在50～500Ω.m，推测为南芬组泥页岩、灰岩所致。
ZK301钻孔资料显示， 0～-4m为第四系，-4～-125m为元古界青白口系钓鱼台组石英砂岩、长石石英砂岩，-125～-187m为花岗岩，于-58m处见断裂破碎带。反演成果图与钻孔资料吻合较好。并在-120～-150m处见铜矿（化），矿石最高品位可达5.2%，同时伴生黄铁矿化及少量磁铁矿化，具有较高的经济价值。证实了应用CSAMT寻找铜矿资源的可靠性和可行性。
第四系；2-钓鱼台组；3-南芬组；4花岗岩；5正长岩；6-构造角砾岩；7-铜矿（化）体；8-推测构造
5.结论
（1）CSAMT法对深部构造破碎带勘探效果较好、能有效的分辨侵入岩与围岩的接触关系。
（2）受地形影响、人文干扰及软件的不完善等限制，反演成果图所示电性层与实际地层存在一定的偏差。
参考文献：
[1] 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.
[2] 黄力军，陆桂福，刘瑞德.可控源音频大地电磁测深法应用实例[J].物探化探计算技术，2006，45（5）：600-605.
[3] 黄兆辉，底青云，候胜利.CSAMT的静态效应校正及应用[J].地球物理学进展，2006，21（4）：1290-1295.