摘要 ：随着全球矿产资源需求持续增长和浅层资源逐渐枯竭，现代地质矿山资源勘查技术正面临深度化、精准化和智能化的转型挑战。传统勘查方法如地质填图、重砂测量等已难以满足深部找矿需求，而地球物理探测、遥感技术、智能钻探等现代技术的融合应用，正推动着地质勘查从经验导向向数据驱动模式转变。基于此，本文以具体矿山为例，选择了可控源音频大地电磁测深法作为地质矿产资源勘查技术，分析了可控源音频大地电磁测深法在矿山资源勘查的应用要点。

      关键词 ：矿山资源 ；地质勘查技术 ；可控源音频大地电磁测深法

       随着地质矿产资源勘查工作的持续推进，金属矿产资源地质找矿和矿业开发的重点开始向重要矿区深部转移，从而解决金属矿产资源储量不足的问题。研究区域矿产资源储量较大，矿床形成过程受到区域地质构造、地层等多种因素的影响，基本上矿体全部存在于上泥盆区域，金属元素品位最高的位置是断层、背斜两个区域。在长期资源开采过程中，现有矿区资源逐渐进入枯竭，需要使用资源勘查技术找到新的资源赋存区域。如果从研究区域的金属资源来说，往往背斜、白云岩等区域都提供了较为成熟的成矿条件，这为找矿工作提供了明确了方向。但是，现有矿区地质构造具有复杂性，整个区域基本上存在较多的断裂带分布，资源埋藏较深，增大了资源勘查工作的难度，并且这部分资源与围岩间没有很大的不同，仅仅依靠一般性的电法勘查达不到深部找矿的需求，直接影响勘查效果。而可控源音频大地电磁测深法是一种20 世纪发展的人工场源电磁勘探技术，通过可控电偶极源（如有限长接地偶极子）发射不同频率（音频范围）信号，在距场源5km ～ 10km 处观测地表电场和磁场分量，利用频率变化产生的趋肤效应计算地下电阻率分布，进而探测地层电性结构和地质构造，其探测深度可达 1km ～ 3km。同时，可控源音频大地电磁测深法具有探测深度大、抗干扰能力好、分辨率高等优点，可以满足该区域矿山资源勘查工作的需求。基于可控源音频大地电磁测深法的使用，能够结合现有研究区域的地质构造情况，确定相应的找矿靶区，充分发挥钻探方式的作用，也发现深部区域存在一定的矿产资源，可以显著提升地质矿产资源勘查效果。

      1  研究区域概况

      1.1  区域地质概况

      矿山大地构造位置处于扬子板块与华厦板块过渡带，位于NE 向断裂带、NW 向断裂带的衔接位置。在该矿区中，构造格架包括了NNE 向、NE 向弧形构造带两个部分。变质岩和泥盆系部分是整个矿区的主要赋矿层。在矿区内，岩浆活动次数多，主要是酸性岩浆岩，仅有少量的中—基性岩浆岩。在地表上出露的岩体包括花岗岩、花岗斑岩等。在整个勘查区域中，资源储量非常大，其中存在多种金属矿产资源。

      1.2  矿区地质

      从矿区出露地层而言，其是多个部分组成，如中石炭统、下石炭统等。其中，中石炭统更多存在于矿区的断层向斜位置，下石炭统存在于断裂和向斜两个区域。如果从地层岩性分析，其主要包括碳酸性盐岩、变质页岩等。矿山南部区域是以往形成的矿床，出露地层主要包括上泥盆统，但是其主要赋矿地层厚度200±20m。矿山区域褶皱构造是背斜和向斜两个部分组成，其中背斜长2.5km，轴线弯曲，NE 向，两层岩层产状较为平缓，倾角 22.5°±7.5°,走向变化非常大，并被多断层进行分割。矿山断裂构造呈现井字形分布，包括NE 向、NWW 向两个部分。矿山区域的岩浆岩发育不全，仅出露少量的岩脉，走向NE，长度12.5km，宽 3±1m，倾角 95°,倾向NW。并且，地表上存在的岩脉与石炭系交错分布，最小是 0.35m，其中的岩石是最早的成矿产物，与矿产资源形成没有什么关系。

      1.3  矿区岩矿石电阻率特征

      在矿山区域中，结合当前掌握的岩矿石物性特征，依靠野外勘查工作开展了小四极测量，对以往形成的地质勘查结果梳理。针对该区域采集的岩矿石样本进行了强迫电流测试，也选择现场勘查区域的出露岩矿石进行电性测量，从而得到了研究区域的岩矿石物性特征。从测试结果可知，每个勘查队伍测试的电性参数存在差异，但是数量上基本没有什么变化，可以互相参照使用 ；矿区下石炭系区域的电阻率远远大于以往矿区地层的电阻率，存在一定的不同 ；灰岩、砂岩是整个矿区的高电阻率区域，页岩是矿区的低电阻率区域 ；在泥盆系中，矿体主要盖层是页岩，如果从电阻率分析，基本上都是较低的 ；矿层赋存区域往往金属元素含量非常高，其电阻率也是很低的，这与其他勘查区域的电阻率有着较大的不同 ；断层区域因其中蕴含了较多的胶结物，呈现中—低电阻现象，与其他地层、岩石等存在的电阻率存在较大的差异，这为可控源音频大地电磁测深法应用奠定良好的基础。

      2  可控源音频大地电磁测深法在矿山资源勘查的应用要点

      2.1  可控源音频大地电磁测深法

      可控源音频大地电磁测深法采用电偶极源（长度1km ～ 3km） 发 射 0.1Hz ～ 8192Hz 人 工 电 磁 信 号，通过调整频率改变探测深度，增强信号强度并抑制天然场干扰。在矿山资源勘查过程中，采取了仪器是大地电磁系统，按照标量可控源音频大地电磁测深法测量方式，工作频率是固定的，并使用了加密频点测量，电流13.5±11.5A，收发距离 4.5km，可以满足深部勘查工作的需求。针对勘查区域处于开采矿山周围， 虽然不会受到较大的干扰，但是矿山各种机电设备的运行还是对整个勘查工作带来一定的影响。基于这种情况下，在勘查工作中，勘查人员先对掌握的测量数据预处理， 对其中受到较大影响的频点进行剔除。同时，依靠小波分析法的作用，对当前掌握的测量数据静态校正，清除其中不符合要求的面浅部，仅仅保留了有用信息，可以较为完整呈现背斜、断层等区域的实际情况，这证明了勘查技术的可行性。在这种情况下，引入了 SCS2D 软件完成了二维平滑反演，从而得到了每个测点的反演电阻率。在实际勘查工作中，一共布设了 9 条可控源音频大地电磁测深法剖面，确保物探、地质两个部分的剖面一致，每个测线长 1km，从而保障勘查工作的顺利完成。

      2.2  异常特征及解译

      在矿山资源勘查中，先要对勘查数据处理，做好静态校正工作，才能进行二维反演研究。基于这种情况下，能够找出其中存在的异常特征区域，从而推断出相应的断裂与目标靶区的赋存关系。通过采取这种方式，发现了多个断裂异常特征，主要包括F66、F68、F69、F101、F112 等。

      2.2.1  断裂异常特征

      （1）F66 断裂。在该断裂异常位置中，其是 9 条剖面线一同控制。其中，46 线 500m 周围发现了低电阻异常，从地表 区域延伸 到高程 180m ；50 线 500m、51 线 640m、53 线 590m、55 线 690m、57 线 690m、69 线 540m、61 线590m、63 线 690m、65 线 390m、67 线 490m 附近等都存在1 条带状梯度变化带。同时，57线的带状梯度变化带延伸到了 -90m ；其他剖面都从地表位置延伸到 300±100m，变化是260±230Ω ·m，这可以推断出该区域形成的梯度变化是F66 断裂破碎带形成的，走向 SW—NE，长度大于2.6km，倾向NW。

      （2）F68 断裂。在该断裂异常位置中，其是 9 条剖面线一同控制。其中，46 线 390m 周围发现了低电阻异常，从地表 区域延伸 到高程 290m ；59 线 240m、51 线 390m、 53 线 390m、55 线 390m、57 线 390m、69 线 390m、61 线190m、63 线 90m、65 线 90m、67 线 190m 附 近 等 都 存 在 1条带状梯度变化带从地表位置延伸到 400±100m，变化是275±225Ω ·m，这可以推断出该区域形成的梯度变化是F68 断裂破碎带形成的，走向 SW—NE， 长度大于2.6km，倾向NW。

      （3）F69 断裂。在该断裂异常位置中，其是 4 条剖面线 一 同 控 制。46 线 190m、59 线 240m、61 线 240m、63 线240m 附近等都存在 1 条带状梯度变化带，梯度变化带从地表位置延伸到 350±50m，变化是260±240Ω ·m，这可以推断出该区域形成的梯度变化是 F69 断裂破碎带形成的，走向 SW—NE， 长度大于 1.0km，倾向NW。

      （4）F101 断裂。在该断裂异常位置中，是 57 线控制，可以发现 490m 附近存在低阻异常，其视电阻率是

77.5±72.5Ω ·m，基本上是从地表位置延伸到 -190m，这源于F101 断裂破碎带引起的，倾向NNE， 倾角 75°。

      （5）F112 断裂。在该断裂异常位置中，也是受到 57线控制，可以发现 690m 附近存在低阻异常，其视电阻率是90±65Ω ·m，基本上是从地表位置延伸到 -90m。

      2.2.2  含矿目标层特征

      在地质矿山资源勘查中，依托当前得到的二维反演测线，可以发现其中的高低电阻异常较为显著， 基本上地表到 +390m 都显示出高电阻异常。从该异常带而言，其整个高电阻异常带倾向是 SE，呈现条带状，并且从剖面分析，主要是中部和东部位置较为显著。基于这种情况下，结合当前矿区地层、岩矿石特性等综合判断，此处位置出现的高电阻异常带主要是下石炭统、上泥盆统等两个部分组成。在该高电阻率异常带中，其下部位置开始出现了低电阻率异常，厚度 145m，整个低电阻异常带倾向 SE，这与页岩、赤铁矿等部分存在有关。在该低电阻异常区域中，下部区域发现了较厚的高电阻异常， 该异常是灰岩、砂岩等部分存在引起的。根据矿山区域的地层勘查结果可知，结合各个地层厚度的情况，此处区域存在的灰岩、砂岩厚度达到了 950m。基于这种情况下，能够发现勘查区域存在的异常形态特征非常明显，体现出高—低—高电阻的分布特点，需要从较低区域分析，可以发现其中存在的含矿层，并结合矿区矿体赋存的情况，依托当前掌握的视电阻率判断，往往越接近控矿断层区域下部位置，是该区域最佳的找矿靶区，也就是视电阻1200±800Ω ·m 一线。

      2.2.3  靶区选择

      结合上述地质矿产资源勘查数据分析，能够得出矿山资源的控矿规律，发现地质构造衔接位置是成矿、赋矿的最佳区域，往往接近NE 向控矿断裂区域下部位置的矿体厚度开始增加，储量也越来越大。如果距离断裂区域越来越远，往往矿体也越来越薄，甚至变得非常贫瘠。按照矿区控矿规律，依托当前阶段掌握的物探数据，在勘查区域的 46 线、57 线两个位置的地质构造衔接区域提供了最佳的成矿条件。同时，在异常特征显示可知，这两个位置的含矿呈现是高低电阻交替分布。其中，46 线F66 断裂、F112 断裂衔接区域，是有利含矿区域，也呈现出高低电阻异常分布，这与 F112 断裂有关，异常值范围700±300Ω ·m，矿体赋存高度 100±50m。基于这种情况下，需要选择46线、57线靠近F66 断裂下部位置进行钻孔验证。

      2.3  异常验证

      2.3.1  地表查证

      在地质矿产资源勘查中，勘查人员借助可控源音频大地电磁测深法找出了最佳的目标靶区，需要使用钻孔方式进行验证，从而判断该勘查技术的应用效果。基于这种情况下，在钻孔验证开始前，需要对可控源音频大地电磁测深法推断得到的F66 断裂、F112 断裂进行实地勘查。在 46线 540m 附近开展了现场勘探，发现 F66 断裂的上下部位置是灰岩，并且上覆岩层出现了一定程度的变形，下部岩石呈现破碎特点，整个破碎带是方解石、灰岩、断层泥三个部分组成，宽 0.9m，产状290°∠ 60°。在 57 线 490m 位置开展了现场勘探，发现 F112 断裂主要存在于灰岩中，断层较为平整，主要是方解石发育完整，也有显著的断层痕迹，产状240°∠ 75°。通过使用了实地勘查可知，证明了可控源音频大地电磁测深法测量推断的断裂位置与勘查区域实际情况是一致的。

      2.3.2  钻探验证

      为验证可控源音频大地电磁测深法测量推断的含矿目标及位置的准确性，勘查人员在 46 线 390m 位置选择了合适点位进行钻孔，标高 190m 视电阻率 490Ω ·m，发现了受到 F66 断裂、F112 断裂一同控制的层状和矿体。同时，该矿体没有什么规则，主要分布在灰岩中，品位2.61%±2.01%，矿体厚度 4.95m，硅化灰岩厚度超过 11m，倾向 SE，产状没有什么起伏，异常套合性较好，整个矿体都在预测范围内。在 57线 340m 位置选择了合适的点位进行钻孔，标高 -90m 视电阻率 390Ω ·m，发现了受到F66 断裂、F112 断裂一同控制的层状和矿体。但是，该部分矿体呈现出浸染状，也是分布在灰岩中，品位 3.88%±3.01%，厚度 3.9m。基于此，钻孔区域发现的矿体与推断的目标矿体范围基本上是一致的，然而异常倾向角度较为复杂，这与NNW 向断裂带构造是存在关系的。因此，在钻孔验证过程中，发现的矿体都是F66 断裂层下部位置的同一含矿层位的矿体。

      3  结语

      我国作为制造业大国，矿产资源需求持续增长，但长期开采导致浅部资源逐渐枯竭，深部找矿成为保障资源供应的关键挑战。而传统勘探方法（如激电法）存在勘探深度浅（<700m）、无法区分矿与非矿异常、抗干扰能力弱等问题，亟须技术创新。在研究过程中，使用了可控源音频大地电磁测深法，测量深度设定是 900m，从测量结果可知，57线矿体埋深基本上达到了 900m，59线～ 67线矿体埋深基本上超过了当前设定的探测深度，导致整个异常特征往往与实际情况是不同的。基于这种情况下，在后续勘查过程中，先要在 46 线～ 57 线范围内开展勘查工作，对各个区域进行一一验证，掌握了此处区域的规律后，再对59线之后的区域进行勘查，才能保障勘查结果的准确性。在该矿山区域中，呈现断裂构造发育，本次勘查工作对NE 向断裂带进行重点分析，也对获取的勘查数据解译，但是并未对其他断层走向解译，这对深部矿体勘查带来一定的影响。针对该区域而言，在后续阶段勘查工作中，需要加强评价其他断裂走向的情况，才能进一步提升勘查结果的真实性、全面性。从本文研究中，其充分发挥了可控源音频大地电磁测深法测量的作用，分析了NE 向F66、 F68、F69 和NWW 向 F101、F112 断裂的分布特征。并且，矿区的上泥盆系的页岩段、灰岩段存在的高低电阻梯度带是整个区域深部找矿靶区。在这种情况下，可控源音频大地电磁测深法在矿山深部找矿中可以很好指导实地的钻孔设计，也可以保障深部勘探工作的科学性，这为同类矿床深部找矿提供了参考。