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-宣揚地學成果，傳播勘查技術方法- 點擊上方“覆蓋區(qū)找礦”，關注更精彩！ 微動探測技術在膠西北礦集區(qū)焦家金礦田適用性試驗 王潤生1,2,3,4，陳大磊2,3,4，王寧2,3,4，李健5，董磊磊6，王珣2,3,4，王玉7，尹召凱71 中國海洋大學 2 山東省物化探勘查院 3 山東省地質勘查工程技術研究中心 4 地下資源環(huán)境高精度探測山東省工程研究中心 5 山東理工大學資源與環(huán)境工程學院 6 北京科技大學土木與資源工程學院 7 山東省第六地質礦產勘查院 第一作者：王潤生，高級工程師，從事深部地球物理探測研究工作。 通信作者：陳大磊，高級工程師，從事深部地球物理勘查工作。 金礦勘查常常面臨復雜地形以及礦區(qū)電磁干擾、建筑物障礙等環(huán)境因素，這使得許多物探方法難以發(fā)揮作用，因此迫切需要適合復雜環(huán)境的新型物探技術。微動探測技術作為一種天然震源地震勘探方法，因其無需人工源、抗干擾能力強、觀測設備簡單、施工便捷環(huán)保等優(yōu)點，適合復雜環(huán)境中測量，在水工環(huán)勘查領域得到了廣泛應用，并取得了良好的勘查效果。本文以膠西北礦集區(qū)焦家金礦田為例，開展了微動方法探測金礦適用性試驗。著名的焦家金礦田作為典型的破碎蝕變巖型（焦家式）金礦床，是膠東金礦地球物理探測的重要試驗區(qū)。針對研究區(qū)內礦山開采所帶來的工業(yè)電磁干擾對CSAMT、MT和SIP等傳統(tǒng)電磁勘探方法影響較大的問題，依據礦體受斷裂帶控制的地質特征，開展了在強工業(yè)電磁干擾環(huán)境下地球物理方法對膠西北礦集區(qū)主要控礦斷裂深部響應特征及適用性研究。在焦家金礦田寺莊典型礦段開展微動探測試驗工作，通過多重圓臺陣變換和不同半徑臺陣變換的微動探測試驗研究，進行空間自相關法分析。結果表明：微動探測視橫波速度場特征與主控礦斷裂具有耦合關系，通過試驗參數(shù)優(yōu)選，可基本實現(xiàn)3000m深度區(qū)間內焦家斷裂帶的垂向識別，為今后微動探測方法在膠西北礦集區(qū)開展相關勘查工作提供依據。同時也為微動探測方法在其他地區(qū)尋找受斷裂構造控制的破碎蝕變巖型金礦床積累了經驗。文中還總結了焦家金礦田控礦構造的重、磁、CSAMT和MT等物探異常找礦標志，對金礦勘查具有重要的參考價值。基金項目：國家自然科學基金NSEC-山東聯(lián)合基金項目“膠東深部金礦斷裂控礦機理”（編號：U2006201）、2024年部省協(xié)議地質勘查項目“膠東金礦深部協(xié)同三維精細探測技術研究及找礦預測”（編號：魯勘字（2024）68號）、山東省重大科技創(chuàng)新工程項目“深部探測綜合地球物理技術”（編號：20180XGC1601）和山東省地質礦產勘查開發(fā)局科技創(chuàng)新與科技攻關項目“膠東深部金礦斷裂綜合地球物理研究”（編號：KY202112）和“膠西北礦集區(qū)招平斷裂帶深部電性結構研究”（編號：KY202226）聯(lián)合資助。 0 引言 1 研究方法原理 2 地質概況及地球物理特征 2.1 地質概況 2.2 地球物理特征 2.3 已有資料揭示的焦家斷裂帶綜合剖面 3 微動探測試驗研究 3.1 試驗剖面布置及參數(shù) 3.2 試驗分析 3.3 不同探測方法效果對比 4 微動探測適用性分析 5 結論 膠西北礦集區(qū)位于膠東三大金礦集中區(qū)（膠西北、棲霞—蓬萊—福山和牟平—乳山）的最西側，也是目前膠東半島已探明金礦資源儲量最大的成礦區(qū)，區(qū)內焦家金礦田介于玲瓏—大尹格莊金礦田和三山島金礦田之間，三者沿東西方向呈近似等間距分布，均為金資源儲量超過千噸的巨型金礦田。近年來，焦家金礦田深部找礦不斷取得突破，相繼發(fā)現(xiàn)紗嶺和招賢等大型—超大型深部金礦床，其中傳統(tǒng)的可控源音頻大地電磁測深（CSAMT）和大地電磁測深（MT）等電磁勘探方法對區(qū)內金礦勘查起到了較大的助推作用。隨著研究區(qū)內城鎮(zhèn)建設和礦山開采活動的迅速發(fā)展，工業(yè)電磁干擾與日俱增，對電磁類勘探方法在該區(qū)域的應用構成嚴峻挑戰(zhàn)，極大地限制了其實施應用，難以達到良好的勘查和研究效果。近年來，部分學者運用深反射地震勘探方法在膠東地區(qū)開展了深部探測，以研究膠東深部地質結構，并探討金礦成礦的深部地質背景。盡管取得了一些成果，但是地震方法在膠東金礦深部找礦中的應用仍需進一步的探索和研究工作。深反射地震方法施工成本高，通常被應用于探索具有重要科研價值的深部地質結構研究中。然而，在礦區(qū)范圍內進行勘探，則需考慮采用成本較低且效果良好的方法。微動探測技術屬天然震源地震勘探方法，具有觀測設備簡單、施工方便及綠色環(huán)保等優(yōu)點，將其應用于礦山和城鎮(zhèn)等強電磁干擾區(qū)具有明顯的優(yōu)越性。近年來，該方法已被廣泛應用于地熱和采空區(qū)等勘查中，取得了良好的探測效果。鑒于此，本文聚焦膠西北金礦勘查熱點區(qū)，結合區(qū)內金礦類型、典型礦床、現(xiàn)有勘查深度及鉆孔控制程度等因素，在焦家金礦田南部寺莊典型礦段的320勘查線開展微動探測技術應用試驗研究工作，旨在探尋該地球物理方法對焦家斷裂帶的響應效果及其在該區(qū)的適用性。微動探測是以平穩(wěn)隨機過程理論為依據，從微動信號中提取出面波頻散曲線，從而獲得地下地質體橫波速度結構的方法。常用的2種提取面波的方法是空間自相關法（SPAC法）和頻率—波數(shù)法（F-K法）。目前多用空間自相關法（SPAC法）提取相速度頻散曲線。SPAC方法的基本原理：假設微動信號是時間t和位置矢量ξ(x,y)的函數(shù)，符合隨機平穩(wěn)過程；其在某段時間的記錄可以用平穩(wěn)隨機過程的樣本函數(shù)W[t,ξ(x,y)]表示：SPAC法野外觀測陣列為圓形，臺陣圓心O(0,0)和半徑為r的圓周上A(r,θ)點的微動信號垂直分量表達式分別為 將G（ω，0，0）代入G（ω，r，θ），最終得到G（ω，r）=B0(rk)。由P(ω,r)=B0(rk)可以看出，波的相速度c(ω)可以通過第一類零階貝塞爾函數(shù)和空間自相關系數(shù)取得，繼而求出相速度c(ω)，從而得到相速度頻散曲線。研究區(qū)位于焦家金礦田南部寺莊礦段，大地構造位置隸屬于華北板塊（Ⅰ）—膠遼隆起區(qū)（Ⅱ）—膠北隆起（Ⅲ）—膠北斷?。á簦z北凸起（Ⅴ）。區(qū)內陸質體分布相對簡單，焦家斷裂下盤（東盤）主要為中生代侏羅紀玲瓏序列二長花崗巖，上盤（西盤）分布有玲瓏序列和新太古代馬連莊序列變輝長巖，局部被新生代第四系沖洪積層覆蓋，馬連莊序列以西第四系下伏較大規(guī)模的新太古代棲霞序列英云閃長質片麻巖（圖1）。1.第四系；2.中生代玲瓏序列二長花崗巖；3.新太古代馬連莊序列變輝長巖；4.蝕變帶；5.鉆孔及編號；6.金礦床；7.微動探測點寺莊金礦為典型的破碎蝕變巖型（焦家式）特大型金礦床，東北方向距著名的焦家金礦約2.5km。焦家斷裂走向為NNE向，是區(qū)內主要控礦構造，其大致以寺莊金礦南側為界可劃分為2個部分：向北主要沿馬連莊序列變輝長巖（上盤）與玲瓏序列二長花崗巖（下盤）的接觸帶分布，向南主要發(fā)育在玲瓏序列花崗巖體內。該斷裂平面和垂向均呈舒緩波狀延伸，沿走向和傾向膨脹夾縮特征明顯，金礦體主要發(fā)育在主裂面之下的黃鐵絹英巖化（花崗質）碎裂巖帶內。焦家斷裂上下盤巖體除了密度和磁性參數(shù)存在差異外，電性及波速等參數(shù)也具有較明顯的差異（表1），可通過不同地球物理方法對區(qū)內控礦斷裂的走向和深部產狀變化進行識別，因此焦家金礦田也是天然的地球物理研究試驗場。表1 區(qū)域巖石物性參數(shù)統(tǒng)計（a）布格重力異常圖；（b）△T磁異常圖；1.蝕變帶；2.微動探測剖面；3.等值線及幅值圖3 320線綜合地質—地球物理剖面圖 （a）重磁曲線；（b）CSAMT視電阻率斷面圖；（c）MT視電阻率斷面圖；（d）實測地質剖面圖；1.第四系；2.新太古代馬連莊序列變輝長巖；3.中生代玲瓏序列二長花崗巖；4.焦家斷裂帶；5.金礦體 圖5 三重圓臺陣視橫波速度等值線斷面圖（Rmax=450m） 注：臺站半徑為150，300，450m1.焦家斷裂帶；2.鉆孔及編號；3.已知礦體 圖6 四重圓臺陣視橫波速度等值線斷面圖（Rmax=600m） 注：臺站半徑為150，300，450，600m1.焦家斷裂帶；2.鉆孔及編號；3.已知礦體 圖7 320點~550點視橫波速度等值線斷面圖（四重圓臺陣） （a）臺站半徑為150，300，450，600m；（b）臺站半徑為200，400，600，800m；1.焦家斷裂帶；2.鉆孔及編號；3.已知礦體 圖8 320線視橫波速度等值線圖（a）和鉆孔控制的地質剖面圖（b） 1.新太古代馬連莊序列變輝長巖；2.中生代玲瓏序列二長花崗巖；3.焦家斷裂帶；4.鉆孔及編號；5.金礦體 圖9 不同探測方法效果綜合對比 （a）CSAMT視電阻率斷面圖；（b）MT視電阻率斷面圖；（c）微動探測視橫波速度等值線斷面圖；（d）實測地質剖面圖；1.第四系；2.新太古代馬連莊序列變輝長巖；3.中生代玲瓏序列二長花崗巖；4.焦家斷裂帶；5.金礦體.
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