基于大比例尺物探技术的类比求同法对隐伏矿床(体)的预测与评价研究

2014-06-27周宁，雷科

物探化探计算技术 2014年4期

周宁，雷科

(四川省地质矿产勘查开发局物探队，成都 610072)

隐伏矿床(体)的预测在成矿预测中难度相对较大，一般通过在矿区范围内开展大比例尺成矿预测研究来实现。在相似的成矿地质环境具有相似的成矿地质产物的前提下，通过对已知矿床成矿地质条件、成矿规律及成矿标志认识的基础上，类比分析，进行深部以及外围隐伏矿床(体)的预测与评价。

就目前而言，成因完全相同的矿产几乎没有，即使矿化类型相同的两个矿床，其特征也存在差异。因此，单纯依靠已知矿床综合模型对未知区进行找矿预测，其预测结果会有所偏差。另外，已知矿区的勘查、研究程度远远高于未知区，工作程度的不均衡性，同时已知区与未知区由于物性密度、磁性以及电性参数的不均一性，都会使两个区之间资料难以逐一对比。已知矿产模型的认识(包括成矿模式和成矿识别标志)和建立是预测与评价的基础，其又不完全等同于找矿的预测模型，两者之间联系和差异共存。针对隐伏矿床(体)的预测与评价，就预测模型的建立而言，其内容既与已知矿床模型相联系(即能客观反映矿床(体)的客观存在)，又能通过其他某一项资料进行比较分析，提取类似标志和因素。

因此作者针对工程实际，在某地区一大型火山岩成因块状硫化物矿床上，通过已知矿产模型的认识分析，结合已知成矿地质环境，利用大比例尺重力、磁法以及电法等综合物探方法对矿区外围进行了类比求同分析，对外围隐伏矿床(体)进行了预测与远景评价。

1 物探方法简介

1.1 重力勘探

由于地下岩(矿)石密度分布不均匀而引起的重力变化产生重力异常，它是地质体的剩余质量所产生的引力在重力方向的分量。重力勘探[2]就是以地球的重力场作为被探测物体的引力场，利用重力仪器观测被探测物体受地球的吸引所产生的重力异常来达到探测目的。

通过高精度重力仪器获得的观测数据，经过混合零点位移和固体潮改正以后得到各测点相对于总基点的相对重力值，其包含了因地下密度不均匀的地质体所产生的异常、因各测点周围地形不同、所处位置的纬度不同等因素的影响，为了单纯获得并比较各测点处重力异常及其大小，必须将各测点的相对重力值按照同一个标准进行相应改正，从而获得单一地质因素，即地下地质体密度分布不均匀所引起的重力异常值。

重力异常改正包括以下几个方面：

1)地形改正。测点周围的地形起伏将会对测点处的重力值产生吸引从而减小其值，故就大比例尺重力勘探而言，对测点需进行近区(0 m～20 m)、中区(20 m～500 m)、远区(500 m～2 000 m)分别进行改正计算。

2)布格改正。它包括中间层改正和高度改正。由于测点还受到中间层及不同高度的影响，因此在对重力值进行地形改正以后还需要进行布格改正。

3)纬度改正。经过地形、布格改正以后，由于所处纬度不同还存在其正常重力值的不同，这一影响必须去掉。

对观测值进行地形、布格以及纬度改正以后获得布格重力异常值，即：

ΔgB=g-g0+δgB+δgT

其中g为测点重力值；g0为正常重力值；δgB为布格改正值；δgT为地形改正值。

1.2 磁法勘探

由于地下岩(矿)石磁性分布不均匀从而引起磁性变化所产生磁异常。磁法勘探以地球的磁场作为被探测物体的磁化场，通过磁力仪其观测被探测物体被地磁场磁化后所产生的磁异常来达到探测目的。

大比例尺磁测工作中观测的是磁场总场，因而为了获得单一因素引起的磁异常，需要对观测值进行日变改正、磁基点改正、纬度改正和高度改正后才能获得磁异常△T。

1.3 电法勘探

本次研究主要是通过V8多功能电法仪，采用可控源音频大地电磁测深(CSAMT)方法[3]。可控源音频大地电磁测深法CSAMT方法工作原理是基于地下岩(矿)石电性差异性，利用接地偶极按一定的频率序列(最大范围2-13Hz～213Hz)向地下发送一次脉冲电流，观测端(测深点)位于距场源较远地段(依观测装置、目标勘查深度而定)，通过观测不同发射频率下电磁场的正交电磁分量及其相位差，计算出不同频率下的视电率。由于不同频率的激励场具有不同的的趋肤深度，因而观测结果可以反映测点下电阻率随深度的变化特征。通过对各测深点数据进行汇总、处理及反演计算，则可以得到整个测区内电阻率的空间分布状态，为进一步地地质解释提供详实可靠的深部资料。

CSAMT方法是基于电磁波传播理论和麦克斯韦方程组[4]导出的水平电偶源在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为场源到接收点之间的距离。

将上面所列式子中的电场Ex与磁场Hy相比，并经过一些简单运算，就可获得地下的视电阻率ρs公式：

式中f代表频率。由视电阻率公式可见，只要在地面上能观测到两个正交的水平电磁场(Ex，Hy)就可获得地下的视电阻率ρs，也称卡尼亚电阻率。

工作中可以通过人工调整二次场观测频率进而采集各观测点不同频率下不同方位的电、磁场振幅及相位数据，通过各种复杂的数据处理、反演手段，最终反映出地下电阻率三维分布特征，从而达到测深的目的。

2 矿区成矿模型

成矿作用的发生必然与其周围的岩石在地质、地球物理、地球化学等方面具有一定的联系，并以一定的特征表现出来。总结前人资料，对于本次研究区成矿模型[5]，其成矿条件、控矿因素、成矿标志以及地球物理成矿信息标志如下：

2.1 地质特征

1)地层。为中泥盆统中酸性火山碎屑岩层，火山-沉积岩夹碳酸盐岩建造，是矿区主要的赋矿层位。

2)火山岩。含矿层位为远火山岩相。岩性主要为火山角砾岩、晶屑凝灰岩、凝灰岩夹集块岩、角砾凝灰岩、沉凝灰岩，附近有中基性火山岩侵入。

3)构造。处于北北西向、北西向两组压性或压扭性断裂带内。

2.2 成矿标志

1)矿化标志。地表有褐铁矿化、孔雀石化。

2)蚀变标志。其蚀变类型有硅化、绿泥石化、绢云母化、黄铁矿化(褐铁矿化)、绿帘石化。

2.3 地球物理标志

1)重力。在矿化蚀变带上一侧有明显的剩余重力异常，△Gmax=0.3×10-5m/s2。

2)磁法。在重力异常一侧及矿体对应位置有明显的长轴条带状的高磁异常，△Tmax≥1 000 nT。

3)电法。在重力异常一侧及矿体对应位置表现为明显的中低电阻率异常。

3 综合数据处理

3.1 综合数据处理流程

根据研究区实际地质环境，结合预测和远景评价的目的任务，有选择性的对物探数据进行了各种数据整理与处理，其流程如图1所示。

图1 数据处理流程图Fig．1 Data processing flow chart

4 预测区地质-地球物理模型建立

为了完成本次研究，在某地区通过1:10 000重力、磁法扫面工作，对预测区进行了基础性物探调查，通过符合本区地质环境的数据处理[6]过后，针对提取的有意义异常地段开展了1∶10 000可控源音频大地电磁测深(CSAMT)工作。根据所取得工作成果，现总结其地质地球物理模型如下：

4.1 地质特征

1)地层。为中泥盆统中酸性火山碎屑岩层，火山-沉积岩夹碳酸盐岩建造。

2)火山岩。具火山口相和石英角斑质凝灰岩、晶屑凝灰岩，沉凝灰岩。基性火山岩与中酸性火山岩广泛发育。

3)构造。受近南北向或北西向中—强变形变质构造带控制。

4.2 成矿标志

1)矿化标志。地表有褐铁矿化、见铁帽现象。

2)蚀变标志。围岩见黄铁矿化、绢云母化、硅化(次生石英岩化)、绿泥石化蚀变组合。

4.3 地球物理标志

1)重力。在蚀变带对应一侧有明显的剩余重力高异常，△Gmax≥0.2×10-5m/s2；

2)磁法。在蚀变带对应位置有明显的长轴条带状的高磁异常，△Tmax=4 500 nT。

3)电法。在蚀变带对应一侧位置表现为明显的中低电阻率异常。

5 类比分析应用研究

据研究区所取得的成果和建立的地质地球物理模型，与已知区进行了类比分析，其情况如表1及图2、图3所示。

表1 类比分析表

图2 已知矿床(体)特征Fig．2 Known deposits (body) features(a)剩余重力异常；(b)磁异常；(c)矿体位置及地质

经过已知矿床(体)地质-地球物理模型的对比分析可知，研究区所处的地质环境与已知区近于相同，具有相同的矿化和蚀变特征，同样表现出了高重、高磁、中低电阻率的地球物理特征。因此鉴于预测区与已知矿床(体)的相似特点，推断预测在异常区范围内存在一隐伏矿床(体)，成矿可能性很大,后经钻孔验证在该异常区内多个钻孔约在210 m处见矿。

6 结论与建议

类比求同分析方法在对隐伏矿床(体)的预测与评价中具有重要的作用，对隐伏矿床(体)在成矿预测中难度较大的实际情况，根据预测区地质环境和物性差异，通过大比例尺的物探方法技术，进一步剖析预测区与已知区的地质-地球物理特征的相似性，建立两者之间的类比关系，从而对隐伏矿床(体)进行推断预测将是以后成矿预测的又一重要指导。

本次研究不仅涉及地质资料的深度解析，同时涵盖了物探技术[7-8]范畴，因此为了更好地提出预测模型，更加准确地完成类比分析，就需要对地质和物探方法的多解性进行经验试验，针对实际情况提取出单一地质因素引起的地质-地球物理模型场，以期对隐伏矿床(体)作出更加合理的预测与评价。

参考文献：

[1] 李才明，李军.重磁勘探原理与方法[M]. 北京：科学出版社，2013.

[2] 肖宏跃，雷宛. 地电学教程[M]. 北京：地质出版社，2008.

[3] 王全明，冯京，庄道泽，等. 铜锌矿床特征与隐伏矿类比求同法预测[M]. 北京：地质出版社，2000.

[4] 李金铭.地电场与电法勘探[M]. 北京：地质出版社，2005.

[5] 王家华. 克利金地址绘图技术/计算机的模型和算法[M]. 北京：石油工业出版社，1999.