劉振東，呂慶田，嚴(yán)加永，趙金花，吳明安

1 中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所，北京 100037

2 安徽省地質(zhì)調(diào)查院，合肥 230001

1 引 言

傳統(tǒng)的金屬礦勘查主要依賴重、磁、電等方法［1-2］.近年來，金屬礦地震勘探技術(shù)取得快速發(fā)展，在北美、南非、北歐、澳洲等地的金屬礦勘探中得到了成功應(yīng)用［3-13］.高分辨率反射地震在探測深度和分辨率方面具有其它方法無可比擬的優(yōu)勢，成為深部礦產(chǎn)資源勘探最有前景的技術(shù)［13-15］.金屬礦地震勘探中主要采用的方法技術(shù)有反射波法、折射波法、散射波法、地面地震層析成像等［3，8，16］.在觀測系統(tǒng)和初至拾取都準(zhǔn)確的前提下，初至波層析成像結(jié)果具有較高的分辨率和可信度，可以為深部隱伏礦床的勘探研究提供豐富的地殼淺表速度結(jié)構(gòu)信息，尤其對隱伏巖體的空間形態(tài)有較好的分辨能力［17-19］.

目前，反射地震初至波層析成像的研究大多用于反演速度結(jié)構(gòu)和靜校正計算［20-22］.前人對速度成像 結(jié)果用于找礦進行了探索研究［18-19，23-25］，并 取 得了進展與成績.然而，在深部找礦問題上需要多學(xué)科、多專業(yè)知識的有機結(jié)合，地質(zhì)、物探、化探技術(shù)應(yīng)用相結(jié)合，實現(xiàn)對隱伏礦床的定位預(yù)測［1-2，26］.因此，在前人的基礎(chǔ)上，本文對廬樅盆地采集的高分辨反射地震資料進行了初至波層析反演速度成像研究，同時，沿地震剖面開展了化探，結(jié)合炮孔地球化學(xué)分析結(jié)果、地質(zhì)資料和區(qū)域重磁探測數(shù)據(jù)，綜合多種信息，推斷高速侵入巖體，根據(jù)玢巖鐵礦的成礦模式，開展了隱伏礦床預(yù)測，為廬樅礦集區(qū)深部找礦提供一個新的思路和找礦方向.

2 研究區(qū)概況及高分辨反射地震采集

長江中下游地區(qū)是中國重要的銅鐵多金屬成礦帶［27-28］.晚中生代曾發(fā)生強烈的構(gòu)造巖漿活動和成礦作用，形成了北東向火山-巖漿巖帶，發(fā)育豐富的鐵、硫、銅、金、鉛、鋅、明礬等礦產(chǎn)［14，27-29］.

廬樅（廬江—樅陽）早白堊世陸相火山巖盆地屬長江中下游成礦帶，是典型的構(gòu)造火山坳陷區(qū)［27-28］.盆地基底巖層出露于北、東、南三面外緣，以奧陶系白云巖、志留系砂巖、泥盆系砂巖、三疊系灰?guī)r、侏羅系砂巖為主.上三疊統(tǒng)灰?guī)r零星分布于盆地外圍，下、中侏羅統(tǒng)磨山組及羅嶺組砂巖構(gòu)成了陸相火山巖盆地的基底；下白堊統(tǒng)陸相火山巖系分布在盆地內(nèi)部，以角度不整合覆蓋于基底沉積巖層之上.火山巖系在空間上大致呈同心環(huán)狀分布，自盆地邊緣至盆地中心依次為龍門院組、磚橋組、雙廟組和浮山組，為一套安粗巖系［30-32］.

侵入巖是中國東部中生代燕山期巖漿大爆發(fā)的產(chǎn)物，與長江中下游銅鐵多金屬礦床的形成關(guān)系密切，火山巖與侵入巖在巖石化學(xué)、地球化學(xué)、成因及其與成礦的關(guān)系等方面存在共性［27，29，33］.廬樅火山巖凹陷區(qū)內(nèi)部和周邊有大量侵入巖，集中分布在兩個侵入巖帶.侵入巖帶與黃屯—樅陽基地斷裂和隆起帶在空間分布上基本一致，說明基地構(gòu)造對侵入巖帶具有明顯的控制作用［14，34］.

為了進一步闡明盆地內(nèi)部結(jié)構(gòu)、基底構(gòu)造的空間分布、深部動力學(xué)過程，開展與成礦有關(guān)深部探測研究，開拓深部第二找礦空間，在國家深部探測技術(shù)與實驗研究專項［35-36］資助下，2009年在廬樅礦集區(qū)部署了5條相互交叉的反射地震剖面（圖1）.其中北西—南東向剖面3條，大致垂直火山巖走向；北東—南西剖面2條，基本與火山巖走向平行.北西—南東向剖面穿過郯廬斷裂、孔城凹陷、火山巖區(qū)和長江斷裂帶；北東—南西剖面北起楊家橋基底隆起，近乎平行穿過火山巖區(qū)，向南終止于早侏羅統(tǒng)羅嶺組分布區(qū).5條地震剖面滿覆蓋長度250km.研究區(qū)域內(nèi)海拔高程0～595m，主要位于山區(qū)，高差變化較大.

野外地震采集前進行了觀測系統(tǒng)參數(shù)的正演模擬分析和井深、藥量及有關(guān)激發(fā)接收參數(shù)的試驗.生產(chǎn)使用高密度柱狀炸藥作為爆炸震源，平原區(qū)井深14～16m，藥量4～6kg，山區(qū)井深16～18m，藥量8～10kg，高陡區(qū)井深18m，藥量12～14kg.使用法國Sercel生產(chǎn)的428XL數(shù)字地震儀，20DX－10型檢波器接收.采用中間放炮兩端接收的觀測系統(tǒng)（7190－10－0－10－7190－20m）.接收道數(shù)720 道，炮間距80m，道間距20m，最大偏移距7190m，設(shè)計覆蓋次數(shù)90.記錄長度12s，采樣間隔2ms，記錄格式SEGD.

3 初至波層析反演

圖1 廬樅火山巖盆地地質(zhì)簡圖及反射地震位置（黑線）示意圖Fig.1 Geological map of the Lujiang－Zongyang basin with the locations of reflection seismic profiles（black lines）

地震波在地下巖層中的傳播規(guī)律滿足波動方程，在一定條件下可以用射線理論來近似波動理論.地震波在介質(zhì)中傳播過程主要遵循惠更斯（Huygens）原理和費馬（Fermat）原理［37-38］.斯奈爾（Snell）定理描述了射線穿過界面時波的傳播規(guī)律.地震波的走時包含了傳播介質(zhì)豐富的速度信息［17，37-40］.

初至波表層結(jié)構(gòu)層析反演，是根據(jù)地震波的傳播規(guī)律，利用地震波射線的走時和路徑反演介質(zhì)速度結(jié)構(gòu)的一種高精度反 演方法［17，39-42］.大量的研究成果和實踐表明［17，20-22，41］，層析成像技術(shù)可由初至波的到達時反演表層速度結(jié)構(gòu)，并利用速度值求得靜校正量，層析反演靜校正技術(shù)在石油勘探領(lǐng)域已得到廣泛應(yīng)用并取得良好效果.近幾年，國內(nèi)外的學(xué)者將地表反射地震層析成像用于金屬礦勘探并取得了引人注目的成果，地震層析成像結(jié)果可以為研究區(qū)的巖體、地層、斷裂、構(gòu)造等空間分布提供更為直觀的信息［18－19，23－25］.

在層析技術(shù)中，地下介質(zhì)被劃分為速度網(wǎng)格面元，用網(wǎng)格面元的速度近似模擬介質(zhì)復(fù)雜速度結(jié)構(gòu)，層析的目標(biāo)是求解每個面元的速度，即層析反演是一個速度反演過程［39-40，43-45］.對任何觀測系統(tǒng)，用初至波交互反演近地表的速度變化.算法實現(xiàn)包括以下步驟：（1）初至?xí)r間拾取；（2）初始速度模型建立和網(wǎng)格化；（3）初至波射線追蹤正演；（4）反演，更新速度；（5）迭代.

本文采用業(yè)內(nèi)成熟的層析反演軟件（綠山地球物理公司的FathTomo模塊）.文中反演時采用的初至波包括直達波、回折波、折射波以及幾種波混合后最先到達地表的波.正演方法采用Um和Thurber于1987年提出的最大速度梯度射線追蹤三維算法［46］，這是一種兩點射線追蹤方法，根據(jù)費馬原理，在炮點和檢波點之間通過計算最小的走時，找到兩點之間的射線路徑，計算效率高.反演采用同步迭代重建技術(shù)（Simultaneous Iterative Reconstruction Technique，SIRT），SIRT反演算法的優(yōu)點在于方法穩(wěn)定，收斂性好［47-49］.

初至波拾取采用了人工半自動交互拾取的方式，提高拾取的精度和準(zhǔn)確性.速度面元網(wǎng)格劃分20m×20m，試驗確定模型深度3000m.迭代10次.走時殘差（均方根）由初始的110.8ms降為11.6ms.

圖2 拾取的初至?xí)r間與反演結(jié)果（a）人工拾取的初至波時間；（b）反演后的結(jié)果（藍線）與原始拾取（紅線）的疊合.Fig.2 First break time picked compared with tomographic results（a）First arrival time manual picked；（b）Tomographic results（blue）overlapped with picked（red）.

圖3 （a）射線路徑，色棒顏色表示穿過面元的射線密度（次數(shù)）；（b）速度結(jié)構(gòu)，黑色虛線為射線穿透的有效深度底部位置Fig.3 （a）Ray tracing；（b）Tomographic velocity structure image，black dashed line is the bottom of effective depth

圖2顯示的是以L3線為例，拾取的初至走時和層析反演出的模型計算得到的理論走時結(jié)果.從走時圖上可以看到，遠、近偏移距分布基本均勻，保證了淺層和深層都有足夠的射線穿過，有利于得到穩(wěn)定可靠的速度反演結(jié)果.一般來說，地面地震層析成像的探測深度取決于地震接收排列的長度［18-19，23］.研究中試驗了偏移距范圍與反演深度和精度的關(guān)系.試驗結(jié)果表明，反演深度隨偏移距增加而增大，充分利用近偏移距數(shù)據(jù)可以獲得精確的淺層速度.與利用全偏移距數(shù)據(jù)反演的結(jié)果相比，只利用中、遠偏移距數(shù)據(jù)的反演結(jié)果對中深層速度影響不大，對淺層速度結(jié)果影響較大.求準(zhǔn)淺層速度結(jié)構(gòu)可以準(zhǔn)確計算層析靜校正，為后續(xù)地震資料處理提供更準(zhǔn)確的靜校正量.因此，為了準(zhǔn)確求取速度結(jié)構(gòu)，同時獲得較深的有效反演深度，本次反演利用了全排列數(shù)據(jù)參與計算，偏移距范圍10～7200m.

在反演速度結(jié)構(gòu)的同時，還進行了層析靜校正的計算，得到了5條線的層析靜校正量，用于地震資料處理.層析靜校正的效果將在另文敘述.

圖3顯示了L3線的射線路徑和反演得到的速度結(jié)構(gòu)圖像.為了顯示清楚起見，縱向坐標(biāo)放大了四倍.可以看到，穿過面元的射線密度從1次到8000多次不等，主要集中分布在50次到800次之間，局部高達幾千次，在測線邊緣和模型深部，射線穿過次數(shù)較少.高覆蓋的射線密度確保最終可以得到一個穩(wěn)定可靠的反演結(jié)果.圖3b中的黑色虛線是圖3a中射線穿透的底界，最大有效深度約在1300m.射線密度、射線均勻程度和射線穿透深度是反演結(jié)果是否可靠的重要依據(jù).虛線以上部位的速度成像結(jié)果準(zhǔn)確可靠，虛線以下的速度為算法內(nèi)插和外推的結(jié)果，可供參考.

4 淺表地殼速度成像結(jié)果和侵入巖體預(yù)測

本次反演得到廬樅地區(qū)5條測線的速度成像數(shù)據(jù).根據(jù)每條測線的射線路徑和射線密度分布，截取有效深度到1100m或1300m.層析成像結(jié)果顯示，廬樅礦集區(qū)淺表地殼存在著顯著的縱、橫向速度變化特征.從最終的速度結(jié)構(gòu)影像圖上可以很直觀地看到淺表地殼速度的變化情況.

該區(qū)地表地質(zhì)調(diào)查顯示，地表出露第四系泥土，白堊系、侏羅系砂巖，以及晚侏羅—早白堊世火山巖，三疊系灰?guī)r等地層.一般來說，泥、砂巖或經(jīng)風(fēng)化的巖石具有較低的地震波速，火山巖、灰?guī)r等硬巖具有較高的地震波速［18，50-51］.不同時期不同巖性的地殼淺表結(jié)構(gòu)在速度影像結(jié)構(gòu)具有明顯特征和界線.根據(jù)速度成像結(jié)果可以推斷巖性的變化和邊界.

結(jié)合地表出露和已知勘探研究成果［18，50-51］綜合推測，沉積紅層及第四系泥土覆蓋區(qū)波速較低，在1600～2600m／s，火山巖波速在3000～4800m／s，出露灰?guī)r處的速度在5000～5500m／s，深部波速4800～5800m／s的部位可能為隱伏的侵入巖體.

速度剖面圖中對應(yīng)紅色，表現(xiàn)高速特征的部位，推斷可能為侵入巖體.從速度影像圖中可以直觀推測出高速巖體的分布范圍.如圖3所示的L3線，橫坐標(biāo)6000m附近、深度500m上下為一侵入巖體；橫坐標(biāo)23000m一帶、深度400～1000m為一隱伏侵入巖體；橫坐標(biāo)32000～45000m一帶、深度200～1100m處可能為一大型侵入巖體；橫坐標(biāo)50000m一帶是施家灣侵入巖體，其上覆火山巖出露地表，有一個筒狀高速特征體T（見圖3b）直接到達地表半山部位，可能是巖漿侵入或噴發(fā)的通道.

L1線（圖4a）在坐標(biāo)29000～45000m西牛山一帶穿過火山巖區(qū)，地表出露火山巖和火山口，速度剖面上這一段表現(xiàn)為高速特征，證明深部存在侵入巖體.坐標(biāo)10000m處有赤山組火山巖出露，其北部位于60000m坐標(biāo)附近有高速特征體存在，推測可能為高速侵入巖體.L1線的北部和南部為沉積覆蓋區(qū)，速度結(jié)構(gòu)在1600～3500m／s之間，沉積盆地特征明顯，形態(tài)刻畫清楚.

L2線（圖4a）西北部坐標(biāo)6000～12000m一帶高速特征的地表出露侏羅系茅坦廠組火山巖，并有正長斑巖出露，在18000～27000m的沙溪一帶高速度體上方，有晚侏羅系的二長花崗巖和紅花橋組火山巖出露，在40000～65000m之間高速特征體一帶是磚橋鐵礦、井邊銅礦和黃梅尖巖體，證明地下存在高速侵入巖體.坐標(biāo)70000m的高速特征上方地表出露三疊系石灰?guī)r.在坐標(biāo)30000～40000m、72000m以南是沉積盆地覆蓋區(qū)，速度結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為低速特征，并刻畫出沉積盆地形態(tài).

L4線（圖4a）穿過火山巖區(qū)，地表大部分地段出露火山巖和部分燕山早期侵入巖，在小嶺、黃屯、岳山一帶有侵入巖體，速度成像剖面上大部分存在高速特征體.L4線的東北部為沉積覆蓋區(qū)，地表為第四系沉積物.

L5線（圖4a）穿過火山巖覆蓋區(qū)，地表有白堊系火山巖、侏羅系次火山巖和粗安玢巖等出露，速度成像剖面均表現(xiàn)為高速特征.

圖4 （a）五條線的層析成像速度結(jié)構(gòu)（縱向放大了4倍）；（b）速度剖面與地質(zhì)圖的疊合示意Fig.4 （a）Tomographic velocity structure of 5lines；（b）Sketch visualization：velocity overlaid with geological map

圖4b是5條速度結(jié)構(gòu)剖面及其與地質(zhì)圖的疊合示意圖.各剖面交叉部位的速度值閉合完好，印證了成像結(jié)果的可信度和可靠性.對比5條速度剖面與地表地質(zhì)填圖不難發(fā)現(xiàn)，層析成像結(jié)果中速度縱、橫向變化特征明顯、規(guī)律性強，這種速度的變化特征，很好地反映了該區(qū)巖性變化引起的主要速度差異.進一步分析對比發(fā)現(xiàn)，沉積盆地速度結(jié)構(gòu)具有低速特征，盆地邊界清楚，火山巖出露區(qū)速度較高，侵入巖體呈現(xiàn)高速度特征；郯廬斷裂等大斷裂清晰，黃梅尖等侵入巖體部位特征明顯.在廬樅礦集區(qū)大面積火山巖覆蓋區(qū)，5條剖面反演結(jié)果表現(xiàn)出高速火山巖特征，其下深淺不等地分布著高速巖體.這些特征與實際表層地質(zhì)結(jié)構(gòu)和已知地下巖體存在很高的吻合度.

圖5是速度結(jié)構(gòu)剖面與1∶5萬重力、航磁勘探成果圖的疊合示意圖.圖中可以看出，L1線中部的高速區(qū)在重、磁力勘探圖上穿過的白柳、孫家坂高重區(qū)和高磁區(qū)，西北部的高速區(qū)位于樂橋高重和高磁異常部位的下方；L2線高速特征部位從西北向東南位于沙溪、磚橋、井邊的高重和高磁區(qū)，在航磁異常平面圖上表現(xiàn)的更一致，地表出露的黃梅尖巖體位于錢家鋪和施家灣之間的低重力異常區(qū)域，在速度和航磁上表現(xiàn)為高速和高磁，低重力異常是正長巖體的反映；L3線的高速特征部位與塘串河、黃屯、昆山附近的高重和高磁吻合較好；L4線、L5線的高速特征部位與北東—南西向的重力和航磁異常部位吻合.這些高速度位置與重、磁異常位置的一致性表明，侵入巖體一般具有高密度（正長巖密度較低）、高磁性特點，在彈性波速上表現(xiàn)出高速的特征.

5 沿地震剖面地球化學(xué)分析

圖5 層析成像速度剖面與區(qū)域重力異常（a）和航磁異常（b）的疊合顯示圖Fig.5 （a）Velocity profiles overlaid with gravity anomaly map；（b）Velocity profiles overlaid with aeromagnetic map

圖6 化探剖面交叉顯示，底圖為地質(zhì)圖Fig.6 Geochemical profiles overlaid with geological map

一個毋容置疑的事實是，在隱伏礦床上方運積層內(nèi)存在有關(guān)的化學(xué)元素異常［52-56］，這也是化探方法找礦的基礎(chǔ).野外地震采集時，同時采集了炮點井孔深處的巖屑和泥砂樣品，這相當(dāng)于化探方法中的淺鉆取樣［55］.合理的采樣深度對于正確地獲取異常，壓低噪音至關(guān)重要，與采自地面淺部的樣品相比，地表深處的巖屑樣品所測得的元素異常結(jié)果與背景對比更鮮明和穩(wěn)定［55-56］.國外開展了在隱伏礦床上方沿剖面線進行化探測量的工作并取得了不少進展［54］.本次化探沿5條地震剖面共采樣3579件，采樣深度約16～18m.

圖6是沿地震測線的化探剖面與地質(zhì)圖的疊合顯示.圖中清晰直觀地顯示出了金屬元素異常的位置.研究分析每條化探剖面，不僅在火山巖區(qū)發(fā)現(xiàn)了很多金屬元素異常，而且在沉積覆蓋區(qū)也發(fā)現(xiàn)一批新的找礦線索.沿沙溪成礦帶向南，在L1線的白堊紀(jì)赤山組粉砂巖、鈣質(zhì)粉砂巖分布區(qū)（橫坐標(biāo)7000～10000m）發(fā)現(xiàn)很高的Cu、Zn、Pb、Ag、As、Hg異常組合，異常寬約3.5km，如果砂巖深部存在巖體，是很有前景的找礦靶區(qū).在距L1線起點（橫坐標(biāo)30000～40000m）前后的西牛山一帶Cu、Zn、Pb含量較高，為雙廟組火山巖地層分布區(qū)，火山口發(fā)育，極具找礦遠景；沿L2剖面在牛頭山、石門庵、井邊、黃梅尖一帶Cu含量較高，牛頭山（橫坐標(biāo)40000m附近）和磚橋（橫坐標(biāo)47000m附近）Ag含量也偏高，可以作為下一步找礦的重點地區(qū).在沙溪銅礦（橫坐標(biāo)25000～30000m附近），發(fā)現(xiàn)有較寬的Zn、Pb、Ag的異常段，寬約5km，與已知礦的分布吻合.沿L4線的小嶺、大嶺、岳山一帶的Cu、Pb、Zn、Ag、Hg含量較高，與已知礦的分布吻合，但在岳山的北東部還有一較寬的Cu、Pb、Zn、Ag異常帶；另外在楊家樓一帶具Ag、Cu及Pb、Zn異常，在牛安、陳家咀、浮山一帶具Pb、Zn、Ag異常，對應(yīng)的是火山巖、火山機構(gòu)分布區(qū)，具有找礦潛力［36］.

6 隱伏礦靶區(qū)預(yù)測

廬樅盆地發(fā)育的龍門院、磚橋、雙廟和浮山4組以橄欖安粗巖系為特征的火山巖地層，皆形成于早白堊世，火山巖漿活動發(fā)生的起止時間約為135～127Ma，持續(xù)時間在8～10Ma左右［33］.各火山巖活動旋回稍后期，有大量潛火山巖侵入，主要為閃長玢巖、粗安斑巖、二長斑巖、粗面斑巖，廬樅地區(qū)的火山巖-次火山巖-侵入巖與成礦關(guān)系密 切［14，19，33-34，57-59］.多旋回的火山噴發(fā)和巖漿侵入活動從深部帶來巨量的成礦物質(zhì)，富集后形成廬樅陸相火山巖鐵、硫、銅礦集區(qū)［32］.

廬樅礦集區(qū)內(nèi)的三類主要礦床（與火山巖有關(guān)的鐵礦床及硫鐵礦、與中酸性侵入巖有關(guān)的斑巖型銅礦及鉛鋅礦、接觸交代型與層控型鐵銅礦）均與火山巖及侵入巖體有關(guān)，礦床下部或邊部均有巖漿巖存在［34］.廬樅礦集區(qū)集中產(chǎn)出玢巖鐵礦，與火山－潛火山作用有關(guān)，大多鐵礦深部普遍見有石英（輝石）正長巖-二長巖類侵入體，此類侵入巖體與鐵礦成礦關(guān)系密切，因此直接圍繞侵入巖體進行深部找礦已經(jīng)成為實現(xiàn)區(qū)內(nèi)找礦突破的關(guān)鍵問題［59］.

諸多文獻表明［34，57-59］，金屬礦賦存的位置與隱伏巖體有關(guān).因此，通過探測隱伏侵入巖體位置和空間展布形態(tài)，進而預(yù)測隱伏礦床，間接找礦，配合化探異常，指明找礦方向.

對比這五條測線的速度成像剖面和對應(yīng)的地球化學(xué)分析剖面，不難看出，L2線的沙溪、磚橋、石門庵、井邊銅礦一帶，L4線的小嶺、大嶺、岳山一帶，L5線的井邊銅礦一帶等已知礦床分布地段，化探剖面表現(xiàn)出強的地球化學(xué)異常，Cu、Pb、Zn、Ag等含量較高，在速度成像剖面上，對應(yīng)的這些地段的地表或地下均存在地震波速在5000m／s以上的高速特征體，對照地表和鉆孔等地質(zhì)資料標(biāo)定，這些高速特征體為深部侵入巖體.同時通過與廬樅地區(qū)1∶5萬的重力、航磁勘探成果圖疊合對比（圖5），這些高速侵入巖體在重力剖面和磁力剖面的異常部位吻合得非常好.

圖7的層析成像速度剖面與化探剖面疊合圖清楚顯示了高速特征體（侵入巖體）與地表金屬元素異常的對應(yīng)關(guān)系.金屬元素含量高異常一般出現(xiàn)在侵入巖體發(fā)育地帶.

圖8顯示了L1、L2和L4線的地質(zhì)-化探-速度剖面，圖中更清楚地揭示了化探異常、礦體、巖體與高速特征體的對應(yīng)關(guān)系.

L2線穿過的沙溪銅礦、石門庵銅礦、井邊銅礦等已知礦床均位于地下幾百米深處的巖體上部，對應(yīng)部位的化探剖面銅元素含量異常高，由此可以推測，小煙墩（橫坐標(biāo)19000～22000m一帶）、在牛頭山、黃梅尖南部等金屬元素異常地段，在對應(yīng)的地下高速特征體上方是深部找礦的有利地區(qū).

L4線在小嶺、大嶺、岳山一帶在速度剖面上提示存在高速侵入巖體特征，其對應(yīng)的化探信息顯示銅、鋅、鉛等金屬組合含量較高，與已知的小嶺硫鐵礦、鐘山鐵礦和岳山鉛鋅礦分布吻合，推測在雙扁及以北坐標(biāo)16000m和25000m銅鋅含量較高一帶，地下深部對應(yīng)有高速特征體的上方可能賦存有隱伏礦床.

圖7 層析成像速度剖面與化探剖面疊合顯示Fig.7 Tomographic velocity structure overlaied with geochemical profiles

L1線在坐標(biāo)7000m一帶存在高速侵入巖體特征，地表化探信息顯示很高的Cu、Zn、Pb、Ag異常組合，推測在坐標(biāo)7000～10000m之間600m深度附近可能賦存有隱伏礦床；在坐標(biāo)29000～42000m之間有高速侵入巖體特征存在，地質(zhì)剖面顯示巖體和火山口出露地表，化探信息顯示很高的Cu、Zn異常，推測在坐標(biāo)32500m和37000m西牛山附近兩個侵入巖體的上方，深度約200～300m處有隱伏礦存在.

圖8的速度成像剖面顯示，在L2線的橫坐標(biāo)70000m附近和L4線的橫坐標(biāo)56000～60000m一帶也存在高速（5000m／s波速以上）特征地層，對應(yīng)的地質(zhì)剖面顯示屬于白堊紀(jì)和三疊紀(jì)高速石灰?guī)r地層出露，其對應(yīng)的地球化學(xué)元素未顯示異常，這也充分證明了深部侵入巖體與隱伏礦床存在的內(nèi)在聯(lián)系，另外，也說明了用層析成像速度結(jié)構(gòu)識別巖體要結(jié)合地質(zhì)等其它資料的重要性和必要性.

如何找出這些隱伏礦床？在地球物理方法里面，利用地震方法尋找隱伏巖體是尋找隱伏金屬礦的一個重要方面.速度成像剖面的高速特征體可能是深部侵入巖體，侵入巖體存在的部位是下一步尋找深部隱伏礦床有前景的區(qū)域.因此，尋找隱伏侵入巖體，結(jié)合地表地球化學(xué)分析異常，是發(fā)現(xiàn)找礦信息，預(yù)測深部找礦靶區(qū)的一個新思路.

7 結(jié) 論

（1）初至波層析反演速度成像可以得到比較精確的地殼淺表速度結(jié)構(gòu)信息，刻畫表層地質(zhì)結(jié)構(gòu)和巖性變化，同時也可以為高精度反射地震研究提供可靠的淺部速度模型和層析靜校正量；

（2）層析反演的有效勘探深度除了與地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)有關(guān)外，主要與排列長度有關(guān)，為了得到從淺到深的精細速度結(jié)構(gòu)，反演應(yīng)利用全偏移距數(shù)據(jù)；

（3）本次層析反演結(jié)合其它地質(zhì)資料和前人的地質(zhì)認(rèn)識，推斷得到廬樅地區(qū)沉積巖的波速為1600～3000m／s，火山巖的波速為3000～4800m／s，侵入巖的波速為4800～5800m／s；

（4）重力異常和高磁異常與高速的侵入巖部位存在良好的對應(yīng)關(guān)系.利用層析反演速度結(jié)果，結(jié)合已知地質(zhì)資料和重磁測量資料，探測深部隱伏侵入巖體，刻畫巖體形態(tài)和空間分布范圍；

（5）同時結(jié)合地表地球化學(xué)分析結(jié)果，在金屬元素高異常區(qū)預(yù)測隱伏礦床，為深部找礦提供線索.

圖8 L2、L4線和L1線綜合化探-速度-地質(zhì)剖面圖（局部）1—古近系痘姆組；2—白堊系上統(tǒng)赤山組；3—白堊系下統(tǒng)楊灣組；4—白堊系下統(tǒng)浮山組；5—白堊系下統(tǒng)雙廟組中段；6—白堊系下統(tǒng)雙廟組下段；7—侏羅系上統(tǒng)磚橋組；8—侏羅系上統(tǒng)龍門院組；9—侏羅系中統(tǒng)羅嶺組；10—三疊系；11—泥盆系-二疊系；12—志留系；13—中新元古代；14—砂巖；15—鈣質(zhì)石英砂巖；16—頁巖；17—粗面玄武巖；18—粗安巖；19—粗面巖；20—凝灰質(zhì)粉砂巖；21—灰?guī)r；22—含礫砂巖；23—正長斑巖；24—角度不整合；25—推測斷層；26—斷層界線；27—火山通道.Fig.8 Line 2，Line 4and Line 1：Geochemical profile－tomographic velocity profile－geological profile（local）

（References）

［1］劉光鼎，郝天姚.應(yīng)用地球物理方法尋找隱伏礦床.地球物理學(xué)報，1995，38（6）：850－854.Liu G D，Hao T Y.Searching of hidden mineral deposits by geophysical methods.Chinese J.Geophys.（in Chinese），1995，38（6）：850－854.

［2］曹令敏.隱伏礦床定位預(yù)測理論和技術(shù)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢.地球物理學(xué)進展，2010，25（3）：1037－1045.Cao L M.The status and trends of researching on the theory and technique of the location prediction for concealed orebody.Progress in Geophys.（in Chinese），2010，25（3）：1037－1045.

［3］Eaton D W，Milkereit B，Salisbury M.Seismic methods for deep mineral exploration：Mature technologies adapted to new targets.The Leading Edge，2003，22（6）：580－585.

［4］Tryggvason A，Malehmir A，Rodriguez－Tablante J，et al.Reflection seismic investigations in the western part of the paleoproterozoic VHMS－bearing Skellefte district，Northern Sweden.Economic Geology，2006，101（5）：1039－1054.

［5］Eaton D W，Adam E，Milkereit B，et al.Enhancing basemetal exploration with seismic imaging.Can.J.Earth Sci.，2010，47（5）：741－760.

［6］Salisbury M H，Milkereit B，Bleeker W.Seismic imaging of massive sulfide deposits：Part I.rock properties.Economic Geology，1996，91（5）：821－828.

［7］Salisbury M H，Harvey C W，Matthews L.The acoustic properties of ores and host rocks in hardrock terranes.／／Eaton D W，Milkereit B，Salisbury M H eds.Hardrock Seismic Exploration.Geophysical Development Series No.10.USA：Society of Exploration Geophysicists，2003：9－19.

［8］Salisbury M，Snyder D.Application of seismic methods to mineral exploration.／／Goodfellow W D ed.Mineral deposits of Canada：A synthesis of Major Deposit－Types，District Metallogeny，the evolution of Geological Provinces，and Exploration Methods，Geological Association of Canada，Minerals Deposits Division，Special Publication No.5，2007：971－982.

［9］Malehmir A，Bellefleur G.Reflection seismic imaging and physical properties of base－metal and associated iron deposits in the Bathurst Mining Camp，New Brunswick，Canada.Ore Geology Reviews，2010，38（4）：319－333.

［10］Stuart G W，Jolley S J，Polome L G B T，et al.Application of 3－D seismic attributes analysis to mine planning：Target gold deposit，South Africa.The Leading Edge，2000，19（7）：736－742.

［11］Urosevic M，Evans B，Vella L.Shallow high－resolution seismic imaging of the Three Springs talc mine，Western Australia.The Leading Edge，2002，21（9）：923－926.

［12］Perron G，Cosma C.The role of 3Dearth models in seismic reflection methods applied to mineral exploration.78th Ann.Internat Mtg.，Soc.Expi.Geophys.，Expanded Abstracts，2008：3629－3631.

［13］Gibson M A S.Application of seismic to mineral deposit exploration and evaluation.The Leading Edge，2011，30（6）：616－620.

［14］呂慶田，韓立國，嚴(yán)加永等.廬樅礦集區(qū)火山氣液型鐵硫礦床及控礦構(gòu)造的反射地震成像.巖石學(xué)報，2010，26（9）：2598－2612.LüQ T，Han L G，Yan J Y，et al.Seismic imaging of volcanic hydrothermal iron－sulfur deposits and its hosting structure in Luzong ore district.Acta Petrologica Sinica （in Chinese），2010，26（9）：2598－2612.

［15］呂慶田，廉玉廣，趙金花.反射地震技術(shù)在成礦地質(zhì)背景與深部礦產(chǎn)勘查中的應(yīng)用——現(xiàn)狀與前景.地質(zhì)學(xué)報，2010，84（6）：771－787.LüQ T，Lian Y G，Zhao J H.Application of reflection seismic technology in Metallogenic geological background and deep mineral exploration：Status and prospects. Acta Geologica Sinica （in Chinese），2010，84（6）：771－787.

［16］徐明才，高景華，柴銘濤等.用于金屬礦勘查的地震方法技術(shù).物探化探計算技術(shù)，2007，29（S1）：138－143.Xu M C，Gao J H，Chai M T，et al.A seismic methodology for mineral exploration.Computing Techniques for Geophysical and Geochemical Exploration （in Chinese），2007，29（S1）：138－143.

［17］羅省賢，李錄明.地面地震初至波層析反演復(fù)雜表層速度結(jié)構(gòu)方法.地球科學(xué)進展，2004，19（S1）：30－35.Luo S X，Li L M.The method of ground surface seismic first break tomographic inversion for complicated surface model.Advance in Earth Sciences（in Chinese），2004，19（S1）：30－35.

［18］史大年，呂慶田，徐明才等.銅陵礦集區(qū)地殼淺表結(jié)構(gòu)的地震層析研究.礦床地質(zhì)，2004，23（3）：383－389.Shi D N，LüQ T，Xu M C，et al.Tomographic study of shallow structures in Tongling Metallogenic Province.Mineral Deposits （in Chinese），2004，23（3）：383－389.

［19］侯賀晟，高銳，盧占武等.廬—樅鐵多金屬礦集區(qū)龍橋鐵礦反射地震初至波層析成像與隱伏礦床預(yù)測.巖石學(xué)報，2010，26（9）：2623－2629.Hou H S，Gao R，Lu Z W，et al.Reflection seismic firstarrival wave tomography of Longqiao iron deposit and concealed deposit forecast in Luzong iron－polymetallic ore concentrated area.Acta Petrologica Sinica （in Chinese），2010，26（9）：2623－2629.

［20］成谷，馬在田，耿建華等.地震層析成像發(fā)展回顧.勘探地球物理進展，2002，25（3）：6－12.Cheng G，Ma Z T，Geng J H，et al.A review on the growth of seismic tomography.Progress in Exploration Geophysics（in Chinese），2002，25（3）：6－12.

［21］劉玉柱，董良國，李培明等.初至波菲涅爾體地震層析成像.地球物理學(xué)報，2009，52（9）：2310－2320.Liu Y Z，Dong L G，Li P M，et al.Fresnel volume tomography based on the first arrival of the seismic wave.Chinese J.Geophys.（in Chinese），2009，52（9）：2310－2320.

［22］Tryggvason A，Schmelzbach C，Juhlin C. Traveltime tomographic inversion with simultaneous static corrections—Well worth the effort.Geophysics，2009，74（6）：wcb25－wcb33.

［23］徐明才，高景華，榮立新等.地面地震層析技術(shù)在金屬礦勘查中的試驗研究.物探與化探，2005，29（4）：299－303.Xu M C，Gao J H，Rong L X，et al.The tentative application of surface seismic tomography to the exploration of metallic deposits.Geophysical and Geochemical Exploration（in Chinese），2005，29（4）：299－303.

［24］呂慶田，史大年，趙金花等.深部礦產(chǎn)勘查的地震學(xué)方法：問題與前景——銅陵礦集區(qū)的應(yīng)用實例.地質(zhì)通報，2005，24（3）：211－218.LüQ T，Shi D N，Zhao J H，et al.Seismic method for deep mineral exploration：Problems and prospects—A case study of the Tongling ore district.Geological Bulletin of China （in Chinese），2005，24（3）：211－218.

［25］榮立新.應(yīng)用于金屬礦勘查中的地面地震層析成像技術(shù).物探化探計算技術(shù)，2007，29（S1）：125－128.Rong L X.The ground seismic tomography for mineral explorations.Computing Techniques for Geophysical and Geochemical Exploration （in Chinese），2007，29（S1）：125－128.

［26］葉天竺，薛建玲.金屬礦床深部找礦中的地質(zhì)研究.中國地質(zhì)，2007，34（5）：855－869.Ye T Z，Xue J L.Geological study in search of metallic ore deposits at depth.Geology in China （in Chinese），2007，34（5）：855－869.

［27］常印佛，劉湘培，吳言昌.長江中下游銅鐵成礦帶.北京：地質(zhì)出版社，1991：1－147.Chang Y F，Liu X P，Wu Y C.The Copperiron Belt of the Middle－Lower Reaches of the Changjiang River（in Chinese）.Beijing：Geological Publishing House，1991：1－147.

［28］翟裕生，姚書振，林新多等.長江中下游地區(qū)鐵銅（金）成礦規(guī)律.北京：地質(zhì)出版社，1992：1－240.Zhai Y S，Yao S Z，Lin X D，et al.The Metallogenic Regularity of Iron，Copper （Gold）in Middle ＆ Lower Researches of Yangtze River（in Chinese）.Beijing：Geological Publishing House，1992：1－240.

［29］任啟江，劉孝善，徐兆文等.安徽廬樅中生代火山構(gòu)造洼地及其成礦作用.北京：地質(zhì)出版社，1991：1－206.Ren Q J，Liu X S，Xu Z W，et al.Mesozoic Volcanic Structural Depression and Its Mineralization in Luzong Region of Anhui（in Chinese）.Beijing：Geological Publishing House，1991：1－206.

［30］于學(xué)元，白正華.廬樅地區(qū)安粗巖系.地球化學(xué)，1981，（1）：57－64.Yu X Y，Bai Z H.Latitic series in Lujiang－Zongyang region.Geochimica（in Chinese），1981，（1）：57－64.

［31］王德滋，任啟江，邱檢生等.中國東部橄欖安粗巖省的火山巖特征及其成礦作用.地質(zhì)學(xué)報，1996，70（1）：23－34.Wang D Z，Ren Q J，Qiu J S，et al.Characteristics of volcanic rocks in the shoshonite province，eastern China，and their metallogenesis.Acta Geologica Sinica （in Chinese），1996，70（1）：23－34.

［32］董樹文，高銳，呂慶田等.廬江—樅陽礦集區(qū)深部結(jié)構(gòu)與成礦.地球?qū)W報，2009，30（3）：279－284.Dong S W，Gao R，LüQ T，et al.Deep structure and oreforming in Lujiang－Zongyang ore concentrated area.Acta Geoscientica Sinica （in Chinese），2009，30（3）：279－284.

［33］周濤發(fā)，范裕，袁峰等.安徽廬樅（廬江—樅陽）盆地火山巖的年代學(xué)及其意義.中國科學(xué)（D輯），2008，38（11）：1342－1353.Zhou T F，F(xiàn)an Y，Yuan F，et al.Chronology of the volcanic rocks in Luzong （Lujiang－Zongyang）basin，Anhui，and its significance.Science in China（Series D：Earth Sciences）（in Chinese），2008，38（11）：1342－1353.

［34］湯家富，陸三明，李建設(shè)等.安徽廬樅火山巖盆地與鄰區(qū)基底構(gòu)造變形、形成演化及其對礦床分布的控制.巖石學(xué)報，2010，26（3）：2587－2597.Tang J F，Lu S M，Li J S，et al.The basement structural deformation，evolution and its control action on deposit distribution in Luzong volcanic basin and its adjacent area in Anhui Province，China.Acta Petrologica Sinica （in Chinese），2010，26（3）：2587－2597.

［35］董樹文，李廷棟.SinoProbe-中國深部探測實驗.地質(zhì)學(xué)報，2009，83（7）：895－909.Dong S W，Li T D.SinoProbe：the exploration of the deep interior beneath the Chinese continent.Acta Geologica Sinica（in Chinese），2009，83（7）：895－909.

［36］呂慶田，史大年，湯井田等.長江中下游成礦帶及典型礦集區(qū)深部結(jié)構(gòu)探測——SinoProbe－03年度進展綜述.地球?qū)W報，2011，32（3）：257－268.LüQ T，Shi D N，Tang J T，et al.Probing on deep structure of middle and lower reaches of the Yangtze Metallogenic belt and typical ore concentration area：a review of annual progress of SinoProbe－03.Acta Geoscientica Sinica （in Chinese），2011，32（3）：257－268.

［37］Sheriff R E，Geldart L P.Exploration Seismology.UK：Cambridge University Press，1995.

［38］陸基孟.地震勘探原理.北京：石油大學(xué)出版社，1993.Lu J M.The Principle of Seismic Exploration（in Chinese）.Beijing：Petroleum University Press，1993.

［39］Nolet G.Seismic Tomography.USA：D.Reidel Publishing Company，1987：1－23.

［40］Zhang J. Near－surface geophysical imaging.http：／／sep.stanford.edu／doku.php？id＝sep：courses：gp242，2011.

［41］楊文采，李幼銘.應(yīng)用地震層析成像.北京：地質(zhì)出版社，1993.Yang W C，Li Y M.Applied Seismic Tomography （in Chinese）.Beijing：Geological Publishing House，1993.

［42］楊文采.地球物理反演的理論與方法.北京：地質(zhì)出版社，1997.Yang W C.Theory and Methods of Geophysical Inversion（in Chinese）.Beijing：Geological Publishing House，1997.

［43］Zhu T F， Cheadle S，Petrella A，et al.First－break tomography for near－surface velocity model building.EAGE 63rd Conference ＆ Technical Exhibition.2001.

［44］Liu H，Zhou H W，Liu W G，et al.Tomographic velocity model building of the near surface with velocity－inversion interfaces：A test using the Yilmaz model.Geophysics，2010，75（6）：U39－U47.

［45］Kanli A I.Initial velocity model construction of seismic tomography in near－surface applications.Journal of Applied Geophysics，2009，67（1）：52－62.

［46］Um J，Thurber C.A fast algorithm for two－point seismic ray tracing.Bulletin of the Seismological Society of America，1987，77（3）：972－986.

［47］Gilbert P F C.Iterative methods for the three－dimensional reconstruction of an object from projections.Journal of Theoretical Biology，1972，36（1）：105－117.

［48］Herman G T.Image Reconstruction from Projections.New York：Academic Press，1980：120－143.

［49］Shapiro N M，Ritzwoller M H.Monte－Carlo inversion for a global shear－velocity model of the crust and upper mantle.Geophysical Journal International，2002，151（1）：88－105.

［50］滕吉文，孫克忠，熊紹柏等.中國東部馬鞍山—常熟—啟東地帶地殼與上地幔結(jié)構(gòu)和速度分布的爆炸地震研究.地球物理學(xué)報，1985，28（2）：155－169.Teng J W，Sun K Z，Xiong S B，et al.Explosion seismological study for velocity distribution and structure of the crust and upper mantle from Maanshan to Qidong of the southern parts of China.Chinese Journal of Geophysics （in Chinese），1985，28（2）：155－169.

［51］陳滬生，張永鴻，徐師文.下?lián)P子及鄰區(qū)巖石圈結(jié)構(gòu)構(gòu)造特征與油氣資源評價.北京：地質(zhì)出版社，1999：39－41.Chen H S，Zhang Y H，Xu S W.The Lithospheric Textural and Structural Features as Well as Oil and Gas Evaluation in the Lower Yangtze Area and Its Adjacent Region，China（in Chinese）.Beijing：Geological Publishing House，1999：39－41.

［52］Jackson R G.Application of 3Dgeochemistry to mineral exploration.Geochemistry：Exploration，Environment，Analysis，2010，10（2）：143－156.

［53］Hale M. Gas geochemistry and deeply buried mineral deposits：the contribution of the Applied Geochemistry Research Group，Imperial College of Science and Technology，London.Geochemistry：Exploration，Environment，Analysis，2010，10（3）：261－267.

［54］謝學(xué)錦，王學(xué)求.深穿透地球化學(xué)新進展.地學(xué)前緣，2003，10（1）：225－238.Xie X J， Wang X Q.Recent developments on deeppenetrating geochemistry.Earth Science Frontiers （in Chinese），2003，10（1）：225－238.

［55］謝學(xué)錦，任天祥，嚴(yán)光生等.進入21世紀(jì)中國化探發(fā)展路線圖.中國地質(zhì)，2010，37（2）：245－267.Xie X J，Ren T X，Yan G S，et al.21st Century′s roadmap for exploration geochemistry in China.Geology in China （in Chinese），2010，37（2）：245－267.

［56］張善明，馮罡，張建等.運用土壤地球化學(xué)尋找深部礦體的原理及方法.地質(zhì)與勘探，2011，47（6）：1114－1123.Zhang S M，F(xiàn)eng G，Zhang J，et al.Principle and methods to search for ore bodies at depth using soil geochemistry.Geology and Exploration （in Chinese），2011，47（6）：1114－1123.

［57］寧蕪研究項目編寫小組.寧蕪玢巖鐵礦.北京：地質(zhì)出版社，1978：1－196.Ningwu Research Group.Ningwu Porphyrite Iron Deposit（in Chinese）.Beijing：Geological Publishing House，1978：1－196.

［58］劉湘培，常印佛，吳言昌.論長江中下游地區(qū)成礦條件和成礦規(guī)律.地質(zhì)學(xué)報，1988，（2）：167－177.Liu X P，Chang Y F，Wu Y C.Metallogenic conditions and regularities in the middle and lower reaches of the Changjiang river.Acta Geological Sinica （in Chinese），1988，（2）：167－177.

［59］杜建國，常丹燕.長江中下游成礦帶深部鐵礦找礦的思考.地質(zhì)學(xué)報，2011，85（5）：687－698.Du J G，Chang D Y.Consideration on the deep－iron ore deposits prospecting in the Middle－Lower Yangtze Metallogenic Belt.Acta Geologica Sinica （in Chinese），2011，85（5）：687－698.