周 寧， 雷 科

(四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局 物探隊(duì)，成都 610072)

隱伏礦床(體)的預(yù)測(cè)在成礦預(yù)測(cè)中難度相對(duì)較大，一般通過(guò)在礦區(qū)范圍內(nèi)開(kāi)展大比例尺成礦預(yù)測(cè)研究來(lái)實(shí)現(xiàn)。在相似的成礦地質(zhì)環(huán)境具有相似的成礦地質(zhì)產(chǎn)物的前提下，通過(guò)對(duì)已知礦床成礦地質(zhì)條件、成礦規(guī)律及成礦標(biāo)志認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，類比分析，進(jìn)行深部以及外圍隱伏礦床(體)的預(yù)測(cè)與評(píng)價(jià)。

就目前而言，成因完全相同的礦產(chǎn)幾乎沒(méi)有，即使礦化類型相同的兩個(gè)礦床，其特征也存在差異。因此，單純依靠已知礦床綜合模型對(duì)未知區(qū)進(jìn)行找礦預(yù)測(cè)，其預(yù)測(cè)結(jié)果會(huì)有所偏差。另外，已知礦區(qū)的勘查、研究程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于未知區(qū)，工作程度的不均衡性，同時(shí)已知區(qū)與未知區(qū)由于物性密度、磁性以及電性參數(shù)的不均一性，都會(huì)使兩個(gè)區(qū)之間資料難以逐一對(duì)比。已知礦產(chǎn)模型的認(rèn)識(shí)(包括成礦模式和成礦識(shí)別標(biāo)志)和建立是預(yù)測(cè)與評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)，其又不完全等同于找礦的預(yù)測(cè)模型，兩者之間聯(lián)系和差異共存。針對(duì)隱伏礦床(體)的預(yù)測(cè)與評(píng)價(jià)，就預(yù)測(cè)模型的建立而言，其內(nèi)容既與已知礦床模型相聯(lián)系(即能客觀反映礦床(體)的客觀存在)，又能通過(guò)其他某一項(xiàng)資料進(jìn)行比較分析，提取類似標(biāo)志和因素。

因此作者針對(duì)工程實(shí)際，在某地區(qū)一大型火山巖成因塊狀硫化物礦床上，通過(guò)已知礦產(chǎn)模型的認(rèn)識(shí)分析，結(jié)合已知成礦地質(zhì)環(huán)境，利用大比例尺重力、磁法以及電法等綜合物探方法對(duì)礦區(qū)外圍進(jìn)行了類比求同分析，對(duì)外圍隱伏礦床(體)進(jìn)行了預(yù)測(cè)與遠(yuǎn)景評(píng)價(jià)。

1 物探方法簡(jiǎn)介

1.1 重力勘探

由于地下巖(礦)石密度分布不均勻而引起的重力變化產(chǎn)生重力異常，它是地質(zhì)體的剩余質(zhì)量所產(chǎn)生的引力在重力方向的分量。重力勘探[2]就是以地球的重力場(chǎng)作為被探測(cè)物體的引力場(chǎng)，利用重力儀器觀測(cè)被探測(cè)物體受地球的吸引所產(chǎn)生的重力異常來(lái)達(dá)到探測(cè)目的。

通過(guò)高精度重力儀器獲得的觀測(cè)數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)混合零點(diǎn)位移和固體潮改正以后得到各測(cè)點(diǎn)相對(duì)于總基點(diǎn)的相對(duì)重力值，其包含了因地下密度不均勻的地質(zhì)體所產(chǎn)生的異常、因各測(cè)點(diǎn)周圍地形不同、所處位置的緯度不同等因素的影響，為了單純獲得并比較各測(cè)點(diǎn)處重力異常及其大小，必須將各測(cè)點(diǎn)的相對(duì)重力值按照同一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行相應(yīng)改正，從而獲得單一地質(zhì)因素，即地下地質(zhì)體密度分布不均勻所引起的重力異常值。

重力異常改正包括以下幾個(gè)方面：

1)地形改正。測(cè)點(diǎn)周圍的地形起伏將會(huì)對(duì)測(cè)點(diǎn)處的重力值產(chǎn)生吸引從而減小其值，故就大比例尺重力勘探而言，對(duì)測(cè)點(diǎn)需進(jìn)行近區(qū)(0 m～20 m)、中區(qū)(20 m～500 m)、遠(yuǎn)區(qū)(500 m～2 000 m)分別進(jìn)行改正計(jì)算。

2)布格改正。它包括中間層改正和高度改正。由于測(cè)點(diǎn)還受到中間層及不同高度的影響，因此在對(duì)重力值進(jìn)行地形改正以后還需要進(jìn)行布格改正。

3)緯度改正。經(jīng)過(guò)地形、布格改正以后，由于所處緯度不同還存在其正常重力值的不同，這一影響必須去掉。

對(duì)觀測(cè)值進(jìn)行地形、布格以及緯度改正以后獲得布格重力異常值，即：

ΔgB=g-g0+δgB+δgT

其中g(shù)為測(cè)點(diǎn)重力值；g0為正常重力值；δgB為布格改正值；δgT為地形改正值。

1.2 磁法勘探

由于地下巖(礦)石磁性分布不均勻從而引起磁性變化所產(chǎn)生磁異常。磁法勘探以地球的磁場(chǎng)作為被探測(cè)物體的磁化場(chǎng)，通過(guò)磁力儀其觀測(cè)被探測(cè)物體被地磁場(chǎng)磁化后所產(chǎn)生的磁異常來(lái)達(dá)到探測(cè)目的。

大比例尺磁測(cè)工作中觀測(cè)的是磁場(chǎng)總場(chǎng)，因而為了獲得單一因素引起的磁異常，需要對(duì)觀測(cè)值進(jìn)行日變改正、磁基點(diǎn)改正、緯度改正和高度改正后才能獲得磁異?！鱐。

1.3 電法勘探

本次研究主要是通過(guò)V8多功能電法儀，采用可控源音頻大地電磁測(cè)深(CSAMT)方法[3]?？煽卦匆纛l大地電磁測(cè)深法CSAMT方法工作原理是基于地下巖(礦)石電性差異性，利用接地偶極按一定的頻率序列(最大范圍2-13Hz～213Hz)向地下發(fā)送一次脈沖電流，觀測(cè)端(測(cè)深點(diǎn))位于距場(chǎng)源較遠(yuǎn)地段(依觀測(cè)裝置、目標(biāo)勘查深度而定)，通過(guò)觀測(cè)不同發(fā)射頻率下電磁場(chǎng)的正交電磁分量及其相位差，計(jì)算出不同頻率下的視電率。由于不同頻率的激勵(lì)場(chǎng)具有不同的的趨膚深度，因而觀測(cè)結(jié)果可以反映測(cè)點(diǎn)下電阻率隨深度的變化特征。通過(guò)對(duì)各測(cè)深點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總、處理及反演計(jì)算，則可以得到整個(gè)測(cè)區(qū)內(nèi)電阻率的空間分布狀態(tài)，為進(jìn)一步地地質(zhì)解釋提供詳實(shí)可靠的深部資料。

CSAMT方法是基于電磁波傳播理論和麥克斯韋方程組[4]導(dǎo)出的水平電偶源在地面上的電場(chǎng)及磁場(chǎng)公式：

式中I為供電電流強(qiáng)度；AB為供電偶極長(zhǎng)度；r為場(chǎng)源到接收點(diǎn)之間的距離。

將上面所列式子中的電場(chǎng)Ex與磁場(chǎng)Hy相比，并經(jīng)過(guò)一些簡(jiǎn)單運(yùn)算，就可獲得地下的視電阻率ρs公式：

式中f代表頻率。由視電阻率公式可見(jiàn)，只要在地面上能觀測(cè)到兩個(gè)正交的水平電磁場(chǎng)(Ex，Hy)就可獲得地下的視電阻率ρs，也稱卡尼亞電阻率。

工作中可以通過(guò)人工調(diào)整二次場(chǎng)觀測(cè)頻率進(jìn)而采集各觀測(cè)點(diǎn)不同頻率下不同方位的電、磁場(chǎng)振幅及相位數(shù)據(jù)，通過(guò)各種復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理、反演手段，最終反映出地下電阻率三維分布特征，從而達(dá)到測(cè)深的目的。

2 礦區(qū)成礦模型

成礦作用的發(fā)生必然與其周圍的巖石在地質(zhì)、地球物理、地球化學(xué)等方面具有一定的聯(lián)系，并以一定的特征表現(xiàn)出來(lái)?？偨Y(jié)前人資料，對(duì)于本次研究區(qū)成礦模型[5]，其成礦條件、控礦因素、成礦標(biāo)志以及地球物理成礦信息標(biāo)志如下：

2.1 地質(zhì)特征

1)地層。為中泥盆統(tǒng)中酸性火山碎屑巖層，火山-沉積巖夾碳酸鹽巖建造，是礦區(qū)主要的賦礦層位。

2)火山巖。含礦層位為遠(yuǎn)火山巖相。巖性主要為火山角礫巖、晶屑凝灰?guī)r、凝灰?guī)r夾集塊巖、角礫凝灰?guī)r、沉凝灰?guī)r，附近有中基性火山巖侵入。

3)構(gòu)造。處于北北西向、北西向兩組壓性或壓扭性斷裂帶內(nèi)。

2.2 成礦標(biāo)志

1)礦化標(biāo)志。地表有褐鐵礦化、孔雀石化。

2)蝕變標(biāo)志。其蝕變類型有硅化、綠泥石化、絹云母化、黃鐵礦化(褐鐵礦化)、綠簾石化。

2.3 地球物理標(biāo)志

1)重力。在礦化蝕變帶上一側(cè)有明顯的剩余重力異常，△Gmax=0.3×10-5m/s2。

2)磁法。在重力異常一側(cè)及礦體對(duì)應(yīng)位置有明顯的長(zhǎng)軸條帶狀的高磁異常，△Tmax≥1 000 nT。

3)電法。在重力異常一側(cè)及礦體對(duì)應(yīng)位置表現(xiàn)為明顯的中低電阻率異常。

3 綜合數(shù)據(jù)處理

3.1 綜合數(shù)據(jù)處理流程

根據(jù)研究區(qū)實(shí)際地質(zhì)環(huán)境，結(jié)合預(yù)測(cè)和遠(yuǎn)景評(píng)價(jià)的目的任務(wù)，有選擇性的對(duì)物探數(shù)據(jù)進(jìn)行了各種數(shù)據(jù)整理與處理，其流程如圖1所示。

圖1 數(shù)據(jù)處理流程圖Fig．1 Data processing flow chart

4 預(yù)測(cè)區(qū)地質(zhì)-地球物理模型建立

為了完成本次研究，在某地區(qū)通過(guò)1:10 000重力、磁法掃面工作，對(duì)預(yù)測(cè)區(qū)進(jìn)行了基礎(chǔ)性物探調(diào)查，通過(guò)符合本區(qū)地質(zhì)環(huán)境的數(shù)據(jù)處理[6]過(guò)后，針對(duì)提取的有意義異常地段開(kāi)展了1∶10 000可控源音頻大地電磁測(cè)深(CSAMT)工作。根據(jù)所取得工作成果，現(xiàn)總結(jié)其地質(zhì)地球物理模型如下：

4.1 地質(zhì)特征

1)地層。為中泥盆統(tǒng)中酸性火山碎屑巖層，火山-沉積巖夾碳酸鹽巖建造。

2)火山巖。具火山口相和石英角斑質(zhì)凝灰?guī)r、晶屑凝灰?guī)r，沉凝灰?guī)r?；曰鹕綆r與中酸性火山巖廣泛發(fā)育。

3)構(gòu)造。受近南北向或北西向中—強(qiáng)變形變質(zhì)構(gòu)造帶控制。

4.2 成礦標(biāo)志

1)礦化標(biāo)志。地表有褐鐵礦化、見(jiàn)鐵帽現(xiàn)象。

2)蝕變標(biāo)志。圍巖見(jiàn)黃鐵礦化、絹云母化、硅化(次生石英巖化)、綠泥石化蝕變組合。

4.3 地球物理標(biāo)志

1)重力。在蝕變帶對(duì)應(yīng)一側(cè)有明顯的剩余重力高異常，△Gmax≥0.2×10-5m/s2；

2)磁法。在蝕變帶對(duì)應(yīng)位置有明顯的長(zhǎng)軸條帶狀的高磁異常，△Tmax=4 500 nT。

3)電法。在蝕變帶對(duì)應(yīng)一側(cè)位置表現(xiàn)為明顯的中低電阻率異常。

5 類比分析應(yīng)用研究

據(jù)研究區(qū)所取得的成果和建立的地質(zhì)地球物理模型，與已知區(qū)進(jìn)行了類比分析，其情況如表1及圖2、圖3所示。

表1 類比分析表

圖2 已知礦床(體)特征Fig．2 Known deposits (body) features(a)剩余重力異常；(b)磁異常；(c)礦體位置及地質(zhì)

經(jīng)過(guò)已知礦床(體)地質(zhì)-地球物理模型的對(duì)比分析可知，研究區(qū)所處的地質(zhì)環(huán)境與已知區(qū)近于相同，具有相同的礦化和蝕變特征，同樣表現(xiàn)出了高重、高磁、中低電阻率的地球物理特征。因此鑒于預(yù)測(cè)區(qū)與已知礦床(體)的相似特點(diǎn)，推斷預(yù)測(cè)在異常區(qū)范圍內(nèi)存在一隱伏礦床(體)，成礦可能性很大,后經(jīng)鉆孔驗(yàn)證在該異常區(qū)內(nèi)多個(gè)鉆孔約在210 m處見(jiàn)礦。

6 結(jié)論與建議

類比求同分析方法在對(duì)隱伏礦床(體)的預(yù)測(cè)與評(píng)價(jià)中具有重要的作用，對(duì)隱伏礦床(體)在成礦預(yù)測(cè)中難度較大的實(shí)際情況，根據(jù)預(yù)測(cè)區(qū)地質(zhì)環(huán)境和物性差異，通過(guò)大比例尺的物探方法技術(shù)，進(jìn)一步剖析預(yù)測(cè)區(qū)與已知區(qū)的地質(zhì)-地球物理特征的相似性，建立兩者之間的類比關(guān)系，從而對(duì)隱伏礦床(體)進(jìn)行推斷預(yù)測(cè)將是以后成礦預(yù)測(cè)的又一重要指導(dǎo)。

本次研究不僅涉及地質(zhì)資料的深度解析，同時(shí)涵蓋了物探技術(shù)[7-8]范疇，因此為了更好地提出預(yù)測(cè)模型，更加準(zhǔn)確地完成類比分析，就需要對(duì)地質(zhì)和物探方法的多解性進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)試驗(yàn)，針對(duì)實(shí)際情況提取出單一地質(zhì)因素引起的地質(zhì)-地球物理模型場(chǎng)，以期對(duì)隱伏礦床(體)作出更加合理的預(yù)測(cè)與評(píng)價(jià)。

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圖3 已知礦床(體)特征Fig．3 Geophysical forecast - geological features(a)剩余重力異常；(b)磁異常；(c)橫穿異常剖面視電阻率異常；(d)異常區(qū)地質(zhì)圖

[6] 姚鳳娘，鄭明華. 礦床學(xué)基礎(chǔ)教程[M]. 北京：地質(zhì)出版社，1980.

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