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1、地地球物球物理理勘勘探探方法方法及及其其在在多金多金属属找找矿矿中的中的应应用用 3李志杰 ,杨瑞亭新疆地矿局第六地质大队 ,新疆 哈密839000摘摘 要要 :简述了我国资源勘查中常用的物探技术和方法 ,认为高分辨率 、 高精度 、 多学科 、 多方位技术的集成应用将成为物探发展的必然趋势 。根据物探方法在找矿中的应用 ,将其划分为成矿预测 (划分有利成矿环境 ) 、 找矿预测 (圈定含矿靶位 ) 、 普查评价(矿体评价 ) 3个阶段 ,不同阶段采用适当的方法手段 。通过对新疆哈密镜儿泉铜镍钴多金属中型矿产地 、 甘肃宕昌代家庄铅锌 矿床进行试验研究 ,认为地球物理探矿方法在多金属找矿预测和
2、评价中的应用效果显著 。关关键词键词 :地球物理勘探 ;多金属找矿 ;镜儿泉葫芦铜镍钴多金属矿 ;代家庄铅锌矿床中中图图分分类类号号 : P618. 01文献文献标标识码识码 : A文章文章编编号号 : 100522518 ( 2009) 02 20038 20420 世纪 80 年代以来 ,多金属矿产勘查工作的上升趋势促进了各种勘探方法的发展 ,随着地表矿与浅 部矿的减少 ,找矿难度加大 ,特别是地层出露差的地 区 ,物探方法的作用将愈来愈重要 。为了提高多金属 矿产勘查的地质效果 ,笔者论述了近年来国内外物探 方法所取得的新进展 ,并就物探在多金属找矿方法的选择进行了研究 ,探讨了地球物理
3、勘探方法在多金属 找矿中的应用 ,以期实现多金属找矿的新突破 。的物性属性 ,并逐层剖析绘制其图像的技术 。其主要目的是确定地球内部的精细结构和局部不均匀性 。 技术理论成熟 、 分辨率高 、 探测深度大 ,尤其在深部探测方面具有明显的优势 。因此 ,主要应用于能源矿产 的勘探以及地球内部物理结构及地球动力学研究 。1. 3 大大地地电电磁磁测测深深 (M T) 大 地 电 磁 测 深 (M agne to2te llu ric sound ing, 简 称 M T)是以天然交变电磁场为场源的被动场源电磁测 深法 。我国于 20 世纪 60 年代对其进行研究 , 并于1980年前后应用于矿产勘
4、查工作中 。它是通过被动 场源引起在地表观测到的电 、 磁场强度的变化来研究地下岩 (矿 )石电性及分布特征的一种方法 。具有探 测深度大 (可探测至上地幔 ) 、 不受高阻层屏蔽 、 分辨 能力强 (尤其是对良导介质 ) 、 工作成本低 (相对于地 震勘探 )和野外装备轻便等特点 。就金属矿床而言 , 矿体与围岩 、 蚀变围岩与未蚀变岩石之间 ,一般均存在较大的电性差异 ,矿体中金属硫化物的富集会使其 电阻率明显降低 ,而控矿脆性断裂 、 韧性剪切带 、 蚀变 破碎带的出现 ,均可导致矿体与周围岩层 (体 ) 间明 显的电性差异 。这使大地电磁测深方法成为解决此 类问题的有效手段 2 23
5、。1. 4 瞬瞬变电变电磁法磁法 ( TEM ) 瞬变电磁法 ( Tran sien t E lec trom agne tic M e thod s,简 称 TEM )是电磁测深法的一种 ,但它是有别于大地电 磁测深 (M T法 )以脉冲电流讯号为场源的主动场源时 间域电磁勘探技术 。 TEM 以电磁感应理论为基础 ,通过研究探测目标物感生出的涡流场在其周围空间形成1 物探勘查技术常用方法1. 1 航空航空及及地面甚低地面甚低频频电电磁法磁法 (VL F)甚低频电磁法 (V e ry Low F requency E lec tro2m ag2 ne tism ,简称 VL F)于 20世纪
6、 80 年代从国外引进 。其 基 本原理 :利用频率为 1530 kH z的甚低频军事或广 播 电台发射的电磁波作为场源 ,在地表 、 空中或地下 测 量其电磁场的空间分布 ,从而获得浅层地质体的电性局部异常 , 其探测深度较小 (一般在 50m 左 右 ) 。 具有仪器设备轻便 ,野外观测方法简单 ,资料处理速 度快等优点 。该方法在圈定良导断裂破碎带 、 蚀变 带 ,追踪含矿构造 ,寻找低电阻率的岩 (矿 ) 脉 , 圈定 矿 化范围等方面具有鲜明的优点 。一般用于浅覆盖区及外围的剖面或扫面工作 。1. 2 地震地震层层析成像析成像 ( CT)地 震 层 析 成 像 ( Comp u te
7、 rized Tomograp hy, 简 称CT)起源于 20世纪 30年代 , 80年代以后才将其应用于金属矿的地球物理勘查工作中 。其原理是用医学X射线 CT的理论 ,借助地震波数据来反演地下结构3收稿收稿日日期期 : 2008 212 202;修修订订日期日期 : 2009 201 207.作者作者简简介介 :李志杰 ( 1956 2) ,男 ,工程师 ,主要从事物探技术管理及物探勘查工作. E2m a il: 634058474 qq. com1的二次电磁场随时间变化的相应特征 ,推测目标物的定是否具备开展地球物理勘探的物性条件 。同时应 空间形态 ,从而达到探测目的 。基于此 ,
8、TE M 对于寻找高导电性的较大矿体的效能突出 。另外 , TEM 还具有 探测深度较大 、 受地形影响较小 、 施工环境宽松 、 作业方便等优点 。这使得该方法在一些地理景观复杂的矿 区得到了广泛的应用 4 26 ,找矿效果明显 。1. 5 可控可控源源音音频频大地大地电电磁法磁法 ( CSAM T) 可控源音频大地电磁法 ( Con tro lled Sou rce A ud i2o2frequency M agne to te llu ric s, 简称 CSAM T) 是 20 世 纪 80年代兴起的基于大地电磁法和音频大地电磁法而发展起来一种主动场源频率域电磁勘探技术 。它 用一个发
9、射偶极 AB 供电 ,电极距离为 1 2 km ,测量 工作布置在供电偶极中垂线 30 的扇形面积内 ,测 线与供电 AB 极连线平行 。这时的场源可以认为是 平面波 ,通过不断变换供电频率便可达到电阻率测深的目的 。在山区 ,可根据地形灵活选择发射机位置 。 测量时只移动接收机便可进行面积性测深工作 ,从而 提高了效率 ,降低了成本 。CSAM T法勘探深度大 (可 达 2 km 以上 ) ,由于它可以通过“ 变频 ” 改变探测深度 的不 同 ,而兼有测深和剖面研究的双重特点 ,是研究深部地质构造和探寻隐伏矿的有效勘查手段 。1. 6 连续连续电电导导率剖面率剖面测测量系量系统统 ( EH4
10、 )注意各种方法的综合使用以对异常进行相互印证 ,仅用单一的方法对隐伏矿进行成矿预测是很困难的 ,也 不符合当前隐伏矿产勘查的发展趋势 。 2 地球物理勘查技术在多金属找矿中 的应用根据研究及施工顺序 ,将物探方法在找矿中的应 用划分为以下 3个阶段 10 。2. 1 区区带带成成矿预矿预测测阶阶段段 划划分有利成分有利成矿矿环环境境 这一阶段主要是了解和研究区带成矿环境 ,即主 要研究探索深大断裂 、 板块缝合带 、 地体衔接带 、 断陷 裂谷及其次级构造等 。此阶段物探工作的主要任务 是探测和研究隐伏构造 ,可利用 1 20万或 1 50 万区 域航 磁 、 重 力 和 遥 感 资 料 结
11、 合 开 展 CSAM T 剖 面 工 作 。重磁梯级带 、 正负相间的线性磁异常带 、 台阶式 或 不连续的卡尼亚电阻率断面是这些隐伏构造的物 理 场特征 。在有利的构造条件下 ,利用航电资料结合 开 展 1 50 000或 1 20 000 的磁法 、 电法和放射性测量等工作 ,研究热液活动的情况和元素或矿化分布特 征及规律 ,圈定有利成矿区带 。2. 2 找找矿预测阶矿预测阶段段 圈定圈定含含矿矿靶位靶位 这一阶段是在有利的成矿区带进行普查找矿 ,寻 找有利赋矿空间 ,探测和研究这些空间内的硫化物分 布特征及规律 。当既有利的赋矿空间 、 又有硫化物富集 ,则 可 能 成 为 含 矿 靶
12、 位 。这 一 阶 段 可 结 合 开 展1 10 000或 1 5 000 磁法 、1 5 000 或更大比例尺电 法 、 放射性测量等工作 。磁场不稳定 、 电性变化 、 高极EH4连续电导率成像系统是由美国Geom e tri公 司和 EM I公司于 20世纪 90 年代联合生产的一种混合源频率域电磁测深系统 。结合了 CSAM T和 M T的 部分优点 ,利用人工发射信号补偿天然信号某些频段的不足 ,以获得高分辨率的电阻率成像 。其核心仍是 被动源电磁法 , 主动发射的人工信号源探测深度很 浅 ,用来探测浅部构造 ; 深部构造通过天然背景场源 成像 (M T) 。 EH4 连续电导率成
13、像结果能够直观地反映矿化异常在剖面的形态 、 规模 、 矿化强度等 ,是隐 伏矿定位预测的方法之一 7 29 。1. 7 浅浅层层地地震技震技术术 浅层地震技术是地震勘探方法的一种 ,它是利用人 工激发的弹性波在岩石中的传播来研究地下地质结构和岩性信息的一种方法。该方法最初用于油气勘查 ,目 前仍是这一领域的主导方法。该方法比一般方法探测 深度大 (可达地表以下 3km 左右 ) ,经图像处理后能对地 下构造的形态和分布做出精细的地质评价。此方法在 我国金属矿地震勘查技术仍处在试验阶段。需要指出的是在使用上述物探方法进行地球物 理勘查工作之前 ,首先要对测区内的地层 、 岩体 、 矿石 等采集
14、足够数量的标本进行电性参数的测定 ,从而确化异常和 能谱异常可能是赋矿部位的物理场标志 。 这一阶段重视对工作区内已知矿化点或矿点地球物理特征的研究 ,借以修正和正确选择地球物理探测目 标 ,提供地球物理资料的解释 ,确定找矿预测的地球 物理场标志 。2. 3 普普查评查评价价阶阶段段 矿矿体体评评价价 这一阶段需解决的问题是矿体 (含矿载体 )的赋存 部位和形态 产状 规模以及储量。在研究矿化规律 、 矿 化特征等地质要素与地球物理特征关系的基础上 ,选择 探测目标 并结合地质研究成果和数学方法才能取得满 意的效果 。选准目标是关键 ,所确定的目标应具备 3个 条件 :与矿体有直接或间接的
15、较明确的关系 ;采用地球 物理勘探方法能够找到 (能够辨认 ) ;工作方法在经济上 合理。目标的选择要结合物探方法的能力 ,根据应具备 的 3个条件结合具体地质情况来确定。根据探测目标40L I Z h ijie et a l . : A pplica tion of Geophysica l Explora tion M ethods in Polym eta llic P rospecting体的规模分布规律等 ,经济且有效地选择方法合理配置 ,并选择适当的工作比例尺 。幔 ,由基性 、 超基性岩浆带到地壳浅部 ,成因属于与基 性 超基性岩体有关的岩浆熔离型铜镍硫化物矿床 。 新疆地矿局第
16、六地质大队寻找哈密镜儿泉铜镍钴多金属中型矿产地时 , 在航磁异常地面查证基础 上 ,采用磁测和化探岩石测量扫面的方法 ,识别了葫芦复式岩体的形态 ,圈定基性 超基性岩体的分布范 围 ,划分出岩体的不同相带 ,且大致区分出了含矿的 辉石岩相 。认为超基性岩体 (包括橄榄岩相和辉石 岩相 )的形态在南北剖面上呈不对称的盆状 ,在东西剖面上呈东浅西深的 2 个相交的盆状 , 中基性岩体 (包括辉长岩相和闪长岩相 )的形态呈不规则的漏斗 状和铜镍钴元素的高含量浓集中心 。在圈定的异常 中心布置综合剖面 ,采取激发极化法中间梯度 、 联合 剖面法和激电测深装置进行测量 ,配合磁法 、 化探对 异常做出定性分析解释 。在激电异常中心提出了钻探验证孔位 。钻探验证结果表明 ,在激电异常中心部 位 156m 深处见到视厚度为 30.
