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物探数据在矿产预测和勘查中的应用 1 区域地球物理场与矿产分布关系的研究 近年来关于区域地球物理场与矿产分布关系的研究结果时有报道，这类研究的目的在于充分利用区域物探数据从宏观上指导找矿，从而降低勘查成本，提高勘查效果。 近几年美国地质调查局的 T．G．Hildenbrand 等人利用美国西部的数据库研究物探在了解矿床区域分布方面的作用。在世界其它对矿床地质和成因了解较少的地区，也发现矿床分布与地球物理场特征之间有类似的关系，这对勘查工作的早期规划是有意义的。但区域物探的作用不在于确定靶区，而是提供区域地质框架，以预测对矿化总体上有利的环境。新勘查靶区的选择则要求在区域研究确定的有利环境内仔细分析地质、物探和化探数据。 利用美国西部的重磁数据库及经过滤波的相关异常图确定了区域性的地壳破裂和断层，它们可能对深成岩和大型金属矿床的就位起到控制作用。断层、火成岩和热液循环往往沿地壳断块的边界分布，其地球物理显示通过波长滤波可以得到加强。 Hildenbrand等人着重探索区域重磁数据在了解大型中新生代矿床分布方面的作用，主要是美国西部山脉热液和斑岩贵、贱金属矿床以及沉积岩容矿金矿床。通过研究，得出以下主要认识 （1）大多数矿床位于总磁化强度低的广大地区内以及目前岩石圈厚度小至中等的地区内。尽管区域性的磁化强度低和所解释的岩石圈较薄之间的相关关系可以得到合理的解释居里等温线的升高引起磁性地壳的变薄，但它们与矿化之间的关系仍然令人不解。其中一种假说认为，与矿化有关的断层可能在岩石圈变薄的过程中推动了较晚期的拉伸作用，并决定了它的位置。 （2）一个石英脉金矿带明显沿北北西向的重力高分布，后者反映了高密度的镁铁质变火山岩和深成岩。特别有意义的是紧靠这一金矿带西侧的类似重力高，那里可能有尚未发现的金矿床隐伏在大谷地的年轻沉积岩之下。 （3）经过滤波突出中等波长异常的重磁图表明，地球物理线性体可以圈定与矿集区（如蒙大拿的 Butte 附近和犹他的 Bingham）和矿床排列（如亚利桑那的 La Caridad-Mineral Park带和爱达荷一蒙大拿斑岩带）明显相关的深部构造。 （4）在内华达西南部，低温热液矿床的分布范围对应于用物探数据推断的中生代深成岩朝北东向延伸的界限，证明了这样－种假说，即第三纪低温热液矿床与先成再活化构造有关。 （5）在内华达北部，一北东向磁力低带表征一个低温热液矿床区。由于矿化与她壳中的致密物体对应，磁力低的来源可能是基本上不含磁铁矿的火成岩体。据推测，这一北东向磁力低带反映了岩石圈内的主要边界。 （6）在内华达中北部，所解释的一个致密地壳断块，其西界大体上与北西向的 BattleMountain-Eureka 构造线一致，东界则大致平行卡林金矿构造线，卡林和 BattleMountain-Eureka带都可能沿元古代断层形成，断层在板块俯冲到北美大陆之下期间多次活化，这种深根断层的分阶段活化表现在重力数据上，有助于解释不同年龄和成因矿床的排列。 （7）内华达北部重磁线性体与同位素测定的前寒武纪陆缘相对应表明， Getchell含金构造像卡林金矿构造线一样，可能是沿再活化的元古代断层形成的。 因此，重磁数据有助于阐明区域地质框架并预测对热液矿化有利的环境。在局部范围内，各种构造要素叠加在一起，可以圈定带内的矿床，例如深成和火山活动及相关矿化可能产生在与线性矿化带走向一致的主断层带同次级构造交叉的部位。 此外， G．Behn 等人研究智利北部斑岩铜矿系统的分布与航磁特征之间的关系，也得出很有意义的结果。20 世纪 90 年代 CODELCO-Chile 公司开始了一项寻找斑岩铜矿的大规模勘查计划，沿Domeyko 断层带进行了航空磁测，面积 800 km （ NS 60 km （EW ，线距 500-1000 m ，离地高度 150 -300 m ，测量总精度优于 1 nT。研究表明，所有的斑岩都在横向（东西向）磁异常范围内或其附近，横向磁异常被解释为镁铁质至中性组分，如岩基大小的侵入体，这些侵入体沿通常横穿造山带的通道就位，现代深度几公里。岩浆的前锋自西向东移动，其证据是侵入体的年龄自西向东递减，由此推断大陆边缘的俯冲作用是此种移动的驱动力。 2 区域矿产预测中的物探数据利用方法的研究 近年来在矿产预测领域内的物探工作出现了一些新的特点，包括工作的系统性、每个工作阶段中信息的计算机处理、在小中大比例尺预测中都加强了航空物探的作用，在综合地面工作中减少方法的数量而提高方法的信息量。早期成矿预测工作的物探技术基于深入分析先验信息，并包括以下三个方面 （1）查明下地壳（深部）地质-地球物理标志，这是根据反映地壳深部结构的地球物理基础资料的推断结果，进行地壳的二维和三维模拟，建立深部地质-地球物理断面和一套不同深度的切面图。（2）查明上地壳（中等深度和近地表）地质-地球物理标志，这是根据反映地壳上部（包括结晶基底）构造框架的地球物理基础资料的地质解释结果。（3）根据一套给定的地球物理标志填绘目标体和圈定远景区。利用两个地球物理场及其变换参数的 n维数字空间，在第一个 n维空间内为区域地球物理标志的组合，它们表征标准目标体深部或中深结构的特点及其与一定类型构造环境（如与裂谷成因构造、深断层及其交点、绿岩带等）的相互关系。在另一个n维空间内是局部地球物理标志的组合，在很大程度上反映标准目标体的近地表特点，包括次生地质作用（交代作用、变质作用等）在地球物理场中表现的程度。所采用的计算机技术包括下列运作初步整理原始数据，建立标准目标体的物理-地质模型；形成一套信息量大的地球物理标志；根据综合标志选择求解算法；评价所求得之解的有效性。 用于解释测量结果的程序组合取决于所解决的任务，包含专用的致力于查明岩石后生变化区的启发式算法以及在标准目标体上自学和训练的模式识别统计方法。这套程序手段可以解决有已勘探的待找类型矿床存在以及没有可供训练的标准目标体情况下的预测任务。在启发式算法中，解释综合数据的总的途径在于把所测物理场分解为两部分与岩石原始成分有关的原生分量以及由各种叠加作用（包括矿化作用）引起的次生分量，并随后分析次生（后生）分量的空间结构。预测参数是通过逐次分析不同级次的叠加异常来计算，藉以查明不同级别目标体（矿区、矿结、矿田）后生变化的强度。 俄国对矿产预测中利用区域物探数据的方法进行了系统的研究，实际应用结果表明，地球物理预测应用的计算机技术是合理的。俄国航空物探研究程度达到的水平，使得利用已取得的航磁和航空了能谱测量数据，能够在俄罗斯全境进行小比例尺矿产预测，在大部分褶皱区进行中比例尺矿产预测．大部分开阔地区还开展过不同种类的航电工作，有助于提高预测的可靠性。俄国利用区域物探数据进行矿产预测已取得好的效果，如编制了l 100 万的成矿预测图，划分出 35个矿区，成为布置1 20万预测的基础，在 20个含矿远景区进行了 1 20 万预测，发现了 100 多个矿结（矿田）有普查金、铜、镍矿床的远景，所划分出地段的总面积分别占 1 20万和 1 100万预测面积的 8％和 4.1 ，其结果成为布置 1 5万预测的基础。 3 在矿产预测和勘查中区域物探数据的应用实例 （ 1 ）诺里尔斯克铜镍矿区 在俄国诺里尔斯克分布着世界上最大的 Cu-Ni-Pt矿床，扩大和巩固现有矿山基地的主要策略之是利用已有的区域物探数据进行矿产预测，使用的物探组合主要包括 1 5万-1 2.5 万的重力和航磁。该地区地质断面大体上是近水平层状的，由下至上为古生代碳酸盐-陆源沉积、通古斯群煤化陆源沉积、二叠纪-早三叠世玄武岩和基性凝灰岩层，凝灰熔岩层厚度达3.5 km 。硫化物 Cu-Ni-Pt矿化在空间和成因上与辉长-粒玄岩侵入体有关并分布在岩体底部，含矿侵入体位于早泥盆世-早三叠世地层内，深度达 2km，厚几十至二、三百米，宽 l-1.5 km ，长 10 -15 km ，矿产预测的主要途径就是通过物探数据圈出凝灰熔岩下方的辉长-粒玄岩侵入体。 尽管该地含矿侵入体密度和总磁化强度较高（ 2.86-3.039 / cm3 ；2一16 A /m ,但对异常仍难分辨，这是因为信号弱，周围介质不均匀形成干扰，以及山区地形使异常发生畸变等。所以必须改善数据处理和解释方法，目前已开发出适合当地分辨含矿侵入体的重磁数据处理解释的程序算法，它包括 地形改正 本区玄武岩上重磁场的畸变主要有两个原因由于表层岩石本身的磁化（重力）作用而使地形起伏引起的异常效应以及由于测点离激励体的垂直距离变化引起的异常垂直梯度。本区由地形引起的磁异常幅度达几百至二、三千nT ，由不同高度引起的重力异常达几 mgl 。为了提高计算重力地形影响的精度，在建立数字地形模型时利用了105-106个高程数据，按统一的技术方案确定近区、中区和远区的地形改正值，包括高精度三维内插。编制了磁测地形影响的程序，计算地形改正值是通过解数字地形模型的正演问题，先验地给定构成地形的岩石有效磁化强度（根据地区平均值，或者根据地质图和已知岩石磁性参数提出其空间分布等）。 建立物理场的等效模型 通过程序用单元场源的网格分布来逼近矩阵｛ △g ｝和｛ △T｝，在等效场源模型空间的给定点上解正演问题，场源为具有已知几何和物理参数的球体或半无限线状体的组合。利用解析方法逼近所测位场在解大量地质问题、尤其是山区地形条件下，能提高解释的可靠性。 位场的地质校正 此种校正在本区广泛采用，因为这里集中了大量钻孔，深者达 2-3 km，可以获得关于地质断面上部的大量先验信息。目前已把地质校正看成是解释过程的一个阶段，所编程序可用于计算物性发生横向变化的复杂地质介质立体模型的重磁场。 解反演问题 为确定异常源的形态和物理特征，本区广泛应用选择法，一般沿着用共深点地震或时间域电磁测深研究过的剖面，对地质断面进行模拟。综合应用多种解重力反演问题的方法也得到好的结果。 解释过程的典型方案如下 利用上述解释技术证明能有效地发现和圈定有成矿远景的基性一超基性岩体，在预测成果图上划分出大量可能含矿的隐伏侵入体。 （ 2 Las Cruces 块状硫化物矿床的发现 伊比利亚黄铁矿带是欧洲最重要的成矿带之一，对区域重力数据的解释表明，该黄铁矿带的岩性可能比原来解释的更向东延伸，但这种可能的延伸是在不同厚度的成矿后（以第三纪为主）沉积之下。由此可见，区域重力的解释指导了勘查工作向东拓展，并进而发现了Las Cruces 块状硫化物矿床。 1991年里奥廷托勘查集团对该黄铁矿带已知火山成因块状硫化物矿床的发现方法进行了分析研究，重点放在了解已知矿体的重力特征上，这次研究的主要结论是，采用比过去更稀的重力测网就可以勘查大型以黄铁矿为主的硫化矿体（含几千万至几亿吨黄铁矿），这种规模的矿体在黄铁矿带中是常见的。 1992 年该集团决定用每平方公里 10-15个测点的网度来圈定可采深度上的大矿体，从此以后所有租地都改用此种低密度重力测量覆盖，这样做的好处在于能以较低的成本快速调查大得多的区域，对及时发现矿床起到了关键作用。 1993 年在 Faralaes 租地，稀网度重力填图测到一个大型高幅度重力异常，异常范围 3.52.5 km ，幅度约 25 m / s2 , （ 2.5 mg1 ，该异常不是由矿体就是由第三系以下基底的地形升高引起的，为了查明这一点， 1994年在该异常上作了一系列垂直电测深，电测表明古地形是平滑的，向东南缓倾，并且存在着一个大型导体和极化体，从而坚定了打钻的决心。利用重力模拟（图l 和电测深数据推测出剩余质量 ＞ 150 Mt 。同年在该异常上打钻见矿。 方法试验表明，时间域电磁法既能直接探测矿化，又能提供古生代基底的可靠深度，该方法已用于查证第三系覆盖下的其它重力异常。当良导的第三系盖层厚度超过175 -200 m 时，时间域电磁测深不能穿入基底，即使用大的发射曲线（边长 200m ）也无能为力。所以1996 年开始采用澳大利亚CRA 勘查公司开发的空心 TEM 天线 CRAE 95 ，其有效面积为759000 m2 （而过去采用的 Zonge TEM / 3 或 Sirotem RVR 天线只有 10000m2 ，可以穿过 300m 的盖层进入基底。在 Las Cruces矿体周围用时间域电磁测量发现了一个高品位的矿化透镜体。