基于重磁反演的三维岩性填图试验——以安徽庐枞矿集区为例

开展大型矿集区深部精细结构探测研究,通过岩性识别与填图实现矿集区5km以内"透明化",发现深部矿产、揭示成矿规律是实现资源可持续发展的主要途径。鉴于重力和磁力数据覆盖面积广、采样密度高,重磁三维反演算法比较成熟,采用重磁反演进行岩性填图是现阶段实现三维岩性填图最有可能的途径。本文以安徽庐枞矿集区为例,提出了基于重力、磁力三维反演的岩性填图流程并开展了填图试验。在分析岩性和密度、磁化率关系的基础上,采用高精度的重力和航磁数据,进行先验信息约束的重磁三维反演,对反演所得的密度体和磁化率体进行逻辑拓扑运算,获得了庐枞矿集区地下5km以内五类主要岩性的三维分布。岩性填图结果显示的浅部特征与地表地质填图结果基本吻合,更重要的是反映了深部岩性的变化,弥补了地表地质填图的不足。庐枞矿集区岩性填图试验结果表明,开展基于重磁三维反演的岩性填图,是了解矿集区深部岩性特征,发现深部矿产的有效方法。     

新疆拉依克勒克隐伏斑岩矿床的发现、Re-Os同位素定年及地质意义

琼河坝是新疆环准噶尔斑岩成矿带中一个重要矿集区,在地表已发现数个斑岩型铜矿,但由于戈壁滩等第四系覆盖,给以地表矿化线索为主的找矿工作带来诸多困难。近年,利用综合地球物理探测手段,在第四系覆盖区取得重大深部找矿成果,在琼河坝中南部的拉依克勒克地区,发现一个深部斑岩铜(钼)矿床。该矿床是通过地表大比例尺激电扫面,确定一个北西走向、长5000m、宽500~1000m形态较完整的激电异常,通过钻探验证发现的。含矿岩体为一英云闪长岩体,不仅铜(钼)已经达到中型规模,金、铅锌也有很好的前景。在紧邻斑岩矿体的东南部位,还存在一个隐伏的矽卡岩型富铜-铁矿体。本文在对英云闪长岩的蚀变作用、地球化学、成矿特征研究基础上,对蚀变岩中6件辉钼矿样品的Re-Os同位素年龄做了测定,其加权平均模式年龄为411.1±2.4Ma,与本地区其它斑岩矿床的成矿年龄基本一致,进一步确证了琼河坝地区上志留到下泥盆世是区内重要的斑岩型铜多金属成矿期。这对进一步明确琼河坝地区斑岩型矿床的成矿环境和找矿方向有重要意义。     

罗布泊盐湖盆地结构新发现及找钾意义

首次将重力探测技术引入到罗布泊盐湖盆地结构及钾盐勘探中,通过对重力资料的处理和反演,发现罗布泊盆地北部地区由南北两个局部次级盆地(凹地)组成：南盆地第四系沉积厚度小于或近于300 m,北盆地则为库鲁克塔格山前隐伏断陷凹地的次级延伸,其中心第四系沉积层厚度大于700 m,山前主盆地——库鲁克塔格山前隐伏断陷凹地的中心埋深大于1 200 m。同时在罗北凹地内还发现了8～9条相间分布的断裂构造,认为这是控制成钾凹地、储集富钾卤水、张性断裂控制的地堑式断裂带。在对罗布泊盐湖盆地结构新发现的基础上,圈定了罗布泊北部找钾远景靶区,初步确定了寻找深部钾盐矿床的探索孔位,并提出了深部隐伏钾盐矿勘探的方法技术组合。     

内蒙古北山地区斑岩型钼矿的成岩成矿时代和形成环境探讨

内蒙古北山地区近年来发现了一条近东西向的斑岩型钼(铜)矿带,其中规模较大的矿床有流沙山、额勒根乌兰乌拉和小狐狸山钼矿,这3个矿床的辉钼矿Re-Os同位素等时线测年分别为(260±10) Ma(中二叠世)、(332.0±9.0) Ma(早石炭世晚期)和(220.0±2.2) Ma(晚三叠世),显然,不同的成矿时代,反映了矿床形成的环境不同。本文在补充与成矿有关斑岩的锆石SHRIMP U-Pb年龄和岩石、矿石地球化学工作基础上,从区域地壳演化角度分别揭示了3个矿床形成的地质环境。在早古生代时期,3个矿床的原始位置均处于哈萨克斯坦板块中,到晚古生代,由于在红石山—百合山—蓬勃山一带裂谷发展成洋盆后,流沙山钼矿所处位置被割裂到塔里木板块中,额勒根乌兰乌拉和小狐狸山钼矿仍处于哈萨克斯坦板块中,其中,流沙山和额勒根乌兰乌拉钼矿床均处于南、北陆缘活动带的岛弧中,由于俯冲机制及下伏基底的差别,二岛弧中的构造岩浆活动有所不同,塔里木北缘活动陆缘带中的岩浆活动异常强烈,从石炭纪一直延续到二叠纪末,成矿作用早期以铁为主,晚期形成了钼(铜)矿产。哈萨克斯坦板块南侧陆缘带的岩浆活动稍逊于塔里木板块北缘,而且主要集中于石炭纪,并在这种环境形成了额勒根乌兰乌拉钼矿。二叠纪末,北山地区分裂的板块又拼贴成统一的大板块,从此,北山地区进入到一个陆内地壳活动环境,拉伸-挤压构造和由此引发的偏酸-偏碱性的岩浆侵入活动成为中生代地壳活动特色方式,小狐狸山钼矿及稀有金属矿床就是在这种环境中产生的。     

2.5维复电阻率反演及其应用试验

自复电阻率法被提出以来,其区分矿与非矿方面的潜力就引起了人们的广泛关注,但反演问题一直没有得到较好的解决,已经严重影响和制约了该方法的应用和发展.对此,本文提出并实现了利用多个排列视电阻率和视相位数据的2.5维SIP联合反演方法.算法利用最小二乘原理构建了反演目标函数,为提高反演的稳定性,在反演方程中加入了Occam法的光滑模型约束.通过借助电场的偏导数形式,推导出了灵敏度矩阵的解析表达式,并应用互换定理对其进行精确求取.反演算法充分利用了电磁感应和激电效应中的异常信息,能够同时反演出二维地质断面上所有单元的四种复电阻率参数.最后,利用该反演程序对安徽某地区的SIP实测数据进行了反演成像,通过与已知钻井资料及CSAMT反演结果的对比分析表明,该反演算法具有良好的应用效果.     

基于重力异常分离方法寻找深部隐伏铁矿 ——以安徽泥河铁矿为例

重力异常是地下不同规模、不同形态和不同埋深的不均匀地质体的综合响应,重力勘探主要通过从重力异常中提取感兴趣的局部异常,以便探测深部结构,寻找隐伏矿床.为探讨重力异常分离原则并检验方法效果,本文从各方法原理入手,加上模型试验以及在安徽省泥河矿区深部隐伏铁矿的探寻实践检验,阐明:趋势分析法是整体拟合不同于最小二乘圆滑的局部拟合,由于是多项式拟合区域场,趋势分析法不适宜范围大、地质情况复杂的测区;插值切割法以计算点场值与四点圆周平均值的插值运算为切割算子,通过连续切割,得到重力异常的切割区域场和局部场,插值切割法对于小测区单个异常的分离效果较好,切割次数选择1到2次即可;匹配滤波法通过分析实测异常功率谱曲线、选择合适的滤波段、建造适宜的低通和带通滤波器进行滤波,从而提取不同波数成分的异常场,匹配滤波更适合垂向叠加的异常分离;解析延拓是根据一个面上的一组位场数据确定另一个不同高度面上位场值,应用中要把握延拓高度;垂向二阶导数法可以起到突出浅源异常,区分水平叠加异常,确定异常体的边界,消除或削弱背景场的作用.通过安徽泥河铁矿重力异常分离实验,发现三阶趋势分析、向上延拓以及插值切割法能很好地分离出矿体异常和背景场,同时发现在泥河矿区东南部和东北部还存在剩余重力异常,可为泥河铁矿扩大规模提供新的线索.     

结晶岩地区深地震数据采集关键技术与方法

深反射地震是了解深部地质结构的主要手段,获取高品质的数据是给出合理地质解释的基础.在结晶岩地区,由于地层成层性差、非均质性严重,地震散射效应明显,导致地震波场复杂,同时结晶岩为非理想弹性体,不利于地震波能量转换,有效反射能量弱,信噪比低.加之深反射地震的目标层较深且受环境噪声干扰严重,高频信号衰减快,地震资料主频较低.这些因素使得在结晶岩区难以获得高品质的地震资料,为探索提高该类地区深反射地震资料质量的方法和技术,本文依托长江中下游成矿带2009—2014年深反射地震数据采集工作,在精细设计、严格施工的基础上,从激发和接收入手,开展了"轴向不耦合激发"、"宽频接收"和"宽线观测"等技术方法试验研究.结果表明,这些方法技术措施提高了下传弹性波能量,展宽了接收地震信号的频带,提高了覆盖次数和信噪比,有效改善了地震原始资料的品质和成像效果.研究结果对今后结晶岩地区深地震反射数据采集工作具有重要的实用价值和参考意义.     

钦杭何在?来自综合地球物理探测的认识

扬子古板块与华夏古板块的结合带（简称钦杭结合带）是中国东南部一条最重要的构造岩浆成矿带,其西段的位置和边界的划分方法,尚存在较大的争议。本文以大尺度卫星重磁资料为主,结合区域电性和地震资料的综合处理和分析,对钦杭结合带的边界进行了识别和厘定。研究认为,钦杭结合带是江南造山带的南部边界,结合带南界为宁波—金华—上饶南—赣州北—郴州—北海东,北界为上海—湖州—鹰潭—临川—萍乡—衡阳—永州—桂林—梧州—钦州。在结合带两侧,无论是重力场还是磁力场都具有明显不同的特征,反映了扬子和华夏板块不同的物质组成和基底特征。钦杭结合带内地球物理场也存在局部差异,揭示了结合带经过多期次岩浆活动,在不同地段形成了不同组合的金属矿床和别具特色的钦杭成矿带。     

华南东南部地壳厚度、属性及其与成矿的关系:基于地震接收函数的约束

华南大陆主要由扬子与华夏两大古陆块拼合而成,复杂的构造演化过程使得该区不仅具有多样的几何结构与变形特征,也发育成为中国南部重要的多金属成矿区域,其中包括长江中下游、钦州—杭州、武夷山、南岭、等多个重要成矿带。针对华南东南部及位于该区内的长江中下游、武夷山和南岭成矿带的深部结构与成矿背景,本文利用国家地震台网在该区固定地震台站的远震事件记录信息,通过对各个台站的远震接收函数开展H-κ扫描研究,获得了各台站下方的地壳厚度和波速比。对地壳厚度和波速比的相关性与地壳流变学构造模式进行了对比分析,研究结果显示,华南东南部的Moho面起伏整体较为平缓,自东向西逐渐增厚,波速比分布与成矿带和构造格局有明显相关性,在扬子与华夏块体之间的华南陆内复合造山区呈现明显的低波速比特征;结合该区已有的地质构造等研究分析,认为华南地区地壳减薄与燕山期的强烈岩浆活动和成矿过程密切相关,太平洋板块俯冲以及岩石圈和下地壳拆沉所造成的上地幔热物质扰动上涌或是该区矿产资源集中爆发的驱动力源;本研究所得地壳厚度与波速比分布特征与重力学多尺度边缘检测所刻画的构造界限一致性较好,支持其对扬子与华夏块体南界的划分方案。     

武陵—江南造山带中段地壳结构及其物质组成差异——基于地球化学和地球物理异常特征研究

区域深部结构和物质组成差异与成矿成藏及其保存具有密切关系。武陵—江南造山带中段区域西部地区是我国重要的含油气地区, 中东部则以盛产铅锌等金属矿产为特征。本文通过对研究区地球化学和地球物理异常特征进行研究, 探讨研究区地壳结构和物质组成差异的地球动力学背景。地球化学聚类分析结果表明武陵山—江南造山带中段不同块体之间在物质组成及元素富集规律上存在较大差异, 推测与深部具有不同的构造特征有关。区域重、磁、震地球物理研究表明东部隔槽式褶皱断裂构造系统发育, 且在中下地壳发育有大尺度叠瓦式逆冲断层; 西部仅在上地壳尺度存在隔挡式褶皱。区内南北重力梯度带为纵贯中国南北的大兴安岭—太行山—武陵山重力异常梯度带的南段, 它将华南陆块明显地分为东西两大部分。东西两部分的地质构造格局、地壳厚度以及地形地貌等方面都有巨大差别, 地球物理属性差异揭示梯度带东侧构造演化主要受古太平洋西向俯冲及其远程应力作用影响, 与中生代晚期古太平洋俯冲角度/方向和(或)后撤引发挤压-构造伸展体制转换有关。地球化学和地球物理综合研究表明不同块体的相互作用为湘西—鄂西成矿带成矿提供了有利条件, 成矿带与齐岳山断裂和江南造山带边界交汇区域具有多处明显的化探高值异常, 推测其具有进一步找矿前景。下一步, 仍需加大地球化学和地球物理综合解释投入, 为研究区域构造变形、演化及成矿过程提供进一步制约。