北山内蒙古地区铁矿成矿特征及其找矿前景

北山地区是中国一个重要的成矿区,内蒙古西部是该成矿区的一部分,其中矿产资源丰富.目前已发现的矿种中,以铁矿规模最大、类型最复杂、矿点最多,但由于地表条件较差,其工作程度均较低.作者对该区铁矿资源的成矿规律、潜力评价等方面开展了大量工作,首次将该区铁矿床划分为6大类型,并对每类铁矿床的成矿特征、成矿环境等进行了较详细的研究.从地质历史发展角度,对各个时期铁矿床的形成背景、成矿条件等做了深入分析,指出了北山内蒙古地区铁矿的找矿方向,这对该区今后找矿工作具有指导意义.     

基于模型降阶的贝叶斯方法在三维重力反演中的实践

三维重力反演是地质工作者了解地球深部构造,认知地下结构的重要手段.按照反演单元划分,三维重力反演有离散多面体(Discrete)反演和网格节点(Voxels)反演两种方式.离散多面体反演由于易于吸收先验地质信息得到的理论场能够很好地拟合观测场,因此,在实际重力反演中更受欢迎.目前离散多面体重力反演中初始模型的建立方法繁杂不一,实际应用受到很大的限制.本文本着充分挖掘利用先验信息和重力观测数据得到丰富可靠的反演结果这一原则,以离散多面体反演技术为基础,改进建模过程.在初始模型的建立中,吸收贝叶斯算法优势,采用隐马尔科夫链改善朴素贝叶斯方法的分类效果,通过最大似然函数算法求解,再采取模型降阶技术,固定所建模型中几何体的形态或密度,达到在几何体形态(x,y,z)、密度(σ)和重力值(g)五个参数中降低维数目的,从而减小高维不确定性和正演的计算量,由此反演计算的地质体密度和分布范围相对更准确,更利于重现重力模型结构.通过单位球体和任意形态几何体模拟实验,以及安徽省泥河矿区三维重力反演实践,得到非常接近实际的密度或重力值,大幅提高了三维重力反演的精度和效率,说明该方法是有效、实用的.     

先验地质信息约束下的三维重磁反演建模研究 ——以安徽泥河铁矿为例

安徽泥河铁(硫)矿床是近年发现的大深度隐伏矿床,它的发现再次引发了庐枞地区深部找矿的热潮.建立矿区的三维精细地质模型,对寻找深、边部隐伏矿体,深入认识深部成矿、控矿规律意义重大.本文以泥河矿区为实例,开展先验地质信息约束的三维重磁建模研究,获得了矿区面积5.6 km²(2.8 km×2.0 km)、深度1.2 km内的三维地质模型.在三维可视化平台上对该模型进行了地质解释,全面分析了矿体、地层与次火山岩之间的空间分布及对应关系,发现铁矿主要赋存于闪长玢岩与砖桥组火山岩之间,且在玢岩穹窿地段矿体厚大,这对认识"玢岩型"铁矿的成矿模式具有重要的实际意义;三维模型的重磁正演响应基本拟合了实际重磁异常,说明在建模区域内已没有新的矿体;本文提出的三维地质建模流程可为其它地区开展类似工作提供借鉴,同时研究表明地质信息约束下的三维重磁建模研究在深、边部找矿和重磁异常的精细解剖等方面具有潜在的价值和广阔的应用前景.     

庐枞盆地浅表地壳速度成像与隐伏矿靶区预测

利用反射地震初至波可以精确反演地壳速度结构和构造信息.对庐枞盆地采集的高分辨地震数据,运用初至波层析成像方法,反演得到了该区1200 m以上的浅表地壳速度结构信息.找矿信息总是同地球化学异常联系紧密,对采集于炮孔深处的岩屑、泥砂样品进行了地球化学分析,发现了多处显著的金属元素异常.对五条测线的速度成像结果及其映射的地下岩性结构和炮孔地球化学分析结果进行了相关性对比分析.结果显示,庐枞盆地的沉积岩、火山岩和侵入岩具有不同的速度范围,侵入岩具有高波速特征,地球化学信息高异常往往出现在高速侵入岩体的上方;精细的速度信息蕴含着丰富的浅表地壳结构变化特征,与庐枞矿集区已知的地质、岩体、构造和矿体分布存在着良好的对应关系.速度成像结果可以准确刻画地下隐伏侵入岩体的空间分布形态,结合地球化学分析异常和重磁探测等信息,预测隐伏矿床,提供深部找矿靶区.     

综合地球物理方法在邯邢式铁矿深部找矿中的应用

系统回顾了邯邢地区以往寻找铁矿所采用的物探方法历史,归纳总结、分析了邯邢式铁矿岩(矿)石物性资料特征,结合前人在该区所做的工作和当前深部矿勘探技术发展趋势,探讨了邯邢式铁矿找矿工作中开展重、磁、电综合物探方法的必要性与可行性.通过对中关铁矿、上郑铁矿和白涧铁矿等三个典型的"邯邢式"铁矿床上开展的综合地球物理找矿实例分析,证明综合物探在对邯邢式铁矿找矿中效果突出,在此基础上,提出了以磁法为主,辅以重力和电磁测深的方法是邯邢式铁矿深部找矿的有效方法技术组合.     

长江中下游成矿带和矿集区的地球物理标志及基于交叉梯度的找矿预测

长江中下游成矿带是我国重要的铁铜多金属矿产资源基地,基于成矿系统理论,研究其在成矿带尺度,矿集区尺度和矿田尺度上的地球物理场特征,对于发现类似巨型成矿带和寻找同类大型矿床具有重要意义.本文结合区域重磁资料和深反射地震资料,分析了长江中下游成矿带的地球物理特征,发现长江中下游成矿带的地球物理标志是重磁同高的条带状异常,认为地幔流通道是形成此类巨型成矿带的根本原因.通过庐枞矿集区的深地震反射资料分析,认为深反射地震探测能有效识别Moho破裂及地幔流通道,重磁与地震结合寻找地幔流通道是发现此类成矿带的有效途径.在矿集区尺度上,重力高值带上的相对重力低地区对应金属矿床集中分布的拉分盆地.为有效筛选找矿靶区,我们提出了一种改进的重磁交叉梯度方法,通过模型试验,发现该方法能很好的区分不同组合的重磁异常.利用该方法,在九瑞矿集区和铜陵矿集区开展了找矿预测,结果表明该方法是一种圈定找矿靶区的有效方法.     

联合式大地电磁场静位移二维校正方法及其应用

大地电磁测深法中的静位移是国内外专家十分关注的问题, 虽然提出了多种解决方案, 但各种方法都有其效果与弊端.从大地电磁场基本理论出发, 讨论了大地电磁测深法及其衍生方法的静位移问题, 并提出了一种改进的大地电磁场静位移校正方法, 利用最优估计和迭代的思路将平面聚类法和首枝重合法结合起来, 解决不同成因产生的静位移效应, 并使其完善为能够实现大规模资料处理的方法.使用理论模型响应验证了该方法的正确性, 并且通过实测数据的应用结果与已知信息的对比分析, 验证了方法的有效性.      

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。     

长江中下游成矿带及邻区地壳结构——MASH成矿过程的P波接收函数成像证据？

利用长江中下游成矿带多学科深部探测剖面于2009年11月至2011年3月间采集的天然地震数据,通过天然地震接收函数成像等分析研究,得到了研究区地壳和上地幔结构的清晰图像。接收函数成像结果显示研究区内Moho面深度存在着明显的起伏变化,在长江中下游成矿带(指剖面穿过的长江中下游成矿带宁芜矿集区,下同)下方存在着"幔隆构造"。在剖面东南端(即扬子克拉通北缘),Moho面相对稳定,深度约为30km;在茅山和江南断裂附近,Moho面存在上下起伏现象;在剖面中部或宁芜矿集区下方,Moho面存在明显隆起,深度只有28km;在郯庐断裂带下方,Moho面明显加深,深度达到36km;进一步向北到华北地台南缘,Moho面深度逐渐恢复到了32km左右的平均深度水平。其次,我们在接收函数成像结果中发现,长江中下游成矿带与其周边下地壳结构存在着明显的差异,成矿带的下地壳具有显著的地震波方位各向异性。扬子克拉通北缘的下地壳呈高速的近水平状结构,地震波各向异性特征不明显;与此相比,长江中下游成矿带的下地壳虽然也呈近水平状结构特征,但是,对于沿成矿带走向方向传播的地震波,其下地壳具有高速特征,而对于垂直于成矿带走向方向上传播的地震波,其下地壳却又表现为低速特征,这意味着成矿带的下地壳存在着平行于成矿带走向(即近北东—南西)方向的地震波各向异性,我们解释其是下地壳熔融并沿成矿带走向水平流动导致矿物晶体定向排列的结果。最后,在郯庐断裂以西的华北地台南缘观测到一条从上地壳延伸到中下地壳的南南东向倾斜的转换震相,我们推测它可能是合肥盆地内地壳伸展构造的反映。此外,我们发现接收函数成像结果中观测到的"幔隆构造"与远震P波层析成像结果在成矿带下方150km深度上显示的上地幔低速异常(江国明等,另文发表)存在着良好的对应关系,我们解释它们是软流圈物质上涌的遗迹。综合天然地震接收函数成像、远震P波层析成像和前人关于岩浆岩等方面的研究成果,我们认为长江中下游成矿带现今的下地壳可能是中生代发生成矿作用的多级岩浆房系统的一部分,成矿带的形成可能是类似MASH过程的产物。首先,软流圈物质上涌导致了长江中下游成矿带及其周边拉张环境的形成,在其上部地壳中形成了一系列伸展构造;然后,软流圈物质通过底侵进入长江中下游成矿带的原下地壳并与原下地壳物质发生同化作用,形成类埃达克质岩浆;接着,类埃达克质岩浆沿着伸展、拆离构造上升到地壳浅部形成不同层次的岩浆房和侵入岩体,并与围岩作用形成矿床。