安徽庐江——枞阳矿集区典型铜、铁矿床三维电性结构特征

"玢岩型"铁矿和斑岩型铜矿是庐江-枞阳矿集区两个主要矿床类型,以往研究主要集中在矿床学、岩石学、年代学和地球化学等方面,地球物理工作开展相对较少。随着找矿深度不断加大,地球物理的作用越来越大。为建立典型矿床地球物理探测的解释"标尺",笔者选择泥河铁矿和沙溪铜矿为研究对象,开展三维音频大地电磁测深工作,获得了典型铜、铁矿床及围岩的三维电性结构模型。结果显示,玢岩(泥河)铁矿电性主体表现为层状结构,由浅至深主要为低阻的沉积层、高阻火山岩、相对低阻的蚀变带以及相对高阻的次火山岩,赋存于次火山岩体顶部穹隆状的磁铁矿主要表现为高阻特征。斑岩(沙溪)铜矿电性主体表现为块状(或纵向带状)结构,浅表为低阻沉积盖层,深部主要为相对高阻的沉积地层和高阻斑岩体,赋存于岩体内或围岩接触带的矿体则为中等电阻特征。为便于模型的实用,笔者将两类矿床的复杂电性模型转化为简化的概念电性模型,为寻找类似矿床提供快速对比"标尺"。     

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.     

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.     

长江中下游成矿带及邻区三维Moho面结构:来自人工源宽角地震资料的约束

为深入理解长江中下游地区在中生代成矿的深部动力学过程,对跨越宁芜矿集区地质廊带内的非纵剖面反射/折射地震数据进行动校正和时深转换处理,获得了非纵方向的Moho面深度;联合纵测线和非纵测线上Moho面深度数据,获得了长江中下游成矿带及邻区的三维Moho面深度结构.结果显示宁芜矿集区下方的Moho面整体较浅,约32~34km,华北块体合肥盆地内Moho面整体较深,约34~35km.Moho面深度和区域布格重力异常变化趋势对应良好.宁芜矿集区下方Moho面呈上隆特征,支持长江中下游地区成矿模式中增厚岩石圈发生拆沉、软流圈的上隆及底侵作用等动力学过程.Moho面平行于成矿带走向的变化趋势,预示长江中下游成矿带地壳和上地幔在板块边界发生了NE-SW向的切向流动变形.郯庐断裂带两侧,Moho面深度变化较大,表明地表近陡立的郯庐断裂为深大断裂,深部可能切穿Moho面并延伸至上地幔.     

长江中下游成矿带及邻区地壳剪切波速度结构和径向各向异性

收集了安徽、江西、浙江、江苏、湖北和河南6个省的区域地震台网138个宽频地震台站以及中国地质大学(北京)在长江中下游成矿带布设的19个流动宽频地震台站的三分量背景噪声数据,利用背景噪声面波层析成像方法,获得了长江中下游成矿带及其邻区地壳三维剪切波速度结构和径向各向异性特征.首先获得了5~38s周期的瑞利波和勒夫波相速度,结果显示短周期(16s)的瑞利波和勒夫波相速度与研究区内的主要地质构造单元具有良好的相关性,但在中长周期(20~30s)瑞利波相速度显示大别造山带东部为明显低速特征,而勒夫波相速度并未表现出异常特征.研究区域地壳三维有效剪切波速度和径向各向异性结果显示:苏北盆地和江汉盆地上地壳都表现为低速和正径向各向异性特征,华北克拉通东南部也表现为正径向各向异性,这可能与盆地浅部沉积层的水平层理结构相关.大别造山带中地壳显示为弱的正径向各向异性,同时其东部下地壳显示为低剪切波速度和强的正径向各向特征,可能是由于其在造山后发生了中下地壳的流变变形,引起各向异性矿物近水平排列所导致的.长江中下游成矿带内的鄂东南和安庆—贵池矿集区中地壳弱的负径向各向异性可能是由于深部岩浆向上渗透时所产生的有限应力导致结晶各向异性矿物的垂直排列所引起的.整个长江中下游成矿带下地壳都表现出正径向各向异性特征,可能是由于在伸展拉张的构造作用力下,下地壳矿物的晶格优势水平排列所引起的.     

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.     

铜陵狮子山金属矿地震反射结果及对区域找矿的意义

“层控”矽卡岩型矿床在长江中下游成矿带占有重要的地位，绝大多数受控于泥盆系五通组与石炭系黄龙组的接触面。因此，长期以来“五通组砂岩 岩体”已成为寻找此类矿床的主要找矿模型。为了探测黄龙组灰岩与五通组砂岩的接触面在铜陵矿集区的深度和展布，为隐伏矿预测提供依据，完善金属矿区地震反射技术．笔者在铜陵矿集区测试了3条地震反射剖面。结果显示：地震反射可以精确确定五通组顶面的分布，该控矿层深度在1～2km之间变化，大致呈复背斜形状，与地表的青山背斜相吻合，该层之下还存在2个明显的岩性界面，推测分别为奥陶系灰岩顶面和基底面，其形态表现为更紧密的背斜，而且与五通组顶板反射面形态不耦合，反映了非耦合变形过程。这种变形有利于产生层间滑脱，为成矿流体迁移创造了有利条件。本次试验结果表明，在地表到2km范围内，按照“岩体 赋矿层位”的找矿模型在铜陵矿集区进行深部找矿仍有巨大潜力。     

三江地区义敦岛弧造山带演化和成矿系统

义敦岛弧是喜马拉雅巨型造山带中的一个复合造山带,它经历了印支期洋壳俯冲造山、燕山湖弧-陆碰撞和喜马拉雅期陆内走滑作用诸演化历史。可能由于洋壳板片俯冲角度不同,义敦晚三叠世古岛弧带(206～237 Ma)南北两段具有不同的发育历史,北段昌台弧以发育孤间裂谷为特色,具张性弧特征,发育扩张环境流体聚敛成矿系统,形成VMS型Zn-Pb-Cu矿床和浅成低温热液型Ag-Au-Hg矿床;南段中甸弧不发育弧后盆地,但广泛发育钙碱性弧火山岩-玢岩-斑岩杂岩系和挤压环境岩浆-流体成矿系统,形成斑岩型-夕卡岩型铜多金属矿床。在三叠纪-侏罗纪之交的弧-陆碰撞作用中,早期大陆板片俯冲形成同碰撞花岗岩带(约200 Ma),晚期造山后伸展作用,形成A型花岗岩带(75～138 Ma),伴随扬子大陆板片俯冲而发生的强烈剪切和推覆,在甘孜-理塘蛇绿混杂带发育挤压剪切环境流体聚敛成矿系统,形成剪切带型金矿。伴随造山后伸展和A型花岗岩侵位,发育伸张环境岩浆-流体聚敛成矿系统,主要形成夕卡岩型锡矿和构造破碎带热浪脉型银多金属矿床。印度-亚洲大陆碰撞在义敦造山带主要表现为陆内走滑作用,并控制碱性花岗岩和花岗斑岩的发育(50～30 Ma),伴随斑岩型金矿的形成。     

青藏高原南部下的横波各向异性

利用中法合作布设在青藏高原南部近20个三分量数字地震仪记录到的远震SKS数据，计算并研究了台站下方各向异性的特征，讨论了各向异性层的深度、厚度、起因以及青藏高原岩石圈变形模式．各向异性研究表明:雅江南北各向异性存在较大的差异．雅江以北快速波偏振方向平均在N70E左右，且自北向南逐渐增大，在雅江附近近于东西方向；而雅江以南快速波偏振方向平均在N25W左右．雅江以北各向异性强度(快、慢波到时差)普遍很强，在那曲附近可达1 s，且存在局部变化；而雅江以南各向异性强度普遍较弱，一般在0.2 s，且相对稳定．对各向异性特征的分析认为:雅江以北的各向异性是青藏高原上地幔物质内部变形引起的，快波偏振方向代表物质流动变形的方向；而雅江以南的各向异性是印度板块俯冲形成的强变形带引起的，快波方向代表与俯冲有关的变形方向．研究还认为:青藏高原的地壳缩短是岩石圈内部整体沿北东方向流动变形和沿大型走滑断裂旋转运动共同作用的结果．