地球物理勘探

1、总述 地球物理勘探(物探)、地球化学勘查(化探)是矿产勘查中的先进方法和技术,同时为基础地质研究和成矿预测提供了重要的基础资料.在水、工、环调查中也广泛应用。在特定条件下可以取得明显成效,在地质找矿中发挥重要作用,但存在局限性.现概略介绍固体矿产物探、化探方法技术及应用一、物探方法技术及应用一：物探方法的特点 1、定义 根据岩石、矿石物理性质的差异，利用精密仪器探测地球物理场的变化，进行矿产勘查、划分岩浆岩体、研究地质构造的方法称为物探。 2、物探方法分类大致可或分为三类 (1)地面物探(2)航空物探(3)井中物探与物探测井。 3、物探方法特点 (1)直接找矿勘探对象是目的物，如磁测找磁铁矿、

2、重力法勘查盐岩、激电探测铜多金属矿等。 (2)间接找矿勘探对象是目标物，如磁测找矽卡岩型铜多金属矿、重力法探测含在盐岩中的钾盐、地震法探测石油构造、电法圈定含金破碎带等。 (3)物探成果具有多解性;不同的地质体,相似的物性条件可形成相似物探异常:例如磁铁矿和基性火山岩均可引起强磁异常,铜多金属矿与黄铁矿都能形成激电异常。合理区分矿与非矿异常至关重要。 (4)物探成果又有等效性:物性差异大、地质体(矿体)较小与物性差小但规模较大的地质(矿)体,在一定的埋藏条件下形成相似异常,为定量解释造成影响。 (5)物探成果存在干扰因素：金属矿区往往地形恶劣，地形对物探成果形成干扰，与探测对象物性条件相近的地

3、质体形成假异常或非矿异常。如碳质层对激电找矿的干扰，玄武岩对磁法勘探的干扰等。 4、解决物探成果多解性排除干扰的途径 (1)在经费允许条件下尽量采用综合物探、化探方法弥补单一方法的不足。 (2)物探资料一定要结合地质、化探、遥感成果深入综合研究。 二：主要物探方法及其应用 1、重力勘探：应用精密仪器观测由于地层、矿体密度差异引起的重力场的变化，进行地质调查和矿产勘查的方法叫做重力勘探。 广泛应用于基础地质研究：例如划分断裂、沉积盆地圈定岩浆岩体尤其与有色金属矿关系密切的隐伏花岗岩体，为成矿预测提供依据。重力勘探为重大基础地质研究提供深部地质信息，云南经多年综合研究，提出了一些新观点例如哀牢山推

4、覆构造、滇东北北西构造、滇西北北东向基底构造、攀西裂谷南延、澜沧江东侧裂陷带等。重力法也可以应用于矿产勘查，尤其沉积矿床，例如盐(钾)矿。规模较大的磁铁矿、铬铁矿也可以直接找矿。 2、磁法勘探：自然界岩石和矿石具有不同磁性，利用磁力仪器观测磁场的变化，进行矿产勘查和研究基础地质问题的方法，称磁法勘探。磁力仪轻便，工作效率高，成本低是铁磁性矿产如磁铁矿勘查的有效方法。赋存于具有磁性的矽卡岩中的有色金属矿，磁法找矿效果也很好。此外，划分火山岩盆地、圈定隐伏岩体、研究基础地质问题，磁测可以发挥很好的作用。将磁力仪装在飞机上测量称航空磁测，可在较短的时间内完成大面积扫面。 3、电法勘探：根据岩石和矿石

5、的电性差异进行矿产勘查、水文勘察和研究基础地质问题的方法，称电法。电法的种类很多：有地面电法和航空电法、有直流电法和电磁法。现简要介绍几种方法： (1)直流电阻率法：向地下供直流电观测电位，计算电阻率。水文勘察用此法较多，矿产勘查也广泛应用，但地形影响大。 (2)直流激发极化发(IP)：间歇正负供电，观测激发产生的二次电位，计算极化率(s)或充电率(Ms)、导出电阻率(s)、探测侵染状硫化矿体、效果好、如斑岩铜矿、铅锌矿、黄铁矿铜矿等块状硫化物矿床效果更好。比较起来，有色金属矿激电找矿效果最好。找水和划分含金破碎带也有广泛的应用。缺点：仪器较笨重、探测深度较小、一般200米以内。激电方法还有双

6、频激电、幅频激电。 (3)瞬变电磁法(TEM)：利用不接地回线向地下发送脉冲式电磁场，用仪器观测由地下矿体、地质体产生的感应电磁场，计算电阻率，用以找矿和解决地质问题的方法，称瞬变电磁法(TEM)。适用于划分岩性层，探测含矿破碎带以及直接找低阻矿体和含水层。仪器较轻便，探测深度较大可达5 00米以上。 (4)可控源变频大地电磁(EH4)：观测人工和天然电磁场进行找矿和研究基础地质问题的方法称可控源变频大地电磁(EH4)。适用地下水、煤田、金属矿探测以及环境调查。探测深度可达1 000米，浅层，500米利用天然电磁场。计算电阻率参数。仪器较轻便。 (5)可控源音频大地电磁(CSAMT)：观测天然

7、电磁场，计算电阻率参数。应用领域与EH4相似。还有频谱大地电磁、甚低频、陈列式大地电磁等。 4、放射性勘探：利用专门仪器测量岩石、矿石放射性强度的方法称放射性勘探。主要用于寻找放射性矿产。方法简便效率高放射性能谱测量可划分岩浆岩岩相带。 5、地震勘探：不同地层弹性波阻抗(密度)存在差异，人工激发地震利用仪器观测地震波的信号，用来研究地质构造，地层分层，称地震勘探。石油、煤田、工程等勘查工作广泛应用。恩洪煤矿划分煤层及构造取得了较好的效果。高分辨率三维地震已相当于层析成像技术。 目前，各物探方法数据采集已实现仪器自动录入、计算机数据处理和成图。 三：云南物探方法典型找矿实例 物探在铁矿、有色金属

8、矿、贵金属铂钯矿、沉积矿床盐岩(钾)矿、煤矿等勘查中取得了大量找矿成果。在基础地质研究和成矿预测中也发挥了重要作用。现将典型找矿实例做简要介绍。 1、物探异常定义：由地质体、矿体引起的地球物理场的变化，称物探异常。就像人体体温37为正常场，38为弱异常，40属高异常。近地表大范围地质体、深部大规模地质体引起的异常称区域异常，由矿(化)体或小范围目标物、目的物形成的异常称局部异常。区域异常是研究基础地质问题依据之一，如区域重力、航磁异常局部异常是直接或间接找矿信息。 2、找矿实例 (1)新平大红山铁铜矿。航磁先发现大红山异常，正负伴生。地面15万磁测普查圈定强度达2000nT磁异常面积300km

9、2。根据磁测成果推断由磁铁矿引起，埋深540m、厚250m。地表只见脉状矿层。验证钻孔590m见矿层，铁铜矿共生。经大量钻探控制规模达大型矿床。磁测在滇中铁铜矿、滇西、滇南铁矿勘查中都起到重要作用。近年来，验证保山核桃坪铅锌矿区金厂河磁异常，发现埋藏280m隐伏铁铜矿。 (2)思茅大平掌铜多金属矿。含矿地层为石炭系中酸性火山岩系，上部矿体为块状硫化物下部为脉状和浸染状。在已有矿点的基础上开展地质勘查，先施工2个钻孔未见矿。激电工作结果在矿区圈定明显充电率(Ms)异常矿体为低阻高极化，异常内施工的钻孔均见矿体周边弱异常也见矿，只因埋藏深度加大厚度变薄。瞬变电磁在矿区异常与矿层对应。激电成果起到指

10、导探矿工程布置的作用。电法在金平白马寨铜镍矿、保山核桃坪铅锌铜矿、鲁甸乐红铅锌矿、滇中铜矿、中甸普朗斑岩铜矿等都取得较好的效果。 四：物探方法应用中注意的几个问题 在特定的条件下，物探方法可以取得良好的找矿效果。特定条件是1.矿体、地质体与围岩物性差异明显2. 矿（化）体、地质体规模较大3. 埋藏较浅4. 地形条件相对较好有色金属矿由于矿层薄、品位低、引起的异常一般较弱常被干扰因素引起的异常所掩盖，需要根据地质条件分析研究，区分矿与非矿异常。 1、合理选择物探方法 不同类型的矿产，采用不同的物探方法与技术。详见下表。 云南省优势金属矿产主要类型物探方法简表矿种级主要类型主要物探方法辅助物探方法

11、典型矿山备注磁测大红山磁测激电滇滩高精度磁测鲁奎山氧化矿距弱磁性磁测激电白马寨磁测激电长安冲激电磁测普朗激电六苴激电电磁法乐红磁测激电都龙激电磁测老街子磁测激电乌拉格化探化探 (1)铁磁性矿产(铁矿)、与矽卡岩、角岩有关的矿产(铜多金属矿)、与基性岩、超基性岩有关的矿产(铜镍、铬、铂钯矿)勘查，采用磁法，既快速又经济。 (2)硫化物矿体：例如铜、镍、铅锌矿等应用电法尤其浸染状矿体激电具有独特的作用。激电还可以探测具有黄铁矿化的破碎带，在金矿勘查中可起到间接找矿的作用。 (3)沉积矿床例如岩盐、钾盐勘查应用重力法效果好，直流电法有效地探测矿层顶板埋藏深度，地震法可以较准确地探测含钾盐岩层的厚度及

12、构造，例如小断裂等。煤炭勘查中综合方法测井有效地确定煤层深度、厚度和夹石。滇东煤田测井成效好，已成为必不可少的方法。 2、注意物探资料的多解性、等效性研究。 (1)物探异常往往不是单一因素引起：例如基性火山岩、矽卡岩磁性强。对磁测形成干扰、碳质层、黄铁矿化等激电可出现非矿异常，地形强烈起伏、岩溶破碎带可引起电阻率假异常对找矿造成影响，一定要结合地质综合研究，努力区分矿和非矿异常。有时碳质层与矿层异常从外形上可区分，如小场、麻芋林。 (2)有色金属矿一般矿层薄、品位低、形成的物探异常弱、埋藏较深的矿体异常强度也减弱，要注意低缓异常研究。应加强有色金属矿物探方法技术条件可行性及有效组合研究。 (3

13、)尽量采用多种物化探方法综合信息开展找矿工作，设法排除各种干扰因素形成的异常，努力提高找矿效果。 二、化探方法技术及应用一：化探方法的定义、分类 1、定义：采集不同介质的样品，分析其微量元素含量，用以找矿和基础地质调查的方法称地球化学勘查，简称化探。 2、化探方法分类：按采样介质不同可划分为岩石测量、水系沉积物测量、土壤测量、水、生物地球化学、多目标地球化学调查等；按工作的详细程度可划分为区域化探、化探普查、化探详查等。 二：主要化探方法及其应用 1、岩石测量、采集岩石样、分析其微量元素含量、用以找矿的方法称岩石测量；矿山探测隐伏矿、建立地球化学模型及找矿勘查广泛应用岩石测量。 2、水系沉积物

14、测量：采集水系中的淤泥、细砂，分析其微量元素含量、用以找矿和基础地质研究，以采样密度稀密程度又可划分为两类，(1)区域化探 (2) 化探普查(水系沉积物)。 3、土壤测量：采集土壤样品分析其微量元素含量用以找矿的方法。按采样密度可划分为两类：主要用于找矿勘查。 (1)土壤化探普查：比例尺1:5万、采样密度8-2 0件/km2分析与找矿有关的1 0种左右的元素。有色金属矿广泛应用化探普查，确定找矿靶区。(2)土壤化探详查。比例尺1:1万或更大、采样密度100-500点/km2，样品分析与找矿有关的几种元素。难识别的微粒型金矿多采用化探详查。 4、多目标地球化学调查：基本比例尺1:2 5万，主要采

15、集土壤样，同时采集湖底沉积物样品、生物样品分析多种微量元素，用以研究环境、生态、农业以及找矿勘查。我省已开展昆明一玉溪地区多目标地球化学调查工作。 5、其他化探方法：如气体地球化学、水地球化学地电化学等主要用来找隐伏矿。 三：样品的分析、数据处理、编图 1、样品分析 (1) 样品分析有严格的质量指标，例如检出限、报出率、精密度(相对偏差)、准确度(与标准样偏差)等。区域化探样品分析质量要求高，分析39种元素，普查、详查往往矿带或区域化探异常区布置，分析质量指标略低于区域化探，分析几种或十几种元素，即主要成矿元素和伴生元素。化探样品分析的是微量元素要求灵敏度高。 (2) 采用合理配套分析方案：进

16、行多元素分析，例如Au元素采用化学光谱分析，1 0-9x荧光分析10余种元素，ICP分析多个元素，光谱撒样法、原子吸收法等。 (3) 严格的质量监控措施：样品分析过程中要插入省级二级标样，区域化探还要插入国家级一级标样，以计算分析结果的准确度。并进行内检、密码样品分析，重复样品分析。根据需要还要进行外检样品分析。 2、化探数据处理 为合理提取有意义的异常和突出弱异常。在诸多数据处理方法中选择适合于研究区情况的方法与技术。 变化背景剩余异常计算：范围较大的化探勘查区，可能跨几个地质构造单元，不同构造单元地质背景存在差异，分区进行数据处理，分别统计其背景值，计算剩余异常比统一背景效果好。 衬值异常

17、的计算：采样点元素含量与一定范围平均值之比称衬值异常，背景值统计需剔除大于平均值3倍离差的特高点，该方法可突出低背景中的弱异常，消除大范围高背景异常，使得不同地质背景下的异常具有可对比性。 泛克里格法：是一种数据处理新技术，以起伏变化的区域背景求取剩余异常，不仅突出了高异常区，也清晰地反映了低缓异常。 多重分形滤波法：也是一项数据处理新技术，地球化学势态和异常分布可以比做不同频率的变化，以此进行异常分离，经数据处理后的异常，分带性清楚，有效地提取了弱异常，压抑了大片玄武岩Cu高背景干扰。 3、化探图件编 各种比例尺化探工作都必须编制网格(点位)数据图：将分析数据标注于4km2网格中间(区域化探

18、)或采样点旁，一个元素一张图，作为原始资料存档。 单元素地球化学图：用区内所有分析数据成图，首先统计图幅内元素的平均值、标准离差，划分色区，10-6间隔成图，勾绘等含量线。范围很小的详查工区可不做地球化学图。 单元素异常图：选择几种成矿元素或指示元素作异常图，分析数据减掉异常下限即剩余异常值，2S式中x背景含量S标准离差。 综合异常图：将几种相关元素异常或某些元素异常下限(等值线)综合于同一张图，并与地质矿产图套印。 三、物化探成果在成矿预测中的应用 1、根据区域重力、航磁异常特征，结合遥感、地质综合信息划分断裂构造，圈定岩浆岩体，尤其隐伏中酸性岩体，总结区域成矿规律。 2、建立典型矿床地质地球物理地球化学找矿模型，以相似类比的原则进行成矿预测。 3、在基础地质研究的基础上，以化探异常为主要依据，按照元素种类、异常规模、不同元素的分带性，异常空间分布规律等特征，结合地质综合研究，划分