重磁方法在地质找矿中的运用

重磁方法在地质找矿中的运用班级：060131学生：孟广峰学号：20131001880指导教师：李媛媛一、重磁勘探及其特点二、常用仪器设备及其技术参数三、地面重、磁力勘探工作的主要环节四、资料整理内容--成果数据与精度评定五、数据处理内容六、磁异常解释方法七、定量解释与地质解释八、实际运用中注意事项九、重磁勘探资料在地质找矿工作中发挥的作用十、重磁勘探领域的重大问题与展望内容提要一、重磁勘探及其特点磁力勘探又称磁法勘探，它是通过观测和分析由岩石和矿石或其它探测对象磁性差异所引起的磁异常，进而研究地质构造和矿产资源或其它探测对象分布规律的一种地球物理方法。它研究的磁异常是指磁性体产生的磁场叠加在地球磁场之上而引起的地球磁场畸变。优点：1、轻便易行、效率高、成本低，在许多情况下效果良好2、工作不受地域限制，能提供全球磁异常信息3、古地磁研究。4、广范应用于矿产地质勘查与水文、环境监测等各方面。

重力勘探所观测、研究的是天然的地球力场，引起重力场变化的因素包括从地表附近一直到地球深部的物质密度分布的不均匀

重力勘探是通过测量与围岩有密度差异的地质体在其周围引起的重力异常﹐以确定这些地质体存在的空间位置﹑大小和形状﹐从而对工作地区的地质构造和矿产分布情况作出判断的一种地球物理勘探方法。由于野外测量中使用的重力仪轻便、观测简单、采集数据方便，重力勘探相对来说具有经济、勘探深度大、以及快速获得面积性信息等优点，因而获得了比较广泛的应用。二、常用仪器设备及其技术参数（一）重力仪1、石英弹簧重力仪区域重力调查中使用的重力仪大多为石英弹簧重力仪。其型号有国产的ZSM—Ⅲ、IV、V型和Z—400型四种。他们的精度为±40×10-8m/s2。ZSM—Ⅲ、Ⅳ型重力仪测程为100×10-5m/s2。ZSM—Ⅴ型重力仪测程为150×10-5m/s2。Z400型重力仪测程为200×10-5m/s2。2、金属弹簧重力仪上世纪八十年代引进的金属弹簧重力仪为美国拉柯斯特—隆贝格公司生产的Lacoste—Rembeg（简称ＬＣＲ）D、G型重力仪。他们的精度为±10×10-8m/s2。Lacoste—G型重力仪测程范围为7000×10-5m/s2。（二）磁力仪目前地质勘查工作中常用的仪器主要有：

1、质子磁力仪以IGS2/MP-4为代表，分辨率0.1nT，可同时进行总场和垂直梯度测量。类似精度的仪器还有GEOMETRICS的G-856AX型以及国产的CZM-3型质子磁力仪。

2、光泵磁力仪

以GEOMETRICS的G-858型铯光泵磁力仪为代表，当测速为1s时其灵敏度为0.01nT，测速为0.1s时其灵敏度为0.05nT；国产HC-85磁力仪灵敏度同样为0.01nT，而HC-95磁力仪灵敏度达0.0025nT。

3、测定岩石磁参数的专门磁力仪：无定向磁力仪和旋转磁力仪(当对一个地区的磁性参数精度有要求时，建议采用)。三、地面重、磁力勘探工作的主要环节

1、仪器准备与性能试验

2、省（区）级格值标定场的建立（重力）

3、基点选择与联测

4、测点布设、观测与记录

5、基、测点平面位置和高程的测定（对精度至关重要）

6、物性（密度与磁性）工作（解释的基础）

7、精测剖面与综合剖面（提高解释精度）（一）重力资料整理主要内容（区域重力工作主要围绕重力工作五统一要求进行，大比例尺重力资料整理工作一般参照此要求进行，但允许对地改半径和中间层密度按照实际情况进行选择）1、格值标定。结果整理及精度计算2、重力仪性能（静态、动态、一致性）实验结果整理3、重力固体潮改正4、测点重力值计算及精度5、基点网平差及精度6、地形改正及精度7、正常重力值及精度8、布格重力异常及精度9、自由空间重力异常及精度10、高度校正、布格校正及精度11、均衡重力异常计算12、密度统计及精度（二）地面磁测资料整理主要内容1、磁力仪性能（噪声、动态、一致性）试验结果整理2、日变改正3、地磁正常场改正（国际地磁参考场IGRF1990.0模型）4、高度改正5、地磁力异常及精度6、磁性参数（磁化率、剩余磁化强度）统计及精四、资料整理内容——成果数据与精度评定五、数据处理内容数据处理与参数转换是重磁勘探解释理论的重要组成部分。实测重、磁异常是地下地质体的综合效应，为了更有效的突出目标体信息，压制非目标体信息，将实测单参量转换成解释需要的多参量，数据处理与参数转换工作十分重要。重力主要计算小波变换局部异常、带通滤波、剩余异常、解析延拓及其不同高度的垂向二次导数、水平方向导数等。磁法主要计算化极、向上延拓、剩余异常、方向导数、垂向导数和重磁相关分析等。实际工作中一般根据项目不同的地质任务、针对不同的地质特点选择处理方法，根据解释需要，适当变换处理参数，对计算结果进行对比分析，直至计算成果满意为止1、解析延拓解析延拓是重磁场的空间转换方法。重磁异常随着观测高度的变化将发生明显的变化，并且其变化程度与异常体形态、大小有关。向上延拓，将使小而浅的物体产生的具有“高频”特性的异常比大而深的物体产生的具有“低频”特性的异常更快地衰减，有利于相对突出大而深的物体产生的重力异常。2、水平方向导数及水平梯度计算不同方向的重、磁场水平方向导数图及水平总梯度图，能将与该方向呈大致垂直相交的断裂构造引起的重、磁场信息突出出来，利用此特点可以研究断裂的平面展布，并可判断断层两侧的升降关系以及地质体的平面展布特点，对比不同延拓高度异常的方向导数还可定性了解断层的产状或地质体的空间展布特征。3、垂向导数计算重磁异常的垂向导数有较高的分辨率，利用它可以从复杂的叠加异常中提取出目标异常。其主要目的在于消除区域场的影响，突出局部异常，大致圈定地质体的接触边界。为了突出不同深度和大小的地质体引起的局部异常，对不同高度的重、磁异常均需开展不同阶数的求导计算。4、剩余异常计算实测重、磁场都具有叠加效应，在研究局部构造时难以使用。选用合适的资料处理方法，如频率域异常分离法、空间域的网格法和趋势分析法以及正演计算剥离法等，都可以有效突出局部研究目标的重、磁效应，以利于对局部异常的定性分析与定量计算。它们可以是局部异常，也可能是仍含有区域场的叠加场，但更简单直观。罗河、大包庄铁矿重磁异常及其剩余异常对比图5、小波变换

近些年来发展起来的小波分析，在信号处理、地震勘探等众多非线性科学领域逐步得到广泛的应用。小波变换引入了多尺度分析思想，在空间域和频率域同时具有良好的局部分析性质，可以将信号通过伸缩、平移聚集到任意的细节加以分析，具有“数学显微镜”的之称。基于这一特点，自上世纪九十年代以来小波分析在重磁数据处理中受到越来越多的专家的重视，并发挥重要的作用。6、三维欧拉反褶积构造反演计算三维欧拉反褶积构造反演技术是一种能够利用重磁网格数据确定地质体位置(边界)和深度的自动化定量反演方法,这种方法并不需要已知地质信息的控制。位场及其梯度与场源位置之间的联系可以通过欧拉奇次方程表示,而场源的不同形状即地质构造的差异则表现为方程的奇次程度,就是所谓的地质构造指数,地质构造指数实质上表现了场随离开场源距离的衰减率。7、构造增强近几年发展起来的又一新的计算方法，它将位场的三个方向导数进行了重新组合，并引入了3个调整因子，一方面突出了位场的梯度带特征，另一方面压制了平稳场时的震荡，效果十分明显8、其他处理方法重磁对应分析、倾斜导数、趋势分析、方差、均值、中心矩等数据分布特征值分析（场分区、基岩填图，异常分类、特定异常信息提取）、曲化平、解释信号。重磁数据处理的方法多种多样，随着计算技术的发展和计算机硬件功能的换代升级，新的处理方法不断涌现。但必须指出的是：每一种计算方法都不是万能的，都有其特定的使用条件；同时，对一个特定的工作地区来说，也不可能将所有的计算方法都使用一遍。所以要求解释人员在具备基本的物探与地质知识的基础上，尽量收集和熟悉测区相关资料，选择最有效的方法加以应用。六、磁异常解释方法1、磁异常定性解释方法：(1)成矿环境分析(2)磁性分析(3)地形分析(4)异常特征分析(5)综合物探方法分析2、多元统计筛选方法（1）判别分析法—以航磁（重力）异常作为判别单元，通过信息量计算确定其变量及其取值。（2）特征分析—按规则网格进行赋值，也通过信息量计算确定其变量及其取值。（3）信息量法—依据矿床地质－地球物理模型，提取找矿标志，在统计分析的基础上确定各标志的赋值条件，从而得到变量。（4）证据权法—按规则网格进行赋值，运用概率统计方法研究变量与成矿的相关性，可用于对航磁异常进行评价。七、定量解释与地质解释1、定量解释定量解释的任务是运用各种定量反演方法求取有关场源（拟探测目标物或目标层）的几何参数和物性参数。定量解释的重磁数据一般应是经过数据处理、分离出目标物（含目标层）的重磁场。2、地质解释和推断（1）地质解释的任务是在定性和定量解释基础上，根据各种地质体的地质—地球物理模型的特征，结合工作区的地质情况，运用地质学的基本原理将这些解释成果转变为推断的地质体或现象，并进而对它们从空间和时间上做出合乎地质学原理的地质解释和推断（2）对工作区内的地质认识和某些结论要放在更大范围的地质背景上加以研究或与邻区加以对比，从而判断其合理性（3）在进行地质解释时要尽量运用地学界较为成熟的新理论、新观点，收集最新的地质资料，并吸纳国内外的最新成果。（4）在地质解释中要针对不同地质任务，合理运用各类的资料和成果。（5）根据定性和定量解释、平面和剖面解释的结果，按照地质学的基本原理编制各类推断成果图（6）对推断成果图件上物探解释出的地质体、地质现象要进行地质解释和推断，阐明它们相互间的关系，以及与已知地质情况的关系；构造和岩浆岩活动对这些地质体、地质现象的控制作用，并对它们的演化过程进行一些推测（7）在确认推断无误的前提下，若原有的地学观点或理论无法对物探推断做出合理的地质解释时，要明确提出质疑。在深入综合分析研究资料后，可按物探推断的结果做出新的地质解释（8）要对推断成果图及地质解释的可靠性加以客观评述，说明存在的问题和不足5、根据定性和定量解释、平面和剖面解释的结果，按照地质学的基本原理编制各类推断成果图3、异常查证八步论与经验（1）先在室内进行定性、定量解释，筛选可能的矿致异常（2）进行现场踏勘查证（Ⅲ级）（3）若认为有找矿意义时，进行大比例尺详查（Ⅱ级）（4）若仍认为有找矿意义时，布置工程验证（Ⅰ级）（5）无论见矿与否，（均应）进行再解释，若认为没有达到验证目的，指导继续验证(6)确认有找矿意义时，估算资源量，转入配合地质普查、详查、勘探(7)勘探结束后，计算剩余异常，以判断有无漏掉的深部和旁侧矿体(8)若计算后有剩余异常，且认为异常是由漏掉的矿体引起时，继续配合补充勘探。八、实际运用中注意事项1、查证异常的模式应是Ⅲ-Ⅱ-Ⅰ，分步进行，Ⅲ级是关键

原地矿部将异常查证分为三个阶段：踏勘检查（Ⅲ级）、详细检查（Ⅱ级）和工程验证（Ⅰ级）。情况简单（例如地表矿、出露好…）运气又好的话，一次Ⅲ级查证就发现了矿，甚至找到了主矿体。然而多数情况下，一次Ⅲ级查证没有查明异常起因，或仅见了规模不大的矿化露头，或仅拣到了矿化转石，难以作出肯定或否定的结论。这时需根据对找矿前景的判断和异常区大小、覆盖情况、寻找矿种肉眼可辨认程度等因素，作出放弃或再次Ⅲ级检查或进入Ⅱ级检查阶段的决定。总之，简单情况下，一次Ⅲ级检查Ⅰ级，复杂一点的是多次Ⅲ级检查Ⅰ级，复杂程度高的地区一次或多次Ⅲ级Ⅱ级Ⅰ级，非常复杂的情况是一次或多次Ⅲ级Ⅱ级多次Ⅰ级。2、验证异常首孔（首批孔）不见矿时对原因要做具体分析，不要轻易放弃（1）矿体形态复杂（安徽安庆铜矿床）（2）推断埋深误差过大（新疆天湖铁矿床）（3）推断矿体产状错误（广东天堂多金属矿床）（4）水系或土壤异常位移（四川大陆乡稀土矿床）（5）受斜磁化影响，矿体不在异常中心下方(河北相二庄铁矿床)（6）刚好打在矿体尖灭处（广东长坑金矿—富湾银矿床）（7）利用综合异常时，对主异常选择不当。（8）地质人员不尊重（不重视）物化探成果，移动验证工程位置所致。3、注意寻找肉眼难识别的矿种（综合找矿）在找矿过程中出现几上几下的原因之一，是化验项目不全，漏掉了肉眼不易识别的矿种。湖北金井咀金矿：1973年验证1∶2000磁和激电异常，布18孔，仅见小岩体、接触带上的蚀变及少量铜矿化，因而停止工作。1985年采岩心原生晕样品，由于分析了Au，发现了Au的高含量，转而找金。1993年提交金储量12吨。4、对有希望的异常要敢于坚持验证到底在世界著名的赫姆洛金矿的发现过程中，戴维·贝尔在前27孔均不理想的情况下，还坚持继续钻探，终于在第28孔中见到主矿体！国内坚持验证、终至成功的矿例：云南大红山铁铜矿床1966年验证磁异常之前，推断矿体埋深100米左右，矿层厚度40m左右。实际于99米深处见矿，但见5层0.5-3米薄矿层后，一直钻到450米未见其它矿体。遇到这种情况，有些人会终止工作。但他们经计算发现，尚有3000nT剩余异常；重新深入研究异常后，推断深部隐伏矿体埋深540米左右，坚持继续钻进。结果于590米深处见矿，矿体总厚181.5米，一个大型铁矿被发现了。5．重视验证后的再解释和井中物化探工作既然地下有矿而第一孔（或第一批孔）不见矿的原因如此之多，那么若一（或几）钻下去不见矿，也不见可引起异常的地质体就停止工作是没有道理的。在这种情况下，应投入井中物探化探工作，寻找井旁、井底盲矿。在无法投入井中物探化探工作时，也应依据验证孔取得的地质、物性资料作为控制条件，由物探、化探人员和地质人员共同进行验证后的再解释工作。并依据再解释结果提出继续验证或停止验证的建议。地质与物探、化探人员结合不够，共同的、反复的研究不够，这也是有些矿区几上几下，拖长见矿周期的重要、常见原因之一。泥河铁矿的发现就是地质专家与物探专家紧密结合，地面工作与地下(井中)物探工作紧密结合的成功范例。九、重磁勘探资料在地质找矿工作中发挥的作用1、航空磁测成果是用于布置地面物化探工作的主要依据之一，在航磁发现的1129个异常（原地矿系统，资料截至日期：1988年）上，已对218个异常进行了检查验证，见矿异常有156处。其中发现的大型铁矿区有霍邱周集沉积变质铁矿，庐江罗河火山岩型铁矿，怀宁月山西马鞍山接触交代型含铜磁铁矿，马鞍山至和县雍镇火山岩型铁矿等，都是航空磁测首先发现异常，经地面检查，钻探验证发现的。在淮北大面积第四纪覆盖区，也以航磁异常为线索，进行了广泛的地面磁法普查与详查，确定了90处磁异常，钻探验证39处，见矿异常19处，通过勘探证实了前常、三铺、王场等18个中小型铁、铁铜及铜镍矿床，突破了淮北有煤无铁的局面。

与此同时，通过航磁资料，发现长江两岸地区，存在两条异常群带，磁场十分复杂，有许多高值磁异常区，明显反映了沿江地区中酸性、中基性岩体的存在，说明了岩浆活动频繁，并确认沿江两岸有一区域性断裂带通过，为该区铁、铜、硫等矿产的控制成矿提供了良好的条件。郯庐断裂是由航磁异常所确定，沿断裂有许多侵入体充填其中，形成了带状异常，确立了我省南北构造分区的一条重要标志界线。在徐蚌地区航磁图上，呈现了东西向的古老基岩的隆起与凹陷，同时又显示了一系列北北东向的断裂等，皖南山区与大别山区，航磁反映了成片的大面积高磁异常区，并都对应了区域性重力低，推测两大山区存在有巨大的岩体。总之，航空磁测为提供了区域地质构造和铁、铜、硫等矿床赋存情况的宝贵资料，地质效果十分显著。2、区域重力成果在地质找矿实践中同样发挥了不可替代的作用。除1∶20万重力在区域地质、深部构造格架研究、圈定煤田盆地范围方面作用外，上世纪70年代以来，相继在庐枞、怀宁、贵池、宁芜、繁昌、徐宿、霍邱、蚌埠-五河等重要成矿区带开展了1∶2～10万大比例尺重力测量，与航磁、电法、化探等方法配合，对研究重点矿集区的成矿地质背景，查明成矿有利地质条件，预测远景区起到重要作用。并直接或间接发现大鲍庄、