金属矿探测地球物理方法的运用

金属矿地球物理勘探方法技术运用主要内容第一部分地球物理勘探的基本概念第二部分常见地球物理找矿方法简介第三部分金属矿探测物探方法运用第四部分工作中需要注意的几个问题第一部分

地球物理勘探的基本概念第一部分：地球物理勘探的基本概念一、地球物理勘探简称物探。它是以地下物质（岩石或矿体）的物理性质（密度、磁性、电性、弹性、放射性等）差异所引起的物理现象为研究对象，用不同物理方法和仪器，探测天然或人工地球物理场的变化。通过对上述变化的分析、研究，推断和解释地质构造、矿产分布及人为因素在地下所产生的各种情况（古墓、管线、污染范围等）。二、主要的物探方法重力勘探、磁法勘探、电法勘探、地震勘探、放射性勘探等。目前在固体矿产勘查中应用最多的是前三类。依据工作空间的不同，又可分为地面物探、航空物探、海洋物探、地下物探。第一部分：地球物理勘探的基本概念

三、物探方法使用的参数密度变化：重力勘探、地震勘探的物理基础

导磁率变化：磁力勘探、电法勘探的物理基础

导电率变化：电阻率法的物理基础

极化率变化：激发极化法的勘探基础核辐射变化：放射性勘探的物理基础

地质体的组分，含量，孔隙度，渗透率，结构、构造均影响其上述物理特性的变化。

第一部分：地球物理勘探的基本概念四、物探方法运用的前提（一）探测目标与围岩应有明显的物性差异。（二）勘查对象应具有一定的规模和合理的深度。（三）探测地质体异常应能从干扰因素中识别与提取。第一部分：地球物理勘探的基本概念五、金属矿地球物理勘探简称金属物探，是以探测金属矿为目标的地球物理勘探。由于金属矿的种类、成因、物理性质和赋存条件极其复杂，往往需要综合采用基于不同物理参数的多种物探方法进行工作。其中应用最广泛的是电法和电磁法勘探、磁法勘探、重力勘探和金属矿测井等。第一部分：地球物理勘探的基本概念第一部分：地球物理勘探的基本概念六、场源形式有源（主动源）法——地震、电法。无源（被动源）法——磁法、重力、电法、天然地震、放射性、地温等六、物探异常（一）异常指地质体与围岩有物性差异引起的地球物理场的变化。如探测目标为磁性体而围岩为非磁性体（或磁性很弱），在地表测量磁场时所测得磁场的变化。（二）正异常异常场强度的数值高于正常场的统称正异常。（三）负异常异常场强度低于正常场的统称负异常。第一部分：地球物理勘探的基本概念（四）区域物探异常由区域地质因素（多为分布范围较广、埋藏较深的地质体）引起的物探异常称为区域异常。如由区域地质构造等因素引起的重力异常。（五）局部异常由局部地质因素（多为埋藏较浅、分布范围较小的地质体）引起的物探异常称为局部异常。如在区域重力异常背景上出现的重力高或重力低等都称为局部异常。第一部分：地球物理勘探的基本概念七、其他

（一）正演已知地质体的赋存状态（形状、产状、物性参数，求场（异常）的过程。（二）反演由地球物理异常的分布确定地质体的赋存状态（形状、产状、空间位置）和物性参数（密度、磁性、电性、弹性、速度等）的过程。

第一部分：地球物理勘探的基本概念（三）多解性

1、地球物理场的等效性

2、地质因素引起的（四）重、磁数据处理

1、延拓、化极—进行场的分区，推断地质体的性质、规模、产状

（1）向上延拓将观测面上的实测异常值通过位场转换的方法，换算到观测面以上某一高度上的异常。其目的是压制、削弱局部异常，突出深部地质体异常。

第一部分：地球物理勘探的基本概念第一部分：地球物理勘探的基本概念（2）向下延拓将观测平面上的实测异常值，通过数学插值外推的方式，换算到观测平面以上某一深度的异常。其目的是压制区域异常，突出局部异常。

2、化极

是一种将斜磁化条件下的磁异常换算成垂直磁化条件下的磁异常的磁场换算方法。因斜磁化的原因，磁异常比较复杂，采用化到地磁极可使异常直观简单，较易解释。第一部分：地球物理勘探的基本概念

3、线性构造的信息增强与边界提取（1）方向导数（2）水平梯度模

4、场的分离（1）小波变换（2）滤波（3）滑动平均第二部分常见地球物理找矿方法简介一、重力勘探（一）重力勘探的概念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、大小和形态，从而对工作地区的地质构造和矿产分布情况作出推断的一种方法。方法的理论依据是万有引力定律，所要求的地球物理条件是勘探对象与围岩有一定的密度差异，其体积足够大，能产生用现代重力仪可以观测到的重力异常。第二部分常见地球物理找矿方法简介重力勘探的基本原理重力测量是通过观测地球表面重力场的变化来研究地质构造和找矿等地质问题的一种古老和成熟的物探方法，由于岩矿石的密度差异而产生的重力效应，称为重力异常。目标物与围岩有密度差异第二部分常见地球物理找矿方法简介（二）布格重力异常

重力仪的观测结果，经过纬度改正、高度改正、中间层改正、地形改正以后得到的重力差。布格重力异常一般用相对重力测量的方法求得，测点的各项改正是相对于总基点的。布格重力资料是重力勘探的基础资料。第二部分常见地球物理找矿方法简介

（三）布格重力异常的各项改正

重力的各项改正是为了将每个测点归一到同等条件进行比较的，改正后消除了地形起伏和因测点地理位置差异带来的影响。

1、地形改正：在每个测点上，为消除测点周围地形起伏对观测结果影响的改正。由于重力测量的是重力场的垂直分量，高于测点平面以上的多余物质和这个平面以下缺失的物质都使观测重力值减少，所以地形改正总是正值。

2、中间层改正：地形改正之后测点与总基点之间是一层厚度为h的物质层，测点与总基点间的这层物质影响称为中间层影响。为消除这层物质对重力结果的影响的改正称为中间层改正。第二部分常见地球物理找矿方法简介

3、高度改正

为了消除测点距地心远近而进行的改正。经过地形改正和中间层改正后，重力测点仍然位于距离总基点垂直高度为h的空间，到地心的距离有差异。

4、纬度改正地球的正常重力场中各点的重力值是随纬度的增加而增大的，在重力观测结果中消除测点在不同纬度时由于正常重力场的变化所产生的影响。

第二部分常见地球物理找矿方法简介第二部分常见地球物理找矿方法简介

二、磁法勘探

（一）磁法勘探的概念

自然界的岩石和矿石具有不同的磁性，可以产生不同的磁场，它使地球磁场在局部地区发生变化，出现地磁异常。利用仪器发现和研究这些磁异常，进而寻找磁性体和研究地质构造的方法称为磁法勘探。

（二）地磁场

指地球周围分布的磁场，地球磁场近似于中心偶极子的磁场。

磁法勘探的基本原理第二部分常见地球物理找矿方法简介利用岩矿石的磁性差异，及其在空间产生的磁异常来研究解决地质问题。（三）磁化率

是一个衡量介质被磁化难易程度的量（四）感应磁化强度

位于岩石圈中的地质体，它们受现代地磁场的磁化而具有的磁化强度，叫感应磁化强度（五）剩余磁化强度

岩矿石在生成时，处于一定条件下，受当时地磁场磁化，成岩后经历了漫长的地质年代所保留下来的磁化强度，称为剩余磁化强度，它与现代磁场无关。是一个矢量，大小可通过磁性标本测得，其方向则需要通过采取定向标本测定。第二部分常见地球物理找矿方法简介（六）岩矿石的磁化强度

表征岩（矿）石磁性的物理量是感应磁化强度和剩余磁化强度。感应磁化强度与岩矿石的磁化率和地磁场强度成正比。岩矿石的磁化强度是感应磁化强度与剩余磁化强度的矢量和。第二部分常见地球物理找矿方法简介三、电法勘探

（一）电法勘探的概念

根据岩矿石的电学性质的差异来找矿和研究地质构造的一组地球物理方法，它通过仪器观测人工的、天然的电场或交变电磁场，分析、解释这些场的特点和规律，达到找矿的目的。

第二部分常见地球物理找矿方法简介（二）电法勘探的分类电法勘探的分类很多：场源特性：直流、交流；天然场、人工场产生异常的电磁场原因：传导类、感应类研究的物性参数：导电性、激发极化特性

第二部分常见地球物理找矿方法简介

在金属矿探测方面，地质人员从成果应用的角度，掌握以研究物性参数分类的方式最好、最实用，也就是掌握两大基本方法：电阻率法和激发极化法。第二部分常见地球物理找矿方法简介1、电阻率法：是根据岩石和矿石导电性、导磁性的差别，研究地下岩矿石电阻率变化，进行找矿勘探的一种方法。是以岩矿石电阻率差异为物质基础的。第二部分常见地球物理找矿方法简介2、激发极化法

在人工电流场一次场的作用下，具有不同电化学性质的岩矿石，由于电化学作用将产生随时间变化的二次场，这种物理化学作用称为激发极化效应，根据岩矿石的激发极化效应来寻找金属矿床的一组方法称为激发极化法。第二部分常见地球物理找矿方法简介电阻率法第二部分常见地球物理找矿方法简介视极化率第二部分常见地球物理找矿方法简介3、电阻率法与激发极化法比较电阻率法：引起电阻率异常的地质因素众多，多解性强。如矿体为低阻特征时，岩溶、断裂构造、低阻地层等会引起低阻异常，很难区分矿与非矿异常。第二部分常见地球物理找矿方法简介激发极化法：一般来说电子导体的具有较强的激发极化效应，岩矿石中金属矿物的含量越高激发极化效应越强，所以激发极化法在金属矿探测中往往具有良好的探测效果。第二部分常见地球物理找矿方法简介激电法的特点1、能探测各种结构的金属矿就方法原理来说，激电法能够寻找各种结构的金属矿。它是目前能探测与围岩无明显导电性差异的浸染状金属矿的唯一的电法勘探方法。例如在寻找占世界铜矿储量半数以上的斑岩型铜矿床时，激发极化法是最重要的物探方法。第二部分常见地球物理找矿方法简介2、干扰因素较少且有可能识别和去除激电法不像大多数其他电法勘探方法那样会因地形和离子导电性差异而产生假异常。石墨、石墨化、炭化岩石和无工业价值的矿化可以产生激电异常，是严重的干扰。谱激电法的出现和发展，使识别这些干扰异常和矿异常有了可能。第二部分常见地球物理找矿方法简介3、具有较大的探测深度和克服低阻覆盖层影响的能力一般电磁法受低阻覆盖层屏蔽影响大，不利于探测低阻覆盖层下的深部矿体。相比之下，偶极装置的激电法克服低阻覆盖层影响，寻找深部矿体的能力要比其他方法都强。第二部分常见地球物理找矿方法简介重要结论：从上述激电法的三大优点可见，不论是当前还是以后，在寻找金属矿时，激电法都是而且必然是最主要的电法勘探方法。第二部分常见地球物理找矿方法简介电阻率法施工方便，经济快速；激发极化法由于供电系统设备笨重，施工困难、成本高、效率低。第二部分常见地球物理找矿方法简介（三）金属矿勘探常用的电法方法简介1、剖面法：是指供电和测量电极之间的距离经选定后保持不变，且同时沿一定剖面方向逐点进行观测以研究沿剖面方向一定深度范围内岩矿石电阻率和极化率变化的一种方法。测量视电阻率时称为电阻率剖面法，当以测量视极化率为主，同时测量视电阻率时，称为激发极化法剖面法。第二部分常见地球物理找矿方法简介常见的剖面法装置：对称四极剖面法偶极剖面法联合剖面法中间梯度法第二部分常见地球物理找矿方法简介2、电测深法：（1）直流电测深法包括电阻率测深和激发极化测深。是在地面上的一个测点上，通过逐次加大供电极距，研究该测点下垂直方向电阻率和极化率变化情况的一组方法。第二部分常见地球物理找矿方法简介（2）频谱激电法（SIP法或CR法）通过研究岩矿石的激发极化特性随频率的变化，用柯尔—柯尔参数描述激电谱性的激发极化法。用ρa（视电阻率）、m（视充电率）、τ（时间常数）、c

（频率相关系数）4个柯尔—柯尔参数来很好地定量描述岩、矿石的激电谱，用岩、矿石的4个参数来评价激电异常。第二部分常见地球物理找矿方法简介除了一般激电法的优点外，还有以下特点：1、区分矿与非矿2、勘探深度大第二部分常见地球物理找矿方法简介第二部分常见地球物理找矿方法简介（3）可控源音频大地电磁法（CSAMT）

可控源音频大地电磁法，是针对大地电磁法的随机性和信号微弱，改用可以控制的人工场源，故称可控源，又因使用的是音频段频率，所以把它称作可控源音频大地电磁法。

它通过测量电场(Ｅｘ)与磁场(Ｂｙ)的水平分量求取地下介质的电阻率.

第二部分常见地球物理找矿方法简介

视电阻率ρｓ公式（卡尼尔电阻率）当介质的电阻率(ρ)固定时,电磁波的有效穿透深度Ｈ(或探测深度)与频率ｆ成反比;高频时,探测深度浅;低频时,探测深度深.可以通过改变发射频率来改变探测深度,达到频率测深的目的。第二部分常见地球物理找矿方法简介CSAMT的特点：

1、工作效率高

2、勘探深度大其勘探深度在数十m至2～3km之间。

3、垂向分辨力好

4、水平方向分辨能力高

5、地形影响小

第二部分常见地球物理找矿方法简介6、高阻的屏蔽作用小

CSAMT法使用的是交变电磁场，因而它可以穿透高阻层，有些无法用直流电法探测的高阻层下的地质体，用CSAMT法可得到好的效果。7、CSAMT法也常被下列问题所困扰场源的各种影响，静位移效应，低阻覆盖层下的深部探测，三维问题的正反演等。第二部分常见地球物理找矿方法简介第二部分常见地球物理找矿方法简介（4）瞬变电磁法瞬变电磁法或称时间域电磁法是以不接地回线或接地线源通以脉冲电流为场源，以激励探测目的物感应二次电流，在脉冲间隙测量二次场随时间变化的响应。瞬变电磁法工作原理示意图第二部分常见地球物理找矿方法简介第二部分常见地球物理找矿方法简介瞬变电磁法的特点：

1、穿透高阻能力强

2、勘探深度大，分层能力强，对低阻异常反应灵敏

3、测感应磁场，受地形影响小

4、测量方式（装置）：中心回线、重叠回线、大定源组合等，地井系统。

5、线圈点位、方位或接收距要求相对不严格，测地工作简单，工效高。第三部分金属矿探测物探方法运用第三部分金属矿探测物探方法运用一、直接找矿与间接找矿（一）直接找矿当矿体的物性、规模和埋深（或与观测点的距离）等条件能满足物探在地表或地下矿体周围测得矿体的异常时，则可以在地表或地下采用物探直接找矿方式进行深部找矿。（二）间接找矿用物探等勘查技术方法取得深部控矿、容矿、含矿地质体或地质现象（岩体、地层、接触带、破碎带、火山机构、褶皱带、沉积盆地等）的信息，经过解释和定量反演，编绘成前述目标地质体（特别是深部目标地质体）的推断立体地质图，根据成矿规律、成矿模式和矿产预测准则，在推断立体地质图上圈出矿床（矿体）可能的部位，通过钻探（或其它深部探矿工程）发现深部矿体，这就是间接找矿方式。第三部分金属矿探测物探方法运用当矿体与围岩的物性无差异，不能满足物探直接找矿条件时，或物性虽有差异，但矿体规模小而埋深又大，不能满足物探在地表直接找深部矿的条件时，为了在地表找深部矿，应该采用物探间接找矿方式进行深部找矿。物探间接找矿时的目标地质其体积远大于矿体，因此，发现它们要容易些。第三部分金属矿探测物探方法运用（三）综合物探找矿是针对特定的勘探对象和勘探任务，为了达到最佳勘探效果，采用地球物理方法的组合，它可以降低单一物探方法在解释方面存在的多解性的问题，提高物探解释的可靠性。

事实上，物探方法在直接找矿方面，发现深部矿的异常难，区分这些目标体的异常是否为矿致异常难度更大，所有这些需要采用综合方法。另外物探方法在间接找矿方面，为了克服异常解释的多解性也需要采用综合方法。第三部分金属矿探测物探方法运用（四）矿产勘查物探方法的选择

地球物理勘查方法种类很多，对待具体的地质找矿问题必须针对方法特点进行选择，主要从以下考虑。

（一）根据不同的勘查阶段，选择相应的工作方法

一般矿产勘查阶段不同，需要解决的地质任务也不同，例如：在矿产勘查的普查阶段：主要查明区域性成矿环境、成矿条件和矿产可能的分布规律，故多投入重磁测量和部分电法工作。第三部分金属矿探测物探方法运用矿产详查阶段：

主要是查明局部地区的成矿环境、成矿条件和勘探靶区，故多投入各种电法、磁法，有时也投入重力法。

在矿产勘查勘探阶段：主要配合钻探查明矿体的形态、产状和范围故以地下物探和地面物探勘探剖面或精测剖面上的定量解释为主。第三部分金属矿探测物探方法运用（五）根据具体地质任务性质，针对方法特点、选择相应的方法和方法组合

1、寻找强磁性的铁矿，可开展磁法勘探，强磁异常往往与矿体相对应，可用于直接找矿。

2、一般来说，侵入岩体具有高磁性，低密度的特点，因此在普查阶段可投入磁法和重力工作，高磁、相对重力低体往往反映了隐伏岩体。

第三部分金属矿探测物探方法运用

3、火山岩体一般具有较强的磁性，但其磁性很不均匀，可用磁法来圈定火山岩的分布范围。

4、多金属硫化矿的极化率一般较高，用激发极化法效果较好。（六）在方法选择上要坚持具体情况具体分析，不能生搬硬套第三部分金属矿探测物探方法运用第三部分金属矿探测物探方法运用地质体物性特点任务可采用的物探方法岩体酸性岩多为低密度、无—弱磁性，中性岩多有磁性、密度不高，基—超基性岩磁性强、密度高；与围岩之间的电性、速度是否有差异，决定于围岩的岩性圈岩体，确定形态重力、磁测为主，并配以大功率电测深类电法。个别采用地震勘查法。地层沉积岩一般无磁性，个别页岩、砂岩有弱磁性，老变质岩多有磁性；页岩、砂岩、灰岩、老变质岩之间在电阻率、密度和速度方面有差异圈出、追索含矿或控矿的地层，确定其埋深、厚度及褶皱变化等大功率电法（常规电阻率测深法、IP测深法、CSAMT法等）为主，重力、磁法（磁性地层），个别采用地震勘查法。接触带

侵入岩与沉积岩、侵入岩与老变质岩间的接触带，在磁性或密度或电性方面有差异；接触带产生的蚀变、矿化可作为单一探测目标。圈出、追索控矿接触带，并确定其埋深、在深部的变化、形态等磁法、重力法为主。配以常规电阻率法、CSAMT法等电法。大功率IP法了解蚀变或矿化带。破碎带多为低密度。含水时呈低电阻；磁岩石中的破碎带磁性减弱。非—弱磁性岩石的磁性岩脉显磁性，破碎带同时有矿化蚀变时可能为低阻。有激电特性、磁性。非—弱磁性岩中破碎带充有磁性岩脉时显磁性圈出、追索控矿或含矿破碎带、断裂带，确定其埋深、在深部的变化、形态。磁法、电阻率法、CSAMT法为主，个别采用重力和IP法。第三部分金属矿探测物探方法运用地质体物性特点任务可采用的物探方法火山机构一般火山机构具磁性，酸性火山岩磁性弱、密度低，基性火山岩磁性强、密度略高，重磁场多呈圆型或弧型，中心场低、周围环型场高，其与围岩的电性可能有一定差异圈控矿或含矿火山机构（火山口、火山颈、火山通道等），并了解其在深部的变化、形态等磁法、重力法为主，配以常规电阻率测深法、CSAMT法等电法。褶皱带褶皱带是指沉积岩地层的褶皱，其特点即沉积岩地层的特点圈出、追索含矿或控矿的褶皱带，并确定其埋深、厚度及褶皱变化。采用的方法与探测地层相同。沉积盆地中新生代盆地多呈低密度、无磁性，电性和速度因地层而异，数值均不高；古生代盆地一般也无磁性。密度、电阻均偏高，速度因地层而异。圈出沉积盆地的范围，了解基底深度和岩性，目标层的深度、厚度等。大功率电测深法、CSAMT法为主，磁测、重力法等方法。个别应采用地震勘查法。第三部分金属矿探测物探方法运用例如，在鄂东南地区一、直接找矿磁铁矿与围岩的磁性差异巨大，密度差异也很明显。用磁法配合重力找磁铁矿。如程潮铁矿。二、间接找矿（一）岩体：中酸性岩体具有中等磁性，酸性岩体弱磁性，岩体的密度一般比围岩要低。用重力和磁法找岩体。（二）接触带：磁性岩体相对围岩磁性较高、密度较低，可用磁法和重力圈定岩体；弱磁性岩体的密度一般较围岩低，可用重力方法圈定岩体。第三部分金属矿探测物探方法运用（三）大理岩（矽卡岩）俘虏体：相对岩体来说大理岩（矽卡岩）俘虏体的密度高、电阻率高、磁性低，可用重力，磁法、电阻率法。（四）断裂构造：岩石受断裂构造作用后，岩石破碎，密度和电阻率都会降低，可用重力和电阻率法。（五）矿化蚀变带：与围岩相比具有较高的极化率，用激电法。第三部分金属矿探测物探方法运用第三部分金属矿探测物探方法运用第三部分金属矿探测物探方法运用第三部分金属矿探测物探方法运用第三部分金属矿探测物探方法运用第四部分工作中需要注意的几个问题第四部分工作中需要注意的几个问题一、加强物性工作标本采集的目的性标本采集的代表性岩（矿）石性定名的准确性岩（矿）石物性参数测定的全面性标本物性测定方法的正确性标本测试结果统计的客观性二、加强综合研究，提高物探工作效果目前项目工作存在着重工作量的完成，忽视对成果的认识，物探技术设计正确制定后，正确实施设计，保证每个环节都不出问题，要靠有责任心的高素质的物探技术人员。当前面临的局面是这方面的技术人员少，新手多，缺少实际经验；缺乏基本的地质知识，不会利用地质资料，对异常的解释不深入有的甚至完全没有；个别人缺乏责任心，缺乏职业道德，不按设计和规范执行。这些严重地影响了物探工作效果，这个问题需要引起高度的重视。第四部分工作中需要注意的几个问题第四部分工作中需要注意的几个问题提高物探效果的途径：1、加强责任心、事业心2、加强地质、地质矿产知识的学习3、加强对工作区前人工作资料的收集、理解4、加强物探与地质的有效结合5、建立区内地质-地球物理模型6、异常解释坚持从已知到未知的原则7、综合研究贯穿于野外工作的始终8、根据具体问题，灵活运用物探方法（鄂西铅锌矿、两路口）三、重视扫面中的异常检查工作（一）这是一项承前启后的工作

1、是整个项目生产的一部分

2、是开展下阶段工作的重要依据（二）是在对现有资料充分认识的基础上进行的（三）必须制定异常检查方案