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物探与化探, 2018, 42(5): 952-961 doi: 10.11720/wtyht.2018.1211

方法研究·信息处理·仪器研制

航磁、航空TEM数据精细化处理手段在黑龙江嘎来奥伊地区矽卡岩型铅锌矿的应用研究

朱琳1,2, 赵丛1,2,3, 丁继双4, 江民忠1,2, 骆燕1,2, 彭莉红1,2, 宁媛丽1,2, 欧阳游1,2

1. 核工业航测遥感中心,河北 石家庄 050002

2. 中核集团 铀资源地球物理勘查技术中心(重点实验室),河北 石家庄 050002

3. 东华理工大学地球物理与测控技术学院,江西 南昌 330013

4. 黑龙江省地质调查研究总院,黑龙江 哈尔滨 150036;

Application of aeromagnetic and airborne TEM refined data processing in skarn type lead-zinc ore in Galaiaoyi, Heilongjiang Province

ZHU Lin1,2, ZHAO Cong1,2,3, DING Ji-Shuang4, JIANG Min-Zhong1,2, LUO Yan1,2, PENG Li-Hong1,2, NING Yuan-Li1,2, OUYANG You1,2

1. Airborne Survey and Remote Sensing Center of Nuclear Industry,Shijiazhuang 050002,China

2. Key Laboratory of Uranium Resources Geophysical Exploration Technology,China Nuclear Industry Group Company,Shijiazhuang 050002,China

3. School of Geophysics and Measurement-control Technology,East China University of Technology,Nanchang 330013,China

4. Geological Survey Institute of Heilongjiang Province, Haerbin 150036, China

收稿日期: 2017-05-9   修回日期: 2018-03-21   网络出版日期: 2018-10-05

基金资助: 黑龙江省基金项目黑龙江省大兴安岭成矿带航电方法试验项目.  KCZX-YCCZ-2015032

Received: 2017-05-9   Revised: 2018-03-21   Online: 2018-10-05

作者简介 About authors

朱琳(1989-),女,工程师,2010年毕业于东华理工大学勘查技术与工程专业,主要从事航空物探勘查技术生产应用与研究工作。Email:348936541@qq.com 。

摘要

对航磁和航空TEM数据精细化处理手段——磁化强度矢量反演和Maxwell板状体反演进行了简单介绍,并以黑龙江嘎来奥伊地区矽卡岩型铅锌矿为例,阐述了两种处理手段在该地区实测数据的处理结果,总结出一套数据处理、分析及解释的思路,即磁化强度矢量反演加视电阻率剖面能够分析成矿环境,分析提取矿致异常,继而采用Maxwell对异常地段进行板状体反演,模拟矿体(低阻体)在地下的分布位置,从而指导钻孔布设,在已知矿区的试验效果较好。

关键词: 航磁 ; 航空TEM ; 磁化强度矢量反演 ; Maxwell板状体反演 ; 嘎来奥伊

Abstract

This paper introduces the refineddata processing of magnetization vector inversion and Maxwell plate inversion, and takes the skarn type lead-zinc mine in Galaiaoyi area of Heilongjiang province as an example, summed up a set of data processing, analysis and interpretation of the idea that the magnetization vector inversion with the apparent resistivity profile can analyze the metallogenic environment, analysis and extraction of ore caused by abnormal, and then use Maxwell has a plate-like inversion of the abnormal lot to simulate the distribution of the orebody (low-resistance) in the ground, thus guiding the drilling and laying, and the test results in the known mining area are better.

Keywords: aeromagnetic ; airborneTEM ; magnetization vector inversion ; EMIT maxwell inversion ; galaiaoyi

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本文引用格式

朱琳, 赵丛, 丁继双, 江民忠, 骆燕, 彭莉红, 宁媛丽, 欧阳游. 航磁、航空TEM数据精细化处理手段在黑龙江嘎来奥伊地区矽卡岩型铅锌矿的应用研究. 物探与化探[J], 2018, 42(5): 952-961 doi:10.11720/wtyht.2018.1211

ZHU Lin, ZHAO Cong, DING Ji-Shuang, JIANG Min-Zhong, LUO Yan, PENG Li-Hong, NING Yuan-Li, OUYANG You. Application of aeromagnetic and airborne TEM refined data processing in skarn type lead-zinc ore in Galaiaoyi, Heilongjiang Province. Geophysical and Geochemical Exploration[J], 2018, 42(5): 952-961 doi:10.11720/wtyht.2018.1211

0 引言

近十年来,出现了以加拿大Geotech公司VTEM(多用途瞬变电磁法)测量系统为代表的多种航空瞬变电磁测量系统,该类系统采用直升机为平台挂载测量线圈等设备,能够克服地形、地貌复杂条件的影响,快速高效地完成大面积的物探测量任务,大功率、二分量甚至三分量的数据采集方式能够保证数据高信噪比和高分辨率,为地形地貌复杂区和矿产隐伏区的矿产勘查工作提供了一种有效的手段。

伴随着计算机硬、软件的发展,使得物探数值模拟技术能力大大提高,而物探系统硬件技术水平的提升,确保了获得高质量的数据,也使得数据处理成果的精细化提高或对以往的处理思路进行改进,硬件、软件互相促进,一系列的数据处理新方法和新手段应运而生。如利用EMIT公司的Maxwell软件反演求取一个或多个板状导体产生特定的电磁异常的组合来拟合实测dB/dt曲线,以此模拟地下矿体(低阻体)的分布形态,进而为分析地下矿体(低阻体)的空间展布形态提供参考;又如,通常进行磁三维反演时假设地球磁场方向与磁异常磁场方向相同,只考虑感磁影响,但是近年来的研究中发现,剩磁及其他因素的影响是普遍存在的,此时磁异常的磁场方向与地球磁场方向并不相同,而当存在剩磁影响时,磁数据的反演是很复杂的,按照假设进行反演会导致反演结果出现较大误差[1,2,3,4]。2012年,Geosoft公司的Robert G. Ellis则提出了磁化强度矢量反演(magnetization vector inversion,MVI)方法,不再区分磁化强度的源头问题,而是利用层析成像的思想,以磁总场数据为基础,计算3个标量磁化强度振幅、磁化强度在地磁场的投影及其在垂直地磁场分量的振幅进行三维反演,得到地下三维视磁化率分布模型,并将研制的相关数据处理模块加载到了Oasis Montaj软件[1,2,3,4,5]

嘎来奥伊地区位于大兴安岭成矿带北段,处于额尔古纳地块与大兴安岭早古生代陆缘增生带结合部位,是大兴安岭成矿带的重要组成部分。区内岩浆活动频繁,中生代火山岩发育,多金属矿成矿条件较好、矿产资源丰富、成矿潜力较大[4,5,6]。但受地形及森林覆盖等因素影响,工作难度大、工作程度低[7],加之近年来受林业、环保等因素影响,工作难度越来越大,2015年核工业航测遥感中心使用VTEM系统在该地区进行了勘查试验工作,获得了高精度的航空TEM数据和航磁数据,针对区内已发现的矽卡岩型铅锌矿床进行了目前较为先进的Maxwell板状体反演和磁化强度矢量反演(MVI)处理,形成了一套分析解释思路,取得了较好的效果。

1 基本原理

1.1 MVI基本原理简介

目前,磁场数据的三维反演已经较为广泛,在大多数的三维反演中都假定地质体磁信号的响应均来自感生磁场的影响,即假设场源中不存在剩磁,磁化方向与地磁场的方向一致,进而进行反演计算。然而,在最近十年的研究中发现,实际地质情况非常复杂,剩磁对磁场信号的影响不可忽略,并且在感生磁场的假定条件下,剩磁的存在使得反演计算会出现较大的偏差,进而影响对资料的认知程度,导致资料解释不准确。针对如何处理剩磁影响继而进行反演的数据处理思路目前主要为两种:第一种为估计磁化方向,然后消除掉剩磁影响或者直接将磁化方向用于三维反演,缺点是在反演时适用的条件较为苛刻,虽然逐渐在改进,但是估计磁化方向时仍不简便;第二种为将原始磁异常转化为受剩余磁化方向影响小、和场源位置对应关系较好的转换量,然后利用转换量再进行三维反演,其缺点是在获得转换量的同时,也消除了大量的磁异常的位置信息,使得反演结果无法辨别地质体产状,仅能反映出场源体的大致位置[1,4]

Robert G. Ellis于2012年提出了磁化强度矢量反演,有别于以上的处理思路,MVI在进行处理时,不再假设磁源是否为地磁场和与剩磁有关。

根据静磁学,空间中rj点位置处的磁化强度为M(r)的体元产生的磁场B(rj)存在如下关系:

[1]

该等式直观显示出磁化强度矢量M(r)是反演中的参量。利用层析成像思想,假设将地下介质V剖分为Nvk子体,每个子体的磁化强度用mk表示,磁化方向唯一,那么:

[1]

这就定义了一个正演的问题:给出一组体元的磁化强度mk(k=1,2,…,N),则可知每个体元位置处的磁场值Bj。方便起见,将(2)式简化为:

B=Gm。[1]

由(3)式可知,磁化强度矢量反演为通过给B一个合适的正则化条件来求解m。选择Tikohonov最小梯度法进行正则化计算,反演问题就成为用式(4)解m[1]

[1]Minφ(m)=φD(m)+λφM(m),φD(m)=jMGjm-Bjej2,φM(m)=γ3|wγγm|2+|w0m|2,λ:φD(m)=xT2

式(4)中,第一行,总目标函数中的φ为数据项φD和模型项φM的总和,λ为Tikohonov正则化参量;第二行,根据等式(3)和与每个数据点相关的误差ej,定义数据目标函数;第三行,根据模型梯度∂γm和模型幅度,以及必须的加权项wγ和w0,给出模型目标函数;第四行指出,Tikohonov正则化参量λ的选择依据是与数据十分匹配的卡方检验( xT2)[1]

在计算过程中加入磁总场数据算得的磁化强度在地磁场的投影及其在垂直地磁场分量的振幅能够使计算变得简单,完成后即获得整个测量区域的三维视磁化率反演数据模型[1-3,5]

1.2 Maxwell板状体反演简介

EMIT Maxwell瞬变电磁数据处理软件是由澳大利亚电磁成像技术公司开发的商业软件,能对频率域、时间域及航空瞬变电磁测量数据进行建模、正演及反演,可以和GeosoftOasis Montaj软件无缝结合使用,功能强大。

Maxwell正反演通过求取一个或多个产生特定的电磁异常特征的板状导体,来模拟地下矿体(低阻体)的分布形态,指导探矿钻孔设计。图1为通过使用Maxwell软件对几种标准板状体模型进行反演,获得反演板状体信息[10]

图1

图1   不同模型的dB/dt(ZX分量)曲线电磁响应特征信息


板状体反演为针对异常目标的反演,因此选择异常目标则非常重要,根据获得资料的电性特征、磁性特征等物性资料结合已知地质资料综合分析,大致确定目标异常由地下矿体引起。反演目标确定后,选取目标附近测点的坐标位置、高度、数字地形模型、ΔT垂向一阶导和电磁时间道数据和测量装置的供电波形数据,形成反演前的数据文件。然后就是进行正演拟合,通过调整板状体的空间位置参数、板状体的宽度、厚度、倾角、走向、埋藏深度和电导参数等拟合正演曲线与实际观测响应曲线。有时需要采用多个板状体的组合来拟合。当正演曲线与观测曲线完全拟合时,也就确定板状体的所有参数。最后进行反演,则是软件自动完成,完成后即可确定板状体的空间赋存状态,得到对模拟矿体的空间展布特征,继而可以进行进一步的钻探工作。

通过对以上MVIMaxwell板状体反演的简单介绍,可以发现两种处理手段都能够实现精细化的反演,获得令人满意的数值模拟效果。

2 应用实例

2.1 地质概况及电、磁特征

2.1.1 矿区地质

下嘎来奥伊河铅锌矿床位于额尔古纳成矿带的白卡鲁山成矿远景区的西段北缘,下嘎来奥伊河南侧,受区域上的NE向盘古河—卡马兰河深大断裂南段的次一级NW向苏鲁乌亚河断裂和EW向的下嘎来奥伊河断裂控制,是一典型的矽卡岩型多金属矿床[10]

图2可知,矿区内地层有新元古界—下寒武统倭勒根岩群吉祥沟组[(Pt31)j]和早白垩世光华组(K1gn)。第四系分布于北部和西南部河流两侧的河谷中。其中新元古界—下寒武统倭勒根群吉祥沟组主要分布在矿区的中北部,呈北西向展布,主要为一套变质岩,大理岩多占据向型或背型构造的核部,并被晚期岩浆岩侵入,在接触带多交代形成矽卡岩、硅化蚀变带,是矿区的赋矿层的主要层位。光华组(K1gn)是一套喷溢相、暴发空落相酸性火山岩及其碎屑岩建造,属于区域的亚力盖河火山洼地的北东段,并受区域内的亚力盖河古火山口和矿区南西部的火山口控制,呈NE向分布。矿区内的岩浆岩主要有早寒武世、早白垩世花岗岩等侵入岩类、早白垩世光华期火山岩和脉岩。

图2

图2   下嘎来奥伊河铅锌多金属矿区地质

1—现代冲积层、砂、砂砾;2—凝灰岩、凝灰熔岩、角砾凝灰岩、含角砾凝灰熔岩;3—英安岩、流纹质英安岩;4—砾岩;5—流纹岩、流纹质凝灰熔岩、英安质流纹岩;6—石英岩、变砂岩;7—片理化变酸性岩、变流纹岩;8—片理化变中性火山岩、变安山岩;9—片岩、绢云母片岩、绢云绿泥石片岩、石英片岩;10—厚层状大理岩、局部夹薄层状大理岩;11—花岗闪长岩;12—细粒花岗岩;13—斜长花岗岩;14—二长花岗岩;15—花岗斑岩;16—闪长岩;17—角闪正长岩;18—中—中细粒花岗闪长岩;19—中细粒花岗岩;20—流纹岩;21—石英脉;22—花岗斑岩;23—闪长岩;24—闪长玢岩;25—矽卡岩;26—角岩;27—地质界线;28—不整合界限;29—地质产状;30—推测断层及编号;31—破碎带/破碎带断石产状(倾向/倾角);32—火山机构断层;33—探槽及编号;34—剖面线;35—矿体


矿区的赋矿层位主要是倭勒根岩群吉祥沟岩组[(Pt31)j]的大理岩及大理岩与侵入岩的接触带,矽卡岩是矿区的主要赋矿岩石,在矽卡岩中主要见有铅、锌矿化、磁铁矿化、辉钼矿化,在矿化强处形成磁铁矿体,铅、锌矿体及钼矿体。倭勒根岩群吉祥沟岩组中大理岩层较发育,化学性活泼,脆性较大,渗透性强,富含CaOMgO而易被交代;花岗岩类侵入体与大理岩接触带及外接触带的大理岩层间构造可使含矿气水热液沿接触带和大理岩层间构造渗滤流通、交代形成矽卡岩,围岩(大理岩)中的层间构造、裂隙构造为含矿气水热液的流通活动提供了通道。而区内的地层的褶皱构造及派生的层间构造、裂隙构造等,为含矿热液流通提供了有利空间。侵入岩中的捕掳体被交代形成矽卡岩或矿体。

2.1.2 岩(矿)石物性特征

1) 岩(矿)石电性特征。表1为研究区及邻区实测岩(矿)石电性参数统计结果表。由表可知,研究区内铅锌矿石为低阻、高极化特征,和其他岩石电性差异非常明显;其他岩性的电阻率值处于中高阻特征、电阻率值一般为铅锌矿石的4倍以上,如花岗岩类电阻率相对较高、为铅锌矿石电阻率值的5~20倍,酸性凝灰熔岩电阻率相对较低、约为铅锌矿石电阻率值的2倍,角砾岩和酸性熔岩为相对中阻特征;由极化率统计结果可知,除铅锌矿石外,其他各个岩性的极化率相对较低,最高约为铅锌矿石的30%。综上可知,从电性特征上能够将铅锌矿石与围岩做出较好的区分。

表1   研究区及邻区岩(矿)石电性参数实测统计

岩性极化率ηs/%电阻率ρs/(Ω·m)备注
算术平均值几何平均值
铅锌矿石8.01348.6
中粗粒花岗岩1.647936.5
中细粒花岗岩1.515964.0
酸性熔岩(硅质岩)1.455303.2
石英岩1.8315638.7
富石英花岗岩1.6327044.7
细粒辉长岩2.2626022.1
中细粒黑云母花岗岩1.5419771.2
英安岩1.458375.6
花岗闪长岩1.919677.4
正长岩2.308456.7
角砾岩1.555854.6
石英闪长岩2.0417436.5
中细粒花岗岩1.8012325.7
酸性凝灰熔岩1.182212.3

资料来源:黑龙江省地质调查研究总院

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2) 岩石磁性特征。表2为收集的矿区岩石的磁性资料,从表中可以看出侵入岩中的闪长岩磁性最强,磁化率变化范围在(1 027~6 546)×10-5SI,其剩余磁化强度也很强,变化范围在(314~3 915)×10-3A/m;其次为花岗斑岩。火山岩分布最广的岩性为熔岩、火山碎屑岩,本次测定的岩石都为晶屑凝灰熔岩,磁性强度不等;磁化率变化范围在(231~2 084)×10-5SI;变质砂岩是矿区吉祥沟岩组[(Pt31)j]变质岩地层的一部分,其磁性最弱。

表2   下嘎来奥伊河铅锌矿区岩(矿)石磁性参数测定[9,11]

岩性参数最大值最小值平均值备注
花岗斑岩J/(10-3A/m)1351.978.4315.76
K/(10-5SI)1967.5185.2585.9
晶屑凝灰熔岩J/(10-3A/m)3273.635.4372.6
K/(10-5SI)2083.9231.3907.4
闪长岩J/(10-3A/m)3915.6314.8878.6
K/(10-5SI)2624.7952.82178
变质砂岩J/(10-3A/m)623.96.995.3
K/(10-5SI)379.979.5170.9

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2.2 野外数据采集和室内数据处理

2.2.1 工作部署和采集装置

本次嘎来奥伊研究区主要为原始森林覆盖区,相对高差可达580 m,地形切割较严重,主测线方向SN0°,测线间距为100 m。野外数据采集使用VTEMplus系统,接收线圈、发射线圈及补偿线圈同心共轴,其发射波形为双极性梯形波,发射机发送基频频率为25 Hz,脉冲宽度约为7.385 ms。峰值电流为310 A,能产生40万Am2的偶极矩。测量X、Z两个分量的数据,这种双分量的数据组合可以用来模拟计算异常体的位置、埋深、倾角和厚度等信息。VTEMplus系统安装在直升机下方约42 m左右的吊舱中,测量时飞行速度一般约为80 km/h, EM线圈平均离地高35~40 m。具有较高探测效率,采样间距2~3 m[10]

2.2.2 数据处理

此处数据处理是指经预处理后的室内数据处理,包括航空TEM数据处理和航磁数据处理。其中航空TEM数据处理主要包括基本处理、B场计算、视电阻率计算、时间常数计算等;航磁数据处理包括校正处理、数据调平、ΔT及水平梯度计算、位场转换处理、水平梯度模计算等一系列的常规处理。对研究区内的下嘎来奥伊河铅锌矿床使用MaxwellOasis montaj软件分别进行了板状体反演和磁化强度矢量反演(MVI)。

2.3 资料分析

图3为采用晚期道数据计算的时间常数的等值图,可以反映在一定深度下下嘎来奥伊河铅锌矿区电性分布特征,各个时代的岩体与高阻体的位置较为吻合,火山碎屑沉积岩和大理岩等表现为相对低阻,图中标明的已知矿带,大都处在低阻和高阻过渡带附近,说明可能处在大理岩与岩体的接触带附近,与矽卡岩型多金属矿的成矿机理较为吻合。

图3

图3   下嘎来奥伊河铅锌矿区时间常数[8]

1—高程点;2—地质剖面;3—前人推断断裂;4—航测推断断裂;5—航测推断环形构造;6—矿带范围及编号


图4图5可知,各个矿带与相对强磁异常十分吻合,各个期次的岩体也有特定的磁异常特征,如酸性侵入岩及变质岩为相对弱磁特征,而闪长岩为相对强磁特征。在磁化强度矢量反演结果图中,研究区北西部深部为大量高磁化率的磁性体分布,根据地质资料,推断强磁特征为隐伏或半隐伏的早寒武世花岗闪长岩的反映;研究区东部和南部磁性整体特征为正弱磁或负磁特征,在磁化强度矢量反演结果图中该处深部海拔-2 000 m(埋深3 000 m)以上磁化率整体较低,在海拔约-2 000 m(即埋深约3 000 m)深度下才发现高磁化率磁性体出现,根据地质资料,推断为吉祥沟组的大理岩和下白垩统酸性火山岩及侵入岩的反映。综上,磁化强度矢量反演结果与ΔT化极影像图特征吻合度高,展现出整个研究区地下磁性体的三维空间特征。

图4

图4   下嘎来奥伊河铅锌矿区航磁ΔT化极异常[8]

1—高程点;2—地质剖面;3—前人推断断裂;4—航测推断断裂;5—航测推断环形构造;6—矿带范围及编号


图5

图5   下嘎来奥伊河铅锌矿区航磁三维反演视磁化率


ABCD为两条交叉的实测地质剖面,截取相应位置的TEM的视电阻率剖面和MVI剖面如图6图7所示。

图6

图6   A-B剖面地质、航电、航磁综合信息剖面[8]

1—凝灰岩、凝灰熔岩、角砾凝灰岩、含角砾凝灰岩;2—流纹岩、流纹质凝灰熔岩、英安质流纹岩;3—石英岩、变砂岩;4—片岩、绢母片岩、绢云绿泥石片岩、石英片岩;5—厚层状大理岩、局部夹厚层状大理岩;6—细粒花岗岩;7—花岗斑岩;8—中-中细粒花岗闪长岩;9—流纹岩;10—矽卡岩/角岩;11—砾岩;12—矿体;13—破碎带

a—地质剖面;b—电阻率深度成像剖面(RDI);c—反演磁化率剖面


图7

图7   C-D剖面地质、航电、航磁综合信息剖面[8]

1—现代冲积层、砂、砂砾;2—凝灰岩、凝灰熔岩、角砾凝灰岩、含角砾凝灰岩;3—流纹岩、流纹质凝灰熔岩、英安质流纹岩;4—石英岩、变砂岩;5—片岩、绢母片岩、绢云绿泥石片岩、石英片岩;6—厚层状大理岩、局部夹厚层状大理岩;7—花岗斑岩;8—闪长岩;9—中细粒花岗闪长岩;10—流纹岩;11—花岗斑岩;12—矽卡岩/角岩;13—矿体

a—地质剖面;b—电阻率深度成像剖面(RDI);c—反演磁化率剖面


剖面AB,平距425~500 m及2 650~3 000 m处发现铁、铅、锌等多金属矿体,RDI剖面中矿体及其附近表现为低阻特征,而其周边均为高阻特征,为其围岩侵入岩的反映,尤其是剖面2 650 m附近,其矿体就位于低阻与高阻的分界面附近。MVI剖面西部深部为强磁特征、推断为隐伏的闪长岩的反映,东部为弱磁特征、推断为酸性侵入岩的综合反映,中部整体呈中等偏弱磁性特征、推断为火山碎屑岩和变质岩的综合反映,平距1 500~2 000 m位置处存在一条倾向东的条带状弱磁异常、推断为断裂构造改变了岩石的磁性特征从而使得反演结果中该处磁化率降低,已知矿体呈强磁特征、分布范围同强磁化率体吻合度较高。

剖面CD,平距500 m和1 000~1 500 m处发现铁、铅、锌等多金属矿体,RDI剖面中矿体及其附近表现为低阻特征,而其周边均为高阻特征,为其围岩侵入岩的反映。在MVI剖面中,矿体对应位置为相对强磁特征,矿体外围呈中等磁性或弱磁性特征,推断为火山碎屑岩和大理岩的综合反映。在平距 2 000~2 200 m附近,RDI剖面由高阻特征急剧变化为呈纺锤状的低阻带特征,推断在该处可能存在断裂;MVI剖面在平距2 000 m以南,海拔0 m以下,存在大面积的弱磁特征,推断为深部隐伏酸性侵入岩的反映。由于该地段可能存在断裂,其为侵入岩提供了通道。从该处侵入岩体(呈低磁、高阻特征)向地表的延伸方向推测侵入岩的上侵路径,发现其与成矿位置有了交叉点,由空间关系可知,大理岩与酸性侵入岩接触部位即为成矿部位,符合矽卡岩的成矿特征。TEM计算的RDI剖面与MVI反演剖面互相补充,反映出矿体附近的断裂构造带、接触带附近矽卡岩低阻高磁的特征及其空间展布特征,并反映出磁性体的埋深及大致空间形态,对资料分析和解释能够起到较大的帮助。

在分析成矿环境后,可以确定矿致异常的位置,再利用Maxwell软件对矿体进行板状体反演。

L2120线位置已施工钻孔8处,其中有6处见矿,所揭露矿体从地表向地下延伸约300 m左右[10,11,12]号矿带对应平距5 000~6 000 m段,其中号矿带地段dB/dt剖面为明显单峰异常特征;视电阻率小于900 Ω·m,长轴约300 m、无明显倾向;对应南负北正磁异常的正磁异常一侧。号矿带地段dB/dt剖面为宽缓单峰异常特征;视电阻率小于1 000 Ω·m,近水平展布;对应幅值约100 nT左右的低幅航磁异常。利用Maxwell软件选取2120线矿致单峰异常(号矿带对应处)对应的dB/dt、视电阻率等参数进行板状体反演(见图8、9),反演结果显示该低阻体为薄低阻体,顶板埋深为80~121 m,近水平,倾向约为205°,倾角约为5°,大致模拟出了矿体较为集中的后对相对较大地段的中心位置,与已知钻孔揭露的矿体位置及产状吻合度较高[10]

图8

图8   L2120线航电异常板状体反演综合显示

a—曲线拟合;b—电阻率深度成像剖面(RDI);c—板状体反演结果的空间形态特征


图9

图9   矿区L2120线航电航磁综合信息图(钻孔为示意图)

a—航磁△T垂向一阶导数和△T及航电dB/dt剖面;b—电阻率深度成像剖面(RDI);c—反演磁化率剖面(MVI);1—见矿钻孔及编号;2—未见矿钻孔及编号;3—反演板状体


3 结论

通过以上研究分析,得出以下结论:

1) 从试验区内已知矿体的勘查结果来看,采用VTEM航空物探测量在地形较差的山区和森林覆盖区也能够较好地推断矿体的位置和大致埋深等,找矿效果较好。

2) MVI能够对地下磁性体(如隐伏岩体)的空间特征和埋深进行较为直观的展现,与RDI配合能够更好的分析成矿环境,识别出成矿有利地段,发现与成矿有关的异常;

3) 对发现的与成矿有关的dB/dt异常,利用Maxwell软件可有效模拟矿体(低阻体)的埋深和空间特征,能够对下一步钻探工作及后续勘查工作提供可靠依据。

4) 航空TEM及航磁数据处理和分析的有效思路和流程是:完成数据常规处理后,对航磁数据进行MVI处理和航空TEM数据的视电阻率成像处理,对成矿环境进行分析判断,推断接触带位置,圈定成矿有利部位的磁异常和TEM异常;继而针对异常的航空TEM实测dB/dt曲线,进行板状体反演,模拟矿体(低阻体)在空间的展布特征和埋深,锁定矿体的位置,可以对钻探工作进行指导,大大加快了矿产勘查的步伐,有效的缩短勘查周期,为保障国家矿产资源的需求方面贡献一份力量。

The authors have declared that no competing interests exist.
作者已声明无竞争性利益关系。

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导了磁化强度矢量层析成像方程,并与磁化强度标量层析成像方程进行了对比. 使该矢量层析成像方程既适用于三维的也适用于二维,既适用于使用磁场垂直分量资料,也适用于使用磁场总强度资料. 本文采用改进的高斯-赛德尔迭代求解磁化强度矢量层析成像方程,在求解方程中引进了与深度有关的权系数. 并对二维模型开展了正反演研究. 当模型层数为二层,且每层51个柱体时,采用零初始模型就能获得较好的磁化强度垂直分量和水平分量反演结果,除了异常体边部外,磁化方向比较可靠. 当模型层数为五层,且每层51个柱体时,采用零初始模型不能得到较好结果,改用接近背景值的均匀初始模型,反演的磁化强度垂直分量和水平分量大致接近真实,但不能刻划某些细节.

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根据以往的经验,在找矿勘查中,通常应用高精度磁法和电法,很少应用重力方法.本文通过小面积的大比例尺高精度重力工作,展示了重力工作在找矿勘查中所起的作用.尤其是在高纬度覆盖区,地表地质不甚明了、电法工作比较困难的情况下,可以发挥重力工作受环境干扰小的优势,寻找高密度地质体.在本矿区中,重力工作作为高精度磁测工作的重要补充,有利于更准确地确定矿体的位置和平面形态特征.由于高精度磁测方法寻找的是有磁性矿物,当矿体无磁性时,磁异常不能反映矿体的位置和形态.本文根据重力方法和磁测方法的原理,对矿区的地球物理场进行研究,给出本矿区识别矿体异常的原则,根据磁性矿物与铅锌矿伴生的特点,结合磁异常,如果重磁异常中心吻合较好,重磁异常幅值和梯度也较大,表明矿体异常的可靠性很大;当然,对磁异常表现为负磁异常的高频重力高异常也不能忽视,有可能是埋藏浅的无磁性金属矿的反映.所以,需要密切关注幅值大、梯度大的高频重力高异常.

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为推进航空瞬变电磁法在我国浅覆盖区寻找多金属矿的应用,选择在已知火山岩型块状硫化物(VMS)矿区开展航空瞬变电磁法测量试验,结果显示:反演电阻率断面图中低阻异常与勘探剖面探明的矿体十分吻合,反演电阻率剖面400 m处切面和时间常数<em>&#964;</em>圈定的航电异常与主矿区位置一致。证明航空瞬变电磁法在寻找火山岩型块状硫化物矿床中效果显著,值得在该类多金属找矿工作中推广应用。

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<p>时间域航空电磁系统工作原理是机载发射线圈向地下发射脉冲电磁波,接收线圈观测断电后来自地下低阻体的二次感应电磁场,通过对观测数据进行处理解释达到探测地下低阻体的目的。结合近年来从事时间域航空电磁法探矿数据和资料解释的实践,分别对电力干扰、表层强低阻体、表层弱低阻体和地下低阻体航电异常响应的时间常数<em>&tau;</em>的特征进行了综合分析,总结出以下规律:电力干扰在<em>&tau;</em>图上一般显示为不连续的线性异常,电磁响应呈跳跃状的无规律衰减;低阻异常在<em>&tau;</em>图上一般显示为高值区,电磁响应呈指数衰减,导电性越好规模越大的低阻体衰减越慢。</p>

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