0 引言
2016年根据中国地质调查局“秦岭及天山等重点成矿区带航空物探调查”项目的总体安排部署,在新疆伊犁—博乐地区开展了“新疆博乐—新源地区航空物探(磁、放)调查”子项目。在项目的实施过程中,需要利用航空物探及其他地质、物探、化探资料对工作区的铜及多金属进行成矿预测,其中提取成矿有利的航磁信息是成矿预测的重要环节之一。众所周知,磁铁矿常常能够引起较强的航磁异常,航磁信息比较容易识别和提取,而铜多金属矿床,一般伴生有少量的磁铁矿或磁黄铁矿,引起航磁异常较弱,这些弱磁异常通常只有几至十几nT的幅值,有些异常淹没在航磁ΔT“0”值线以下,弱磁异常的特征不十分明显,在筛选一次时经常被忽略,给航磁异常解释带来一定的困难。在成矿预测时,利用航磁ΔT等值线平面图圈定的成矿有利区,会导致遗漏一些重要的找矿有利信息。所以有必要寻找一种提取弱磁信息的方法。
以往在弱磁异常信息应用方面,国内外的物探工作者根据不同的需要曾做过大量的工作。在油气勘探领域中,在利用非地震方法寻找油气方面,从20世纪80年代就开始利用航磁微(弱)磁异常寻找油气的工作,进行了多种提取与油气田有关的微(弱)磁异常的方法研究[1,2,3,4]。在铀矿勘探领域,针对某些铀矿(砂岩型和热液型)在形成与富集过程中,可使其周围铁磁性矿物遭受破坏或交代[5],使矿化段呈现弱磁性的规律,也开展了航磁弱磁信息的研究[5,6]。在金属矿勘探领域,中国国土资源航空物探遥感中心曾针对中高山地区由于地形复杂、飞行高度较高导致航磁测量获得的磁异常强度相对弱小开展了工作,为了更有效地利用高精度航空磁法测量得到的磁异常信息,利用改进的非线性滤波方法,逐步拟合出剖面测线位场趋势异常,然后将该趋势异常从剖面原始异常中减去,得到剖面位场的剩余异常[8,9],从而实现了突出局部异常的效果。
在2016年开展的新疆伊犁—博乐地区成矿预测的工作中,为提取工作区与铜矿成关的航磁弱异常信息,除借鉴了前人提取航磁剩余异常的方法外,同时还使用了一种航磁增强处理技术方法,这种增强处理方法能够直接在航磁ΔT化极网格数据上直接处理,处理过程十分简便快捷,弱磁异常信息增强明显突出。利用增强处理后的结果,便于圈定出成矿有利的航磁弱异常信息,充分发挥航磁测量在成矿预测中的作用。
本次工作区位于西天山地区。前人曾对该区早期的航磁资料开展过大量的研究,认为西天山地区区域航磁资料对于不同大地构造单元、重要断裂以及不同岩性岩浆岩都有非常明显地反映,对强磁性的磁铁矿体有直观的反映,对与岩浆岩密切相关的铜等多金属矿产具有间接反映[10]。
工作区赛里木湖的东西两侧,前人已探明多处铜矿、金矿及铅锌矿。从本次1:5万高精度航磁测量结果来看,该区域磁场以负背景场为主,这些矿床引起的航磁异常多为较弱的异常,异常被“淹没”在负背景场中,与成矿作用相关的构造信息也不十分明显。在对该区进行成矿预测过程时需要突出这些弱异常信息,以便圈定出成矿有利的航磁信息。
笔者以该区的喇嘛苏铜矿为例,介绍了已知矿床及其外围航磁弱异常信息的提取方法及效果。
1 航磁增强处理方法原理
航磁增强处理(automatic gain control简称“AGC”)方法源自于Oasis Montaj软件的一项网格文件的滤波处理功能。
图1是航磁ΔT化极实测剖面与航磁增强处理后的增强信息剖面对比图,可以看出,航磁ΔT异常的位置不发生变化而弱异常信息得到了明显的增强。
图1
2 喇嘛苏铜矿床的地质特征
喇嘛苏铜矿床位于新疆伊犁成矿省(Ⅰ2),赛里木Cu、Pb、Zn、Cd、石墨、珍珠岩、磷灰石成矿带(Ⅰ2-2)[13]。
该矿床自1985 年发现以来,已投入许多工作,积累了大量的资料。前人在矿床成因方面也作过一些探讨,提出过多种观点。有色703 队在进行1:50 000 地质普查和化探分散流扫面时发现了该矿,经矿点检查、地质填图及工程验证后初步认为地表主要是夕卡岩型铜矿,深部钻孔中的矿体具有某些斑岩铜矿的特征。第七个五年计划期间,国家305 项目Ⅳ7-1课体研究结果认为它属层控—热液改造型铜多金属矿床。305项目04-02 专题根据主控矿条件、矿床地质特征及多种测试结果并与国内一些典型的铜矿床对比认为,喇嘛苏铜矿床属斑岩—夕卡岩型铜矿床。由于矿区地质情况复杂、工作程度不高,始终未能形成统一的认识[14]。矿床成矿物质的来源有两个方面:其一为地层来源,又可以归结为沉积富集、火山喷流富集和变质富集3个步骤;其二为岩浆来源,是深部(可能达下地壳)偏基性源岩部分熔融带来深部的成矿物质。根据成矿物质来源的分析认为,喇嘛苏铜多金属矿床属于多因复成矿床[14]。
喇嘛苏铜矿床在构造上处于赛里木微陆块与阿拉套—汗吉尕晚古生代裂谷岛弧带的交接部位,属微陆块北缘裂陷带,与泥盆—石炭纪活化阶段的华力西早期斜长花岗(斑)岩—花岗闪长斑岩—花岗斑岩有关。出露的地层从下元古界至古生界均有产出。其中与铜矿化空间关系较为密切的地层有中元古界蓟县系库松木切克群及上古生界泥盆系和石炭系。断裂是本区主要的控矿因素,蓟县系库松木切克群碳酸盐地层具有矿源层的特征,同时矿体与岩体空间关系密切,矿体的分布、形态、规模、产出地质条件受岩体控制明显,是多种成矿作用叠加改造的多因复成矿床。
图2
图2
喇嘛苏铜矿区域地质
(据1:20万区域地质图,铜矿位置据王核博士论文[15])
1—第四系;2—下二叠统乌郎群;3—下石炭统阿恰乐河组下亚组;4—中元古界蓟县系库松木切克群上段;5—中元古界蓟县系库松木切克群下段;6—酸性岩脉;7—断裂;8—湖泊;9—铜矿床;10—居民点
1:20万区域地质图上局部构造和岩浆岩没有明确的显示,但从大比例尺地质资料[15]可知,喇嘛苏矿区断裂构造十分发育,主要有近EW向、NE向和NW向3组,铜矿体在空间上与断裂及构造裂隙关系密切,断裂是本区主要的控矿因素。主要的控矿构造为伸展拆离断层和NE向、NW向断裂(节理密集带)。EW向断层控制了近EW向矿带和矿体,NE、NW向节理密集带控制了矿体并使矿化进一步富集,二者的交汇部位往往是矿化最富集的部位。
矿区岩浆侵入活动强烈,出露了酸性—中性侵入岩约120 余个,面积约1 km2,为矿区总面积的10%。侵入岩岩性以中酸性为主,次有中基性,岩石类型有斜长花岗斑岩、花岗闪长斑岩、花岗斑岩、闪长玢岩、辉绿玢岩等,但总体来看以花岗闪长斑岩为主,它们在矿区分布广且成群产出,形态多为岩枝、岩脉,总体呈近EW向或NNW向展布。
喇嘛苏矿区矿化分布范围较大,矿体数量众多,已发现大小矿体达86条。
喇嘛苏铜矿床矿石类型可分为:含铜、钴、磁铁矿(黄铁矿变质)型;磁铁矿—铜锌型(以锌为主);黄铁矿—黄铜型(以铜为主的黄铜矿)。垂直变化情况:上部为锌铜型;中部为磁铁矿—铜锌型,下部为铜、钴、磁铁矿型[16]。
3 喇嘛苏铜矿床航磁异常特征
从矿床地质特征了解到,喇嘛苏铜矿矿体中普遍含有磁铁矿,导致矿体具一定磁性,而围岩灰岩、大理岩和花岗斑岩基本上无磁性。矿化矽卡岩也具有一定磁性,当规模较大时也可形成低缓的磁异常[17]。
图3
图4
由于矿床所在的中元古界蓟县系库松木切克群下亚群(Jxksa),主要为一套浅海相碳酸盐岩地层,其磁化率最低为2.7×10-5SI,最高13.2×10-5SI[19],属无磁性层,其形成的磁场基本以负磁场背景为主。另外,由于岩石磁性变化很小,航磁对与成矿有关的NE向、NW向及EW向断裂构造的反映也不十分明显。
4 喇嘛苏铜矿床及其外围航磁弱异常的提取及实际效果
为了提取与铜矿成矿有关的航磁弱异常信息及与成矿有关的断裂构造信息,对航磁ΔT数据进行提取剩余异常处理和增强处理。
航磁ΔT数据剩余异常处理结果,矿区有明显的航磁ΔT剩余异常显示(图5),且剩余异常向西部有延伸的趋势。矿区的北部还存在一个在两条测线有显示的尖峰异常。
图5
航磁ΔT数据增强处理结果,弱磁异常信息被突出的更加明显(图6)。从图中可以看出,航磁增强信息不但增强了已知矿区的航磁异常,且其北部和西部的弱磁异常也被突出的更加明显,对有控矿作用明显的EW向、NW向、NE向断裂构造的信息也有较好的显示。
图6
图7
图7
喇嘛苏铜矿西部地质图及航磁弱异常信息(据1:20万区域地质图)
1—第四系;2—下二叠统乌郎群;3—下石炭统阿恰乐河组下亚组;4—中元古界蓟县系库松木切克群上段;5—中元古界蓟县系库松木切克群下段;6—华力西晚期二长花岗岩;7—华力西晚期花岗斑岩;8—酸性岩脉;9—断裂;10—湖泊;11—铜矿床;12—居民点;13—提取航磁弱异常;14—化探铜异常晕
图8
该区经过航磁增强处理后,与成矿有利的局部EW向及NE向断裂构造在增强信息图上反映明显(图8),弱异常的分布位于断裂的交汇位置,是成矿有利的构造部位。根据以上分析在已知矿的西部还有很大的找矿空间和潜力。
利用同样的方法在赛里木湖的东侧也提取出了明显弱磁异常信息。库松木契克山中部的阿木布勒扎依捞的西北部,该区域具有和喇嘛苏铜矿一样的成矿有利地层分布,化探显示有铜铅锌银套合异常(图9)。
图9
图9
阿木布勒扎依捞附近地质图
1—第四系;2—下石炭统阿恰乐河组下亚组;3—中元古界蓟县系库松木切克群上段;4—中元古界蓟县系库松木切克群下段;5—青白口系开尔塔斯群; 6—断裂;7—放射性矿点;8—铜化探异常;9—锌化探异常;10—铅化探异常;11—银化探异常;12—提取航磁弱异常
但从航磁ΔT等值图上显示有微弱磁异常,仅表现为磁等值线有变形特征,估计异常幅值在5 nT左右(图10)。
图10
图11
图12
从以上分析可以看出,在赛里木湖东侧出露的松木切克群下亚群(Jxksa)地层中,同样存在有铜矿成矿有利的航磁弱异常信息及有利的构造,并且与化探异常相吻合,具有寻找喇嘛苏类型铜矿的找矿前景。
5 结论
通过利用航磁增强处理方法提取已知喇嘛苏铜矿及其外围弱磁异常信息的实际应用,可以得到以下几点结论和认识:
1) 航磁增强处理方法可以提取由铜、金等金属矿引起的航磁微弱异常信息,并以此作为成矿有利的航磁信息用于成矿预测。
2) 利用航磁增强处理结果可以划分局部成矿有利的隐伏断裂构造,将此作为成矿有利的构造信息用于成矿预测。
3) 通过航磁增强处理发现,不仅喇嘛苏铜的航磁弱异常信息被突出显示出来,而且在赛里木湖EW两侧的松木切克群下亚群(Jxksa)中,存在与喇嘛苏铜矿类似的航磁弱异常信息。从航磁测量结果分析,该区域还具有该类型铜矿的找矿前景。
4) 这种航磁增强处理方法,除用于提取金属矿引起的弱磁异常信息外,同样也可以用于利用航磁资料寻找油气及砂岩型铀矿的微(弱)磁信息提取。
参考文献
高精度重磁测量弱信号分析及其在塔北雅克拉地区的应用
[J].
DOI:10.1007/BF02951625
URL
[本文引用: 1]
本文讨论1：5万高精度重磁测 量在塔北油气勘探中的应用。由于深部区域背景的影响，用常规的数据处理方法得不到反映油气构造的信息，采用T2－Hotelling检验、异常宽度幅值特 征滤波等新方法，在强干扰背景下提取与油气有关的构造信息，探讨直接找油的问题，获得良好的地质效果。
油田上方的航磁异常特征
[J].在五十年代至六十年代,我国的航磁测量主要使用АЭМ-49型仪器,测量比例尺为1:100万或1:50万,采用地形图目视领航,所得的航磁资料主要用于查明区域地质构造、基底岩性、断裂分布、了解基底起伏及圈定沉积拗陷范围。
综合小波分析与分形方法进行弱磁异常识别
[J].
DOI:10.3969/j.issn.1000-8918.2002.02.010
URL
Magsci
[本文引用: 1]
<p>利用小波分析塔式算法对单一分形模型数据进行处理,结合“随机共振”理论,对高精度弱磁异常中的噪声和误差进行有效的分析评价,依据趋势分析方法获得的剩余磁异常,提出“加窗移动”最小二乘方法对应用非整数阶微积分的布郎运动正态随机行走进行控制,为高精度弱磁异常的有效识别提供有益的指导。</p>
重磁弱异常处理研究与应用
[J].阐述了重磁弱异常的概念,提出了当代采集方式下重磁弱异常可信度的判断标准,并研究出重磁弱异常处理新技术.该方法由消除干扰处理技术和弱异常提取技术组 成,实际应用效果显著.随着地质勘探向精细方向发展,重磁弱异常将得到更加广泛的关注.
砂岩型铀矿勘查中航放、航磁信息开发研究
[J].
DOI:10.3969/j.issn.1000-0658.2006.05.007
URL
本文以伊犁盆地南缘5个砂岩型铀矿床为研究对象,通过对已知铀矿床航放、航磁特征的研究,强调航放下测铀宽道Udw、上测铀窄道Uu、上测铀宽道Uuw和下测铀窄道Ud 4种参数异常是砂岩型铀矿的直接指示标志;对航放信息相关性分析进行了探讨,认为航放相关性分析不适合层间氧化带砂岩型铀矿的预测,相关性分析圈定的Th、K元素负相关区带为古河道砂岩型铀矿床产出的有利部位;对弱磁异常进行了研究提取,首次提出用弱磁分布范围来圈定盖层氧化区(带)的观点;建立航放、航磁计算机预测模型,对整个盆地进行了砂岩型铀矿成矿预测,圈定远景区14片,便于进一步开展地面物探工作,继续扩大伊犁盆地的找矿成果。认为航放、航磁在可地浸砂岩型铀矿勘查中仍能发挥重要作用。
改进的非线性滤波方法在中高山地区的应用
[J].
DOI:10.3969/j.issn.1000-8918.2003.01.008
URL
[本文引用: 1]
中高山地区地形复杂,飞行高度较高,航磁测量获得的磁异常强度相对弱小.为了更有效地利用高精度航空磁法测量得到的磁异常信息,在充分论证中高山区弱磁异常存在的可靠性基础上,结合中高山地区特点,提出了改进的非线性滤波方法,并给出其实际应用效果.
中高山区高精度航磁调查找矿效果研究
[J].
DOI:10.6038/pg20130449
URL
Magsci
[本文引用: 1]
<p>随着矿产资源需求的不断加大,我国西部高山区利用高精度航磁技术开展矿产勘查的需求越来越高,本文以东昆仑、阿尔金等多个高山区实测资料为基础,通过对不同型号飞机性能进行对比,选择适合高山区航磁测量的飞行平台;结合理论模型计算与不同高度飞行试验,确定了高山区有效飞行高度;并在基础上开展了航地磁测量效果对比.在航磁资料精细解释方面尝试了曲面位场转换处理,对比了转换前后局部异常强度变化;针对高海拔地区弱小磁异常选编,开展了弱缓异常提取技术研究;并针对起伏地形条件下航磁异常2.5D/3D精细反演解释技术手段进行了尝试,就如何提高航磁资料找矿效果进行了积极的探索.</p>
Image enhancement of aeromagnetic data using automatic gain control
[J].
DOI:10.1071/eg994173
URL
[本文引用: 1]
Image enhancement consists of raising subtle trends above the detectability threshold usually either by increasing the relative amplitude or by emphasising the continuity of the feature. Images of the vertical magnetic gradient are in themselves an enhancement of the shallow source anomalies present in total magnetic intensity data. Even in the gradient image, low amplitude anomalies may be obscured by intense anomalies which may be several orders higher in amplitude. One way to overcome this is to sacrifice amplitude fidelity, retain anomaly shape, and enhance the gradient data using automatic gain control (AGC). By definition automatic gain control implies that for a given frequency, output amplitude is independent of input amplitude. The controlling parameters when applying automatic gain control are the window size over which the gain is computed and the gain function which controls the relative amplification of signal and noise. Since gradient data are only rarely collected during an aeromagnetic survey, the creation of an AGC-enhanced gradient image can be achieved in different ways. The computation of the vertical gradient and subsequently of the AGC can be carried out either on profile data or on gridded data. The results are similar but the noise level and the amount of high-frequency information in the output may be significantly different depending on the order of the processing. Experiments using high-resolution aeromagnetic data indicated that for the purposes of trend identification, the image derived from gridded AGC-enhanced profile data was preferable to that obtained from AGC-enhanced grid data. A suitable gain function was the inverse root mean square value computed within a sliding window. The image could be significantly improved by setting the base-level of the gradient profile data to zero before applying the AGC.
航磁弱异常信息增强出露在地质解释中的应用
[J].在航磁异常地质解释工作中,由于地质层体的磁性较弱,磁性变化较小,一般显示为较为平静的负磁场区,这些区域的断裂构造及隐伏岩体引起的弱磁异常的特征不十分明显,给航磁地质解释带来一定的困难。利用航磁增强处理技术能够突出显示弱磁异常信息,更加准确合理的推断解释断裂构造和隐伏岩体,充分发挥航磁测量在岩性构造填图及成矿预测中的作用。
新疆温泉县喇嘛苏铜多金属矿床成因初探
喇嘛苏铜多金属矿床产于浅变质的库西姆切克群碳酸盐岩的海西期酸性岩体的接触带附近，属于沉积变质富集、岩浆改造型多因复成矿床。地质及地球化学特征分析表明，该矿床的形成过程可以总结为沉积－火山喷流沉积富集、区域变质富集和岩浆改造成矿等三个步骤。
瞬变电磁法在喇嘛苏铜矿的应用效果
[J].简要介绍了喇嘛苏铜矿的地质概况和地电特征，在喇嘛苏铜矿上用ＴＥＭ法圈定了矿体在平面上的投影位；并作出ＴＥＭ测深视电阻率反演断面图，勾绘出矿体的空间形态。
