地球物理勘探

1、總述 地球物理勘探(物探)、地球化學(xué)勘查(化探)是礦產(chǎn)勘查中的先進方法和技術(shù),同時為基礎(chǔ)地質(zhì)研究和成礦預(yù)測提供了重要的基礎(chǔ)資料.在水、工、環(huán)調(diào)查中也廣泛應(yīng)用。在特定條件下可以取得明顯成效,在地質(zhì)找礦中發(fā)揮重要作用,但存在局限性.現(xiàn)概略介紹固體礦產(chǎn)物探、化探方法技術(shù)及應(yīng)用一、物探方法技術(shù)及應(yīng)用一：物探方法的特點 1、定義 根據(jù)巖石、礦石物理性質(zhì)的差異，利用精密儀器探測地球物理場的變化，進行礦產(chǎn)勘查、劃分巖漿巖體、研究地質(zhì)構(gòu)造的方法稱為物探。 2、物探方法分類大致可或分為三類 (1)地面物探(2)航空物探(3)井中物探與物探測井。 3、物探方法特點 (1)直接找礦勘探對象是目的物，如磁測找磁鐵礦、

2、重力法勘查鹽巖、激電探測銅多金屬礦等。 (2)間接找礦勘探對象是目標(biāo)物，如磁測找矽卡巖型銅多金屬礦、重力法探測含在鹽巖中的鉀鹽、地震法探測石油構(gòu)造、電法圈定含金破碎帶等。 (3)物探成果具有多解性;不同的地質(zhì)體,相似的物性條件可形成相似物探異常:例如磁鐵礦和基性火山巖均可引起強磁異常,銅多金屬礦與黃鐵礦都能形成激電異常。合理區(qū)分礦與非礦異常至關(guān)重要。 (4)物探成果又有等效性:物性差異大、地質(zhì)體(礦體)較小與物性差小但規(guī)模較大的地質(zhì)(礦)體,在一定的埋藏條件下形成相似異常,為定量解釋造成影響。 (5)物探成果存在干擾因素：金屬礦區(qū)往往地形惡劣，地形對物探成果形成干擾，與探測對象物性條件相近的地

3、質(zhì)體形成假異?；蚍堑V異常。如碳質(zhì)層對激電找礦的干擾，玄武巖對磁法勘探的干擾等。 4、解決物探成果多解性排除干擾的途徑 (1)在經(jīng)費允許條件下盡量采用綜合物探、化探方法彌補單一方法的不足。 (2)物探資料一定要結(jié)合地質(zhì)、化探、遙感成果深入綜合研究。 二：主要物探方法及其應(yīng)用 1、重力勘探：應(yīng)用精密儀器觀測由于地層、礦體密度差異引起的重力場的變化，進行地質(zhì)調(diào)查和礦產(chǎn)勘查的方法叫做重力勘探。 廣泛應(yīng)用于基礎(chǔ)地質(zhì)研究：例如劃分?jǐn)嗔?、沉積盆地圈定巖漿巖體尤其與有色金屬礦關(guān)系密切的隱伏花崗巖體，為成礦預(yù)測提供依據(jù)。重力勘探為重大基礎(chǔ)地質(zhì)研究提供深部地質(zhì)信息，云南經(jīng)多年綜合研究，提出了一些新觀點例如哀牢山推

4、覆構(gòu)造、滇東北北西構(gòu)造、滇西北北東向基底構(gòu)造、攀西裂谷南延、瀾滄江東側(cè)裂陷帶等。重力法也可以應(yīng)用于礦產(chǎn)勘查，尤其沉積礦床，例如鹽(鉀)礦。規(guī)模較大的磁鐵礦、鉻鐵礦也可以直接找礦。 2、磁法勘探：自然界巖石和礦石具有不同磁性，利用磁力儀器觀測磁場的變化，進行礦產(chǎn)勘查和研究基礎(chǔ)地質(zhì)問題的方法，稱磁法勘探。磁力儀輕便，工作效率高，成本低是鐵磁性礦產(chǎn)如磁鐵礦勘查的有效方法。賦存于具有磁性的矽卡巖中的有色金屬礦，磁法找礦效果也很好。此外，劃分火山巖盆地、圈定隱伏巖體、研究基礎(chǔ)地質(zhì)問題，磁測可以發(fā)揮很好的作用。將磁力儀裝在飛機上測量稱航空磁測，可在較短的時間內(nèi)完成大面積掃面。 3、電法勘探：根據(jù)巖石和礦石

5、的電性差異進行礦產(chǎn)勘查、水文勘察和研究基礎(chǔ)地質(zhì)問題的方法，稱電法。電法的種類很多：有地面電法和航空電法、有直流電法和電磁法?，F(xiàn)簡要介紹幾種方法： (1)直流電阻率法：向地下供直流電觀測電位，計算電阻率。水文勘察用此法較多，礦產(chǎn)勘查也廣泛應(yīng)用，但地形影響大。 (2)直流激發(fā)極化發(fā)(IP)：間歇正負(fù)供電，觀測激發(fā)產(chǎn)生的二次電位，計算極化率(s)或充電率(Ms)、導(dǎo)出電阻率(s)、探測侵染狀硫化礦體、效果好、如斑巖銅礦、鉛鋅礦、黃鐵礦銅礦等塊狀硫化物礦床效果更好。比較起來，有色金屬礦激電找礦效果最好。找水和劃分含金破碎帶也有廣泛的應(yīng)用。缺點：儀器較笨重、探測深度較小、一般200米以內(nèi)。激電方法還有雙

6、頻激電、幅頻激電。 (3)瞬變電磁法(TEM)：利用不接地回線向地下發(fā)送脈沖式電磁場，用儀器觀測由地下礦體、地質(zhì)體產(chǎn)生的感應(yīng)電磁場，計算電阻率，用以找礦和解決地質(zhì)問題的方法，稱瞬變電磁法(TEM)。適用于劃分巖性層，探測含礦破碎帶以及直接找低阻礦體和含水層。儀器較輕便，探測深度較大可達(dá)5 00米以上。 (4)可控源變頻大地電磁(EH4)：觀測人工和天然電磁場進行找礦和研究基礎(chǔ)地質(zhì)問題的方法稱可控源變頻大地電磁(EH4)。適用地下水、煤田、金屬礦探測以及環(huán)境調(diào)查。探測深度可達(dá)1 000米，淺層，500米利用天然電磁場。計算電阻率參數(shù)。儀器較輕便。 (5)可控源音頻大地電磁(CSAMT)：觀測天然

7、電磁場，計算電阻率參數(shù)。應(yīng)用領(lǐng)域與EH4相似。還有頻譜大地電磁、甚低頻、陳列式大地電磁等。 4、放射性勘探：利用專門儀器測量巖石、礦石放射性強度的方法稱放射性勘探。主要用于尋找放射性礦產(chǎn)。方法簡便效率高放射性能譜測量可劃分巖漿巖巖相帶。 5、地震勘探：不同地層彈性波阻抗(密度)存在差異，人工激發(fā)地震利用儀器觀測地震波的信號，用來研究地質(zhì)構(gòu)造，地層分層，稱地震勘探。石油、煤田、工程等勘查工作廣泛應(yīng)用。恩洪煤礦劃分煤層及構(gòu)造取得了較好的效果。高分辨率三維地震已相當(dāng)于層析成像技術(shù)。 目前，各物探方法數(shù)據(jù)采集已實現(xiàn)儀器自動錄入、計算機數(shù)據(jù)處理和成圖。 三：云南物探方法典型找礦實例 物探在鐵礦、有色金屬

8、礦、貴金屬鉑鈀礦、沉積礦床鹽巖(鉀)礦、煤礦等勘查中取得了大量找礦成果。在基礎(chǔ)地質(zhì)研究和成礦預(yù)測中也發(fā)揮了重要作用?，F(xiàn)將典型找礦實例做簡要介紹。 1、物探異常定義：由地質(zhì)體、礦體引起的地球物理場的變化，稱物探異常。就像人體體溫37為正常場，38為弱異常，40屬高異常。近地表大范圍地質(zhì)體、深部大規(guī)模地質(zhì)體引起的異常稱區(qū)域異常，由礦(化)體或小范圍目標(biāo)物、目的物形成的異常稱局部異常。區(qū)域異常是研究基礎(chǔ)地質(zhì)問題依據(jù)之一，如區(qū)域重力、航磁異常局部異常是直接或間接找礦信息。 2、找礦實例 (1)新平大紅山鐵銅礦。航磁先發(fā)現(xiàn)大紅山異常，正負(fù)伴生。地面15萬磁測普查圈定強度達(dá)2000nT磁異常面積300km

9、2。根據(jù)磁測成果推斷由磁鐵礦引起，埋深540m、厚250m。地表只見脈狀礦層。驗證鉆孔590m見礦層，鐵銅礦共生。經(jīng)大量鉆探控制規(guī)模達(dá)大型礦床。磁測在滇中鐵銅礦、滇西、滇南鐵礦勘查中都起到重要作用。近年來，驗證保山核桃坪鉛鋅礦區(qū)金廠河磁異常，發(fā)現(xiàn)埋藏280m隱伏鐵銅礦。 (2)思茅大平掌銅多金屬礦。含礦地層為石炭系中酸性火山巖系，上部礦體為塊狀硫化物下部為脈狀和浸染狀。在已有礦點的基礎(chǔ)上開展地質(zhì)勘查，先施工2個鉆孔未見礦。激電工作結(jié)果在礦區(qū)圈定明顯充電率(Ms)異常礦體為低阻高極化，異常內(nèi)施工的鉆孔均見礦體周邊弱異常也見礦，只因埋藏深度加大厚度變薄。瞬變電磁在礦區(qū)異常與礦層對應(yīng)。激電成果起到指

10、導(dǎo)探礦工程布置的作用。電法在金平白馬寨銅鎳礦、保山核桃坪鉛鋅銅礦、魯?shù)闃芳t鉛鋅礦、滇中銅礦、中甸普朗斑巖銅礦等都取得較好的效果。 四：物探方法應(yīng)用中注意的幾個問題 在特定的條件下，物探方法可以取得良好的找礦效果。特定條件是1.礦體、地質(zhì)體與圍巖物性差異明顯2. 礦（化）體、地質(zhì)體規(guī)模較大3. 埋藏較淺4. 地形條件相對較好有色金屬礦由于礦層薄、品位低、引起的異常一般較弱常被干擾因素引起的異常所掩蓋，需要根據(jù)地質(zhì)條件分析研究，區(qū)分礦與非礦異常。 1、合理選擇物探方法 不同類型的礦產(chǎn)，采用不同的物探方法與技術(shù)。詳見下表。 云南省優(yōu)勢金屬礦產(chǎn)主要類型物探方法簡表礦種級主要類型主要物探方法輔助物探方法

11、典型礦山備注磁測大紅山磁測激電滇灘高精度磁測魯奎山氧化礦距弱磁性磁測激電白馬寨磁測激電長安沖激電磁測普朗激電六苴激電電磁法樂紅磁測激電都龍激電磁測老街子磁測激電烏拉格化探化探 (1)鐵磁性礦產(chǎn)(鐵礦)、與矽卡巖、角巖有關(guān)的礦產(chǎn)(銅多金屬礦)、與基性巖、超基性巖有關(guān)的礦產(chǎn)(銅鎳、鉻、鉑鈀礦)勘查，采用磁法，既快速又經(jīng)濟。 (2)硫化物礦體：例如銅、鎳、鉛鋅礦等應(yīng)用電法尤其浸染狀礦體激電具有獨特的作用。激電還可以探測具有黃鐵礦化的破碎帶，在金礦勘查中可起到間接找礦的作用。 (3)沉積礦床例如巖鹽、鉀鹽勘查應(yīng)用重力法效果好，直流電法有效地探測礦層頂板埋藏深度，地震法可以較準(zhǔn)確地探測含鉀鹽巖層的厚度及

12、構(gòu)造，例如小斷裂等。煤炭勘查中綜合方法測井有效地確定煤層深度、厚度和夾石。滇東煤田測井成效好，已成為必不可少的方法。 2、注意物探資料的多解性、等效性研究。 (1)物探異常往往不是單一因素引起：例如基性火山巖、矽卡巖磁性強。對磁測形成干擾、碳質(zhì)層、黃鐵礦化等激電可出現(xiàn)非礦異常，地形強烈起伏、巖溶破碎帶可引起電阻率假異常對找礦造成影響，一定要結(jié)合地質(zhì)綜合研究，努力區(qū)分礦和非礦異常。有時碳質(zhì)層與礦層異常從外形上可區(qū)分，如小場、麻芋林。 (2)有色金屬礦一般礦層薄、品位低、形成的物探異常弱、埋藏較深的礦體異常強度也減弱，要注意低緩異常研究。應(yīng)加強有色金屬礦物探方法技術(shù)條件可行性及有效組合研究。 (3

13、)盡量采用多種物化探方法綜合信息開展找礦工作，設(shè)法排除各種干擾因素形成的異常，努力提高找礦效果。 二、化探方法技術(shù)及應(yīng)用一：化探方法的定義、分類 1、定義：采集不同介質(zhì)的樣品，分析其微量元素含量，用以找礦和基礎(chǔ)地質(zhì)調(diào)查的方法稱地球化學(xué)勘查，簡稱化探。 2、化探方法分類：按采樣介質(zhì)不同可劃分為巖石測量、水系沉積物測量、土壤測量、水、生物地球化學(xué)、多目標(biāo)地球化學(xué)調(diào)查等；按工作的詳細(xì)程度可劃分為區(qū)域化探、化探普查、化探詳查等。 二：主要化探方法及其應(yīng)用 1、巖石測量、采集巖石樣、分析其微量元素含量、用以找礦的方法稱巖石測量；礦山探測隱伏礦、建立地球化學(xué)模型及找礦勘查廣泛應(yīng)用巖石測量。 2、水系沉積物

14、測量：采集水系中的淤泥、細(xì)砂，分析其微量元素含量、用以找礦和基礎(chǔ)地質(zhì)研究，以采樣密度稀密程度又可劃分為兩類，(1)區(qū)域化探 (2) 化探普查(水系沉積物)。 3、土壤測量：采集土壤樣品分析其微量元素含量用以找礦的方法。按采樣密度可劃分為兩類：主要用于找礦勘查。 (1)土壤化探普查：比例尺1:5萬、采樣密度8-2 0件/km2分析與找礦有關(guān)的1 0種左右的元素。有色金屬礦廣泛應(yīng)用化探普查，確定找礦靶區(qū)。(2)土壤化探詳查。比例尺1:1萬或更大、采樣密度100-500點/km2，樣品分析與找礦有關(guān)的幾種元素。難識別的微粒型金礦多采用化探詳查。 4、多目標(biāo)地球化學(xué)調(diào)查：基本比例尺1:2 5萬，主要采

15、集土壤樣，同時采集湖底沉積物樣品、生物樣品分析多種微量元素，用以研究環(huán)境、生態(tài)、農(nóng)業(yè)以及找礦勘查。我省已開展昆明一玉溪地區(qū)多目標(biāo)地球化學(xué)調(diào)查工作。 5、其他化探方法：如氣體地球化學(xué)、水地球化學(xué)地電化學(xué)等主要用來找隱伏礦。 三：樣品的分析、數(shù)據(jù)處理、編圖 1、樣品分析 (1) 樣品分析有嚴(yán)格的質(zhì)量指標(biāo)，例如檢出限、報出率、精密度(相對偏差)、準(zhǔn)確度(與標(biāo)準(zhǔn)樣偏差)等。區(qū)域化探樣品分析質(zhì)量要求高，分析39種元素，普查、詳查往往礦帶或區(qū)域化探異常區(qū)布置，分析質(zhì)量指標(biāo)略低于區(qū)域化探，分析幾種或十幾種元素，即主要成礦元素和伴生元素?；綐悠贩治龅氖俏⒘吭匾箪`敏度高。 (2) 采用合理配套分析方案：進

16、行多元素分析，例如Au元素采用化學(xué)光譜分析，1 0-9x熒光分析10余種元素，ICP分析多個元素，光譜撒樣法、原子吸收法等。 (3) 嚴(yán)格的質(zhì)量監(jiān)控措施：樣品分析過程中要插入省級二級標(biāo)樣，區(qū)域化探還要插入國家級一級標(biāo)樣，以計算分析結(jié)果的準(zhǔn)確度。并進行內(nèi)檢、密碼樣品分析，重復(fù)樣品分析。根據(jù)需要還要進行外檢樣品分析。 2、化探數(shù)據(jù)處理 為合理提取有意義的異常和突出弱異常。在諸多數(shù)據(jù)處理方法中選擇適合于研究區(qū)情況的方法與技術(shù)。 變化背景剩余異常計算：范圍較大的化探勘查區(qū)，可能跨幾個地質(zhì)構(gòu)造單元，不同構(gòu)造單元地質(zhì)背景存在差異，分區(qū)進行數(shù)據(jù)處理，分別統(tǒng)計其背景值，計算剩余異常比統(tǒng)一背景效果好。 襯值異常

17、的計算：采樣點元素含量與一定范圍平均值之比稱襯值異常，背景值統(tǒng)計需剔除大于平均值3倍離差的特高點，該方法可突出低背景中的弱異常，消除大范圍高背景異常，使得不同地質(zhì)背景下的異常具有可對比性。 泛克里格法：是一種數(shù)據(jù)處理新技術(shù)，以起伏變化的區(qū)域背景求取剩余異常，不僅突出了高異常區(qū)，也清晰地反映了低緩異常。 多重分形濾波法：也是一項數(shù)據(jù)處理新技術(shù)，地球化學(xué)勢態(tài)和異常分布可以比做不同頻率的變化，以此進行異常分離，經(jīng)數(shù)據(jù)處理后的異常，分帶性清楚，有效地提取了弱異常，壓抑了大片玄武巖Cu高背景干擾。 3、化探圖件編 各種比例尺化探工作都必須編制網(wǎng)格(點位)數(shù)據(jù)圖：將分析數(shù)據(jù)標(biāo)注于4km2網(wǎng)格中間(區(qū)域化探

18、)或采樣點旁，一個元素一張圖，作為原始資料存檔。 單元素地球化學(xué)圖：用區(qū)內(nèi)所有分析數(shù)據(jù)成圖，首先統(tǒng)計圖幅內(nèi)元素的平均值、標(biāo)準(zhǔn)離差，劃分色區(qū)，10-6間隔成圖，勾繪等含量線。范圍很小的詳查工區(qū)可不做地球化學(xué)圖。 單元素異常圖：選擇幾種成礦元素或指示元素作異常圖，分析數(shù)據(jù)減掉異常下限即剩余異常值，2S式中x背景含量S標(biāo)準(zhǔn)離差。 綜合異常圖：將幾種相關(guān)元素異常或某些元素異常下限(等值線)綜合于同一張圖，并與地質(zhì)礦產(chǎn)圖套印。 三、物化探成果在成礦預(yù)測中的應(yīng)用 1、根據(jù)區(qū)域重力、航磁異常特征，結(jié)合遙感、地質(zhì)綜合信息劃分?jǐn)嗔褬?gòu)造，圈定巖漿巖體，尤其隱伏中酸性巖體，總結(jié)區(qū)域成礦規(guī)律。 2、建立典型礦床地質(zhì)地球物理地球化學(xué)找礦模型，以相似類比的原則進行成礦預(yù)測。 3、在基礎(chǔ)地質(zhì)研究的基礎(chǔ)上，以化探異常為主要依據(jù)，按照元素種類、異常規(guī)模、不同元素的分帶性，異常空間分布規(guī)律等特征，結(jié)合地質(zhì)綜合研究，劃分