綜合物探技術(shù)在地質(zhì)資源勘查的應(yīng)用
時(shí)間:2022-12-13 04:03:51
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摘要:本文通過對(duì)邯鄲實(shí)地?cái)?shù)據(jù)分析,結(jié)合相關(guān)資料,確定了基地?cái)嗔鸭皵嗔严到y(tǒng)的分布,對(duì)礦山地質(zhì)資源開發(fā)的遠(yuǎn)景做出評(píng)價(jià),為進(jìn)一步勘查提供了依據(jù)。
關(guān)鍵詞:重力;可控源;礦產(chǎn)資源
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,近幾年在邯(鄲)邢(臺(tái))東部平原區(qū)的地質(zhì)資源開發(fā)有了突破性進(jìn)展,在邯邢東部大平原成功探采地質(zhì)資源井拾余眼,不但提高了經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益,同時(shí)豐富了地質(zhì)資源賦存與勘探理論。根據(jù)城市總體規(guī)劃,打造節(jié)能、環(huán)保的綠色城市,啟動(dòng)尋找到具備經(jīng)濟(jì)和環(huán)保價(jià)值的地質(zhì)資源的計(jì)劃,已經(jīng)成為該地區(qū)的首要任務(wù)。
1概述
邯鄲地區(qū)地層地質(zhì)構(gòu)造上屬華北平原冀南坳陷,西鄰太行山地,東為平原區(qū),屬隆起與坳陷的交界處。平原區(qū)內(nèi)NNE和NWW向的兩組斷裂均較發(fā)育,控制著第三系和第四系的沉積,也控制著井下資源的賦存條件??碧降V區(qū)東部屬NNE向的邢臺(tái)-安陽大斷裂(又稱邯鄲大斷裂),走向NE10°,傾向東。在邯鄲附近,斷裂下盤為三疊系,上覆較薄的第三系與第四系,上盤為侏羅系或白堊系,上覆厚千米的第三系和第四系。該斷裂附近微震頻繁,反映新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈,斷裂的下盤下莊、黃粱夢(mèng)附近地溫梯度較高。另一方面新生界基底形態(tài)向東傾斜,反映該區(qū)是東部坳陷的西翼抬起端,這些特征都有利于礦產(chǎn)資源的聚集。
2施工方法
2.1重力勘探。為減小累積誤差,提高重力觀測(cè)精度,首先建立重力基點(diǎn),然后區(qū)域以此點(diǎn)為基準(zhǔn)。在重力觀測(cè)時(shí)采用“基點(diǎn)-輔助點(diǎn)-基點(diǎn)”方式檢查儀器穩(wěn)定性,然后進(jìn)行數(shù)據(jù)采集工作,在采集工作中要進(jìn)行重復(fù)觀測(cè),已達(dá)到提高數(shù)據(jù)采集精度。資料的現(xiàn)場(chǎng)要進(jìn)行下面處理:①固體潮校正;②數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和絕對(duì)重力值換算(按ISGN-71);③零漂校正、儀器高度校正;④布格改正。平緩地區(qū)采用下式改正:∆ghb=(.3086−0.)00419ρ式中:∆gb━布格改正值(10-5m.s-2);h━測(cè)點(diǎn)海拔高程或測(cè)點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)的高差(m);ρ━中間層平均密度(g/cm3);密度ρ=2.00g/cm3;⑤地形改正△gt;⑥正常場(chǎng)改正;⑦緯度改正;⑧重力異常值計(jì)算∆gg∆g∆ggbt=++−0其中:為布格重力異常值(10-5ms-2);g為測(cè)點(diǎn)重力絕對(duì)值(10-5ms-2);為地形改正值(10-5ms-2);為布格改正值(10-5ms-2)。2.2CSAMT數(shù)據(jù)采集??煽卦匆纛l大地電磁法簡(jiǎn)稱CSAMT法。目前廣泛應(yīng)用到礦產(chǎn)資源勘查、水文地質(zhì)勘查、工程地質(zhì)勘查和環(huán)境地質(zhì)勘查等多個(gè)方面CSAMT法包括一套發(fā)射系統(tǒng)和接收系統(tǒng),數(shù)據(jù)采集采用美國(guó)產(chǎn)GDP-32儀器一套,以排列方式采集,一個(gè)排列測(cè)量6個(gè)~7個(gè)Ex,一個(gè)Hy。發(fā)射系統(tǒng)包括發(fā)電機(jī)和發(fā)射機(jī),接收系統(tǒng)包括由微機(jī)控制的智能化數(shù)字接收機(jī)、磁探頭和不極化電極。發(fā)射機(jī)與接收機(jī)之間距離(r)的選擇與探測(cè)深度有關(guān)。原則上講,r距離越大越好,但r過大,接收的信號(hào)減小,測(cè)量誤差增大,為此要根據(jù)目的任務(wù)、探測(cè)深度和發(fā)射機(jī)的功率來選擇r距離。對(duì)于不大于1km的勘探目標(biāo),一般來說只要保證r>6H即可,H代表探測(cè)深度。
3關(guān)鍵技術(shù)
(1)重電綜合處理解釋技術(shù)。美國(guó)FUGRO-LCT公司研制的地球物理數(shù)據(jù)處理、解釋集成軟件(LCT),提供了地震、電法、重力、鉆井等資料在一個(gè)處理平臺(tái)上互為約束、補(bǔ)充的綜合反演處理解釋技術(shù)。該項(xiàng)技術(shù)以密度間的關(guān)系為紐帶,將電法解釋模型轉(zhuǎn)化為密度模型,為重力場(chǎng)正演反演提供初始密度模型。由于利用了高精度的電法資料建模,結(jié)合重力場(chǎng)正演、反演,結(jié)果不僅符合重力場(chǎng)的特征,同時(shí)與電法模型互為約束,實(shí)現(xiàn)了使不同內(nèi)含的多學(xué)科互相滲透,克服了單方法、單參數(shù)的多解性和局限性,提高了解釋結(jié)果的客觀性。(2)弱信息提取技術(shù)。小子域?yàn)V波處理技術(shù)在提取斷裂等異常信息時(shí),具有比傳統(tǒng)方法更為突出的效果。該項(xiàng)技術(shù)在本區(qū)可以對(duì)重力異常中包含的斷裂信息進(jìn)行弱信息處理,為深層斷裂解釋提供依據(jù),小子域?yàn)V波處理后梯級(jí)帶異常位置集中、清晰,克服了處理前梯級(jí)帶異常寬緩,異常邊界模糊的問題。
4資料處理及解釋
4.1重力處理及資料解釋。布格重力異常是地下所有密度不均勻體的共同反映,為了提取主要反映礦層頂面起伏的剩余重力異常信息,需要消除或壓制疊加地殼深部重力信息。本區(qū)求取區(qū)域場(chǎng)主要采用插值切割的方法,從布格重力異常中減去區(qū)域場(chǎng),即可消除地殼深部的重力影響,獲取反映沉積蓋層變化的剩余重力異常,主要反映了礦層頂面起伏變化。(1)重力水平總梯度異常計(jì)算。在布格重力異常上斷裂往往表現(xiàn)為沿一定方向延伸的重力梯級(jí)帶,重力異常等值線的扭曲往往與斷裂之間的相互切割錯(cuò)斷有關(guān)。由于布格重力異常對(duì)斷裂反映為梯級(jí)帶,斷裂難以準(zhǔn)確確定,為了更準(zhǔn)確地確定斷裂位置,求取了重力水平總梯度異常。水平總梯度重力異常計(jì)算是將重力梯級(jí)帶轉(zhuǎn)換為梯度值,其極值帶更好地對(duì)應(yīng)了斷裂位置,從而提高了對(duì)斷裂的平面分辨能力。重力水平總梯度異常極大值連線表示斷裂的位置,其幅值大小反映了斷裂的規(guī)模,極大值走向突變和錯(cuò)斷代表斷裂被切割和錯(cuò)開。小子域?yàn)V波處理技術(shù)和影像成圖技術(shù)在提取斷裂等異常信息時(shí),具有比傳統(tǒng)方法更為突出的效果。小子域?yàn)V波處理后梯級(jí)帶異常位置集中、清晰,處理前梯級(jí)帶異常寬緩,異常邊界模糊。對(duì)重力梯級(jí)帶具有較強(qiáng)的放大作用,是一種提高斷層信息分辨率的有效手段。為了能較準(zhǔn)確的確定斷裂位置,還可以對(duì)經(jīng)“小子域?yàn)V波”后的重力異常再進(jìn)行重力水平總梯度處理,把重力梯級(jí)帶轉(zhuǎn)換為重力異常極值帶,進(jìn)一步提高了對(duì)斷裂的分辨能力。(2)重力異常特征分析。經(jīng)過區(qū)域場(chǎng)校正后得到本區(qū)的剩余重力異常。通過對(duì)比分析認(rèn)為,所得到的剩余重力異?;旧戏从沉吮緟^(qū)構(gòu)造格局。根據(jù)剩余重力異常的正、負(fù)異常特征,本區(qū)可分為二正一負(fù)共三個(gè)重力異常區(qū)。①東南部重力正異常區(qū):位于工區(qū)的東南部,整體呈近NE向分布,呈一圈閉的正異常,向東、南,西、北側(cè)異常變負(fù),剩余重力異常高點(diǎn)位于東南角附近。②中部重力負(fù)異常區(qū):位于工區(qū)的西南部—中部,整體呈近NE向展布,該重力負(fù)異常區(qū)內(nèi),西部最低,中部次之,向東部逐漸抬升。③西部重力正異常區(qū):位于工區(qū)的西北,整體呈近NE向展布,該重力正異常區(qū)內(nèi),西部最高,向東部逐漸降低。(3)反映斷裂信息的重力異常。斷層的錯(cuò)斷往往使同一套地層在斷層的兩側(cè)存在一定的落差,從而在重力異常上引起線性延伸的重力梯度陡變帶,重力梯度陡變帶經(jīng)重力水平總梯度處理后轉(zhuǎn)化為重力極值線,極值線的連線位置即為斷裂發(fā)育的位置。由所提取的主要反映基底斷裂的重力異常信息表明,工區(qū)斷裂發(fā)育,依據(jù)反映斷裂的重力水平梯度異常值的展布特征,本區(qū)規(guī)模較大的斷裂主要可分為三組,一組為一條近NE走向斷裂,另二組為兩條在南端呈NNE走向、北端為NE走向的斷裂。4.2電法資料處理及異常特征分析。(1)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)處理。高頻電磁法(AMT)采集的是時(shí)間序列的電磁場(chǎng)信號(hào),首先對(duì)時(shí)間序列信號(hào)進(jìn)行挑選,剔除干擾大的信號(hào),然后轉(zhuǎn)換成頻率域信號(hào),求得阻抗張量,再計(jì)算出頻率域的視電阻率和相位。(2)靜態(tài)位移校正。由于淺層電性不均勻體的存在,使兩支視電阻率曲線分離,而相位曲線重合,這種現(xiàn)象就叫靜態(tài)效應(yīng)。直接對(duì)存在靜態(tài)效應(yīng)的曲線進(jìn)行反演解釋必然產(chǎn)生偏差甚至錯(cuò)誤,必須對(duì)其進(jìn)行校正,才能使反演結(jié)果較可信真實(shí)。本次采用曲線平移法、空間或中值濾波技術(shù)對(duì)CSAMT剖面進(jìn)行靜位移校正方法,可有效減小或壓制靜態(tài)位移。(3)反演處理。野外觀測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算得到視電阻率曲線與地下的地電結(jié)構(gòu)是復(fù)雜的非線性關(guān)系,需要用特定的反演方法把時(shí)間域數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成電阻率-深度的關(guān)系,反演電阻率等值線的變化反映了地下電性層的變化特征,是實(shí)際巖層電電阻率特性的宏觀響應(yīng),是重要的解釋圖件,通過這些圖件直觀的了解地下電性特征及電性層的分布情況。反演剖面具有明顯的界面,在地質(zhì)解釋時(shí)就可以在剖面上追蹤層位、電性層劃分,電性層之間的關(guān)系,沿水平和垂直方向的變化情況等,可以定性地了解沿測(cè)線電性層的起伏形態(tài)和縱向上的變化規(guī)律、基底的起伏、斷層的分布。4.3資料綜合解釋。(1)斷裂的展布規(guī)律。利用重力、電法資料判別斷裂存在的依據(jù):①布格重力異常圖上沿一定方向延伸的重力異常梯級(jí)帶,重力異常等值線的扭曲以及重力異常走向突變帶和不同特征的重力異常分界等;②重力水平總梯度異常上沿一定方向延伸的極大值連線,能較好地指示出斷裂的平面位置;③斷層、破碎帶在電法資料的特征為:主要是依據(jù)電阻率等值線的形態(tài)變化特征判別的,在斷層及破碎帶表現(xiàn)為數(shù)值發(fā)生突變,等值線形態(tài)扭曲、傾斜或直立。④依據(jù)電阻率斷面圖上低阻異常的等值線密集處(梯度變化最大處)確定斷層破碎帶的邊界。⑤其它物探、地質(zhì)資料反映的斷裂。(2)局部構(gòu)造分布特征。局部重力異常是局部構(gòu)造研究的基礎(chǔ),布格重力異常對(duì)具有一定面積和幅值的局部異常有顯示,而重力垂直二次導(dǎo)數(shù)異常,不僅可以提高重力異常橫向分辨率,而且可以比較直觀地圈定出重力異常范圍。通過對(duì)重力垂直二次導(dǎo)數(shù)異常分析,認(rèn)為局部重力異常展布方向基本受控于所在凹陷的展布方向及斷裂控制,成排成帶分布。
5礦山地質(zhì)資源分析
根據(jù)對(duì)平原區(qū)勘查可知,一般在凹陷區(qū)內(nèi)的凸起或凹凸過渡帶,有利于礦物質(zhì)聚集,有可能產(chǎn)生地質(zhì)資源異常。因此,根據(jù)邯邢東部平原區(qū)基底構(gòu)造,具有礦產(chǎn)資源聚集的地質(zhì)構(gòu)造條件。根據(jù)本次勘探成果,第四系及上第三系僅約370m,盡管上第三系具有“源、儲(chǔ)、蓋、通”資源要素,在本區(qū)有很好的開發(fā)潛力。
6結(jié)論
重力勘探和可控源相結(jié)合是區(qū)域礦產(chǎn)資源地質(zhì)普查中的一種快捷、經(jīng)濟(jì)、有效的方法。但是由于不同測(cè)區(qū)地質(zhì)條件不同,區(qū)域面積不同,以及工作區(qū)域干擾等影響,極大降低了資料解釋的精度,必須要實(shí)際情況中采取相應(yīng)技術(shù)手段,加強(qiáng)野外數(shù)據(jù)采集的質(zhì)量,資料處理及解釋的研究才能獲得可靠有效的勘探效果。
作者:王結(jié)清 單位:中國(guó)煤炭地質(zhì)總局地球物理勘探研究院