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地面物探方法技术(林品荣)_图文

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地面 物探 方法 技术 林品荣 图文
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地面地球物理方法技术中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所 13903167383—西安 2013主 要 内 容一. 地面物探方法技术概述二. 国内外勘查地球物理新技术三. 勘查地球物理技术发展方向一、地面物探方法技术概述一、地面物探方法技术概述• 地面地球物理勘探方法包括六个大类:重(力)、磁(力)、电(电磁)、(地)震、放(射性)和(地)热。自瑞典在 1640年采用磁性指南针寻找铁矿以来,地球物理技术用于矿产勘查已有 300多年的历史。 上世纪 50年代以来,许多不同的频率域和时间域电磁 (勘探系统先后被开发出来用于圈定块状硫化物矿床引起的低电阻率异常。到上世纪 60 年代和 70 年代的斑岩铜矿勘查全盛时期,许多不同地球物理勘探方法都获得了不同程度成功:重力、磁法、激发极化和自然电位。• 今天,这些同样方法仍然在使用,但随着电子技术的高速发展,使这些方法特别是地球物理电法 /电磁法和地震勘探技术具有更高的精度和灵敏度。 例如 : 传统时间域方法演变成了如今称为复电阻率或频谱( 多频的 可用于区分蚀变、硫化物和地质干扰引起的异常; 垂直测深法 ,如可控源音频大地电磁测深 (瞬变电磁法 (以用来圈定地质结构和块状硫化物矿体; 复电阻率法和 井中物探技术,特别是跨孔地球物理层析成像技术可以用于评价孔间矿化和蚀变带的空间分布特征; 地震仪器和数据处理解释技术 的发展大大地增加了其深部和浅部勘探的分辨率和解释能力。一、地面物探方法技术概述• 寻找隐伏或深部矿需求的日益增长,带动了大探测深度物探技术的迅速发展80年代以来,可控源音频大地电磁法(瞬变电磁法( 复电阻率或频谱激电、金属矿地震、阵列电磁、井中电磁波和地 展和应用取得引人瞩目的技术进步。一、地面物探方法技术概述• 瞬变电磁法( M, 或 一次场关断期间测量地下介质中感应电流产生的随时间衰减的二次场 ——瞬变电磁测深,最大探测深度可达到 600米以上,该方法适用于探测低阻覆盖下的良导矿体,如块状硫化矿体另外, 面物探方法技术概述• 可控源音频大地电磁法( 一种人工源的音频大地电磁测深技术,采用大功率( >20地电偶极发射,在 10过反演解释获得地下二维电阻率断面,从而圈定目标地质体。其探测深度从几十米到1500米以上,也是目前地质找矿中最常用且勘探深度最大的物探方法技术之一。一、地面物探方法技术概述• 金属矿地震技术(硬岩地震)能源矿产资源勘查中成熟的高分辨地震技术用于金属矿勘查,特别适合于研究程度较高的矿区查明深部控矿构造、圈定容矿岩体甚至直接寻找深部隐伏矿体。目前主要使用:反射波、折射波、散射波勘探技术。特点:勘探深度大、空间分辨率高一、地面物探方法技术概述• 分布式(阵列)宽带电磁法: 用小点距分布式(阵列)采集方式,通过二、三维反演技术提高空间分辨率和抗干扰能力。测量频率范围: 10测深度从几十米到数千米。一、地面物探方法技术概述• 地 向单分量或三分量)点:接收探头更接近目标体,受地面电磁干扰小,空间分辨率高、方位信息准确、探测深度大( >2000米)• 跨孔电磁波 空洞、地下水通道等)分布的高分辨率物探方法技术。其工作频率范围从几十 几百 金属矿区横向探测距离可达数百米。一、地面物探方法技术概述• 物探数据的二、三维反演解释技术 区域重磁三维反演、物性反演和三维可视化技术 瞬变电磁法( 维成像和三维反演技术 可控源音频大地电磁法( 演技术 金属矿三维地震数据采集与处理技术 阵列电磁二、三维反演技术等技术的研究、发展和实用化取得引人瞩目的进步,大大提升了物探成果的准确性和空间分辨能力。一、地面物探方法技术概述物探找矿的基本技术思路物探技术应用的必备条件 :勘查目标的地球物理前提物探技术应用的技术方法选择 :勘探地质目标的空间物性结构一、地面物探方法技术概述物探找矿的基本技术思路• ‘直接找矿’与‘间接找矿’并举的战略• 地面物探与地下物探组合运用的战术一、地面物探方法技术概述直接找矿:发现矿致异常 — 提出找矿靶位用物探等勘查技术方法取得直接是深部矿床(矿体)发出的信息 — 物探等勘查技术方法的异常,根据物探等勘查技术方法的基本原理和已建立的地质 — 地球物理等勘查技术方法找矿模型,研判异常是否为矿致异常,也就是对异常进行定性解释; 若认为是矿致异常,经过定量解释后,对矿床或矿体进行定位、定深、定形态,通过钻探(或其它深部探矿工程)发现深部矿体,这就是直接找矿方式。一、地面物探方法技术概述间接找矿:进行立体填图 —圈出矿体可能的空间部位• 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。一、地面物探方法技术概述间接找矿:进行立体填图 —圈出矿体可能的空间部位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体深度虽然大,但其体积远大于矿体,因此,发现它们要容易些。物探间接找矿在技术上遇到的难题也只有采用综合方法才能较好解决。一、地面物探方法技术概述在物探进行直接找矿的实际工作中,还应该同时运用间接找矿工作方式。• 一是有利于更好地判断所发现的异常是否为矿致异常,二是当遇到矿体小且埋深大,使得异常弱或不明显时,还可以在地表按间接找矿方式进行深部找矿,一旦有钻孔后,再及时采用井中物探进行直接找盲矿。一、地面物探方法技术概述物探找矿的方法组合• 采用何种物探方法进行探测有效,主要决定于探测目标的物性差异、埋深和形态等条件,因此需要建立矿床的地质 — 地球物理找矿模型,它是指导物探找矿工作的依据。一、地面物探方法技术概述物探直接找矿方法组合表一、地面物探方法技术概述物探间接找矿方法组合• 物探间接找矿时的目标地质体基本有以下几种,立体地质填图需填出的是多个地质体的组合。在实际勘查中应采用哪些方法组合,还要根据填图的具体目标地质体的物性特点选定。一、地面物探方法技术概述物探间接找矿方法组合表地质体物性特点 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、 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、 功率 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、 别采用重力和探间接找矿方法组合表地质体物性特点 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、 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、 测、重力法等方法。个别应采用地震勘查法。间接找矿时物探的探测目标地质体可能有多种和多个,因此,具体采用何种方法组合要根据具体地质任务和目标地质体的物性决定。二、国内外勘查地球物理新技术与应用实例 D P E MM a i n s y sS u b s y s t e 外矿产勘查物探新技术与应用实例1、 激电探测系统4 测量装置排列更高的矿化分辨能力 更准确的矿体定位能力 更强的深部隐伏构造探测能力主动源 +被动源 2变电磁( 查技术(1) 常规 (传统 )0 800 400 016 0 020 0 024 0 028 0 0ρ /Ω m· 0 100 200 300 透 山 铜 矿 区 40 线 阻 率 断 面 等 值 线 图 已知矿体二、国内外物探找矿典型实例实例 1实例 2: 瞬变电磁法在加拿大 铜镍矿集区深部 1180米发现特富铜镍矿体瞬变电磁异常二、国内外物探找矿典型实例(2)、 外矿产勘查物探新技术与应用实例外矿产勘查物探新技术与应用实例应剖面曲线二、国外矿产勘查物探新技术与应用实例3、 维阵列电磁测量系统4、可控源音频大地电磁测深( 术900 1500 - 1300 900 - 700 300 600- 1500- 1400- 1300- 1200- 1100- 1000- 900- 800- 700- 600- 500- 400- 300- 200- 1000100200300实例一:红透山铜矿40线外矿产勘查物探新技术与应用实例96年中下旬,由美国以研制大地电磁仪器而闻名的 是全新概念的电导率张量测量仪。他利用大地电磁的测量原理,但配置了特殊的人工电磁波发射源。这种发射源的天线是一对十字交叉的天线,组成 X、 便而且只用于普通汽车电瓶供电,发射率从 50000门用来弥补大地电磁场的寂静区和几百赫兹附近的人文电磁干扰谐波。一起用反馈式高灵敏度低噪音磁棒和特制的电极,分别接收 X、 、 磁成像系统某金矿30号脉256线一、浅埋深( h<=1000米)金属矿勘查 、按极化物质在目标体中结构差异来识别目标体的地质属性(即区分矿与非矿)。此项功能又可细分为两项任务:a)、识别金属硫化物 b)、在矿化背景中寻找相对富集地。2、寻找深部( h<=1000米)隐伏矿(或找盲矿); 质任务是对勘探目标体的地质属性做判断 此外,在该探深区间还能进行煤碳、石油、天然气、水、地热、污染、工程等地质目标勘查。只要地下介质中有导电性 ρ和激电性 能用 极-偶极 极测深剖面布极图(各道跑极方式形成测深窗口窗口顶底水平状)用 找到斑岩型铜钼矿时域高 m低 高 τ高 m低 低 τ低 m高 在中国东部某地找到了斑岩型铜钼矿低 τ低 m高 区分的物理依据是极化体的结构差异高 低 ρ 地电磁测深( 术二、国外矿产勘查物探新技术与应用实例浆通道二、国外矿产勘查物探新技术与应用实例井中物探常用工作方式井 井 国外典型实例4、加拿大萨德伯里铜镍矿区林兹里深部矿床该区的铜镍矿床均产于东西长约60 北宽约 27岩为元古代白水群的砂岩、石英岩、角闪岩和凝灰岩。大部分矿床分布于岩体南缘接触带。钻孔在 570米处穿过矿体中部,为正异常。钻孔 1地 国外典型实例4、加拿大萨德伯里铜镍矿区林兹里深部矿床钻孔未穿过矿体,在 740米处为典型的 “ 孔外 ”型异常。钻孔 3地 国外典型实例4、加拿大萨德伯里铜镍矿区林兹里深部矿床钻孔未穿过矿体,在 1000米处为典型的 “ 边缘 ” 型异常,在1035米处出现了难于解释的负异常。钻孔 6地 国外典型实例4、加拿大萨德伯里铜镍矿区林兹里深部矿床钻孔未穿过矿体,为典型的 “ 孔外 ”型异常。钻孔 7地 M 中国(单分量 2004,三分量 2006)低温超导 2009) 高温超导 005)6 7 0 8 7 0 1 0 7 0 1 2 7 0 1 4 7 0 1 6 7 0 1 8 7 0 2 0 7 0- 1 2 0 0- 1 1 0 0- 1 0 0 0- 9 0 0- 8 0 0- 7 0 0- 6 0 0- 5 0 0- 4 0 0- 3 0 0- 2 0 0- 1 0 00 1 0 0 2 0 0 3 0 0 0 30 60 1 0 0 1 5 0 2 5 0 4 0 0 6 0 0 1 0 0 0 2 0 0 0 ¦Ñ /¦¸ m¡¤ 6 7 0 8 7 0 1 0 7 0 1 2 7 0 1 4 7 0 1 6 7 0 1 8 7 0 2 0 7 0- 8 0 0- 7 0 0- 6 0 0- 5 0 0- 4 0 0- 3 0 0- 2 0 0- 1 0 00 1 0 0 2 0 0 3 0 0 0 20 40 80 120 200 300 500 700 ¦Ñ / ¦¸ m¡¤ 高温超导磁测数据反演电阻率断面00 01 02 03 0 . 5 1 . 0 1 . 5800 1700 1600 15002000震剖面,反射层: )主要发现:1、火山岩层序顶面,区域上重要含矿层,深部的延伸形态;指明找矿方向;2、 矿层已经发现若干矿床。钻探验证了地质解释。23 1)3震勘探圈定 1300米深隐伏硫化物矿体金属矿地震勘探技术实例 1:加拿大 外矿产勘查物探新技术与应用实例实例 2:在加拿大 用三维反射地震在 1300米深发现块状硫化物矿体二、国外矿产勘查物探新技术与应用实例发现已知矿层下的隐伏矿体23 2)修正了钻孔资料连接的地质断面600000 605000 610000 615000 620000 625000 630000 635000 640000 6450005 8 3 0 0 0 05 8 3 5 0 0 05 8 4 0 0 0 05 8 4 5 0 0 05 8 5 0 0 0 05 8 5 5 0 0 05 8 6 0 0 0 0余密度)3酸性岩体磁三维物性反演结果(磁化率)3球物理参数三维可视化反演技术维反演交互式重、磁 三维反演:西澳 外矿产勘查物探新技术与应用实例实例 3:重磁三维反演发现的深部盲矿体二、国外矿产勘查物探新技术与应用实例实例 4: 外矿产勘查物探新技术与应用实例重力三维反演建立的玄武岩三维分布 - 金矿母岩深部金属矿勘查三维地质填图综合地球物理技术地质(钻孔)、地球物理、地球化学综合技术三维地质填图地质(钻孔) 、电、震 E/球化学 /钻孔原生晕 :5万航磁数据三维视磁性反演结果九瑞示范区布格重力异常三维视密度反演结果水平切片组合图及体视图九瑞示范区物性(磁性、密度、电阻率)统计结果 九瑞示范区立体填图地层分层单元(密度)地层物性柱01线、 02线地震勘探时间剖面图综合剖面图(综合方法、综合地质解释)3 6 6 5综合剖面T Δ ⊥ ( n T )视密度断面( 1 0 k g / m )3 3视磁性断面κS×1 0 )2 D 反演电阻率断面( Ω m )3 2 8 4 0 0 0 3 2 8 6 0 0 0 3 2 8 8 0 0 0 3 2 9 0 0 0 0 3 2 9 2 0 0 0 3 2 9 4 0 0 0 3 2 9 6 0 0 0 3 2 9 8 0 0 0 3 3 0 0 0 0 0 3 3 0 2 0 0 0- 2 8- 2 6- 2 4- 2 2- 2 0- 5 0- 2 502550( 1 0 m / s )- 5 2 2 840 00 3286000 328 80 00 3290000 3292000 3294000 3296000 329 800 0 3300000 330 20 00 3304000- 300 0- 250 0- 200 0- 150 0- 100 0- 50003 2 8 3 00 0 3 2 8 40 0 0 3 2 85 0 0 0 3 28 6 0 0 0 3 28 7 0 0 0 32 8 8 0 00 3 2 8 9 00 0 3 2 9 00 0 0 3 2 91 0 0 0 3 29 2 0 0 0 32 9 3 0 00 3 2 9 4 00 0 3 2 9 50 0 0 3 2 96 0 0 0 3 29 7 0 0 0 32 9 8 0 0 0 3 2 9 9 0 00 3 3 0 0 00 0 3 3 0 10 0 0 3 3 02 0 0 0- 1 8 0 0- 1 6 0 0- 1 4 0 0- 1 2 0 0- 1 0 0 0- 8 0 0- 6 0 0- 4 0 0- 2 0 00200400化极磁异常3D 相关成象3 2 8 5 0 0 0 3 2 9 0 0 0 0 3 2 9 5 0 0 0 3 3 0 0 0 0 0- 3 0 0 0- 2 0 0 0- 1 0 0 000 1 0 0 0 2 0 0 0 3000 4 0 0 0 5 0 0 0 6000 7 0 0 0 8 0 0 0 9000 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 0 0 0 1 3 0 0 0 1 4 0 0 0 15000 1 6 0 0 0 1 7 0 0 0 18000 1 9 0 0 0 2 0 0 0 0- 3 0 0 0- 2 0 0 0- 1 0 0 重磁联合反演地质剖面36 85综合剖面T Δ ⊥ ( n T )视密度断面( 1 0 k g / m )3 3视磁性断面κS×10 5( )2 D 反演电阻率断面( Ω m )3284000 3 2 8 6 0 00 3 2 8 80 0 0 32 9 0 0 0 0 3292000 3 29 4 0 0 0 3296000 3298000 3 3 0 0 00 0 3 3 02 0 0 002550( 1 0 m / s )- 5 2 8 2 0 0 0 3 2 8 4 0 0 0 3 2 8 6 0 0 0 3 2 8 8 0 0 0 3 2 9 0 0 0 0 3 2 9 2 0 0 0 3 2 9 4 0 0 0 3 2 9 6 0 0 0 3 2 9 8 0 0 0 3 3 0 0 0 0 0 3 3 0 2 0 0 0 3 3 0 4 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0- 5 0 003 28 30 00 3 28 4 00 0 32 85 00 0 32 8 60 00 32 87 00 0 3 28 80 00 3 28 9 00 0 32 90 00 0 32 9 10 00 32 92 00 0 32 93 0 00 3 29 40 00 32 95 00 0 32 9 60 00 32 9 70 0 0 32 98 00 0 3 29 90 00 3 30 0 00 0 33 01 00 0 33 0 20 00 00 00 00 00 00000002 004 00化极磁异常3 成象3 2 8 5 0 0 0 3 2 9 0 0 0 0 3 2 9 5 0 0 0 3 3 0 0 0 0 0- 3 0 0 0- 2 0 0 0- 1 0 0 000 1 00 0 2 00 0 3000 40 0 0 5000 6000 70 0 0 8000 90 0 0 10000 11000 12000 13000 14000 15000 1 60 00 17000 1 80 00 19000 2 00 00 重磁联合反演地质剖面综合地球物理解释剖面三维组合图三维地质建模当今地质找矿面临的挑战出露地表或浅埋藏矿大部分已被发现或开采,需要寻找• 边远的• 隐藏的• 深处的• 类型更加复杂的• 难识别的• 与围岩差别小的( 1)大探测深度、 高灵敏度、高分辨率、抗干扰的性质,能取得深部直接矿化的信息,探测深度达 1000 2)集成性和综合性: 在一次探测中能获得多种性质的找矿信息;能有效分析与综合各种找矿信息。( 3) 探测目标 (尤其是物性反差弱的目标 )的识别、区分和描述的能力 ; 地质找矿对勘查技术新要求地质找矿对勘查技术新要求( 4)具有适应特殊工作条件 (如高山、沙漠、厚覆盖区、岩溶区、各种强大的人文干扰等 )的能力 ;( 5)具有快速扫面 ,及时提供解释结果 ,并给出直观三维地质模型的能力;( 6)快捷有效: 方便应用,成本相对较低,并能获得良好的实际找矿效果。要求更好的 2射装置分布式接收机 要求更好的综合地质地球物理地球化学遥感多元信息技术来构建三维地质模型期待合作,共创佳绩
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