航空电磁法筛选金属矿异常技术研究

2012-02-02 10:14丁志强程志平
地质与勘探 2012年3期
关键词:航电飞行高度基岩

丁志强,程志平,董 浩,李 飞

(1.桂林理工大学,广西桂林 541004;2.中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所,河北廊坊 065000;3.河北省地球物理勘查院,河北廊坊 065000)

0 前言

航空电磁测量测区往往覆盖数万平方千米,在取得的测量数据中通常包含有大量的有效异常、干扰异常或假异常,一般的,平均每1 km航电分量曲线就会出现一两处明显的异常。异常可能是由基岩导体和覆盖层导体引起;人文导体(如高压线、地面通讯线路、金属建筑物、铁路、金属管道等等)以及气流扰动、飞机剧烈动作等等,往往引起干扰或假异常(周凤桐,1982)。西方发达国家经过几十年不间断地持续研究和开发,仪器系统噪声水平及测量精度越来越好,获得数据的质量越来越高,信息量越来越丰富,这些成就提高了航空电磁数据的解释精度和准确性,地质勘探效果得到了有效提高(雷栋,2006;郭良德,2000;Ajit K,Sinha,1983;M.Unz,1953;D.Eaton,K.Vasudevan,2004; A.Green,T.Munday,2004)。而国内完全自主研发的航空电磁测量系统及方法技术,只有中国地质科学院物化探研究研制的频率域HDY系列航空电磁系统。国内学者在这一领域进行了大量研究,形成了较完善的理论和资料处理解释方法。其中周凤桐对补偿式航空电磁法进行了大量的理论研究和数据处理技术研究(周凤桐,1982),为后续研究者提供了理论基础。孟庆敏又在此基础上进行了频率域航空电磁法层状反演及应用研究,对各种视电阻率转换方法都进行了比较详尽的计算分析和讨论,对每种视电阻率转换的性质都有了比较充分的认识,丰富了视电阻率解释方法;并首次绘制了三频航空电磁法视电阻率拟断面图,直观地反映出地电断面的电性变化(孟庆敏,2005)。满延龙等在总结国内外航空电磁法现状时(韩登峰,1994,满延龙,1994),对我国航电的发展提出了宝贵的意见,指出了航空电磁法方法技术问题和解决途径,并对航电异常特征进行了分析和总结。

本文针对HDY-402三频航空电磁系统进行了理论计算和模型研究。根据HDY-402三频航电的性能和数据特点,结合以往国内外异常筛选的经验和技术,总结了航电异常的基本特征,并研究了视电阻率异常、地形效应异常、负地形异常、覆盖层异常等的判别方法;再综合地质矿产图、航磁△T图、地形图等资料进行航电异常的筛选方法技术研究,使航电异常筛选的有效性和可靠性得到提高。

1 理论公式和典型模型

1.1 理论公式

本文所使用的航电系统为我国自主研发的HDY-402三频航空电磁测量系统,采用在接收线圈处加补偿线圈的方法实时补偿掉一次磁场(又称为补偿式航空电磁系统)。系统分别接收二次磁场的实分量和虚分量,用一次场的百万分之一(× 10-6)表示,通过分析二次场的变化规律来了解地下介质的性质及分布特征。因线圈尺寸(相对大地而言)很小,可以用水平磁偶极子表示。用一次场归一化后的二次场为(孟庆敏,2005):

其中h为飞行高度,r为收发距,u1为磁导率。

用横坐标表示归一化二次场的实分量,纵坐标表示归一化二次场的虚分量,然后取不同电阻率值的均匀半空间模型上不同飞行高度数值计算求得二次响应的实、虚分量值,按飞行高度和电阻率为参数连成曲线,可做成相位矢量图,如图1。将相位矢量图存于计算机中,然后通过计算机进行自动插值,找出对应的电阻率值,完成实测航空电磁场信号到解释参数的转换(孟庆敏,1998;2004;2005)。

在求解出航空视电阻率的同时,还得到视飞行高度Ha。视飞行高度(Ha)与实际飞行高度(h)之差称为视厚度da=Ha-h(孟庆敏,2005)。根据视飞行高度与实际飞行高度的比较,可以区分上层与底层电性的相对高低。表层越薄,其对航空视电阻率的影响越小;频率越高,表层电阻率对航空视电阻率的影响越明显。

1.2 典型模型

HDY-402三频航电的频率分量分别为463Hz、1563Hz和8333Hz。频率不同,其有效探测深度也不一样。对同一个地质体的响应,不同频率分量也在幅值、响应曲线形态等方面各有差异(孟庆敏,2005)。计算三频航电不同频率分量在理论模型上的电磁响应,认识和掌握理论响应的幅值、异常曲线形态等特征,可以为实测数据的解释推断提供理论依据和帮助。

典型模型的计算使用的是澳大利亚EMIT(E-lectroMagnetic Imaging Technology)公司的 MAXWELL软件,薄板模型计算用到其LeroiAir模块(版本v5.4),柱状体模型计算用到其MarcoAir模块(版本v2.8)。上述两个软件模块是专门用于频率域或时间域航空电磁系统计算围岩中多薄板、围岩中直立柱状体模型而开发的。

1.2.1 围岩中不同倾角薄板模型

模型参数设置:板状体长400m,宽200m,埋深50m,分别与水平大地呈0°、30°、60°、90°倾角,电导100 s/m。

图2上为低频响应,图2中为中频响应。由图2中低频响应曲线可以看出,随着薄板与大地水平面夹角逐步变小(即薄板由直立变为水平),响应的峰值呈约0.3次幂增大,同时异常曲线形态由左右对称变为单边隆起。当夹角为0°时(即水平薄板),异常曲线变为具有两个小尖峰的大异常,这是边缘效应引起的。

图1 Y12中频实-虚分量法解释量板Fig.1 Medium frequency interpretation templates of the real-virtual component method of Y12

一般地,如果使用直立薄板模型结果编制的实虚分量相位矢量模板进行解释的话,那么应该预先对倾角影响异常幅度的效应做改正。其方法是根据实测剖面异常不对称的程度,按上图大致地估计一个倾角值,然后换算出由该倾角的异常值按0.3次幂衰减至倾角时的异常值(孟庆敏,2005),最后的这个结果则可以用于解释了。

1.2.2 直立薄板模型

模型参数设置:柱状体长100 m,宽300 m,高600 m,埋深50 m,电阻率为1欧姆。其中图3左为一个柱状体,图3右为相隔200 m的两个柱状体。图中I463、Q463为低频实、虚分量,I1563、Q1563为中频实、虚分量,I8333、Q8333为高频实、虚分量。

图2 围岩中不同倾角直立薄板模型上的电磁响应Fig.2 Electromagnetic responses of erect sheets on thin-plate models with variable dipping angles in surrounding rock

HDY-402三频系统在直立柱状体上的电磁响应形态与在直立薄板上的相似。三个频率在柱状体模型上的响应剖面曲线关系如下:

即高频实分量大于或等于中频实分量,中频实分量大于或等于低频实分量;高频实虚分量比总大于或等于中频实虚分量比。中频实虚分量比总大于或等于低频实虚分量比。

当模型为一个深度有限与大地水平面呈90°倾角的柱状体时,响应剖面曲线左右对称,在柱状体正上方为最大,剖面曲线的半极值点宽度约等于板状体宽度。当模型为深度有限与大地水平面呈90°倾角的紧挨两个柱状体式,两个响应剖面曲线峰值连在一起,不能有效地分开;当两个柱状体相隔100m时,柱状体的两个剖面曲线峰值变得明显,并且存在边缘效应;当距离增大到一定程度时,两个剖面曲线峰值分别独立。

2 航电异常基本特征

2.1 航电基岩导体异常的基本特征

航电基岩导体异常对于寻找铁、铜多金属矿来说,是指因矿化蚀变地质体(包括矿体)的视电阻率低于围岩的航电异常;以及因矿化蚀变使裂隙水矿化度增高,造成裂隙水视电阻率下降的断裂破碎带航电异常;对于磁铁矿来说还包括磁极化效应航电异常(实分量出现负值的航电异常)。

2.1.1 异常半极值宽度

航电基岩导体异常的半极值宽度一般为300~800 m,往往由于地形或者矿体本身倾伏等原因,并不总是能使矿体整个地位于系统的探测深度范围之内,因而实际上反映在航电异常曲线的半极值宽度一般都小于500 m。但也有例外,在工作中要充分注意测区范围的控矿因素,对于层控矿床和面积性矿化蚀变来说,异常峰极值宽度就失去了意义。如:层矿铁矿,银金矿,斑岩型铜、钼矿床等,往往形成宽缓或平台状航电异常,异常宽度达1~3 km或更大。从80年代初至今,碰到过三种很宽的航电基岩导体异常:在江苏白塔埠-东海县测区发现两种异常:一种是宽高的平台状异常,是海水侵入宽大断裂带造成的,是当时有名的称为“博士帽”航电异常。异常宽度达到2.2 km,强度达数千×10-6。对这条“博士帽”航电异常带当时做了推断解释,并打井得到验证。另一种是宽缓异常,宽度大于2.5 km,异常极大值仅100多×10-6。当时作为覆盖层异常剔除了,但在作地面查证时,在航电异常的中间部位发现激电异常,后钻探验证见银金矿。第三种情况是在内蒙海拉尔-满洲里测区发现的。在已知的乌努克头山斑岩型铜钼矿床上,因矿化蚀变呈面积形环带状分布,航电在其上得到宽缓的平台状异常,给它起名叫“次高阻场”,简单地说就是比背景场稍高的又一种背景场。2006年内蒙二连浩特-东乌旗测区,在一个较大的花岗岩体上,也得到了这种“次高阻场”,可能是矿化蚀变或是酸性花岗岩表层风化所致。

2.1.2 异常强度

航电基岩导体异常的异常强度,主要与电性地质体的导电率有关,导电性能愈好,引起的航电异常强度愈强;对于同一频率的实、虚分量来说,导电性愈好,实分量愈强,虚分量愈弱;对于不同频率则是随频率升高,异常强度愈强,这是因为感应强度是随频率升高而增强的。

由于噪声的存在,异常峰值高度Pp一般会有一个最小限制:Ppmin≥3vN,vN是系统的噪声水平。即当异常的峰值高度Pp大于三倍噪声水平时才被考虑。至于航电基岩导体的异常强度,到底在哪一数量级间变化,国内外都没有进行过统计,这是因为影响它的因素太多了,主要影响因素有:导电地质体电性好坏,体积大小,埋藏深度(包括飞高变化),形状和产状,盖层厚度及其导电性能变化等。

根据多年的实践经验和理论计算,可以大致归纳如下:对于铜及多金属硫化矿床,它的视电阻率一般为几十Ω·m~几百Ω·m;高矿化度硫酸盐型裂隙水的视电阻率一般为几Ω·m~几十Ω·m。当飞行高度为50m,得到的航电异常为:LR 60×10-6~300×10-6、LI 200×10-6~1700×10-6;MR 200 ×10-6~4500×10-6、MI 500×10-6~1500×10-6; HR 1000×10-6~5500×10-6、HI 1000×10-6~1200×10-6。故此,铜多金属矿上的航电异常强度,其常见值应为几十×10-6~几百×10-6。

当导电地质体的盖层也为低阻体,并且在导电地质体的视电阻率ρs<盖层的ρs条件成立时,就会出现叠加的航电基岩导体异常。叠加异常的主要特点是:宽缓异常为背景场;出现在宽高异常的边部;有低阻盖层的叠加异常宽度和异常强度稍大于没有低阻盖层时的异常宽度和强度。

2.1.3 异常形状

航电基岩导体异常多呈孤立和带状产出,这个特征是与航电基岩导体异常的成因紧密相连的。对于铜及多金属硫化矿床,多呈现出小面积的矿化蚀变(出现孤立异常)或受构造控制(形成高矿化度裂隙水,出现带状异常);抑或出现在控矿岩体的接触带上或火山口周围(形成环带状异常)。

2.1.4 异常分布

有意义的矿体异常一般不会出现在大面积的低阻区,大都展布在高阻地质体之上。高阻地质体主要指高阻地层和岩体。这个特征与铜及多金属硫化矿床的成矿因素有关。其成矿因素主要有矿液来源、通道和储矿空间。低阻地质体主要指三叠系和白垩系砂、泥质地层。一般情况下,他们缺少矿质来源,但也有特殊情况。虽在砂岩中发现有金或Cu矿,但砂岩都普遍硅化,还是变成了高阻地层。

2.1.5 磁极化效应异常

这里说的可能出现磁极化效应航电异常,就是指只有满足μ/μ0>1,而且感应大于剩磁,另外还要满足μ>σ时,才会出现磁极化效应航电异常(实分量出现负异常),反之都不可能出现磁极化效应。μ为介质的绝对导磁率,μ0为空气的绝对导磁率,μ/ μ0为介质的相对导磁率,σ为介质的导电率。

2.1.6 测量飞行高度

航电接收的二次场随着测量高度的增加以三次幂或更大的速率衰减。测量高度超高时,航电响应中噪声、零漂等干扰因素所占比重成倍增加,测得异常的可信度很低。根据实践经验,一般可以取70~80m作为异常峰值点测量高度的上限。

2.2 航电干扰异常的基本特征

航电干扰异常相对普查找矿来说是指覆盖层异常、低阻岩层(地层岩性)异常、地表咸(碱)水体和盐碱地异常、沼泽地和负地形(在负地形中盖层增厚的前提下)异常、地面效应异常、飞机动作异常、雷电异常和人文异常,50 Hz和过载异常。

2.2.1 低阻覆盖层和低阻地层异常

低阻覆盖层和低阻地层异常都和第四系有关。低阻覆盖层异常出现在有大面积第四系沉积层较大范围基岩顶部存在较厚的潮湿的风化层和较厚的潮湿的残坡积层的景观区。覆盖层导体的异常特点,从导电性上看,一般来说实分量与虚分量的比值小于1,即虚分量值大于实分量值。从异常形态上看,异常宽度很大,通常大于良导基岩异常,即可能≥500m,并且沿走向方向有很大延伸,强度可以几十至上千×10-6,但异常强度在一条剖面上的变化比较缓慢。低阻地层异常是因存在低阻岩性造成的干扰异常,并经常与大面积第四系盖层异常出现在同一地段。异常特性与低阻盖层异常相近,异常强度变化也比较缓慢。多出现在第三系和白垩系的砂泥质地层,或其它含有泥质和碳质岩性的地层地段。

2.2.2 沼泽地和负地形异常

沼泽地能引起异常,不是因为其中的淡水,而是它存在有低阻淤泥的缘故。负地形异常是指低洼地形中可能存在有低阻的第四系堆积物或增厚的残坡积堆积物,地表电性较高。异常特征:在一般情况下与低阻盖层和低阻地层的异常特征类似,但其分布范围严格受地形控制。当沼泽地的水质和负地形中的堆积物出现不同程度的含盐度和盐碱度时,则其异常特征与地表咸(碱)水体和盐碱地异常类似,但强度稍低,杂乱程度也稍低。

航电系统在残坡积引起的盆地上测量时,会出现异常。由于残坡积与地形地貌是相关的,因此,可以借助地形曲线加以判别。实际上航电在测区的测量数据可以生成精度稍差的地形资料。在测量时,系统都要记录GPS位置数据,同时,GPS也给出了一个GPS高度,即飞机距海平面的高度HGPS。同时,系统也记录了飞机具地表的高度HALT。有了这两个数据就可以用下式近似求出大地高程:HTerrain= HGPS-HALT。负地形异常一般异常的半极值宽度较大,通常大于良导基岩异常,即可能≥500 m。这种异常具有一个明显的特点,飞行高度一般保持较好,但异常与地形走势行程镜像对称形态,尤其虚分量道的记录最为显著,这是这类异常识别的基本规律。

2.2.3 地面效应异常

地面效应异常是指同一低阻地质体,因飞行高度变化引起的异常;或飞行高度保持平飞,但低阻体地形起伏引起航电测量高度发生变化的异常,使本来应该线性变化的实虚分量曲线出现高低变化的假异常。若这个突出低阻体在飞机的某一侧,也会出现这种效应,但叫做“地形效应”,根据国外经验,若低阻体位于两倍飞行高度以远的地方,则可忽略不计。异常与无线电高度曲线呈负相关,与地形呈正相关。但是用人工识别,往往需要丰富的经验才能判断出来,并且当飞行高度数据曲线绘制在平剖图上,它的高低变化幅值过小,也不易辨别。飞行高度数据(曲线)与航电实虚分量场值数据(曲线)间没有直接的联系,分别属于不同的量纲、数值上也相差很大(飞行高度数据一般在30 m~70 m间变化,航电实虚分量场值变化范围为n×10×10-6~n×104×10-6),无法直接用相关计算或其它曲线识别算法对两者进行分析比较、判断相关性。

2.2.4 地表咸(碱)水和盐碱地异常

此干扰异常呈团块状或大面积展布。因其导电性强,加之电性不均匀,所以往往出现较大面积的高强杂乱异常。这是区别于低阻盖层和低阻地层异常的最明显特征。

2.2.5 其它干扰异常

对于仪器的偶然故障,操作员一般在空中可以发现,并应做记录;对于气流扰动或飞机剧烈动作造成的过载异常,依据过载计记录,会很容易地辨认出来。一般具有线性分布的人文导体,如大型金属管道、铁路、高压线以及通讯线等,常常可以依据这些干扰的形态特点以及在平面图上的线性分布等规律来辨认。对于雷电异常也很容易地辨认,当距离较远时,干扰异常多呈较为圆滑的小尖冲出现;当距离较近时则出现很强的锯齿波状脉冲。

3 航电异常筛选步骤

筛选航电异常步骤合理,则会取得事半功倍的效果,反之,不仅增加了筛选的工作量,还可能影响筛选的质量。本文把航电异常的筛选分为4个步骤,依次是熟悉区内控矿因素、数据处理、异常的圈定与筛选、对比地质矿产图和地形图。以下对这四个步骤进行简要的说明。

3.1 熟悉区内控矿因素

这是筛选航电异常的基础,失去了这个基础,航点的异常筛选就失去了意义。要熟悉了解区内的控矿因素,注重研究测区内已知铁铜金银多金属矿床、矿(化)点上的航电异常特征,分析与成矿有关的异常分布规律;这就需要广泛收集区内有关的地物化资料,并对资料作到有选择性地归纳和消化。这个过程应从立项开始进行,直到任务完成为止。

3.2 数据处理

航空电磁法不同于地面电磁法,数据质量容易受到飞行等因素的干扰,质量远不如同等条件下地面电磁法,因此,数据处理解释需要考虑工作方法的影响(周枫桐,陈本池,阎永利,1997,阎永利,陈本池,1998)。如飞行高度的变化会形成假异常,地形变化往往伴随出现也会引起地质噪声,零漂对实虚分量相位影响很大,并使得视电阻率、视飞行高度转换结果出现较大误差。

首先对数据进行预处理,其内容包括对数据的整理和测线的编辑,数据转换,实虚分量场值归一化,噪声滤波,实虚分量相位校正和零漂改正,利用基线数据对实虚分量场值进行预调平,数据合并(李文杰,2007)。后期数据调平:利用平调、斜调、一维调平、二维自动调平、人机联合一维调平等调平技术对预调平结果进行精确调平,将实虚分量场值调整到统一的水平上。

数据分析解释及基本图件的制作:数据计算包括计算视电阻率及视深度数据等。基本图件的绘制包括绘制航迹图,高度图,各频率实、虚分量平面剖面图,视电阻率转换平面等值线图和视深拟断面图等。

3.3 异常的圈定与筛选

HDY-402航电系统共有463 Hz、1563 Hz、8333 Hz三个工作频率,相对而言中频和低频的探测深度较大,因此在判断异常时主要以中低频为主、高频为辅。

首先,对异常电磁特点进行分析。圈定异常可以通过异常背景、形状、强度等条件进行约束。基岩导体一般位于高阻区域内,或高阻、低阻接触带上,多为条带状,异常强度为几十~几百×10-6,半极值宽度介于300~800 m范围内,实虚分量比范围为0.7~6.0左右,测量飞行高度小于70m。干扰异常异常峰值较大、剖面曲线形态宽缓,半极值宽度一般大于300米,有的宽度可达几千米;负地形异常地形与异常剖面呈反向对称关系;地形效应异常飞行高度曲线与异常剖面呈反向对称关系。通过以上分析就可以初步圈定和筛选航电基岩导体异常,剔除干扰异常。

其次,将初步圈定和筛选的航电基岩导体异常标记在航电反映最好的一个分量(中频实分量或低频实分量)的剖面平面图上。再对比航电三个频率的实、虚量,用R/I(实虚)之比值和视电阻率转换来初步认定对指导找矿有希望的航电基岩导体异常。视电阻率剖面曲线ρs的变化状态不但能反映处地下不均匀体的位置和不均匀体电阻率的相对高低,而且用实虚分量法视电阻率转换忽略了飞行高度的影响,一定程度上有助于剔除地形效应假异常;同时得到视飞行高度,可以换算不同频率的视深度,帮助分析覆盖层。

根据我国铜多金属硫化矿床的电性统计,其视电阻率为几十Ω·m到几百Ω·m,当矿石视电阻率在这个数量级区段变化时,航电的R/I<1;对于高矿化度硫酸盐型裂隙水,其ρs也多为几十Ω·m,故其R/I<1,所以优先选取R/I<1的航电基岩导体异常为指导找矿有望异常。这其中还需注意两个特殊情况:一种是航电低、中频有明显反映,其R/I≥1,而高频有很强的反映,其R/I>>1时,则多为表层良导体引起,可能与地表咸(碱)水体或局部土壤盐渍化有关,这类异常没有找矿意义,应剔除。另一种为低、中频实、虚分量仅有微弱反映或无明显反映,而高频有较好(不是很强)的反映,但HR/HI≤1时,则不能轻易放弃,可能是较高阻的矿体或矿化蚀变引起的。

最后,求埋藏深度d。对于每个局部异常,应该取其两侧背景为零线,然后读出各局部异常的实分量幅值和虚分量幅值,再将此二数值点在直立半平面相位矢量图上,用内插的方法从图上读出ρ和H值,前者是视电阻率值,后者为系统至导体顶端的高度值。这时,从无线电高度计数据读出和异常峰对应的飞机离地高度值h,然后从H中减掉h,结果即为导体顶端近似埋藏深度d。

3.4 对比地质矿产图和地形图

把航电各分量剖平图与同比例尺的地质矿产图套合在一起,在上述初步认定航电基岩导体异常和有望异常的基础上,进一步认定与控矿因素有关的航电基岩导体异常。要特别注意展布在已知矿(化)点、有利地层、岩体、接触带、已知和推测的断裂破碎带(包括接触破碎带)、火山口、破火山口及构造交汇部位的航电基岩导体异常,并把这些异常与已知矿(化)上的航电异常特征进行比较,力争从已知到未知,充分发挥航电直接找矿的效果。这期间要充分考虑飞行高度的变化。并且选用最新出版的地形图,注意人文建筑和负地形的分布,进一步剔除负地形和人文干扰异常。

然后再利用航磁△T图和化探资料对航电异常进行综合解释,进一步对异常进行筛选。异常选定后,在剖平图上从左到右,从上到下对异常进行编号,然后结合地物化成果,对异常进行编录。在这个过程中,最好选定一些典型的各类异常,开展地面踏勘和三级查证工作。在编写成果报告中,选择各类典型异常进行推断解释。

4 实例

4.1 实例1(基岩导体异常)

图4图例说明:航电异常综合剖析图包括:航电六分量综合剖面图(图4上左),地质图(图4上右上),中频视电阻率平面图(图4上右下),中频实、虚分量平面剖面图(图4下左、下右)。平面图中的黑色细线代表异常延展走向。

航电六分量综合剖面图(图4上左)中:LI和 LQ、MI和MQ、HI和HQ分别为低频实虚分量、中频实虚分量、高频实虚分量,粗实线代表实分量、细实线代表虚分量;ALT为飞行高度;Terrain为地形; Distance为测线飞行距离;AC代表视电导率。

由图4可知,航电异常呈条带状展布,走向近东西向,控制长度长约2 km,半极值宽400~600 m;异常强度:LR=170×10-6、LI=250×10-6,MR=640× 10-6、MI=560×10-6,HR=1500×10-6,LR/LI≈0.7、MR/MI≈1.1,视电阻率为100 Ω·m左右;中心位置航高65 m,埋深60 m左右。据此可知,该异常带反映的基岩导体具有低阻特征。地质特征,航电异常带异常处在侏罗系中下统(J1-2mn2)砂岩、砾岩中,异常西端出露燕山早期(γ52(1))花岗岩。异常西段控制了已知的Cu矿化点。据此可以进一步推断,该异常带属接触蚀变构造带的反映。航磁特征,图4表明,航磁以区域平稳正异常场为特征,反映J1-2al2、J1-2al1无磁性地层下伏 γδ53(1)隐伏岩体。航电异常带位处其中。地球化学特征:航电异常处于Sb、Hg、Ag、Au、Cu、Pb、Zn等元素的高背景带上。据1∶20万区调资料,该异常处于Ⅱ级Pb、Zn金属量异常区内。推断意见为该航电异常带为接触蚀变构造带的反映,成矿条件有利。

图3 围岩中双直立柱状模型上的电磁响应Fig.3 Electromagnetic response of one vertical model and double vertical models in the surrounding rock

图4 航电基岩导体异常综合剖析图Fig.4 Comprehensive maps showing anomalies of the AEM bedrock conductor

4.2 实例2(负地形异常)

航电异常呈条带状展布,走向NE70°,控制长度长约1.5 km,半极值宽500 m;异常强度:LR=350 ×10-6、LI=470×10-6,MR=1000×10-6、MI=900 ×10-6,HR=2400×10-6,LR/LI≈0.7,视电阻率为20~30 Ω·m;中心位置航高56 m。地质特征,航电异常带异常处在大片燕山晚期(ηγ53(1)b)似斑状黑云二长花岗岩出露区,该岩体东部存在负地形。由图5左航电六分量综合剖面图可以看出,异常峰值高大、剖面曲线形态宽缓;飞行高度曲线起伏不大;地形与航电异常剖面呈反向对称关系。低频、中频、高频视深度为负值,即低频、中频、高频视深度小于飞行高度。由地形数据可看出,异常对应的地形正好为一个宽约1 km、深约20 m左右的低洼地,因此可以判断该处航电异常可能为残坡积引起的负地形异常。

图5 航电异常综合剖析图Fig.5 Comprehensive analysis profiles of AEM anomalies

4.3 实例3(地形效应异常)

航电异常特征,异常呈孤立宽缓状,半极值宽442 m,LR=300×10-6,LI=500×10-6,MR=900× 10-6,MI=1000×10-6,HR=3400×10-6,LR/LI≈1.07,视电阻率为200 Ω·m左右;中心位置航高45.3 m。地质特征,异常处于二叠系下统宝力格组二段中,岩性为含角砾流纹质熔结凝灰岩,含角砾流纹质晶屑凝灰岩、安山岩、玄武安山岩,南北两侧出露燕山早期花岗岩体,西部有花岗斑岩脉侵入。由图5右航电六分量综合剖面图可以看出,航电低、中、高频剖面曲线实、虚分量变化基本一致;地形曲线较平直;飞行高度曲线与异常剖面呈反向对称关系。由上可推断,航电异常是由地形效应引起的异常。

5 结论

航空物探覆盖地域广大,包含的地质信息丰富而复杂,航电异常数量繁多,异常筛选评价应以航电自身异常特征为基础,以地物化综合信息为依据,实行定性分析与定量评价,对异常进行分类,应注重异常筛选方法的科学性。

当航电测区较大,即数据量变大后,异常筛选就变得较慢,而且需要具有丰富的航电异常解释经验识别并排假异常、地质噪声等,这样无法有效发挥航空电磁法快速高效的优点。随着当今计算机技术的快速发展,可以开发基于计算机的交互式异常自动识别技术(G.J.Palacky,1974,Ralph R.B.von Frese,1997,Hoaping Huang,I.J,2003,W.Gordon Wieduwilt,1962)。虽然软件自动异常识别不能代替人工异常判别,但是可以大大提高异常识别效率。

A.Green,T.Munday.2004.Forward modeling airborne electromagnetic data for the river land[A].South Australia:CRC LEME Open File Report:171

A Jit K,Sinha.1983.Airborne receptivity mapping using a multifrequency electromagnetic system[J].Geophysical Prospecting,31:627-648

D.Eaton,K.Vasudevan.2004.Skeletonization of aeromagnetic data[J].Geophysics,69(2):478-488

Guo Liang-de.2000.Recent advances in aero geophysical techniques used abroad[J].Geophysical and Geochemical Exploration,24(5): 340-345(in Chinese with English abstract)

G.J.Palacky,G.F.West.1974.Computer processing of airborne electromagnetic data[J].Geophysical Prospecting,22:490-509

Han Deng-feng.1994.Airborne electrical method of China[J].Geophysical and Geochemical Exploration,18(3):179-186(in Chinese)

Hoaping Huang.I.J.2003.Automated anomaly picking from broadband electromagnetic data in an Unexploded Ordnance(UXO)Survey[J].Geophysics,68(6):1870-1876

Katsuro Maeda.1955.Apparent resistively for dipping beds[J].Geophysics,20(1):123-139

Lei Dong,Hu Xiang-yun,Zhang Su-fang.2006.State-of-the-art of Airborne Electromagnetic(AEM)[M].Beijing:Publishing House of Electronics Industry:1-102(in Chinese)

Li Wen-jie.2007.An automatic 2-D data leveling technique for frequency domain airborne electromagnetic survey[J].Chengdu:Journal of Chengdu University Of Technology,04:14(in Chinese)

Meng Qing-min.2005.Inversion and application of frequency-domain AEM data from a layered earth[D].Beijing:China University of Geosciences(Beijing):1-120(in Chinese with English abstracct)

Meng Qing-min.1998.Preliminary achievements obtained by y11b aero geophysical(Electric/Magnetic)integrated station in water exploration of Northwest China[J].Beijing:Geophysical and Geochemical Exploration,22(4):21-27(in Chinese)

Meng Qing-min.2004.The tentative application of integrated aero geophysical survey to the prospecting for copper-polymetallic deposits in the forest and grassland region[J].Geophysical and Geochemical Exploration,28,(4):337-341(in Chinese with English abstract)

Man Yan-long.1994.Present condition of airborne electromagnetic method abroad and development of china's electromagnetic method at the present stage[J].Geophysical and Geochemical Exploration,18 (3):174-179(in Chinese)

M.Unz.1953.Apparent Resistively Curves for Dipping Beds[J].Geophysics,2:116-137

Ralph R.B.von Frese,Michael B.Jones,Jeong Woo Kim,Jeong-Hee Kim.1997.Analysis of anomaly correlations[J].Geophysics,62 (1):342-351

W.Gordon Wieduwilt.1962.Interpretation techniques for a single frequency airborne electromagnetic device[J].Geophysics,27(4):493-506

Yan Yong-li,Chen Ben-chi.1998.Airborne electric resistance mapping technique and its application[J].Geophysical and Geochemical Exploration,22(2):110-117(in Chinese)

Zhou Feng-tong.1982.Compensation-style airborne electromagnetic method[C].Geophysical and Geochemical Exploration Research Report,11:1-78(in Chinese)

Zhou Feng-tong,Yan Yong-li,Chen Ben-chi.1997.Data-Processing and graphical representation techniques in aero electromagnetic method[J].Beijing:Geophysical and Geochemical Exploration,21 (5):349-354(in Chinese)

[附中文参考文献]

郭良德.2000.西方国家航空物探技术的若干进展[J].物探与化探,24(5):340-345

韩登峰.1994.我国的航空电法[J].物探与化探,18(3):179-186

李文杰.2007.用于频率域航空电磁法数据的二维自动调平[J].成都理工大学学报,04(14):21-26

雷栋,胡祥云,张素芳.2006.航空电磁法的发展现状[M].北京:电子工业出版社:1-102

孟庆敏.2005.频率域航空电磁法层状反演及应用研究[D].北京:中国地质大学(北京):1-120

孟庆敏.1998.Y11B航空物探电磁综合站西北找水初步成果[J].物探与化探[J].22(4):21-27

孟庆敏.2004.航空物探综合测量在森林和草原区寻找铜多金属矿的试验研究[J].物探与化探,28(4):337-341

满延龙.1994.国外航空电磁法现状和我国现阶段航电的发展[J].物探与化探,18(3):174-179

阎永利,陈本池.1998.航空电阻率填图技术及其应用[J].物探与化探,22(2):110-117

周枫桐,陈本池,阎永利.1997.航空电磁法数据处理与图示技术[J].物探与化探,21(5):349-354

周凤桐.1982.补偿式航空电磁法[C].物化探研究报道,11:1-78

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