物探方法在矿产预测中的应用

阴江宁，肖克炎，2

(1．中国地质科学院矿产资源研究所，北京 100037;2．长江大学地球科学学院，湖北 荆州434023)

物探方法在矿产预测中的应用

阴江宁1，肖克炎1，2

(1．中国地质科学院矿产资源研究所，北京 100037;2．长江大学地球科学学院，湖北 荆州434023)

在综合信息矿产预测中，物探方法在划分大地构造单元，识别断裂构造、地层和岩体信息方面可发挥独特作用，重磁可以作为预测要素参与综合信息找矿预测和评价，也可在识别隐伏矿、深部矿方面发挥很好的作用。总结了重磁方法在矿产预测方面的技术特点和流程。

重力;磁法;矿产预测

0 引言

应用地质、物探、地球化学、遥感等资料进行综合信息成矿预测是目前找矿工作发展的一个重要趋势(叶天竺等，2011)。在成矿预测中，物探的诸多方法都可直接或间接地发挥作用，但在中、大比例尺成矿预测中主要使用重力与磁法。

根据矿产预测的一般过程，物探资料在成矿预测中的应用主要体现在两个方面：一方面是用于基础地质构造研究，主要是识别有物性差异的隐伏、半隐伏构造(包括断裂构造、褶皱构造、火山构造、沉积盆地和接触蚀变带)、岩体(侵入岩体)和地层(火山岩地层、变质岩地层、沉积岩地层和结晶基底)，对预测区的综合地质构造(尤其是隐伏地质构造)进行分析，从而参与成矿有利地段圈定;另一方面是作为异常找矿信息研究，为找矿远景区提供直接或间接的找矿标志，从而参与靶区圈定和资源量估算(肖克炎等，2010)。

1 重磁数据处理方法

1．1 重磁数据处理及解译工作流程

图1 重磁数据处理及解译工作流程图

重磁数据处理及解译工作流程如图1所示。

(1)资料收集包括重磁资料和其他物探、地质资料。(2)物性(密度和磁性)资料的收集和实测。岩石的物性研究是正确开展物探工作的基础，是物探与地质相联系的纽带，也是能否完成地质任务的关键。(3)预处理。在地面观测的重磁数据中，由于一般均含有观测误差和地表、浅层不均匀干扰，特别是在高精度测量数据中，采样点密，畸变点数值高，形态复杂。因此，要对原始资料进行预处理，尽可能压制或消除表层、浅层干扰，或统一测网、统一基点，形成数据处理前的基础资料。(4)网格化数据。由于计算机处理重磁资料是输入的规则网数据信息，因此要把重磁场变成规则网位场数据。(5)重磁场频率域位场转换和滤波包括各种分量变换、微积分变换、向上或向下延拓，及地球物理场的各种滤波，进行区域场和局部场，以及各种功能参数提取。在具体运用中可根据测区特征和地质任务选择几种能说明问题的参数。通过对航磁资料分析(主要包括平面剖面图和平面等值线图)和对它们进行处理，这些处理包括化极(针对航磁)、向上延拓、水平一阶求导、垂向一阶求导、垂向二阶求导、剩余异常处理、区化平、滤波等以及其他转化处理等，可以对航磁资料所反映的地质和找矿信息(尤其是在深部)有一个更为全面的认识。

1．2 区域重磁解译分析遵循的基本原则

区域重磁异常是一个复杂的叠加异常场，既有局部异常，也有区域性异常;既有不同时代的异常，也有由于区域构造运动引起的异常迁移。因此，在区域矿产资源评价中主要研究的是异常群体，而不拘泥某个异常，而且重点是通过重磁信息研究区域控矿地质问题。按照综合信息矿产资源评价和区域重磁分析的基本原理，重磁解译分析遵循的基本原则如下。

1．2．1 重磁解译应以区域地质为先验前提 重磁解译应结合地质进行综合分析。一方面要充分考虑收集区域不同岩石建造的物性资料，了解区域岩石的磁性、密度参数，同时也要利用GIS空间分析技术，将物探异常与区域地质图进行叠加分析，统计各个地质单元与物探异常的对应关系，为物探定性确定异常性质作准备;另一方面，在解译过程中，对解译的构造和岩浆岩要结合地表地质现象进行综合分析。矿产资源评价的重磁解译地质先验前提还应该以成矿模型为指导。

1．2．2 重磁解译要遵循地球物理方法学科的基本原理 重磁勘探分析和测定的是重磁异常，重磁成矿信息分析的本质是研究重磁异常与地质体的对应规律和联系。在区域成矿分析中，要遵循重磁分析基本原理进行统计分析：(1)由于区域重磁场群体叠加复杂性，只有通过地质综合分析，统计定性各异常的地质意义;(2)大部分埋藏较深的区域性异常可以简化为无限延深的厚板体;(3)利用不同延拓高度可以确定异常的规模大小，进行异常的分解，但随着上延高度增加，异常范围会扩大，极值减小，特征线范围会扩大;(4)水平方向导数可以大致确定重磁变化急变带，垂向二阶导零线可以圈定异常边界;(5)局部串珠状异常群可能由大断裂反映，异常场形态、走向改变也可能是断裂构造引起;(6)异常急变带往往是深大断裂反映;(7)对于无限延深的厚板，磁性体向异常变化较缓的一端倾斜，对于有限延深的厚板磁性体向异常变化较陡并向负异常一端倾斜。

2 用重磁解译信息研究基础地质构造

断裂构造是最重要的一种构造类型，它不但是划分大地构造单元的重要界线，在成岩成矿过程中也为导矿(岩)和容矿(岩)过程提供了通道和空间。断裂构造是区域构造研究的重要内容，区域性断裂一般具有较大的横向位移和垂向位移，或沿断裂带强烈的岩浆活动，造成断裂带及其两侧明显的密度差异和磁性差异，从而产生区域性的重磁异常。在中、小比例尺的重磁异常图上，区域性断裂带表现为等值线梯度带、重磁异常特征分区界线、狭长的局部异常带、等值线有规律地扭曲、错位、中断和交叉等特征。利用重磁资料研究区域断裂的常规方法是依据这些标志定性解释，划出相应的特征线，对比地质资料和其他物探资料，确定断裂的存在，还可辅以简单的正、反演计算，估计断裂的有关参数。近年来，重磁数据反演和统计分析方法用于断裂定量研究，也取得了较好效果。

2．1 区域性重力资料的分析研究

区域性重力异常源自壳内密度不均匀(如大型岩体或区域性岩相变化)和地壳运动造成的密度界面形态变化等因素。作为单极子场，重力异常与场源的对应关系明确，地质解释简单。通常，区域重力异常高反映基岩隆起、背斜褶皱带、断块翘起或地垒等正向构造;区域性重力异常低则反映沉积盆地、坳陷、断块倾斜或地堑等负向构造。在条件有利地区，重力资料对圈定盆地范围、估计盖层厚度和基岩埋源、划分构造单元等都可取得良好效果。

利用重力异常资料研究区域构造的主要依据包括异常形态、轮廓、分布型式、方位展布、幅度和梯度等特征。区域重力异常是大地水准面以下所有密度界面和密度不均匀的综合效应，包含了不同层次的物质组成、结构和构造信息。采用位场分离和反演技术，同样可以计算从莫霍面至新生界底界等特定的密度界面，以定量研究区域构造，这种方法已在划分大地构造单元盆地等得到成功的应用。

2．2 区域航磁资料的分析研究

区域性航磁资料具有受地表地形和浅层磁性体干扰小、覆盖程度均匀、多层结构信息量大等优点，广泛应用于研究构造分区、基底构造格架和盖层构造等方面。不同大地构造单元的磁性结晶基底的成分、结构和构造不同，区域性航磁异常特征也不同，据此可进行大地构造单元分区。

断裂构造在航磁异常图上表现为多种形式。如不同磁场区的分界线往往是规模较大的断裂或断裂带，它们是划分大地构造单元的重要依据;磁异常梯度带往往是上下两盘发生错动，形成台阶状磁性体的断裂;串珠状磁性异常带往往反映存在有充填各种岩浆岩体的深大断裂;线性异常带(可以是正异常、负异常或正负交替出现的异常)往往反映具有明显方向的断裂;磁异常的突变带和错动带往往预示着断裂作用而形成的;雁行状异常带和放射状异常带往往是由于复杂的构造作用所形成的与岩浆活动有关的断裂带或破碎带。以上各种类型的磁异常特征是提取构造信息的重要依据，磁场区分界线的中间位置或者以上各种磁异常的中间位置往往是断裂构造的中心线，可据此将构造信息提取出来的褶皱构造主要包括向斜、背斜和穹隆构造，它们是由于岩石受应力发生弯曲而形成的，也是一种重要的容矿构造，尤其是在它们的倾伏端、侧伏端以及核部更是有利的成矿部位。沉积盆地在磁场上表现为相对周围呈低缓的弱磁异常区、高背景场中的宽缓异常区或负磁场区。只有沉积盆地存在磁性基底时才能圈定，否则，不能圈定沉积盆地。

2．3 岩体信息的提取

岩体信息的提取主要包括岩浆岩(侵入岩)和次火山岩体和部分变质岩(主要是正变质岩，磁性较强)。磁法配合以重力是有效识别侵入岩体、岩浆岩带和次火山岩体的重要手段，尤其在识别隐伏、半隐伏深部岩体方面更是其他方法所无法比拟的。各类侵入岩体在重磁异常图上常常表现为不同的特征。基性和超基性岩体一般同步显示高的磁力和重力异常，异常强度和规模都较大;中性岩体一般显示磁力高，重力弱高或无异常显示，异常规模通常较大;酸性岩体一般同步显示磁力低与重力低，异常规模通常巨大;岩体与围岩的接触带所形成的环形异常往往也是识别岩体的重要标志;不论是基性岩体还是酸性岩体，其提取或圈定方法基本相同，具体为：通常以磁异常的梯度陡变带为岩体的边界;对规模较小的磁性体，可按磁异常一阶导数零值线圈定;对规模较大的磁性体，可采用二阶导数零值线来圈定;对岩体本身磁性较弱，但因接触蚀变后磁性增强而引起磁异常时(如矽卡岩)，通常使用环状磁异常内侧的梯度陡变带来圈定。

3 重磁资料在区域矿产资源评价中的应用

在矿产资源评价中，必须充分应用重磁断解释资料，对隐伏侵入体，火山机构、隐伏或隐蔽构造进行定量反演，大致确定隐伏侵入体的埋深，以重磁资料为基础编制区域矿产预测要素图。使用重磁资料遥感信息识别各种线性构造，使用构造交会部、岩体影响缓冲区及地球化学异常圈定预测区，使用岩浆岩、地层、区域构造、地球化学、遥感异常、地球物理特征等多要素优选预测区。对于有磁性矿床(或其他具有磁性的矿床)，可以用三维反演方法，采用现代计算机重磁三维反演软件，快速估算各磁性异常的三维空间形状、大小、埋深和体积等，根据铁矿类型、品位吨位分布计算资源量。

由于地质作用的复杂性、地质观察研究的不统一性、物化遥信息的多解性等，需要将多种综合信息集成，揭示区域矿产的分布规律。把航磁推断地质构造图和地质图、重力推断地质构造图以及遥感推断地质构造图有机综合在一起形成综合地质构造图，用作矿产预测的底图;作为直接找矿标志，矿致异常航磁异常图可以直接参与靶区圈定、资源量估算(主要针对铁矿)，并为下一步地质找矿工作部署提供参考依据。

4 结论

物探资料可以根据物性差异的推断隐伏构造、断裂构造，岩体(侵入岩体)和地层(火山岩地层、变质岩地层、沉积岩地层和结晶基底等，在深部矿调和

矿产勘查预测方面等方面都有着不可替代的作用。对预测区开展深入的物探解译和研究工作，可以提取潜在的有价值的找矿信息，可以对预测区、靶区的圈定有很好的指示作用，对于磁性体还可以进行三维反演，从而估算预测区资源量。目前，重磁数据处理和信息提取已由传统的延拓求导等线性方法向神经网络、小波变换、混沌理论等非线性方法进行拓展，资料解释的趋势也由二维向三维的方向发展，最近几年，新的物探手段逐渐投入应用比如卫星重力测量，卫星磁法测量等。总之，为了勘探开发地质矿产资源，高分辨率、高精度、多学科、多方位技术的集成应用将成为物探发展的必然趋势。

管志宁．1997．我国磁法勘探的研究与进展［J］．地球物理学报，40(增刊1)：300－307．

管志宁，郝天珧，姚长利．2002．21世纪重力和磁法勘探的展望［J］．地球物理学进展，17(2)：237－244．

管志宁．2005．地磁场与磁力勘探［M］．北京：地质出版社．

江为为，周立宏，肖敦清，等．2006．东北地区重磁场与地壳结构特征［J］．地球物理学进展，21(3)：730－738．

刘光鼎，郝天珧．1995．应用地球物理方法寻找隐伏矿床［J］．地球物理学报，38(6)：850－854．

娄德波，宋国玺，李楠，等．2008．磁法在我国矿产预测中的应用［J］．地球物理学进展，23(1)：249－256．

王世称．2010．综合信息矿产预测理论与方法体系新进展［J］．地质通报，29(10)：1399 －1403．

线纪安．2003．航空物探的技术现状及其应用［J］．地质找矿论丛，18(增刊1)：191－195．

熊光楚．1993．矿产预测中重磁异常变换的若干问题：四、重、磁异常的水平导数及其应用［J］．物探与化探，17(1)，27 －32．

叶天竺．2004．固体矿产预测评价方法技术［M］．北京：中国大地出版社．

肖克炎，程松林，娄德波，等．2010．区域矿产定量评价的矿床综合信息评价模型［J］．地质通报，29(10)：1430－1444．

Application of geophysical exploration method in mineral resources prediction

YIN Jiang-ning1，XIAO Ke-yan1，2

(1．Institute of Mineral Resources，Chinese Academy of Geological Sciences，Beijing 100037，China;2．School of Geosciences，Yangtze University，Jingzhou 434023，Hubei)

In mineral resources prediction with comprehensive information，geophysical prospecting played an unique role in the fields of delineating geotectonic units，identifying fractures，strata ，rock bodies and concealed ores or deep deposits．In which，gravity and magnetic method could be served as prediction factor to participate the prediction and evaluation of the comprehensive information;it also played an important role in delineating the concealed ores and deep deposits．The authors summarized the technical characteristics and procedures of geophysical prospecting in the text．

Gravity;Magnetic method;Mineral resources prediction

P631;P62

A

1674－3636(2012)03－0333－04

10．3969/j．issn．1674-3636．2012．03．333

2012－05－20;编辑：陆李萍

中央公益性科研院所基本科研业务费项目(K1014)和中国地质调查局项目“全国重要矿产总量预测”(1212010733806)资助

阴江宁(1975— )，男，助理研究员，博士，主要从事数学地质和矿产资源评价研究，E-mail：mark-johnson@163．com