九瑞矿集区重磁三维约束反演及深部找矿意义

陈辉， 邓居智， 吕庆田， 殷长春， 邱姜歆

1 东华理工大学放射性地质与勘探技术国防重点学科实验室， 南昌 3300132 吉林大学地球探测科学与技术学院， 长春 1300263 中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所， 河北廊坊 0650004 中国地质科学院地球深部探测中心， 北京 100037



九瑞矿集区重磁三维约束反演及深部找矿意义

陈辉1,2， 邓居智1*， 吕庆田1，3，4， 殷长春2， 邱姜歆1

1 东华理工大学放射性地质与勘探技术国防重点学科实验室， 南昌 3300132 吉林大学地球探测科学与技术学院， 长春 1300263 中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所， 河北廊坊 0650004 中国地质科学院地球深部探测中心， 北京 100037

研究九瑞矿集区成矿地层和岩体的三维分布特征可为区域成矿背景和成矿规律研究提供新的信息，实现研究区深部及外围找矿突破.本文首先综合分析研究区区域地质及地层和岩石密度和磁化率特征，然后将区域地质和12条地质剖面信息利用自行开发的GIF2UBCmodel程序构建剩余密度和磁化率参考模型和上下边界约束模型，实现了带约束重磁数据三维反演.反演结果揭示九瑞矿集区剩余密度和磁化率三维分布特征，解译了矿集区主要地层和岩体分布特征.该区存在邓家山—东雷湾以及武山—丁家山两个大型岩体；盖层褶皱与结晶基底隆起方向一致，是深部基地隆起的继承.通过与矿集区已知矿床对比发现，高磁性岩体边缘和基底隆起（高密度体）两翼为成矿有利区.关键词 九瑞矿集区； 重磁； 三维反演； 地质约束； 深部找矿

1 引言

九瑞矿集区位于扬子地块中部，下扬子断裂拗陷带的西缘，北临大别山隆起，南靠江南褶皱造山带，是长江中下游铜铁金硫多金属成矿带的重要组成部分.区内发育“多位一体”（斑岩型、矽卡岩型、块状硫化物）的城门山铜多金属矿床，以矽卡岩型、块状硫化物矿床为主的武山铜矿，以及与次火山岩作用有关的洋鸡山金矿等重要的金属矿床 （李亮和蒋少涌，2009；殷卓等，2009；蒋少涌等，2010；王会敏等，2012）.目前已探明储量为铜320万吨、钼5万吨、金140吨、银5000吨，其中90%集中分布于城门山和武山矿区（曹钟清等，2006；王会敏等，2012）.近年来随着对地质和地球物理研究和深入勘查，在武山、城门山深部（-550～-1200 m）和边缘新增多金属矿产储量数百万吨 （刘国洪等，2012），其他矿床新增储量百万吨 （樊文阔等，2013），表明九瑞矿集区深部及已知矿床外围仍有很大的找矿潜力.九瑞矿集区已知矿床或矿化点与中酸性侵入岩体密切伴生，总体围绕岩体展布；地层不整合接触带成为主要成矿作用地带；深部菱形构造控制中深部岩体分布，浅部构造控制浅部岩体和矿体就位（王会敏等，2012）.因此了解该区深部岩体、地层以及构造的分布特征是深部成矿预测的关键.

重磁数据的三维正反演技术目前已基本成熟，并在实际勘探中获得应用.Williams（2008）通过理论模型说明含地质约束重磁三维反演的有效性和可行性，并在澳大利亚西部Perseverance镍矿床勘探中取得良好应用效果；Prutkin和Saleh（2009）利用重磁三维反演揭示埃及北部红海地区不连续莫霍面的三维起伏情况；Boszczuk等（2011）利用岩石密度和地质信息建立初始反演约束模型进行重力三维反演，在多个VMS矿床勘探中取得良好应用效果；Lü等（2013）利用重磁联合三维正演方式刻画了狮子山矿区的深部结构和矿体形态；Mammo（2013）利用地震资料约束重力三维反演揭示埃塞俄比亚Flood Basalt省深部地壳结构； Anderson等（2014）对阿拉斯加州西南部斑岩型Cu-Au-Mo矿床区域航磁数据通过加入区域地质信息进行三维约束反演，查明该矿床周围火成岩的分布范围.祁光等（2012，2014）在安徽泥河铁矿和庐纵矿集区开展先验地质信息约束的重磁三维反演，全面分析了矿体、地层与次火山岩之间的空间分布及对应关系；严加永等（2009）对铜陵矿集区航磁数据开展三维反演，揭示中酸性岩体三维分布特征，为深部找矿指明方向；郭冬等（2014）通过理论模型研究了各种不同地质先验信息下重力三维反演的效果，并探讨了三维密度填图技术的可行性；严加永等（2014a, b）以安徽庐枞矿集区为例开展利用地质约束条件下的重磁三维反演结果开展三维岩性填图.纵上所述，为了降低重磁数据三维反演多解性、提高分辨率，通常加入岩石物性、地质和其他地球物理资料作为约束条件，在地质结构研究、深部找矿和地质填图等领域取得了良好的应用效果.

九瑞矿集区已经开展了1∶5万地面重力和航空磁测.邓震等（2012）对该区重磁数据进行多尺度边缘检测及准三维反演，揭示了地下地层的分布特征、控矿构造的展布规律、与成矿相关岩体的三维形态以及已知矿点的空间分布特征.然而，其三维反演未加任何地质信息约束.据此，本文在前人研究的基础上，以岩石和地层密度和磁化率数据和地质剖面信息为依据，开展先验地质信息约束的重磁三维精细反演，对九瑞矿集区岩体的3D形态以及地层三维分布进行识别，为该区深部找矿提供信息和依据.

2 研究区地质及地球物理特征

2.1 研究区地质特征

2.1.1 地层

本区域地层发育，除早、中泥盆世、晚石炭世、晚三叠世、侏罗纪-白垩纪外，其他各时代地层多较发育，尤以奥陶纪至中三叠世地层发育较全.其中奥陶系、志留系组成背斜构造的核部，泥盆系-二叠系分布在背、向斜的翼部，三叠纪地层通常组成向斜构造的核部.第三系仅在断陷盆地中呈零星分布.第四系主要在长江南岸及河流、湖泊分布区广发发育.石炭系黄龙组是本区最主要的赋矿层位，其中的白云岩段严格地控制了区内层控硫化物型矿床（体）的空间展布.志留系是区内含Cu、Au的最高层位，又是层控硫化物型矿床的下伏岩层，岩石渗透性又好，但岩石富含惰性组分，不利于矿液交代.二叠系、三叠系地层是本区矽卡岩型矿产的主要赋矿围岩.矽卡岩矿床主要与不纯灰岩（包括含硅质灰岩、含炭质泥灰岩）关系密切，尤以含硅质灰岩最有利.而地层中的含煤或碎屑岩建造在成矿中主要起屏蔽作用.

2.1.2 构造

本区属九瑞—彭泽复式向斜的西段，主要褶皱自北向南有邓家山—通江岭向斜、界首—大桥背斜、横立山—黄桥向斜、大冲—丁家山背斜、乌石街—赛湖向斜、长山—城门湖背斜、新塘向斜.褶皱展布方向自西向东由北西-近东西-北东向，总体为一向南弯曲的弧形褶皱带（图1）.两翼产状不一，一般北翼较缓（30°～50°），南翼较陡（60°～75°），局部直立或倒转.

区内断裂主要为北东向、北西向、北东东向.北东向断裂属郯庐—赣江构造带中庐山穹断束西部边缘断裂带的一部分，对九瑞地区构造格局起着重要的控制作用.断裂发生于晋宁时期，在后来的发展过程中加深扩大，性质由张剪性转变为压剪性为主的斜冲断层；北西向断裂由一系列近于平行的断裂组成，主要有武山—城门山—沙河断裂、码头—通江岭—瑞昌断裂、东雷湾—于家冲和邓家山—界首断裂等.该组断裂控制九瑞地区岩浆岩带的分布格局，也控制了铜金矿床的形成与布局.远离这组断裂构造带，岩浆活动和成矿作用明显减弱；北东东向断裂表现为褶皱中产生的纵向断裂.主要有通江岭、铜岭、边城脑—武山、瑞昌—丁家山、城门山等断裂，为一组与地层走向近乎一致的北东向逆冲断裂，常控制矿体及岩体（墙）群的延展方向.北西与北东向区域性深大断裂组成的菱形网格结点控制矿床（点）分布.成岩成矿活动主要发育在北西向城门山—武山—丰山洞聚岩聚矿构造带上，沿其分布众多大型矿床，其铜矿储量集中，矿体延深大；向侧缘岩浆活动减弱，矿床规模变小，矿体延深小（-500 m以上）.

2.1.3 岩浆岩

区内岩浆岩出露有20多个岩体，主要为燕山期和喜山期，燕山期为中酸性岩类，是本区成矿母岩，较集中在沿长江西南侧，呈北西向带状展布，自北而南有6个北东东向构造岩浆岩亚带：东雷湾—通江岭花岗闪长斑岩亚带、宝山—大桥花岗闪长斑岩亚带、宋家湾—武山花岗闪长斑岩亚带、大冲—丁家山石英闪长玢岩—花岗闪长斑岩亚带、城门山—十六公里花岗闪长斑岩—石英闪长玢岩亚带、沙河—狮子山花岗闪长斑岩—石英闪长玢岩亚带.岩体主要呈岩株、岩墙产出，面积介于0.04～1.6 km2.以岩株为中心矿床连续展布或多个小岩体独立成矿并显示金属分带的矿田丛集分布规律.矿化分带上以斑岩体为中心，从内向外有MoCu→CuAu（MoWPbZn）→PbZnAg（CuSAu）分带规律.综上所述，岩体与围岩接触带、层间破碎带、断层破碎带、构造裂隙带、碎屑岩与碳酸盐岩岩性差异面是控制矿体的容矿构造；斑岩型铜矿、矽卡岩型铜矿、块状硫化物型铜矿三者紧密共生.

2.2 岩矿石密度和磁性特征

为了研究九瑞地区的不同地层和岩性的密度和磁性特征，我们采集1125块岩芯标本并测定了密度和磁化强度.表1为九瑞地区密度和磁化强度统计规律.由表1可见，研究区内的地层磁化强度普遍偏低，均在10以下.各个地层之间的磁化强度值差异很小，但该区出露或侵入岩体（石英斑岩、花岗闪长斑岩、辉绿玢岩、石英闪长玢岩）的磁化强度都在100以上，比地层高出几个数量级.地层的密度有明显差异，可大致划分为三个变化区：年代较新且广泛覆盖于地表的第三系新余群低密度地层，密度小于2.4 g·cm-3；三叠系嘉陵江组-石炭系黄龙组高密度地层，密度值大于2.7 g·cm-3，其中二叠系龙潭、长兴组的岩性密度稍偏低；泥盆系五通组-奥陶系汤山组的中低密度层，密度分布在2.52～2.62 g·cm-3内；奥陶系仑山组为密度值最高的地层，达到2.81 g·cm-3；震旦系地层低密度层，在2.53 g·cm-3以下.岩浆岩密度范围变化较大，辉绿玢岩和石英闪长玢岩为明显的高密度区，密度大于2.8 g·cm-3；石英闪长岩和闪长岩为中密度，密度为2.6 g·cm-3；其余岩浆岩与地层密度相近，为比围岩密度略小的低密度，密度小于2.5 g·cm-3.综上所述，本区磁异常主要为岩体分布与岩浆活动相关的地质构造所引起，能够刻画岩体分布特征；重力异常主要为不同地层变化和基底起伏引起，能够刻画地层三维分布特征和基底起伏情况.

图1 九瑞矿集区区域地质及地质剖面位置图

2.3 九瑞地区重磁场特征

2.3.1 重力场特征

图2为研究区1∶5万布格重力异常图，从江西省1∶5万（扩边）布格重力异常500 m×500 m网格化数据提取而来，数据范围为（348000～391500）×（3275000～3304500），面积为1283.25 km2.布格重力异常呈现整体由东北向西南逐渐降低，中部出现明显北东向密集梯度带，其与丰山洞—城门山深部断裂基本吻合，对九瑞地区构造格局起着重要的控制作用.该区矿床基本沿该断裂走向密集分布.另外在武山、赤湖、码头地区出现三个明显高异常中心，在丁家咀和曹家冲以南出现大面积低值异常，结合地质资料及物性参数综合分析可知，重力异常的高低变化主要是由结晶基底起伏引起的.因此可以判断研究区南部、东南基底埋深较大，在邓家山、武山、码头地区基底隆起.

布格异常反映的是宏观地质现象，为了解局部和浅部密度体分布信息，需要对布格重力异常进行异常分离，提取局部场.重力异常分离需要根据不同地质情况采用不同的分离方法.本文对向上延拓、匹配滤波、小波分析、插值切割和趋势分析分离方法进行对比试验，决定采用向上延拓10 km的方法.利用此方法获得的九瑞矿集区剩余重力异常（见图3）与已知地质信息较为吻合，因此采用该异常为剩余重力异常.剩余重力异常整体呈西南向北东延伸，在区域内中北部，中东部及中部地区均表现出带状高值异常，向东北向延伸，与背斜的分布吻合；而西北部、东南部及东北角的低值异常区则与向斜分布对应.

表1 九瑞矿集区地层或岩石密度和磁性统计表

2.3.2 磁场特征

图4为研究区1∶5万航磁ΔT异常，是江西省九瑞矿集区7175航段1∶5万航空磁法ΔT异常数据与江西省1∶10万（扩边）磁法ΔT异常1000 m×1000 m数据融合提取而来，数据范围与重力数据重合.该区位于港北—范家铺—黄老门—九江庐山一带向南呈弧形突出的高值磁场区北侧的一片低缓负磁场区内，低缓的负磁场区内叠加有规模不等、成群分布的局部高磁异常值.经与地质资料对比分析，认为低缓负磁场区大致与扬子陆块下扬子坳陷带相对应；规模不等、成群分布的局部磁力高值异常则反映了浅部岩体或中深部隐伏岩体的赋存部位.大多数矿床分布于高磁异常和低磁异常交接部位.这是由于未做化极处理的原因造成的.为了提取局部场信息，采用化极后匹配滤波法处理得到剩余异常（见图5）.图中显示在西北角和东北部有两处明显的高磁异常，对应邓家山和武山大范围的岩体分布，在城门山呈现局部高值异常封闭圈，推断该区有规模不大的岩体存在.

图2 九瑞矿集区布格重力异常图（黑框表示研究区域）

图3 九瑞矿集区剩余布格重力异常图（黑框表示研究区域）

图4 九瑞矿集区航磁ΔT异常图（黑框表示研究区域）

图5 九瑞矿集区航磁化极剩余ΔT异常图（黑框表示研究区域）

3 九瑞矿集区重磁数据含地质约束三维反演研究

3.1 重磁三维约束反演基本原理

采用Li和Oldenburg提出的重磁三维反演算法 （Li and Oldenburg，1996，1998）开展三维反演，该反演方法构建的目标函数为

φ=φd+μφm，

（1）

其中，φd数据目标函数，φm为模型目标函数，μ为正则化参数，平衡模型适用性和数据拟合误差的一个权重参数.数据目标函数定义为观测数据与模型正演响应权重差的L-2范数，即

φd=‖Wd（dobs-dobs）‖2，

（2）

其中三角矩阵Wd由观测数据标准误差的倒数构成.同时为了让最终反演模型与给定参考模型尽可能接近，在模型目标函数φm加入反演模型和参考模型二范式差值项，其表达式为

（3）

其中mref为先验信息参考模型，m为每次迭代的反演模型，ws、wx、wy和wz为权重函数.ws是空间权重函数，控制各个网格单元和参考模型网格单元的物性特征；参数wx、wy、wz控制单元模型各个方向的平滑度.αs、αx、αy和αz为各方向的相关性系数.wr（z）是深度或距离的权重函数.

3.2 地质-物性约束模型建立

为了提高三维反演的可靠性，需要根据已知的地质和物性资料构建约束参考模型和边界模型.该方法需要先确定三维剖分网格.本文采用重磁同网格剖分，同时考虑地形的影响.在4km以浅深度范围内网格单元为100 m×100 m×40 m，并采用指数延拓方式向外扩5个网格，网格单元总数为436×236×103个.该区物性统计规律显示，区内地层平均密度为2.65 g·cm-3，基本无磁性；岩体密度变化范围大，是引起磁异常主要原因.参考模型值为各地层和岩体统计值减去地层常见值，而模型上下界通常在考虑地层和岩体物性分布范围条件下确定.表2为重磁三维反演中地层和岩体剩余密度和磁化率赋值.由表可见，岩体密度参考值为-0.06 g·cm-3，在-0.5～0.5之间变化；磁化率参考值为0.04 SI，在0.02～0.06 SI之间变化.

表2 重磁三维反演中地层和岩体剩余密度和磁化率赋值表

图6 九瑞矿集区地质剖面和地质图三维显示

对于参考模型和边界模型构建在重磁三维反演中极为关键，参考模型通常由地表地质特征、钻孔以及综合地质剖面特征联合而来.首先需要对构建参考模型的汇集资料的可靠性进行综合评价，对于可靠性较低部分在边界模型中适当放宽变化范围，减小参考模型权重wr（z），反之对于可靠性高的部分适当收紧变化范围，增大参考模型权重wr（z）；另外一般情况下浅部参考模型可靠性高，随着深度增加可靠性逐渐较低，可以通过设置目标函数参考模型深度权重wr（z）随着深度增加逐渐减小进行实现.图6为研究区的区域地质图和12条综合地质剖面（地理位置见图1）.综合地质剖面来源于“十一五”国家科技支撑计划成果报告《东部铁铜铅锌重要矿集区深部资源勘查技术与示范》项目课题《叠加复合型铅锌、铜矿深部成矿模式与勘查技术示范研究》研究成果.该综合地质剖面以整个研究区的地质认识为基础，集合研究区的综合钻孔资料和其他地球物理资料，通过重磁二维地质建模而来.由图6可以看出，12条地质剖面中地层、断裂和岩体分布非常连续，且与地质结构分布基本吻合.故本文采用综合地质剖面地层分布是较为可靠的地质模型，对于深部岩体分布可靠性较低，因此在反演过程中对于参考模型深部岩体部分适当放宽边界模型范围并减小深度权重wr（z）.为方便快捷地生成三维反演约束模型，本文编制了将地质图转化成三维模型的GIFtoUBCmodel软件.将12条地质剖面和地面地质信息所在三维反演区域单元格根据表2赋对应地层密度和磁化率属性值，其他区域赋默认值.图7为根据地表地质和12条地质剖面构建的三维参考模型.从图中可以看出，地表剩余密度与地层基本吻合，高磁化率区域与岩体分布也非常吻合，可以清晰看出已知岩体、向斜、背斜的三维分布特征.为了进一步降低反演多解性，本文根据表2地层和岩石上下界物性值对参考模型每个单元格给定上、下变化范围，并构建上下边界模型加入三维反演中.

图7 九瑞矿集区重磁三维反演参考模型切片图（b） 剩余密度； （b） 磁化率.

4 重磁三维反演结果及地质解译

参与重力三维反演的数据为向上延拓10 km获得的剩余重力异常数据（图3），磁力三维反演数据采用化极后匹配滤波提取的剩余异常（图5）.重磁三维反演采用相同网格剖分，加入含地质先验信息的参考模型（图7）和上下边界模型.反演中考虑地形因素，经过多次迭代后得到三维反演结果（图8，9）.从图中可以看出，重磁三维反演结果刻画了地下密度和磁化率三维分布特征.结合物性和地质资料分析发现，密度分布主要反应地层分布，而磁化率则揭示岩体的三维空间展布特征.

4.1 岩体三维分布特征

根据研究区物性特征可知，不同岩体的密度变化大，岩体磁化率比地层大数个量级.因此可根据提取的三维反演密度模型和不同深度磁化率揭示岩体的三维分布特征.图10为不同深度（-500，-1000，-3000 m）磁化率平面等值线图，图中红色圆点表示已知矿床.从图中可以看出，存在多处高值磁化率异常区.主要分布于邓家山—东雷湾、太平山、武山—丁家山、瑞昌市等五个峰值中心.浅部范围磁化率小、强度弱，随着深度增加磁化率范围和强度逐渐增大，在-3000 m处太平山和邓家山—东雷湾以及武山—丁家山和瑞昌市基本连成一体.由此可以推断深部存在太平山—邓家山—东雷湾和武山—丁家山—瑞昌市两个大型岩体，受地层和断裂构造控制分成多个岩浆通道向地表侵入.另外，对于太平山—邓家山—东雷湾岩体深部（-3000 m）呈“燕尾形”分布，“燕尾形”头部位于中西部太平山附近，“燕尾形”尾部分别向西部邓家山和曹家冲延伸，故可推断为太平山—邓家山—东雷湾岩体由东（邓家山和曹家冲）向西（太平山）侵入；同时武山—丁家山岩体在深部呈“心形”分布，“心形”头部位于中东部武山地区，“心形”尾部向西部赤湖和丁家山两边延伸，故可推断武山—丁家山岩体由西（赤湖和丁家山）向东（武山）侵入.同时可以看出武山—丁家山岩体和邓家山—东雷湾岩体呈北西向线性分布，与丰山洞—城门山深部断裂展布基本一致，为其提供深部物质来源.结合三维重力反演密度模型（图8和图11）可知，两个岩体剩余密度特征并不一致，武山—丁家山岩体表现为高密度体特征，而邓家山—东雷湾为低密度体特征，据此可以推断两个岩体形成年代和空间不一致，成矿模式也不相同，通过和已知矿床对比发现，80%矿床分布在岩体（高磁性体）边缘处.

图8 九瑞矿集区重力三维反演剩余密度模型

图9 九瑞矿集区磁法三维反演磁化率模型

图10 九瑞矿集区不同深度磁化率平面等值线图及高磁化率体三维分布

4.2 地层三维分布特征

自2006年购机补贴政策实施以来，丽江市耕作机械和稻麦收获机械快速增长，机耕作业和机收作业日渐被农民所认可。受地理、气候条件和传统农艺要求所限，水稻机插秧技术的示范推广起步较晚，发展也很缓慢，严重制约了水稻种植的持续稳定发展。

从三维密度模型切片图（图8）可以看出，研究区密度分布呈向南弯曲、带状弧形带状分布，与地层走向方向一致.采用等值面（IsoSurface）技术提取三维密度模型中高密度（0.015 g·cm-3）和中低密度（0.00 g·cm-3）等值面，可以看出研究区存在东西向和近东西向三条高密度体带，分别对应大桥—宝山复式背斜、丁家山—大冲背斜和城门山—长山背斜；四条东西和近东西向中低密度带分别对应江岭—邓家山复式向斜、黄桥复式向斜、赛城湖—乌石街复式向斜和新圹向斜；背斜和向斜交替出现为研究区地层的主要特征.其中向斜浅部陡峭，深部放缓变宽；背斜浅部平缓，并在深部歼灭.结合矿床和矿点分布特征发现，向斜和背斜接触带（五通组和黄龙组交接处）是成矿有利区.图12为九瑞地区高密度（>0.04 g·cm-3）三维分布特征，主要反映深部结晶基地起伏情况.由图可见，基底在中部武山地区、北部邓家山地区和中南部曹家冲地区呈近东西向隆起，与盖层褶皱方向一致，可以推断表层背斜和向斜地层形成与深部基底隆起挤压有关，盖层褶皱是深部基底隆起的继承.对比分析表明已知矿床大多分布在高密度体两翼边缘，即基底隆起边缘部位.

图11 九瑞矿集区不同剩余密度大小等值面图

5 结论与建议

利用九瑞矿集区地质资料和物性数据建立先验信息参考模型和上下边界模型，成功实现了含先验地质约束的重磁三维反演，利用反演结果圈定了九瑞地区岩体和地层三维空间形态.结合地质和其他地球物理资料综合分析取得以下认识.

（1） 利用地球物理资料、钻孔信息加上地质概念模型构建12条地质剖面以及区域地质信息，结合区域密度、磁化率测量和统计规律确定各地层和岩体参考值和上下边界值，并利用自制GIF2UBCmodel程序建立剩余密度和磁化率参考模型和边界模型加入三维反演中， 从而很好地实现重磁三维约束反演.结果表明该三维反演策略具有高分辨率、与岩体和地层分布吻合良好的特征.

（2） 通过三维磁化率反演模型分析可知，九瑞矿集区主要存在邓家山—东雷湾以及武山—丁家山两个大型岩体，由丰山洞—城门山断裂提供深部物质来源.其中，邓家山—东雷湾岩体由西向东侵入，表现为低密度特征；武山—丁家山岩体由东往西侵入，表现为高密度特征.可以推断两者成岩成矿空间和时间并不相同.我们的研究还发现80%已知矿床位于岩体（高磁化率区）边缘，是成矿有利区.

（3） 通过三维剩余密度重力反演模型分析可知，整体密度自南向北，高低密度相间出现，沿地层走向呈现向南弯曲带状弧形分布特征，揭示区域内背斜和向斜的三维形态；深部高密度体分布揭示九瑞地区结晶基底隆起与盖层褶皱方向一致，说明盖层褶皱由基底隆起挤压形成，是深部基地隆起的继承.大部分矿床位于基地隆起（高密度体）的两翼，是成矿有利区.

图12 九瑞矿集区高密度体（>0.04）三维分布图（蓝色三角形为矿床）

（4） 为了提高重磁三维反演的可靠性和实用性，在条件许可情况下尽可能开展含地质约束的重磁三维反演.一般步骤如下：首先以整个研究区的地质认识为基础，结合钻孔或地球物理勘探资料，利用重磁二维地质建模建立初步三维地质-地球物理模型；然后对研究区的岩石物性测量数据和测井资料进行统计分析，确定研究地层或岩性的磁化率或密度常见值和置信区间；其次对初步三维地质-地球物理模型利用统计物性资料进行赋值，建立参考模型和边界约束模型；最后利用重磁三维反演软件进行含地质约束三维反演，并对重磁三维反演结果进行综合解释或岩性地质填图.

致谢 非常感谢“十二五”科技支撑计划项目《中国东部典型矿集区深部资源勘查技术集成与示范》项目组成员对本研究的大力支持和帮助.

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（本文编辑 胡素芳）

Three-dimensional inversion of gravity and magnetic data at Jiujiang-Ruichang district and metallogenic indication

CHEN Hui1,2, DENG Ju-Zhi1*, LÜ Qing-Tian1,3,4, YIN Chang-Chun2, QIU Jiang-Xin1

1KeyLaboratoryofRadioactiveGeologyandExplorationTechnologyFundamentalScienceforNationalDefense，EastChinaInstituteofTechnology，Nanchang330013,China2Geo-ExplorationScienceandTechnologyInstitute,JilinUniversity,Changchun130026,China3InstituteofGeophysicalandGeochemicalExploration,ChineseAcademyofGeologicalSciences,HebeiLangfang065000,China4ChinaDeepExplorationCenter-SinoProbeCenter,ChineseAcademyofGeologicalSciences,Beijing100037,China

Studies of the main ore-forming strata and magmatic rock can help explore the deep ore deposits of Jiu-Rui（Jiujiang-Ruichang） district and surrounding area, which is key to investigating the metallogenic background. We studied three-dimensional （3D） inversion of gravity and magnetic data based on analyzing the characteristics of regional geology and tectonics, the stratigraphy, the lithology, the density, and the magnetic susceptibility. Starting from the fundamental gravity and magnetic 3D inversion and combined with regional geology, density and susceptibility values, and geological information along 12 profiles, we established a reference model and the constraints on the upper and lower model boundaries, which are based on the self-designed GIF2UBC model software. We implemented a 3D inversion with geological constraints. The inversion results describe the 3D distribution of residual density and susceptibility in the Jiu-Rui district and interpret the 3D distribution of the main ore-forming strata and magmatic rocks. When compared with the known deposits of the Jiu-Rui metallogenic district, we find that the prospective areas of mineralization are located along two flanks where uplifted basement has high density and the margins of the magmatic rocks have high magnetic susceptibility.

Jiujiang-Ruichang district; Gravity and magnetic; 3D inversion; Geological constraint; Deep prospecting

深部矿产资源立体探测技术与试验（SinaProbe-03-03），“十二五”国家科技支撑计划（2011BAB04B03），国家自然科学基金项目（41164003、41404057）及核能开发科研项目（科工技[2013]969号）联合资助.

陈辉，男，1985年生，博士生，主要从事电磁勘查技术正反演研究. E-mail:schoolhui@163.com

*通讯作者 邓居智，男，1972年生，教授，主要从事资源地球物理勘探和电磁法正反演研究. E-mail:jzhdeng@ecit.cn

10.6038/cjg20151212.

10.6038/cjg20151212

P631

2015-06-16，2015-11-14收修定稿

陈辉， 邓居智， 吕庆田等. 2015. 九瑞矿集区重磁三维约束反演及深部找矿意义.地球物理学报，58（12）:4478-4489,

Chen H, Deng J Z, Lü Q T, et al. 2015. Three-dimensional inversion of gravity and magnetic data at Jiujiang-Ruichang district and metallogenic indication.ChineseJ.Geophys. （in Chinese）,58（12）:4478-4489,doi:10.6038/cjg20151212.