重力勘探在某一带地质勘查中的应用

冯亚文（新疆维吾尔自治区有色地质勘查局地球物理探矿队 乌鲁木齐　830011）



重力勘探在某一带地质勘查中的应用

冯亚文
（新疆维吾尔自治区有色地质勘查局地球物理探矿队 乌鲁木齐830011）

摘要根据以往地质资料成果，围绕勘查区内圈定的磁异常及新发现矿（化）点开展铁多金属矿找矿工作，进行重力测量，建立重力异常特征与成矿地质环境、矿（带）体间的相互关系。了解工作区的重力场分布特征，圈定了布格重力异常区及重力变化梯级带，以取得找矿突破。

关键词布格重力异常磁异常梯度带

1　矿区地质概况

1.1地层、火成岩、构造

⑴工作区位于恰普河金铜铁多金属成矿远景区，工区隶属于塔里木-南疆地层大区、中天山-马鬃山地层分区之伊宁地层小区。工区出露地层为下石炭统大哈拉军山组。下石炭统大哈拉军组为一套中-基性海相火山喷发-沉积岩建造，为矿区的含矿地层。地层走向近东西，岩性以基性-中性及酸性火山岩为主，按其岩性特征由上至下可分为两个岩性阶段，大哈拉军山组第一段（C1d1）：分布于工作区北部，主要岩性有玄武质安山岩、辉石安山岩、安山质火山角砾岩、晶屑岩屑凝灰岩。该岩性段分布有高磁异常，火山岩相也略具环状分布特征。大哈拉军山组第二段（C1d2）：岩性为一套紫色、紫红色安山岩、英安岩、流纹岩，多为火山喷发后期中酸性岩浆侵出相产物，均呈小型岩丘状产出，颜色多为深肉红色。由西往东，韵律具由辉石安山岩、玄武安山岩、安山质熔岩、英安岩、凝灰岩组成。工区以早期火山喷发-沉积旋回最为重要，该旋回火山岩含有磁铁矿，表现为高磁异常，目前还未发现较好的铁矿化蚀变。

⑵区内西南部出露一套次火山岩相玄武安山玢岩，呈岩珠状产出。在工区南部玄武安山岩中出露少量肉红色花岗闪长斑岩，脉长40 m，宽20 m。

⑶工区构造以断裂为主，由于第四系覆盖可识别出三条断层。F1断裂：分布于区内中部，该断层呈北西南东走向，长约1.5 km，北东倾，产状35°∠70°。断层经过处岩石具碎裂岩化、泥化、褐铁矿化；F2断裂：分布于区内北西部。该断层北西走向，长约0.2 km，北东倾，产状75°∠65°。该断层受F1、F3断裂控制，断层过处造成地层错动；F3断裂：分布于区内南部，该断层北西走向，长约1.2 km，北东倾，产状35° ∠66°。断层过处岩石具碎裂岩化、泥化、褐铁矿化。

1.2地球物理特征

根据所测得岩石物性资料，工作区出露的岩石磁化率和剩余磁化强度普遍偏大，沉凝灰岩、玄武质安山岩、安山岩屑熔结凝灰岩、含火山角砾安山岩、辉绿玢岩、绿帘石化含角砾熔岩、杏仁状安山岩引起的磁异常强度大小分别为161.31、1 199.70、324.25、668.11、278.11、223.21、391.09、621.18 nT。全区地表标本的密度都比较接近，玄武质安山岩、安山岩屑熔结凝灰岩、含火山角砾安山岩、辉绿玢岩、绿帘石化含角砾熔岩较高，密度基本在2.7～2.8 g/cm3；沉凝灰岩密度较低2.59～2.67 g/cm3，有明显的密度差异。

2　工作方法与技术

2.1野外工作方法及技术要求

本工作区使用同一型号且性能相同的CG-5高精度重力仪进行野外测点观测，重力仪投入野外作业前，依次进行了下列各项调节和校验。主要包括重力仪光线灵敏度调节、水准器调节、静态零点位移测定、动态零点位移测定、重力仪一致性测定、重力仪格值标定，以及野外工作开展前测区重力基点的选择和修建。

（1）重力仪的调节与试验。使用CG-5重力仪，在开工前，首先检查和校验重力仪的各项参数，检验调整的内容包括：漂移常数（DRIFT）、灵敏度（SENSITIVITY）、偏移（OFFSET）、格值因子Gcal1、水准器测定。

（2）格值标定。重力测量建立Ⅱ级重力基点网使用的格值均在国家级重力仪格值标定场上进行，其测定的相对均方误差（▽格）均不大于1/5 000，使用新格值计算观测的数据。采用双程往返重复观测法取得独立增量，合格增量的数量多于6个，各个独立增量结果与平均独立增量之差不超过±0.02格，不合格增量少于2个。

（3）重力仪静、动态零点位移试验及一致性试验。

（4）试验结果评述。对所有参与生产的仪器进行了调试和性能试验，在工区依次进行了静态零点位移试验、动态零点位移试验和一致性试验，各项试验结果均合格，表明两台重力仪性能稳定，精度较高，一致性良好，能够达到规范和设计要求，可以同时投入生产。

2.2重力基点

此次工作重力基点未与国家已知重力基点进行联测，重力勘查规范要求，在进行大比例尺重力勘探时，重力基点的绝对重力值可以为假定值，基点绝对重力值假定为980 087×10-5m/s2，对勘查区重力异常进行解算。

2.3测点观测方法与技术

（1）测点的重力观测采用单程观测法，按基点-辅点-基点-测点-基点的观测流程进行观测；闭合时间根据仪器的静、动态零点位移试验确定，在三个工作日中，当天闭合时间没有超过12 h。

（2）重力测点观测的每个闭合段零点位移值没有超过设计测点观测均方误差的3倍，每个闭合段的零点位移值都小于40×10-8m/s2。

（3）基、测点观测时，一组读数中任意两个读数相差不得超过5×10-8m/s2，水泡调平准确到±10刻度以内，基-辅-基观测的时间间隔大于5 min，连续两次基点观测的读数值或重力值小于10×10-8m/s2。

（4）基、测点观测时，每个测点的单次读数时间为30 s（根据实际环境和满足精度要求的前提下调整），观测时，将传感器XY偏移量校准在±10之间，SD值小于0.010，标准差小于0.100，每个测点观测两次以上，且连续两次的读数差小于10×10-8m/s2。

（5）仪器在工作中受震时，必须到受震前3～5个点重复观测，检查仪器掉格情况，如掉格不符合要求，则该闭合段观测作废，并重新观测。本次工作中仪器没有发生受震的情况，观测过程正常。

（6）野外观测时，重力仪底盘平面与高程测量点的高度应保持一致。在工作中，测量人员与重力组同步实测，保证了测量高度一致。

3　资料处理

实测重、磁异常是地下地质体的综合效应，为了更有效的突出目标体信息，压制非目标体信息，将实测单参量转换成解释需要的多参量。

（1）数据的频率域向上延拓。重磁异常随着观测高度的变化将发生明显的变化，并且其变化程度与异常体形态、大小有关。向上延拓将使小而浅的物体产生的具有“高频”特性的异常比大而深的物体产生的具有“低频”特性的异常更快地衰减，有利于相对突出大而深的物体产生的重力异常。

（2）重力异常的场分离。实测重、磁场都具有叠加效应，在研究局部构造时难以使用。选用合适的资料处理方法，如频率域异常分离法、空间域的网格法和趋势分析法以及正演计算剥离法等，都可以有效突出局部研究目标的重、磁效应，以利于对局部异常的定性分析与定量计算。

（3）重力异常的垂向二阶导数。重磁异常的垂向导数有较高的分辨率，利用它可以从复杂的叠加异常中提取出目标异常。其主要目的在于消除区域场的影响，突出局部异常，大致圈定地质体的接触边界。

（4）数据的正演模拟。利用已有资料，比如已知钻孔，结合该区域的钻孔物性参数，利用正演模拟的方法拟合实测曲线，以大致了解特征剖面的地下密度模型。

4　资料解释与推断

经过对布格重力异常等值线平面（图1）的分析：勘查区的布格重力异常值分布在-1.1×10-5～2.4× 10-5m/s2，布格重力值变化较大。呈现中部高、南北低；布格重力异常存在一条北西-南东向高布格重力异常带，异常中心呈串珠状。高布格重力异常与两侧低布格重力异常有两个明显的梯级带。南部的重力梯级带比北边异常等值线密。测区布格重力异常等值线图中有两个明显的重力异常梯级带。

一条位于测区南部，梯度值变化较大，布格重力异常值0.120×10-5～1.320×10-5m/s2，梯度值变化达到1.2×10-5m/s2，宽度最宽仅为67 m，最窄处仅为44 m，异常等值线呈明显的带状展布。根据全区的布格重力异常分布情况，该处重力梯度变化较大。磁测在该处有明显的串珠状正磁异常。地质上显示该处为F3断裂从该梯级带通过，断裂在地质图上的延伸方向与该梯级带的展布情况基本一致。根据实地情况，F3断裂通过的区域在地表有明显的碎裂化，该处岩石破碎较为严重，使岩石密度有所降低，布格重力异常值变化较大引起。

另一条位于测区东北部，梯度值变化较大，布格重力异常值为-1.080×10-5～1.320×10-5m/s2，梯度值变化达到2.3×10-5m/s2，宽度最宽处仅为100 m，最窄处仅为70 m，异常等值线呈明显的带状展布。根据全区的布格重力异常分布情况，该处重力梯度变化较大。磁测在该处无明显反应。地质上显示安山岩与辉石安山岩的岩性分界线。分界线在地质图上的延展方向与该梯级带的展布情况基本一致。根据岩石物性参数，该岩性分界线的重磁异常反应安山岩与辉石安山岩有比较明显的密度差异，而并无明显的磁性差异。

在布格异常图上，明显分为三个局部高重力异常，在平面上处于北西-南东向高布格重力异常带中，将其分别编号为M-G-1、M-G-2、M-G-3。

图1　布格重力异常等值线平面图

5　结论

结合磁、地质资料，对重力资料的推断如下：MG-1、M-G-3重力异常的连线与F1断裂的展布情况基本吻合，而且该区域重力异常呈明显的高布格重力条带形。F1断裂通过区域地表有明显的碎裂化存在，岩石密度应较低，应不该引起该重力异常。推断可能为断裂形成后，该断裂区域有岩浆活动，使深幔的高密度物质朝浅部迁移，而引起布格重力异常。根据ZK1001、ZK801钻孔资料，认为M-G-2重力异常是由深度约为200 m，厚度80 m左右的辉石鞍山岩引起。勘查区内岩石密度差异较小只有测区东北部存在一明显的重力梯级带，为安山岩与辉石安山岩的分界线，根据延拓的垂向二阶导数的情况，该处岩层分界线较陡，为成矿有利部位，经综上论述可见，重力勘探在寻找构造及岩性的划分具有良好的效果。

收稿：2015-12-31

DOI:10.16206/j.cnki.65-1136/tg.2016.03.007