浅析某铜矿勘查中重力勘探的应用

打开文本图片集

摘 要：重力勘探是固体矿产勘查常用且效果较好的物探方法。在对江西某铜矿进行了大比例尺高精度重力测量后，进行了系统的数据资料处理和分析，并结合地质和其他物探方法的成果进行了综合研究，作出了找矿预测。结果与已知的钻孔成果相符合。

关键词：重力勘探；铜矿勘查；等效源；向上延拓

重力勘探是地球物理勘探方法的重要组成部分。在区域地质调查、固体矿产勘探等方面的应用十分广泛。实例说明，不同的地质特征对应着不同的重力异常特征，重力勘探正是利用获得的异常特征分析、推断测区的地质构造。近年来，在寻找隐伏矿和深部矿的固体矿产勘查中，重力勘探发挥了重要的作用并取得了良好的找矿效果。重力位场的转换及处理，主要是指空间换算，包括向上、向下延拓，地形改正等，它可以将复杂异常化为简单异常，以满足某些解释方法的需要；可以将实测异常分解及变换，已达到分离异常的效果，从而更方便地开展解释工作，提高解释的效果；能够突出异常的有用信息，压制干扰，区分异常的性质及提供产状等。其中向上延拓空间换算向上延拓压制浅部异常，突出深部区域异常，一般使用积分插值法、数值积分法和等效源法等。通过正演的验证等效源法无论从异常形态和数值上都与理论计算值是一致的。

一、理论基础

组成地壳的各种岩体、矿体间的密度差异引起地表的重力加速度值的变化。通过重力仪的测量，可以直观的分析出测区内的重力异常。结合工作地区的地质和其他物探资料，对重力异常进行定性解释，便可以推断覆盖层以下密度不同的矿体与岩层埋藏情况，进而找出固体矿藏存在的位置和地质构造情况。以地面上某一点O作为坐标原点，Z轴垂直向下，X、Y轴在水准面上，若地质体与围岩的密度差（剩余密度）为σ，地质体内任一体积元，dv=dξdηdζ其坐标为（ξ，η，ζ），其剩余质量为dm=σdξdηdζ令计算点A坐标为（x，y，z），剩余质量元dm到计算点距离为：ρ[（ξ-x）2+（η-y）2+（ζ-z）2]-1/2则地质体剩余质量在计算点（A）处产生的引力位为：V（x，y，z）因为Z的方向即为重力方向，所以重力异常就是剩余异常的引力位沿Z方向的导数：等效源法的原理：与观测场对应的多个场源中，选择一组最简单的场源，例如按一定位置分布或不固定位置的质量点与质量体、磁偶极子与偶极线、电荷与线荷等，用最优化方法确定它们的质量、磁量和电荷量，使他们产生在观测面上的场值与实测场值相吻合，利用这组等效源就能很方便地作各种位场变换，即是说观测值得各种变换值可以等价地认为是等效源产生的各种变换值，例如曲化平，向上、向下延拓，异常不同分量之间的换算，求变换磁化方向的磁异常（包括化到磁极），垂向一次、二次导数等均可用等效源的正演计算来求得。

二、应用实例

（一）测区主要地质特征。（1）前震旦纪早期发育一套较完整的海相优地槽火山-沉积岩组合和晚期浅-滨海相冒地槽沉积组合的岩石建造，经过运动，结束了测区的地槽发展阶段。（2）前震旦系的基底构造为东西向和南北向两种构造作用叠加形成的基底构造格架“震旦纪以来南北向隆起继承和改造了早期构造”形成南北向断裂构造带，具多期性和继承性的特点，控制着本区岩浆活动、沉积建造和构造形变。（3）区内岩浆活动从侵入到喷出，从超基性到中、酸性都有不同程度的发育。总的来说，地质构造复杂，岩浆活动频繁，为各类矿床的形成提供了有利的时空和物质条件。出露的地层主要有前震旦纪会理群、震旦纪、下古生界、二叠系、中古生界和新生界。

（二）测区地球物理特征。本次重力勘探主要是利用地层密度差异，圈定河口组地层。根据物性密度的资料：测区密度值最低的地层是通安组（pt1t），σMO为2.46×103kg/m3；其次是T3b-J地层，σMO为2.65×103kg/m3。它们为低密度层。河口组（Pt1h）地层之片岩类，σMO为2.83～2.93×103kg/m3为高密度层；钠长岩类之σMO为2.77～2.86×103kg/m3为中高密度层。河口组与周围地各地层间有密度差异，整个河口组地层表征为高密地层，结合测区物性分析，该地区地层、岩体层的密度在2.46～2.92g/cm3，铁、铜矿石的密度都在3.6g/cm3以上。两者存在明显的密度差异，为重力勘探提供了条件。

（三）重力数据的采集。布置物探重力剖面21条。测线方向为南北走向，点距为20m，线距为100m。测区总面积4km2，测线总长42km。

野外施工中执行中华人民共和国地质矿产行业标准有：DZ/T0153-95《物化探工程测量规范》；DZ0004—1991《重力调查技术规定》（1：10000）。

本次重力测量采用相对重力测量的方法。仪器使用的是美国ZLS公司生产的BurrisB32型重力仪，它是一种新型的零长度金属弹簧重力仪，精度可达微伽级。

测区实测平面坐标点1659个，同精度检查，质量检查点150个，质检比例9%。其检查精度0.00312×10-5m/s2，满足设计要求。

（四）重力资料整理及解释。资料整理按照中华人民共和国地质矿产行业标准：《区域重力调查规范》（DZ/T0082—2006）进行。

经过重力固体潮改正、零点漂移校正，应用表面积分法和方域法进行地形改正，再经过中间层校正、自由空间（高度）校正和正常场（纬度）校正得出布格重力异常（见图1）。

为了对重力异常进行地球物理、地质解释，还进行了区域与局部场的划分，考虑到测区范围比较小，用一个二次趋势面函数来代替测区的趋势值，从实测值中减去趋势值得到局部重力异常（见图2）。

从重力局部异常图，以及对其等效源不同高度延拓的重力异常平面图（见图3）中看出：测区内存在四处高密度异常，分别命名为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ（见图2），初步推断是铁、铜矿引起的重力异常。其中Ⅰ、Ⅱ异常已经有钻孔资料验证。

三、结语

从资料整理各项精度指标可知，各项精度均满足规范要求，资料真实、可信，各种处理技术基本正确，达到了很好的勘探效果。考虑到重力勘探结果分析的多解性，在最终的推断解释中可利用激电、磁测资料，再结合该区的地质和成矿条件、规律进行综合解释。

参考文献

[1] 施兴，彭朝晖等.重力勘查在寻找铁矿上的应用[J].物探与化探，2012（2）.

[2] 周清强.位场空间换算的研究与应用[D].成都：成都理工大学硕士论文，2009.