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金属矿勘探3D物理性反演技术的应用原理

类型:物理论文 时间:2015年12月17日

摘要:反演是根据地质资料,结合已得异常特征,研究矿体形状、空间位置及物性参数。地球物理资料解释的主要环节就是解反演问题。伴随地质体精细研究的提高,重磁反演发展到3D阶段。本文介绍3D反演关键参数,采用深度函数抵消位场衰减,反演深度处在正确位置。以白石泉多金属矿为实际,利用三维反演取得较好效果,反映出了重磁三维反演之优越性和指导意义。

关键词:物性反演 金属矿 重磁

地球物理反演问题求解研究是地质勘探隐伏矿定位找研究中关键环节之一。地球物理反演问题就是依据观测数据信息求解地质体深度和形态。随着矿床勘探对地质体三维精细结构研究不断提高,重磁反演处理解释技术目前已经发展到 3D地质体描述和解释阶段[1]。3D重磁反演的模型主要有形态模型和物性模型两类。形态模型反演通常以多边形2D棱柱体和3D多面体地质体,经过反演模拟模型体形态进而探明地质体,反演中模型体物理性质不变。反演建模将场源区分成单元组合,在反演中模型单元不变。

一、3D物性反演原理

在笛卡尔坐标系下,位于ri处的第i个观测点获取的重力为:

重力3D反演,定义目标函数如下:

式中: 空间权重函数(ωs、ωx、ωy、ωz),方向相关性(αs、αx、αy、αz),目标函数灵活能够构造不同模型,ρ0为模型密度,通过勘测资料得到。

图 1 地质体模型(a组合模型;b模型单元)

物性反演之时模型关系确定,则几何形态与测点关系就会保持不变。测网密度为参考,网格剖分需要做考虑精度,测网密度设计与地质体规模有关。

二、铜镍矿区3D重磁物性反演

2.1 矿区地质构造介绍

白石泉铜镍矿处在塔里木板块二级构造交汇处,构造北东向以大断裂为界,北面板块前缘弧带,南面天山隆起。本矿区出露地层主要为元古界蓟县系卡瓦布拉克群和长城系星星峡群一套变质岩系,是基性-超基性岩体及铜镍矿体的直接围岩,主要岩性为一套中深变质海相碎屑沉积岩类[2]。卡瓦布拉克群主要岩性为绢云母石英片岩、石英岩、石英片岩、大理岩等;如石英片岩、斜长角闪片岩、麻粒岩及大理岩等;星星峡群主要岩性为一套中深变质片麻岩、片岩和少量大理岩,与上覆卡瓦布拉克群呈断层(F2) 接触,如图2所示。

图 2 铜镍矿区地质图

1第四系;2元古界卡瓦布拉克群( Ptk) ;3元古界星星峡群( Ptx) ;4闪长岩(δ4);5海西期花岗岩( r4) ; 6含矿岩体;7基性-超基性岩体;8钻孔;9研究区

2.2 矿区岩矿特征

(1)磁性特征。矿区岩石磁性与密度统计结果,磁测矿区异常强度不高在300~500nT,磁性统计矿区岩矿石以磁化率参数为主,磁强度较小。辉长、橄辉岩、闪长岩、斜长片岩具中磁性。花岗岩、角闪岩、硅质岩、大理岩为微弱磁及无磁性。辉长岩、闪长岩和黑云母斜长片岩具有中等强度的磁性,已验证信息显示矿区磁异常与超基性岩对应[3]。

(2)密度特征。由表可见,基性及超基性岩密度值较高,而花岗岩、中性闪长岩密度值相对较低。野外观察得出,密度值较高的黑云母斜长片岩靠近超基性岩体。密度结果显示从重力场角度不能区分基性与超基性岩的局部重力异常。矿区重力异常是基性超基性杂岩体引起的[4]。矿区超基性岩后期断裂侵入,超基性岩强矿化蚀变,蛇纹及纤闪石化是超基性岩密度值降低,矿区超基性岩总体表现低重力异常。

由磁性及密度分析结果得出,虽然隐伏超基性岩属于低重力异常,但矿化超基性岩受构造控制伴随侵入基性岩,故此用重力测量和磁异常能够较好的圈定隐伏矿体。

2.3 3D重磁物性反演

2.3.1 重磁 3D 物性反演

大比例实测得出本区重磁测量数据,针对重磁异常预先处理数据技术为3

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