勘查新技术进展(2014-09兰州).ppt

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国外矿产勘查新方法新技术进展施俊法施俊法中国地质调查局发展研究中心中国地质调查局发展研究中心E-mail:

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010-5858430820142014年年99月月兰州兰州一、矿床构造-流体模拟二、物探新方法新技术

（一）瞬变电磁法

（二）金属矿地震法（三）TITAN系统及其应用三、化探新方法新技术新技术更多发现发现矿床数深度（米）新技术分辨率现现在在已已经经可可能能深部找矿潜力巨大深部潜力巨大深部潜力巨大据据Gorden,2006Gorden,2006矿产勘查选区战略：

5个关键的球动力学问题（澳大利亚地球动力学协作研究中心）成矿系统的性质（规模、结构、岩石特征及物化性质）流体与它们的储库流体迁移的机理岩石的温压和变形历史流体搬运和沉淀过程瞬时流体模拟（流动矢量图）显示：

流体从瞬时流体模拟（流动矢量图）显示：

流体从IdaIda断裂向上断裂向上流动，在流动，在ZuleikaZuleika断裂形成后，流体向绿岩带中东倾的剪切断裂形成后，流体向绿岩带中东倾的剪切带汇聚。

带汇聚。

44二、物探新方法新技术

（一）瞬变电磁法

（二）金属矿地震法（三）TITAN系统及其应用瞬变电磁法（TEM）简介TEM的主要进展1.航空瞬变电磁系列

（1）固定翼航空瞬变电磁系统

（2）直升机航空瞬变电磁系统2.地面（井中）瞬变电磁系列3.半航空瞬变电磁系统TEM在深部隐伏矿找矿中的应用小结

（一）瞬变电磁法电流通入电流通入1、TEM简介TEM基基本本原原理理一次磁场电流断开，电流断开，Hp-0二次电流二次磁场“烟圈”特点特点TEM是在脉冲间隙进行的，一次场源的干扰小，且脉冲为多频率合成，不同延时观测的主要频率不同，相应时间的场在地层中的传播速度不同，勘查深度也就不同，因此，TEM同时具有同时具有时间时间和和空间空间上的上的可分性可分性。

探测深度大、分辨率高、信息丰富等优点2、国外TEM的发展及其主要进展20世纪50年代低阻异常填图硫化物勘探20世纪80年代以后延伸至构造地质填图和水文地质研究等领域电子技术和计算机技术的发展测量精度和灵敏度大为提高1.航空瞬变电磁系列航空瞬变电磁系列

（1）固定翼航空瞬变电磁系统）固定翼航空瞬变电磁系统

（2）直升机航空瞬变电磁系统）直升机航空瞬变电磁系统2.地面（井中）瞬变电磁系列3.半航空瞬变电磁系统1.航空瞬变电磁系列航空电磁物探特点：

快速+大面积+成本低+工效高应用：

基础地质调查+矿产勘查+水工环调查等航空电磁系统（航空电磁系统（AEM）分类：

）分类：

1、方法原理：

航空瞬变电磁航空瞬变电磁+航空频率域电磁2、系统载体：

固定翼固定翼AEM+直升机直升机AEM主要固定翼航空瞬变电磁系统主要固定翼航空瞬变电磁系统（修编自Fountain和Smith,2003）GEOTEM系统实物图（左）及其示意图（右）系统实物图（左）及其示意图（右）（Fountain等，等，2005）INPUT系统和MEGATEM系统对Perserverance矿体的响应信号对比（Smith等，2003）2000年年3月月-4月，在月，在Matagami矿区先后发现了矿区先后发现了Perseverance、PerseveranceWest和和Equinox矿床。

矿床。

固定翼时间域AEM偶极矩的变化（Smith等，2003）偶极矩与固定翼时间域AEM有效勘探范围（Smith等，2003）阿比蒂比型矿阿比蒂比型矿体体主主要要直直升升机机航航空空瞬瞬变变电电磁磁系系统统（修编自Fountain和Smith,2003;Sattel,2006;Witherly和Irvine,2006）HeliGEOTEM系统实物图及发射线圈图系统实物图及发射线圈图（Fountain等，等，2005）接收机与磁力计接收机与磁力计20m20m发电机和发射机发电机和发射机直升机系统与固定翼系统相比：

直升机系统与固定翼系统相比：

不足：

不足：

1、机载设备功率较小，探测深度不如固定翼系统。

固定翼最大偶极矩已经达到2.2106Am2，而直升机只有6105Am2；2、直升机AEM运行成本要高些。

优势：

优势：

1、直升机系统的横向分辨率更好，操作灵活，可野外条件较为恶劣的地方进行测量，如高海拔区、地形起伏较大的山区、丘陵地带等；2、直升机系统飞行高度低，一般为25m；而固定翼系统至少在100m以上，如GETEM系统为120m。

MEGATEM（左）与（左）与HeliGEOTEM（右）对（右）对Iso矿体的响应信号对比（矿体的响应信号对比（Fountain等，等，2005）dB/dtB10m20m34m64m94m125m140m156mIso矿体埋藏深度对矿体埋藏深度对HeliGEOTEM响应信号的影响响应信号的影响时间域AEM进展11、单分量、单分量、单分量、单分量三分量测量；三分量测量；三分量测量；三分量测量；Y分量分量判定导体的对称性、横向不均匀性等；判定导体的对称性、横向不均匀性等；Z分量分量确定导体的深度和倾角，信噪比更好确定导体的深度和倾角，信噪比更好（尤其是在晚期延时阶段）。

（尤其是在晚期延时阶段）。

时间域AEM进展2、同时测量电磁场的磁分量（、同时测量电磁场的磁分量（B场）及其时间变场）及其时间变化率化率“dB/dt”可区分硫化物导体与其他非磁性导体，如粘土、可区分硫化物导体与其他非磁性导体，如粘土、石墨和剪切带等石墨和剪切带等时间域AEM进展3、“一次补偿算法”出现能够利用脉冲期间的数据接通时间的信号对高导区和高阻区的响应更为灵敏：

（1）可测量高阻区的接通响应，如测量25s/m以下的电导率；

（2）对于高导区，接通响应信号用于波形反褶积，生成有限频宽的阶跃或脉冲响应，使得测量系统对高导体的响应更加灵敏。

地面（井中）瞬变电磁系列金属矿勘查金属矿勘查金属矿勘查金属矿勘查回线法回线法回线法回线法电磁偶极法电磁偶极法电磁偶极法电磁偶极法重叠线圈重叠线圈重叠线圈重叠线圈内置线圈内置线圈内置线圈内置线圈水平线圈水平线圈水平线圈水平线圈国外地面（井中）TEM系统发展情况V-8：

MT、AMT、CSAMT、IP及TEM等。

类似：

GDP-32等早期20世纪90s近期单一方法多功能仪器EM、UTEM、PEM等系统V-5、V-6、GDP等系统集成化加拿大加拿大Geonics公司公司EM系列系列主要系主要系统发射机射机接收机接收机参参数数备注注PROTEM47TEM47PROTEM若输出电流3A，回线100100m，有效探测深度150m轻便，专门为近地表测量设计PROTEM57-MK2TEM57-MK2功率更大，有效探测深度500mPROTEM57的升级版系统PROTEM67TEM67有效探测深度500m；若采用BH43-3三轴钻孔探测器，探测深度可达2km原PROTEM37的升级版系统PATEM拖曳阵列式瞬变电磁系统其优势优势优势优势在于：

能沿着剖面进行连续的瞬变电磁测深，减小因数据加密和增加覆盖区域等需求所带来的成本。

PATEM系统简图（Srensen等,2000）移动速度11.5m/s半航空瞬变电磁系统半航空瞬变电磁系统地面发射、空中接收。

例如，地面发射、空中接收。

例如，FLAIRTEM和和TerraAir系统；系统；适用于测量条件较为复杂的地区，如地势起伏的山适用于测量条件较为复杂的地区，如地势起伏的山区。

区。

特点：

特点：

特点：

特点：

较地面瞬变电磁系统较地面瞬变电磁系统方便、高效方便、高效较航空瞬变电磁系统较航空瞬变电磁系统信噪比高、空间分辨率好信噪比高、空间分辨率好（Smith等，1998）4、TEM在深部隐伏矿找矿中的应用案例案例14：

井中：

井中TEM发现老矿区深部矿体发现老矿区深部矿体加拿大加拿大ChiselNorth铜锌矿床铜锌矿床（Vowles，http:

/North矿床绿带、红带和矿床绿带、红带和紫带矿体及早期钻孔平面图紫带矿体及早期钻孔平面图ChiselNorth矿床红带和紫带矿床红带和紫带EM回线回线布置及井中布置及井中EM发现平面图发现平面图1956-1994,生产了787万吨矿石87-4w187-484-1893-487-888-4w190-2C84-18钻孔钻孔PEM响应剖面响应剖面在在1710英尺和英尺和1930英尺深处的孔内英尺深处的孔内一次场异常和一次场异常和8通道通道2次场异常次场异常C87-4W1钻孔钻孔PEM响应剖面响应剖面1640英尺孔深处的孔内英尺孔深处的孔内/孔外异常和一次孔外异常和一次场异常与绿带层位一致，场异常与绿带层位一致，1940英尺孔深处英尺孔深处的井孔内和一次场异常与红带层位一致的井孔内和一次场异常与红带层位一致井孔对比井孔对比-发现红带发现红带左：

左：

C88-4W钻孔钻孔PEM响应剖面图响应剖面图1740英尺处井孔外异常（约英尺处井孔外异常（约100m）右：

C97-5、C90-2和C88-4W1钻孔剖面图井孔外响应井孔外响应-发现紫带发现紫带C93-4钻孔钻孔PEM150毫秒毫秒4.8KW响应剖面图响应剖面图左：

左：

X分量；右：

分量；右：

Y分量分量多种多种TEM系统应用于深部隐伏矿体系统应用于深部隐伏矿体加拿大加拿大VoiseysBay铜镍硫化物矿床铜镍硫化物矿床VoiseysBayNi-Cu-Co矿床平面图矿床平面图（a）和纵剖面图（）和纵剖面图（b）（Balch，2000）实例15：

西延带矿化西延带矿化7700W00W测线的电磁响测线的电磁响应图应图该带的矿化向南陡倾，该带的矿化向南陡倾，覆盖层厚达覆盖层厚达90m90m。

UTEMHzUTEMHz剖面表明，剖面表明，所探测到的是一个陡所探测到的是一个陡倾导电体，延深大且倾导电体，延深大且高电导。

高电导。

GEOTEMGEOTEM剖面剖面也显示出强烈响应，也显示出强烈响应，XX分量峰值达分量峰值达1250ppm1250ppm。

HEMHEM响应的同相分量响应的同相分量仅仅10ppm10ppm，表明这种，表明这种方法的穿透深度有限。

方法的穿透深度有限。

异相分量（异相分量（CP-QCP-Q和和CX-QCX-Q）受到厚覆盖层）受到厚覆盖层的强烈影响的强烈影响PEMPEM阶跃响应剖面（阶跃响应剖面（aa）与）与UTEMUTEM阶跃响应剖面阶跃响应剖面（b）（b）的的比较比较图二者在980m孔深处都呈现强烈井孔外响应。

早时段响应表明在同一孔深段打到了一个电导较低的单元，钻孔实际打到的是9.3m弱矿化橄长岩。

在已知Ni-Cu硫化物矿化孔段，井孔内响应在晚时段变为井孔外响应，这清楚地表明附近有更好的矿化。

根据EM测量的方位分量，在附近打了第二个钻孔，结果打到20.4m矿化，其中包括8.25m块状硫化物。

5、小结TEM系统已从单分量发展到多分量、多参数测量，从小功率、小探测深度到大功率、大探测深度，信噪比、空间分辨率不断提高；测量B场及B场的时间变化率“dB/dt”，有助于区分导电磁性与其他非磁性矿体；井中TEM系统由于更加接近深部隐伏矿体，可降低上覆盖层的影响，在钻孔周边200300m半径范围内具有较好的分辨能力，能最大限度地发现深部隐伏矿体。

金属矿地震勘查方法存在成本较高、技术难度较大等问题，尤其是3-D、VSP方法。

形成以2-D、3-D、VSP方法为主的地震反射系列，发展了地震散射法地震找矿试验与初步应用实例

（二）金属矿地震法叠加在常见岩石速度-密度场上的声阻抗（Z）常数曲线和Nafe-Drake曲线（双点线）用于判定地震反射技术是否适用（Salisbury&Snyder,2006）主要金属矿地震勘查方法的特点、应用范围与结果主要金属矿地震勘查方法的特点、应用范围与结果方法方法原理或技术原理或技术特点特点应用应用结果结果反反射射地地震震法法2-D反射地震技术线性布设并规则移动激发点和接收点排列，记录整条测线踏勘、简单的深部构造反射地震剖面3-D面状布设激发点和接收点排列，检波器多达数千个，数据量要比2-D多出几个数量级，但处理步骤和方法类似复杂构造，适合于发现和圈定矿体生成3-D数据立方体，加以切割可产生2-D水平切片、反射界面切片和3-