地球物理勘探方法.docx

1、地球物理勘探方法 Hessen was revised in January 2021地球物理勘探方法地球物理探矿法一、地球物理探矿法的基本原理物探的基本特点是研究地球物理场或某些物理现象。如地磁场、地电场、放射性场等，而不是直接研究岩石或矿石，它与地质学方法有着本质上的不同。通过场的研究可以了解掩盖区的地质构造和产状。它的理论基础是物理学或地球物理学，系把物理学上的理论(地电学、地磁学等)应用于地质找矿。因此具有下列特点和工作前提： (一)物探的特点 1必须实行两个转化才能完成找矿任务。先将地质问题转化成地球物理探矿的问题，才能使用物探方法去观测。在观测取得数据之后(所得异常)，只能推断具有

2、某种或某些物理性质的地质体，然后通过综合研究，并根据地质体与物理现象间存在的特定关系，把物探的结果转化为地质的语言和图示，从而去推断矿产的埋藏情况与成矿有关的地质问题，最后通过探矿工程验证，肯定其地质效果。 2物探异常具有多解性。产生物探异常的原因，往往是多种多样的。这是由于不同的地质体可以有相同的物理场，故造成物探异常推断的多解性。如磁铁矿、磁黄铁矿、超基性岩，都可以引起磁异常。所以工作中采用单一的物探方法，往往不易得到较肯定的地质结论。一般情况应合理地综合运用几种物探方法，并与地质研究紧密结合，才能得到较为肯定的结论。 3每种物探方法都有要求严格的应用条件和使用范围。因为矿床地质、地球物理

3、特征及自然地理条件因地而异，从而影响物探方法的有效性。 (二)物探工作的前提 在确定物探任务时，除地质研究的需要外，还必须具备物探工作前提，才能达到预期的目的。物探工作的前提主要有下列几方面： 1物性差异，即被调查研究的地质体与周围地质体之间，要有某种物理性质上的差异。 2被调查的地质体要具有一定的规模和合适的深度，用现有的技术方法能发现它所引起的异常。若规模很小、埋藏又深的矿体，则不能发现其异常；有时虽然地质体埋藏较深，但规模很大，也可能发现异常。故找矿效果应根据具体情况而定。 3能区分异常，即从各种干扰因素的异常中，区分所调查的地质体的异常。如铬铁矿和纯橄榄岩都可引起重力异常，蛇纹石化等岩

4、性变化也可引起异常，能否从干扰异常中找出矿异常，是方法应用的重要条件之一。 二、地球物理探矿法的应用及其地质效果 (一)应用物探找矿的有利条件与不利条件 1物探找矿有利条件：地形平坦，因物理场是以水平面做基面，越平坦越好；矿体形态规则；具有相当的规模，矿物成分较稳定；干扰因素少；有较详细的地质资料。最好附近有勘探矿区或开采矿山，有已知的地质资料便于对比。 2物探找矿的不利条件：物性差异不明显或物理性质不稳定的地质体；寻找的地质体或矿体过小过深，地质条件复杂；干扰因素多，不易区分矿与非矿异常等。 (二)物探方法的种类、应用条件及地质效果简要列于表45。 物探方法的选择，一般是依据工作区的下列三方

5、面情况，结合各种物探方法的特点进行选择：一是地质特点，即矿体产出部位、矿石类型(是决定物探方法的依据)、矿体的形态和产状(是确定测网大小、测线方向、电极距离大小与排列方式等决定因素)；二是地球物理特性，即岩矿物性参数，利用物性统计参数分析地质构造和探测地质体所产生的各种物理场的变化特点。如磁铁矿的粒度、品位、矿石结构等对磁化率的影响，采用方法的有效性等；三是自然地理条件，即地形、覆盖物的性质和厚度及分布情况、气候和植被土壤情况等 物探方法的种类、应用条件及地质效果简要表 表45 方法种类 优缺点 应用条件 应用范围及地质效果 放射性测量法 方法简便效率高 探测对象要具有放射性 寻找放射性矿床和

6、与放射性有关的矿床，以及配合其他方法进行地质填图、固定某些岩体等。对放射性矿床能直接找矿 磁法(磁力测量) 效率高、成本低、效果好。航空磁测在短期内能进行大面积测量 探测对象应略具磁性或显着的磁性差异 主要用于找磁铁矿和铜、铅、锌、铬、镍、铝土矿、金刚石、石棉、硼矿床，圈定基性超基性岩体进行大地构造分区、地质填图、成矿区划分的研究及水文地质勘测。如南京市梅山铁矿的发现，北京市沙厂铁矿远景的扩大；甘肃省某铜镍矿、西藏某铬矿床、辽宁省某硼矿床应用此法，地质效果显着 自然电场法 装备较简便，测量仪器简单，轻便快速、成本低 探测对象是能形成天然电场的硫化物矿体或低阻地质体 用于进行大面积快速普查硫化物

7、金属矿床、石墨矿床；水文地质、工程地质调查；黄铁矿化、石墨化岩石分布区的地质填图。如辽宁省红透山铜矿、陕西省小河口铜矿及寻找黄铁矿矿床方面、应用此法地质效果显着 中间梯度法(电阻率法) 探测对象应为电阻率较高的地质体 主要用于找陡立、高阻的脉状地质体。如寻找和追索陡立高阻的含矿石英脉、伟晶岩脉及铬铁矿、赤铁矿等效果良好，而对陡立低阻的地质体如低阻硫化物多金属矿则无效 中间梯度装置的激发极化法 不论其电阻率与围岩差异如何均有明显反映，对其他电法难于找寻的对象应用它更能发挥其独特的优点 在寻找硫化矿时石墨和黄铁矿化是主要的干扰因素，应尽量回避 主要用于寻找良导金属矿和浸染状金属矿床，尤其是用于那些

8、电阻率与围岩没有明显差异的金属矿床和浸染状矿体，效果良好。如某地产在石英脉中的铅锌矿床及北京延庆某铜矿地质效果显着 电剖面法按装置的不同分为： 在普查勘探金属和非金属矿产以及进行水文地质、工程地质调查中应用相当广泛，并在许多地区的不同地电条件下取得了良好的地质效果 联合剖面法 其装置不好移动，工作效率低 探测对象应为陡立较薄的良导体 主要用于详查和勘探阶段，是寻找和追索陡立而薄的良导体的有效方法，如某铜镍矿床应用效果良好。当矿脉与围岩的导电性无明显差别时，利用视极化率口。(或s)曲线也能取得好的效果 对称四极剖面法 对金属矿床不如中间梯度和联合剖面法的异常明显 主要用于地质填图，研究覆盖层下基

9、岩起伏和对水文、工程地质提供有关疏松层中的电性不均匀分布特征，以及疏松层下的地质构造等。如某地用它圈定古河道取得良好的效果 偶极剖面法 主要缺点在一个矿体可出现两个异常，使曲线变得复杂 一般在各种金属矿上的异常反映都相当明显，也能有效地用于地质填图划分岩石的分界面。在金属矿区，当围岩电阻率很低，电磁感应明显，而开展交流激电法普查找矿时往往采用。如我国某铜矿床用此法找到了纵向叠加的透镜状铜矿体续表 方法种类 优缺点 应用条件 应用范围及地质效果 电测深法 可以了解地质断面随深度的变化，求得观测点各电性层的厚度 探测对象应为产状较平缓电阻率不同的地质体，且地形起伏不大 电阻率电测深用于成层岩石的地

10、区，如解决比较平缓的不同电阻率地层的分布，探查油、气田和煤田地质构造，以及用于水文地质工程地质调查中。它在金属矿区侧重解决覆盖层下基岩深度变化、表土厚度等，间接找矿。而激发极化电测深主要用于金属矿区的详查工作，借以确定矿体顶部埋深以及了解矿体的空间赋存情况等。如个旧锡矿采用此法研究花岗岩体顶面起伏，进行矿产预测起到了良好找矿效果 充电法 能迅速追索矿体延伸，或连接矿体，节省探矿工程 要求：矿体至少有一小部分出露地表或被工程揭露，以便对矿体充电；矿体必须是良导电体；矿体有一定的规模，并且埋深不大。 以找盲矿体为主的围岩充电法其应用条件：1存在能于地下充电的探矿工程；2被寻找的矿体与围岩有明显的电

11、性差异；3被寻找的矿体有一定规模，且埋深不太大 1用以确定已知矿体的潜伏部分之形状、产状、大小、平面位置及深度；2确定几个已知矿体之间的连接关系；3在已知矿体或探矿工程附近寻找盲矿体和进行地质填图 主要用于金属矿的详查和勘探阶段 如在青海某铜钴矿应用充电法的结果，无论在解决矿体延伸、矿体连接及在充电矿体附近找盲矿，都取得了良好效果 重力测量 受地形影响大，干扰因素多。但在深部构造研究上，是电法、磁法不可比拟的 探测的地质体与围岩问存在密度差才可用此法 可用此法直接找富铁矿、含铜黄铁矿；配合磁法找铬铁矿、磁铁矿；及研究地壳深部构造、划分大地构造单元、研究结晶基底的内部成分和构造，确定基岩顶面的构

12、造起伏，确定断层位置及其分布、规模，圈定火成岩体，以达到寻找金属矿床的目的。及用于区域地质研究，普查石油、天然气有关的局部构造。此外，还可应用它找密度小的矿体。如找盐类矿床取得显着地质效果 地震法 优点：准确度高 缺点：成本高 要求地震波阻抗存在差异 主要用于解决构造地质方面的问题，在石油和煤田的普查及工程地质方面广泛应用。如在大庆油田、胜利油田的普查勘探中发挥了重要的作用 三、地球物理探矿法的图件及异常解释评价举例 例一：在内蒙古某地玄武岩上发现了极大值为11000的Z。异常，由于玄武岩有磁性，因此人们起初认为该异常由玄武岩引起。但用公式Z。max=2对：计算，玄武岩至多只能引起4300y的

13、异常。露头测定进一步表明，玄武岩的异常不过500600y。再从异常形态比较规整以及测区外围曾发现铁矿点来推断，剩余异常很可能由玄武岩下面的磁铁引起。钻探结果证实，该异常对应着一个规模较大的鞍山式铁矿(图414)。这个例子说明，对异常性质的判断要做过细的工作，否则就会造成较大的失误。 图4-14内蒙古某地铁矿磁异常一第四系；2一第三系玄武岩；3一第三系砂质黏土；4一五台群片麻岩类；5一磁铁矿体 例二：我国某热液交代型铜矿位于变质岩系分布区，地表出露为元古界大理岩、云母片岩及变粒岩。断裂发育。 矿石以黄铜矿、闪锌矿、黄铁矿为主，一般呈星散状，细脉状，局部富集成斑块状。虽然本区铜矿及其矿化岩石的极化

14、率高，但区内石墨化和黄铁矿化岩石布比较广泛，对激电法形成了严重干 扰。 图415为该区第12号异常的剖面曲线。叩。值一般在14以上，最高可达26。叩。曲线梯度较缓，宽度约200多米。其叩。平面等值线较规则，沿走向长约1000m。该异常位于河漫滩上，地表全为第四纪覆盖。 由于本区矿石多呈星散状或细脉状，硅化程度较高时，矿化较好。故一般矿体对应高极化率和高电阻率。而富含石墨和黄铁矿的矿化岩石，虽然极化率也高，但电阻率仅几十欧姆。米。据此推断12号异常为矿异常。并在叩。异常较高处布置了ZKl号钻孔，见到了多层矿体。以后又沿矿带倾斜方向布置了三个钻孔，均打到多层厚度较大的矿体，有的孔内见矿总厚度达46

15、m。12号异常的见矿使整个矿区储量扩大了一倍。 例三：滇南岩盐产于白垩系上统勐野井组，密度为218gcm3。上覆的第四系、第三系地层密度为207224gcm3；下伏的侏罗、白垩系地层密度为2627 0gcm3。岩盐与其下地层有042052 gcm3的密度差，是利用重力找盐的良好条件。通过比例尺为1：100000的重力普查工作，发现勐野井区的布格重力异常，为一近于等轴状的重力低，幅度达一7mgal异常。北侧重力梯度大，推测北侧含盐盆地陡，异常外围向西南和东南方向突出，反映矿体由中心向四周变薄(图416)。 将重力异常与根据钻井资料绘制的岩盐视厚度图和顶板深度图对比表明，矿体等视厚度线与重力异常图

16、形态非常相似，但岩盐厚度最大地段与负异常中心略有偏移。囹l冒2圉囤囹囹 图4-15我国某铜矿床的综合剖面图1一第四纪浮土；2一云母石英片岩；3一硅化石墨大理岩；4一变粒岩；5一铜矿体；6一仉曲线，7一P。曲线 固l 臣蠹2 圜3 圉4 圈5 囹6 囹7综合剖面图：3一硅化石墨大理。曲线，7一P。曲线图416勐野井布格重力异常图 根据钻井已揭示的矿层厚度及含盐盆地形态进行了重力剖面正演计算，结果如图4-17所示。计算理论曲线与实测曲线大体符合，尤其在岩盐厚度最大部位吻合甚好，说明引起重力异常的岩盐体已被钻井所控制。曰t圈z回。田“回s国s固，图417赌咒山一勐野江地质剖面重力正演计算结果与实测重

17、力异常曲线对比图 1一正演计算重力异常曲线；2一实测重力异常曲线；3一断裂编号；4一上第三系； 5一白垩系上统曼岗组；6一白垩系上统勐野井组；7一白垩系下统扒沙河组第六节 找矿方法的综合应用 各种找矿方法不仅有自己的使用条件和应用范围，而且都存在一定的局限性。因此在矿产勘查中，应根据工作地区的具体条件，选择一些行之有效的找矿方法互相配合、互相补充和互相验证，以便提高找矿效果。 一、选择找矿方法的依据 选择找矿方法，主要是依据工作区的地质条件和自然地理条件。有时找矿的任务、人员配置和仪器设备等情况，对选择找矿方法也有一定的影响。 (一)地质矿产条件 地质矿产条件主要包括：区域和矿区地质特征、矿产

18、种类、矿床类型、矿床和矿体地质特征、矿石的物质成分和结构构造、矿石和围岩的物理化学性质以及有用组分的赋存状态等。 一定的区域地质条件，决定了区内可能存在的矿产种类及其矿床类型；不同矿产、不同矿床类型，决定了自己特有的成矿地质特征、矿体的外部形态和内部结构、矿石的物质成分和结构构造等；矿石和围岩的物理化学性质，决定了各种分散晕的形成和发育程度以及地球物理异常场的存在等。 (二)自然地理条件 自然地理条件主要包括：地貌地形特征、水系分布和发育情况、气候特征、各种成因的松散沉积物和植被的分布、发育情况等。 地貌地形控制了基岩出露情况、松散沉积物和植被的分布、各种次生晕的形成和发育程度以及通行条件等。

19、气候控制了土壤和植被的发育程度、地表水和地下水运动情况以及各种次生晕的形成和发育程度等。松散沉积物和植被的发育程度是基岩掩盖程度的标志，厚度较大的松散沉积层可贫化或掩盖次生晕，植物的生长发育过程可强化或扩大次生晕等。 二、找矿方法的综合应用 各种找矿方法，实质上都是从某个方面来研究找矿地质条件或找矿标志的。因此在矿产勘查中，要想尽快地找到预期的矿床，并且不漏掉有工业价值的矿体，就必须合理地综合应用找矿方法。综合应用找矿方法应以地质为基础。这是因为选择找矿方法，必须依据要完成的地质任务和具体的地质条件，而且各种找矿方法所取得的成果必须结合地质条件和地质理论进行解释和评价。综合应用找矿方法，并不意味着选用的方法越多越好，必须因地制宜，合理地选用最有效的找矿方法。所选用的各种找矿方法既要有合理的分工，充分地发挥各自作用，又要紧密地配合，相互补充，验证和对比。此外，综合应用找矿方法还要制定正确的工作步骤和程序。例如：遥感地质方法、航空物探方法，水系沉积物测量和重砂测量等，不仅具有效率高、受地形和通行条件限制较少，并且能够较快地圈出成矿远景区等优点。一般来说，这些方法都是在矿产勘查初期，先于其他方法在全区内开展工作。各种地面物化探方法、工程揭露法等，虽然具有较高的精度，但是工作效率相对较低，所受限制条件也较多，故这些方法多用于已知的成矿远景区，以便直接发现矿床和圈定矿体。