综合物探技术在地质资源勘查的应用

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摘要：本文通过对邯郸实地数据分析，结合相关资料，确定了基地断裂及断裂系统的分布，对矿山地质资源开发的远景做出评价，为进一步勘查提供了依据。

关键词：重力；可控源；矿产资源

随着科学技术的发展，近几年在邯（郸）邢（台）东部平原区的地质资源开发有了突破性进展，在邯邢东部大平原成功探采地质资源井拾余眼，不但提高了经济和社会效益，同时丰富了地质资源赋存与勘探理论。根据城市总体规划，打造节能、环保的绿色城市，启动寻找到具备经济和环保价值的地质资源的计划，已经成为该地区的首要任务。

1概述

邯郸地区地层地质构造上属华北平原冀南坳陷，西邻太行山地，东为平原区，属隆起与坳陷的交界处。平原区内NNE和NWW向的两组断裂均较发育，控制着第三系和第四系的沉积，也控制着井下资源的赋存条件。勘探矿区东部属NNE向的邢台-安阳大断裂（又称邯郸大断裂），走向NE10°，倾向东。在邯郸附近，断裂下盘为三叠系，上覆较薄的第三系与第四系，上盘为侏罗系或白垩系，上覆厚千米的第三系和第四系。该断裂附近微震频繁，反映新构造运动强烈，断裂的下盘下庄、黄粱梦附近地温梯度较高。另一方面新生界基底形态向东倾斜，反映该区是东部坳陷的西翼抬起端，这些特征都有利于矿产资源的聚集。

2施工方法

2.1重力勘探。为减小累积误差，提高重力观测精度，首先建立重力基点，然后区域以此点为基准。在重力观测时采用“基点-辅助点-基点”方式检查仪器稳定性，然后进行数据采集工作，在采集工作中要进行重复观测，已达到提高数据采集精度。资料的现场要进行下面处理：①固体潮校正；②数据转换和绝对重力值换算(按ISGN-71)；③零漂校正、仪器高度校正；④布格改正。平缓地区采用下式改正：∆ghb=(.3086−0.)00419ρ式中：∆gb━布格改正值（10-5m.s-2)；h━测点海拔高程或测点与基准点的高差（m)；ρ━中间层平均密度（g/cm3)；密度ρ=2.00g/cm3；⑤地形改正△gt；⑥正常场改正；⑦纬度改正；⑧重力异常值计算∆gg∆g∆ggbt=++−0其中：为布格重力异常值（10-5ms-2）；g为测点重力绝对值（10-5ms-2）；为地形改正值（10-5ms-2）；为布格改正值（10-5ms-2)。2.2CSAMT数据采集。可控源音频大地电磁法简称CSAMT法。目前广泛应用到矿产资源勘查、水文地质勘查、工程地质勘查和环境地质勘查等多个方面CSAMT法包括一套发射系统和接收系统，数据采集采用美国产GDP-32仪器一套，以排列方式采集，一个排列测量6个~7个Ex，一个Hy。发射系统包括发电机和发射机，接收系统包括由微机控制的智能化数字接收机、磁探头和不极化电极。发射机与接收机之间距离(r)的选择与探测深度有关。原则上讲，r距离越大越好，但r过大，接收的信号减小，测量误差增大，为此要根据目的任务、探测深度和发射机的功率来选择r距离。对于不大于1km的勘探目标，一般来说只要保证r>6H即可，H代表探测深度。

3关键技术

（1）重电综合处理解释技术。美国FUGRO-LCT公司研制的地球物理数据处理、解释集成软件（LCT），提供了地震、电法、重力、钻井等资料在一个处理平台上互为约束、补充的综合反演处理解释技术。该项技术以密度间的关系为纽带，将电法解释模型转化为密度模型，为重力场正演反演提供初始密度模型。由于利用了高精度的电法资料建模，结合重力场正演、反演，结果不仅符合重力场的特征，同时与电法模型互为约束，实现了使不同内含的多学科互相渗透，克服了单方法、单参数的多解性和局限性，提高了解释结果的客观性。（2）弱信息提取技术。小子域滤波处理技术在提取断裂等异常信息时，具有比传统方法更为突出的效果。该项技术在本区可以对重力异常中包含的断裂信息进行弱信息处理，为深层断裂解释提供依据，小子域滤波处理后梯级带异常位置集中、清晰，克服了处理前梯级带异常宽缓，异常边界模糊的问题。

4资料处理及解释

4.1重力处理及资料解释。布格重力异常是地下所有密度不均匀体的共同反映，为了提取主要反映矿层顶面起伏的剩余重力异常信息，需要消除或压制叠加地壳深部重力信息。本区求取区域场主要采用插值切割的方法，从布格重力异常中减去区域场，即可消除地壳深部的重力影响，获取反映沉积盖层变化的剩余重力异常，主要反映了矿层顶面起伏变化。（1）重力水平总梯度异常计算。在布格重力异常上断裂往往表现为沿一定方向延伸的重力梯级带，重力异常等值线的扭曲往往与断裂之间的相互切割错断有关。由于布格重力异常对断裂反映为梯级带，断裂难以准确确定，为了更准确地确定断裂位置，求取了重力水平总梯度异常。水平总梯度重力异常计算是将重力梯级带转换为梯度值，其极值带更好地对应了断裂位置，从而提高了对断裂的平面分辨能力。重力水平总梯度异常极大值连线表示断裂的位置，其幅值大小反映了断裂的规模，极大值走向突变和错断代表断裂被切割和错开。小子域滤波处理技术和影像成图技术在提取断裂等异常信息时，具有比传统方法更为突出的效果。小子域滤波处理后梯级带异常位置集中、清晰，处理前梯级带异常宽缓，异常边界模糊。对重力梯级带具有较强的放大作用，是一种提高断层信息分辨率的有效手段。为了能较准确的确定断裂位置，还可以对经“小子域滤波”后的重力异常再进行重力水平总梯度处理，把重力梯级带转换为重力异常极值带，进一步提高了对断裂的分辨能力。（2）重力异常特征分析。经过区域场校正后得到本区的剩余重力异常。通过对比分析认为，所得到的剩余重力异常基本上反映了本区构造格局。根据剩余重力异常的正、负异常特征，本区可分为二正一负共三个重力异常区。①东南部重力正异常区：位于工区的东南部，整体呈近NE向分布，呈一圈闭的正异常，向东、南，西、北侧异常变负，剩余重力异常高点位于东南角附近。②中部重力负异常区：位于工区的西南部—中部，整体呈近NE向展布，该重力负异常区内，西部最低，中部次之，向东部逐渐抬升。③西部重力正异常区：位于工区的西北，整体呈近NE向展布，该重力正异常区内，西部最高，向东部逐渐降低。（3）反映断裂信息的重力异常。断层的错断往往使同一套地层在断层的两侧存在一定的落差，从而在重力异常上引起线性延伸的重力梯度陡变带，重力梯度陡变带经重力水平总梯度处理后转化为重力极值线，极值线的连线位置即为断裂发育的位置。由所提取的主要反映基底断裂的重力异常信息表明，工区断裂发育，依据反映断裂的重力水平梯度异常值的展布特征，本区规模较大的断裂主要可分为三组，一组为一条近NE走向断裂，另二组为两条在南端呈NNE走向、北端为NE走向的断裂。4.2电法资料处理及异常特征分析。（1）现场数据处理。高频电磁法（AMT）采集的是时间序列的电磁场信号，首先对时间序列信号进行挑选，剔除干扰大的信号，然后转换成频率域信号，求得阻抗张量，再计算出频率域的视电阻率和相位。（2）静态位移校正。由于浅层电性不均匀体的存在，使两支视电阻率曲线分离，而相位曲线重合，这种现象就叫静态效应。直接对存在静态效应的曲线进行反演解释必然产生偏差甚至错误，必须对其进行校正，才能使反演结果较可信真实。本次采用曲线平移法、空间或中值滤波技术对CSAMT剖面进行静位移校正方法，可有效减小或压制静态位移。（3）反演处理。野外观测数据计算得到视电阻率曲线与地下的地电结构是复杂的非线性关系，需要用特定的反演方法把时间域数据转化成电阻率-深度的关系，反演电阻率等值线的变化反映了地下电性层的变化特征，是实际岩层电电阻率特性的宏观响应，是重要的解释图件，通过这些图件直观的了解地下电性特征及电性层的分布情况。反演剖面具有明显的界面，在地质解释时就可以在剖面上追踪层位、电性层划分，电性层之间的关系，沿水平和垂直方向的变化情况等，可以定性地了解沿测线电性层的起伏形态和纵向上的变化规律、基底的起伏、断层的分布。4.3资料综合解释。（1）断裂的展布规律。利用重力、电法资料判别断裂存在的依据：①布格重力异常图上沿一定方向延伸的重力异常梯级带，重力异常等值线的扭曲以及重力异常走向突变带和不同特征的重力异常分界等；②重力水平总梯度异常上沿一定方向延伸的极大值连线，能较好地指示出断裂的平面位置；③断层、破碎带在电法资料的特征为：主要是依据电阻率等值线的形态变化特征判别的，在断层及破碎带表现为数值发生突变，等值线形态扭曲、倾斜或直立。④依据电阻率断面图上低阻异常的等值线密集处（梯度变化最大处）确定断层破碎带的边界。⑤其它物探、地质资料反映的断裂。（2）局部构造分布特征。局部重力异常是局部构造研究的基础，布格重力异常对具有一定面积和幅值的局部异常有显示，而重力垂直二次导数异常，不仅可以提高重力异常横向分辨率，而且可以比较直观地圈定出重力异常范围。通过对重力垂直二次导数异常分析，认为局部重力异常展布方向基本受控于所在凹陷的展布方向及断裂控制，成排成带分布。

5矿山地质资源分析

根据对平原区勘查可知，一般在凹陷区内的凸起或凹凸过渡带，有利于矿物质聚集，有可能产生地质资源异常。因此，根据邯邢东部平原区基底构造，具有矿产资源聚集的地质构造条件。根据本次勘探成果，第四系及上第三系仅约370m，尽管上第三系具有“源、储、盖、通”资源要素，在本区有很好的开发潜力。

6结论

重力勘探和可控源相结合是区域矿产资源地质普查中的一种快捷、经济、有效的方法。但是由于不同测区地质条件不同，区域面积不同，以及工作区域干扰等影响，极大降低了资料解释的精度，必须要实际情况中采取相应技术手段，加强野外数据采集的质量，资料处理及解释的研究才能获得可靠有效的勘探效果。

作者:王结清 单位:中国煤炭地质总局地球物理勘探研究院