地震勘探尋找深部隱伏礦體簡介

地震勘探尋找深部隱伏礦體姓名：周建勇學號：2001140320（中國地質科學院)摘要：自然資源中最重要的組成部分是礦產資源，也是人類社會發(fā)展的關鍵物質基礎。新形勢下，社會經濟對能源的要求也越來越高，而我國的礦產勘查技術還較落后，加強地質礦產地勘察，必須要提高地質礦產勘查及找礦的技術。在礦產資源方面，我國今后10年所需的45種主要礦產中有1／4不能滿足國民經濟建設的需要，一些大宗礦產(如銅、鐵、錳、鉻、貴金屬及磷、鉀鹽等)的探明儲量或優(yōu)質礦不足，缺口較大，礦業(yè)形勢十分嚴峻。在隱伏大型金屬礦床的勘查方面，目前的地球物理勘探手段在探測深度和定位精度上都存在一定問題。地震勘探是彌補這一缺陷的重要技術，本文簡單介紹幾種地震勘探技術和地震勘探發(fā)展方向。1引言多年來，電磁法、激發(fā)極化法和重力勘探等非地震地球物理方法是金屬礦勘探的主要方法．當?shù)V體埋藏較淺(<500m)時，這些方法的勘探效果較好，但由于方法原理中固有的缺陷，其勘探能力和精度隨著勘探深度的增加急劇下降。與之相比，地震方法具有精度高、探測深度大、分辨率高和探測結果準確可靠等特點，可以彌補重、磁、電方法在尋找深部隱伏礦方面的不足。在地質找礦難度日益增大，以尋找盲礦和深部隱伏礦為中心的勘探形勢下，地震方法再次引起人們的重視。事實上，很長時間以來，人們就認識到開發(fā)有效的地震方法來解決金屬礦勘探的必要性。20世紀80年代，Green等在加拿大地盾區(qū)，為了尋找放射性核廢物藏址，利用地震方法對地下復雜的裂縫系統(tǒng)進行成像；其后，Petorius等聯(lián)合應用地震和測井方法對南非Witwatersrand盆地的主要地質構造進行成像．這兩個重要的應用實例不僅證明了地震方法用于硬巖勘探的潛力，而且引發(fā)了近十幾年來各國學者對金屬礦地震勘探方法理論與應用技術的系統(tǒng)研究．由于綜合地震方法技術的探測深度范圍較大，且分辨率較高，并可獲得從淺至深的地質構造信息，能夠對地下精細結構進行探測，達到多目標深度勘探的目的，特別適合于災后覆蓋地區(qū)或者荒漠戈壁區(qū)開展工作，以解決覆蓋區(qū)下的控礦構造、與礦體有關的局部不均勻體和隱伏巖體分布等地質問題。2國內外研究現(xiàn)狀早在20世紀50年代，前蘇聯(lián)首先進行了橫波勘探的研究和實踐，后來法國、美國、加拿大、德國等也相繼開展工作，主要是為解決油氣藏、煤炭等資源勘探的特殊問題而提出的。由于地震方法在穿透深度和分辨率上的優(yōu)勢，國外自20世紀80年代以來，已廣泛開展了用地震勘探尋找隱伏金屬礦的研究，所采用的技術主要是縱波反射地震，如澳大利亞、加拿大、美國、英國、南非、瑞典和德國等國家，取得了一些成功的經驗，但目前還沒有達到生產普及實用階段。例如：瑞典MartsGustavsson等進行過井間地震方法勘探鐵礦的實驗，證明地震方法用于陡傾構造效果明顯。澳大利亞學者進行過多方面礦產物探的探索試驗。美國學者進行2D和3D地震方法勘探金屬礦試驗，在新墨西哥斑巖銅礦上取得了一定效果。加拿大一批學者進行過卓有成效的金屬礦地震勘探，DavidW．Eaton等指出現(xiàn)代的地震勘探數(shù)字記錄裝備完全適用于礦產勘探，高頻地震成像技術是未來的趨勢英國與南非學者聯(lián)合進行了多項地震方法勘探金屬礦的研究工作，GrahamStuart及MarkA．S．Gibson在南非進行了3D地震勘探尋找金礦的研究。3D地震不僅可以提供預期礦體層的結構和深度，而且能夠提供詳細的3D地震屬性分析，還能提供小規(guī)模斷層(10～20m范圍)的重要信息以及礦區(qū)巖性變化。C．C．Petorius等人進行3D反射地震勘探南非金礦的研究，在過去二維地震勘探經驗和資料的基礎上，成功地借助三維地震描述了從1000到3500m深度范圍內的3D地質結構，得到從20m到1200m的斷層成像，由3D地震數(shù)據(jù)重建的礦脈陰影俯視圖，分辨率高，形象直觀。德國學者BendMilken等2000年在北美Bradbury盆地大型銅一鎳礦區(qū)投入3D地震方法進行礦產勘探試驗，表明高分辨率地震方法能夠提供廣闊的攆測半徑(范圍)多達數(shù)百到數(shù)千米，并且能夠進行準確的深度估計。在我國自20世紀90年代就開始嘗試二維縱波地震勘壹金屬礦的試驗研究工作，在研究程度較高的老礦區(qū)控礦構造等探測方面取得了一定效果。大量學者進行了金屬礦縱波反射地震技術的調研?？尚行苑治觥①Y料處理、存在的問題、發(fā)展方向等探討研究，指出反射地震搛測隱伏金屬礦的潛力。呂慶田等總結了銅墟獅子山金屬礦地震反射結果及對區(qū)域找礦的意義．表明在地表到地下2km范圍內，按照“巖體+賦礦屢位”的找礦模型在銅陵礦集區(qū)進行深部我礦仍有巨大潛力，TonglinLi用反射地震方法研究新疆土烏斑巖銅礦沉積構造．結果表明地震方法對于淺層．適度憤斜的斑巖銅礦的側面成像是一個很好的輔助工具．尤其對于礦區(qū)鉆井前確定深部剖面的結構謳有意義，綜上所述，金屬礦縱波地震勘探方法在國內外電日益受到重視，已完成一定的試驗研究．取得了部分效果．展示出較強的發(fā)展漕力。3金屬礦地震勘探采用的方法技術及其現(xiàn)狀3.1反射波法在地震勘探中，反射波法是最常用的一種方法技術。在金屬礦勘探中，反射波法主要用于探測與金屬礦有關的地質構造(控礦構造或破礦構造)、圈定斷層，確定含礦構造的形態(tài)、研究基巖(底)起伏、探測沉積金屬礦或似層狀金屬礦等，用于間接找礦。Huhlin等利用反射波地震勘探方法成功地對發(fā)育在花崗巖層中的裂縫帶以及2km以內的主要地質構造進行成像。指出地面反射波地震勘探方法能夠對傾角高達60?！?0。的構造進行成像。同時對用于硬巖勘探的地震資料采集和處理方法進行了總結．Drummond等根據(jù)成礦系統(tǒng)理論，在澳大利亞北部MountIra礦區(qū)利用反射波地震方法對地下控礦構造(Paroo斷層)進行成像，從而圈定礦體所在部位。在地震剖面的兩側，Paroo斷層近直立展布，并且橫切來自UrquhartShale層(該區(qū)主要含礦層)，連續(xù)性較好的強反射軸；向東，Paroo斷層傾角變緩；其最淺控礦構造向北部延伸。結果證明，反射波地震方法能夠查清區(qū)域窄曠構造的展布形態(tài)。Greenhorn等利用反射波地震方法在巷道內對已開采礦體采掘面下部的構造進行勘探，利用三分量VSP成像技術對未知礦體分布范圍和控礦構造進行探測。此外，在其他多個國家多個地區(qū)的二維、三維地震試驗中，利用反射波地震成像技術來確定主要地層分界面、斷裂展布和控礦構造形態(tài)，從而達到尋找隱伏塊狀硫化物礦體的目的。內蒙古準蘇吉花斑巖性鉬礦是一個中型金屬礦床，受勘探成本的限制，沒有進行打鉆。無法對深部的礦體和控礦構造進行探測。我們在此采用了高精度放射地震測量。采用兩套大功率地震儀，5m道間距，960次接收，80次水平疊加的方法，獲得了清晰的能反映地下地質情況的高精度反射地震剖面，為尋找深部隱伏礦體確定了新的靶區(qū)。拜仁達壩多金屬礦是一個新開發(fā)的礦山，勘探程度較低，一些問題尚不完全清楚。地質上認為在41號測線以西被第四系覆蓋的NE走向的山谷可能為一幾何尺度較大的斷層。若該斷層存在應為一導礦斷層，該斷層附近還應有容礦斷層。希望通過本次地震方法探測該山谷是否與斷層有關，并根據(jù)鉆孔揭示的礦體追蹤礦體的橫向延伸。根據(jù)擬解決的地質問題，我們系統(tǒng)的展開了高精度反射地震和地震層析試驗探測，獲得了高質量的地震資料，并取得了以下成果：根據(jù)獲得的地震剖面，對礦體進行橫向追蹤，從而研究礦體的橫向分布。根據(jù)探測結果發(fā)現(xiàn)在鉆孔ZK405和ZKSW1之間存在一條幾何尺度較大的斷層，該斷層為NE向的華力西期斷裂，魏道礦斷層，控制礦區(qū)的巖脈分布。由此推測該斷層以西還有多金屬礦體分布。該結果如今已被證實。采用1s的記錄長度和較大的能量炸藥震源激發(fā)地震波，基本上沒有得到石英閃長斑巖底界面的反射，推測該區(qū)石英閃長巖較厚，為2000m。3．2折射波法參考文獻[1]EatonDW．MilkereitB。SalisburyMH．SeismicmethodsfordeepmineralexplorationsMaturetechnologiesadaptedtonewtargets[J]．TheLeadingEdge．2003，6(22)：580—585．[2]GrinAG，MariJA．Sub-horizontalfracturesinagranitepluton：TheirdetectionandimplicationforradioactivewastedisposalCJ]，Geophysics，1983，ll(48)：1428-1449．[3]AdamE，PerronG，ArnoldG，etaL3-DseismicimagingforVMSdepositexploration，Matagami,Quebec[A]．In：EatonDW，MilkereitB，SalisburyMH,eds．Hard-rockSeismicExploration[C]．Tulsa：SocietyofExplorationGeophysicists，2003：181—193．[4]PretoriusCC，MullerMR，LarrogueM，eta1．Areviewof16yearsofhardrockseismicontheKalevalaCarton[A]．In：EatonDW，MilkereitB，SalisburyMH，eds．HardrockSeismicExploration[c]．Tulsa：SocietyofExplorationGeophysicists。2003：247-268．[5]孫明，林霸．金屬礦地震散射波場的數(shù)值模擬研究[J]．地質與勘探，2001。4(37)：68-70．·[6]徐明才，高景華，柴銘濤，等．用于金屬礦勘查的地震方