勘探地球物理技術(shù)

礦產(chǎn)勘探地球物理技術(shù)：從原理到應(yīng)用31引言—兩個原理模型2勘探技術(shù)—儀器設(shè)備勘探技術(shù)—新方法匯報提綱/2

/4勘探趨勢：從礦床到成礦系統(tǒng)勘探地球物理：原理模型一、引言-兩個模型LiYaoguo，2013磁法直流電法電磁法天然場電法法反射地震LiYaoguo，2013一、引言-兩個模型勘探地球物理：原理模型LiYaoguo，2013原理模型的數(shù)學(xué)描述：一、引言-兩個模型數(shù)據(jù)處理：把一次場（源場）、地形、地表、路徑儀器響應(yīng)、干擾等影響去掉，保留探測目標的響應(yīng)（二次場）；反演及解釋：恢復(fù)目標體的空間形態(tài)和物質(zhì)屬性，給出合理的地質(zhì)解釋勘探地球物理：工作模型（工作流程）幾個值得注意的關(guān)鍵環(huán)節(jié)（貫穿整個模型）：施工設(shè)計：采樣間隔與網(wǎng)格化數(shù)據(jù)處理（異常改正、分離、去噪等）：經(jīng)驗與判斷反演解釋：2D與3D反演與地質(zhì)解釋一、引言-兩個模型采樣定律告訴我們什么？1、目標導(dǎo)向：明確或估計地球物理調(diào)查目標的空間尺寸、形態(tài)；2、合理設(shè)計地球物理測量的點、線距，2D或3D3、點、線距離都要小于調(diào)查目標空間尺寸的2倍以上1、施工設(shè)計Dentith，2013一、引言-兩個模型Nyquist采樣定理：連接連續(xù)（時空）信號和離散信號的基本橋梁Fc截至頻率=1/2?采樣頻率大于2倍的信號最高頻率，可以完全恢復(fù)信號采樣頻率小于信號最高頻率，不能恢復(fù)信號，產(chǎn)生假異常兩個實例：點、線距離設(shè)計對能否發(fā)現(xiàn)異常和確定異常的真實形態(tài)致關(guān)重要Dentith，2013幅值、形態(tài)有很大影響，直接決定解不同點線距對異常釋結(jié)果（右圖）一、引言-兩個模型白線采樣線距網(wǎng)格化間距大小的選擇：太小：引起串珠狀或豆莢狀異常太大：引起低頻假異常原則：數(shù)據(jù)平均點距的1/2測點太稀易產(chǎn)生“牛眼”異常Dentith，2013一、引言-兩個模型當(dāng)線距與點距相差較多時（1:10或1:20），網(wǎng)格化方法的選擇極為重要，一般以1/5或1/3線距為網(wǎng)格化間距點、線距不匹配造成的串珠、香腸狀異常、臺階、梯狀異常點線距不匹配造成假異常A和BDentith，2013一、引言-兩個模型2、位場分離（區(qū)域-局部場分離）位場是一個三維體積效應(yīng)，由上地幔和地殼所有物性差異產(chǎn)生場的總和異常通常淹沒在由下列場源形成的“區(qū)域異?！敝校?/p>

(i)更大的場源；(ii)更深的場源；(iii)或更遠的場源.LiYaoguo，2012一、引言-兩個模型兩個典型例子Dentith，2013一、引言-兩個模型位場分離方法：最小平方擬合:使用簡單多項式（二階、三階趨勢）擬合區(qū)域場濾波法：把長波場分量當(dāng)做區(qū)域場；在空間域和頻率域都有效“剝皮（Stripping）法”：通過對區(qū)域場源的正演模擬，去掉區(qū)域場Dentith，2013一、引言-兩個模型區(qū)域-局部異常分離理論模型一、引言-兩個模型總場

剩余異常效果：?基本近似?

剩余異?；僉S估計的區(qū)域異常理論區(qū)域異常（1）最小平方擬合:一、引言-兩個模型LiYaoguo，2012地下700米測量精度要求：磁法測量精度要求10-20nT;重力測量需要30-40微伽；地下1500米測量精度要求：磁法測量精度要求5-10nT;重力測量要求10-20微伽上圖為安徽泥河鐵礦重磁場及3D反演結(jié)果。精確定位礦體的深度和形態(tài)礦體重力異常分離對認識礦體分布空間范圍起到關(guān)鍵作用位場分離后的礦體異常一、引言-兩個模型地面高精度磁異常泥河鐵礦原始布格異常重力異常呂慶田等，2008（2）頻率域濾波法：

在頻率域?qū)⒛茏V的高頻部分與低頻部分分開。基本假定：長波長的能量代表區(qū)域異常，短波長能量代表局部異常，具體計算流程如下：低通濾波：提取區(qū)域場，通常與方向?qū)?shù)一起組合高通濾波：提取局部場一、引言-兩個模型效果：?近似程度差?

剩余異常畸變?yōu)V波估計的區(qū)域異常理論區(qū)域異常剩余異常一、引言-兩個模型濾波法的基本要求：數(shù)據(jù)必須是網(wǎng)格化數(shù)據(jù)平面數(shù)據(jù)觀測假設(shè)，數(shù)據(jù)是平面數(shù)據(jù)在能譜上，區(qū)域異常和局部異常不能重疊過多數(shù)據(jù)范圍要遠大于擬提取的局部異常范圍濾波法的優(yōu)缺點：使用FFT，快速易行快速處理大區(qū)域數(shù)據(jù)高度依賴于頻譜特性經(jīng)常使提取異?；円?、引言-兩個模型（3）基于反演的“剝皮”法（基于反演的位場分離）A：大尺度反演B：扣除局部異常區(qū)域，進行正演C=A-B：異常數(shù)據(jù)D、反演解釋ABLiYaoguo，2012一、引言-兩個模型局部場源區(qū)域場源LiYaoguo，2012一、引言-兩個模型大范圍反演真實模型一、引言-兩個模型剝皮法結(jié)果理論值一、引言-兩個模型為什么要開展反演解釋？由于重磁、直流電場為靜態(tài)、彌散場，每個數(shù)據(jù)受地下所有物質(zhì)影響數(shù)據(jù)中的關(guān)于場源的信息是混亂，不清楚的“模型域”的地質(zhì)解釋比“數(shù)據(jù)域”容易很多了解深度信息這是一個測區(qū)的磁法數(shù)據(jù)，地下有幾個磁性體？3、地球物理反演：為什么？LiYaoguo，2012一、引言-兩個模型擬斷面顯示1)數(shù)字模擬實驗：單個良導(dǎo)體，觀測數(shù)據(jù)加5%噪聲LiYaoguo，2012一、引言-兩個模型2)地表增加若干小的良導(dǎo)體干擾一、引言-兩個模型0100-10082N-spacing45120實驗數(shù)據(jù):直流電阻率0100-10082N-spacing4126擬斷面大致反映地下良導(dǎo)體位置干擾情況下，地下良導(dǎo)體位置在何處?一、引言-兩個模型2D反演結(jié)果:單一柱體單極-偶極;n=1,8;a=10m;一、引言-兩個模型實例：地表加干擾的單一柱體反演結(jié)果單極-偶極;n=1,8;a=10m;一、引言-兩個模型理論模型正演反演模型正演反演的幾點重要認識：1、反演是一種重要地質(zhì)解釋手段；2、反演不是數(shù)字游戲，隨著地質(zhì)約束的不斷增加，多數(shù)據(jù)聯(lián)合反演解釋技術(shù)的進步，反演逐漸演變?yōu)橐环N綜合地質(zhì)解釋方法；3、反演的多解性將隨著地質(zhì)約束的增加、多數(shù)據(jù)的聯(lián)合反演，將逐漸消失。一、引言-兩個模型地質(zhì)約束反演:正確方向的跨越一、引言-兩個模型31引言—兩個原理模型2勘探技術(shù)—儀器設(shè)備勘探技術(shù)—新方法匯報提綱/32

/4勘探趨勢：從礦床到成礦系統(tǒng)江蘇省地質(zhì)調(diào)查院學(xué)術(shù)講座之一航空地球物理技術(shù)新進展航空重力及重力梯度測量系統(tǒng)；GedexSystem公司宣稱其高分辨率重力梯度系統(tǒng)（HD-AGG）在空間分辨率為60m的情況下，分辨率已經(jīng)達到1EotvosHz-1/2。航空磁場總場測量、梯度及張量測量系統(tǒng)；直升機吊艙式和固定翼時間域航空電磁探測系統(tǒng)；半空間航空瞬變電磁測量系統(tǒng)；航空伽馬能譜測量系統(tǒng)；無人機航磁、航放測量系統(tǒng)等

形成了測量參數(shù)多樣、平臺可選擇、實時GPS定位的完整的航空地球物理勘查技術(shù)體系。Terraquest’sPocoHelicopterTDEMsysteminflight二、勘探技術(shù)—儀器設(shè)備分布式三維激電探測系統(tǒng)。

QuantecGeoscience公司ORION3D系統(tǒng)同時采集直流DCIP和MT信息，像地震勘探一樣實現(xiàn)快速、高效的3D覆蓋；自動智能重磁測量系統(tǒng)。Scintrex公司的CG-6高精度重力儀分辨率達到1微伽，同時實現(xiàn)自動測量、野外“藍牙”傳輸和“遙控”測量；三維電磁探測系統(tǒng)。CroneGeophysics公司的Mark73DE-SCAN系統(tǒng)探測深度達到4000m；高溫超導(dǎo)傳感器（HTS）和低溫超導(dǎo)傳感器（LTS）使TEM探測深度更深、信噪比更高；超寬頻帶（BMT）MT感應(yīng)式傳感器使AMT和MT測量一次完成，大大提高了探測效率；井中重力和全波形TEM技術(shù)已經(jīng)成為常規(guī)勘探手段，極大提高了對“盲礦體”的識別能力；全三維反演解釋、多數(shù)據(jù)類型聯(lián)合反演、巖性填圖和綜合建模技術(shù)極大提高了深部資源探測的準確性，實現(xiàn)4000米甚至更深的探測能力。地面及井中地球物理探測技術(shù)二、勘探技術(shù)—儀器設(shè)備航空重力測量技術(shù)逐漸成熟，開始應(yīng)用于礦產(chǎn)、油氣勘查，目前的精度更適合區(qū)域地質(zhì)調(diào)查TAGS和地面重力比較1、航空重力及梯度梯度測量系統(tǒng)從重力儀或加速度計測量的比力信息中扣除載體的運動加速度，得到重力值。二、勘探技術(shù)—儀器設(shè)備TAGSSystemGT-1A型航空重力儀AIRGravSystem搭載AIRGravSystem的飛機TAGSInstallationintoAiresNavajoTurnkeyAirborneGravitySystem(TAGS)二、勘探技術(shù)—儀器設(shè)備ARKeXcommencesbuildofnextgenerationsuperconductinggradiometerthe‘EGG’2004-2008重力梯度測量系統(tǒng):美國BellAerospace公司的Air-FTG（全張量梯度）系統(tǒng)，澳大利亞BHP公司的Falcon航重梯度綜合勘查系統(tǒng)，英國ARKeX公司的超導(dǎo)重力梯度儀EGG等BellGeospaceacquiresFTGdatainGOM1stcommercial3D-FTGsystemavailableFUGRO(FALCON)Geotech’sGT-2Agravimeter.Air-FTG3D重力梯度測量系統(tǒng)二、勘探技術(shù)—儀器設(shè)備旋轉(zhuǎn)加速度計重力梯度儀——商業(yè)應(yīng)用，成熟技術(shù)超導(dǎo)重力梯度儀——研究熱點，準實用技術(shù)原子干涉型重力梯度儀——探索階段、試驗樣機，前沿研究航空重力梯度技術(shù)的總體現(xiàn)狀：ARKeX公司自行研制Gedex公司和馬里蘭大學(xué)聯(lián)合研制力拓公司和西澳大學(xué)聯(lián)合研制二、勘探技術(shù)—儀器設(shè)備世界典型礦床（煤田和鹽丘型油藏）重力異常與信號波長關(guān)系圖；幾個航空重力系統(tǒng)的噪聲水平(i.e.,Carson直升機系統(tǒng)1996,Carson1995,LCT1996和Sander2003固定翼系統(tǒng))以及基于GPS的加速度測量噪聲水平AdaptedfromFrankvanKann，2004鉛鋅礦煤礦油氣田鉛鋅礦二、勘探技術(shù)—儀器設(shè)備2mgal世界典型礦床的重力梯度與波長關(guān)系圖.同圖顯示對應(yīng)梯度測量系統(tǒng)的噪聲水平AdaptedfromFrankvanKann，2004二、勘探技術(shù)—儀器設(shè)備鎳礦銅金氧化礦鐵礦金剛石煤礦基本金屬目前的主要系統(tǒng)對世界典型礦床的探測能力AirborneGravimetry：代表當(dāng)前航空重力的探測能力FalconGravity：代表當(dāng)前5E精度旋轉(zhuǎn)加速度計航空重力梯度系統(tǒng)的探測能力VK-1Gravity：代表下一代1E精度超導(dǎo)航空重力梯度系統(tǒng)的探測能力AdaptedfromAirborneGravity2010二、勘探技術(shù)—儀器設(shè)備Kimberlite,Abnerregion,NorthernTerritory,Australia

從GDD數(shù)據(jù)中圈出了一個20E的異常，鉆孔證實在地下10m發(fā)現(xiàn)了一個1.3公頃的主管狀巖脈，旁側(cè)發(fā)現(xiàn)了一個0.3公頃的次級巖脈。2005年打鉆發(fā)現(xiàn)了一個金剛石礦。找礦實例二：尋找金伯利巖脈二、勘探技術(shù)—儀器設(shè)備實例三：鐵氧化物銅金型礦床勘探IOCG,ProminentHill,Australia

上圖是花了幾年做的地面重力垂向一階導(dǎo)數(shù)，下圖是FALCON?AGG系統(tǒng)兩周測量結(jié)果二、勘探技術(shù)—儀器設(shè)備時間域航空電磁系統(tǒng)：向地下發(fā)射瞬變電磁場脈沖，接收地質(zhì)體產(chǎn)生的二次場，研究地下地質(zhì)體的電性體分布特征，實現(xiàn)地質(zhì)勘查目標。天然場航空電磁系統(tǒng)：利用天然場源，分別在空中接收垂向大地電磁信號、在地面接收水平正交的大地電磁信號，計算傾子并反演解釋，實現(xiàn)地質(zhì)勘查目標。陳斌等，20212、航空電磁法技術(shù)：主動源電磁探測技術(shù)發(fā)展趨勢：降低發(fā)射頻率、增大發(fā)射磁矩、采用直升機平臺；高溫SQUID磁傳感器提高測量精度；全波場反演提高反演可靠性。HeliGeotemAeroTEMVTEMsystemSkyTEMsystem二、勘探技術(shù)—儀器設(shè)備二、勘探技術(shù)—儀器設(shè)備我國直升機航空電磁系統(tǒng)研制歷程：陳斌等，2021硬支架系統(tǒng)直徑發(fā)射電流發(fā)射磁矩動態(tài)噪聲探測深度備

注CHTEM-I(863研發(fā))12米490A250,000Am2±50nT/s280米“十一五”完成CHTEM-II(863研發(fā))12米550A280,000Am2±15nT/s320米“十二五”完成CHTEM-III(項目研發(fā))12米624A352,860Am2±1.2nT/s400米“十三五”完成VTEMTM17.4米243A240,000Am2±1nT/s350米Geotech公司軟支架系統(tǒng),因其磁矩、噪聲和CHTEM-III相近因此一起比較VTEMLITE17.6米329A320,000Am2±0.243—±0.96nT/s400米Geotech公司軟支架系統(tǒng)，指標為其在川藏線實測數(shù)據(jù)指標。軟支架系統(tǒng)直徑發(fā)射電流發(fā)射磁矩動態(tài)噪聲探測深度備

注CHTEMs-I(項目研發(fā))32米424A1,364,000Am2±0.4nT/s650米“十三五”完成VTEMMax35米260A1,000,000Am2±0.8nT/s700米Geotech公司系統(tǒng)VTEMPlus26米295A625,000Am2±0.5nT/s650米Geotech公司最常用系統(tǒng)天然場系統(tǒng)直徑

動態(tài)噪聲探測深度

CHMT-I(項目研發(fā))8.5米

優(yōu)于1%1500米“十三五”完成ZTEM7.4米

優(yōu)于1%2000米Geotech公司系統(tǒng)二、勘探技術(shù)—儀器設(shè)備陳斌等，2021與國外同類系統(tǒng)主要技術(shù)指標對比航空電磁法－－圈定咸水、半咸水、淡水、圈定地下鹵水體二、勘探技術(shù)—儀器設(shè)備無人機航空物探（磁/放）綜合測量系統(tǒng)航磁：CS-3銫光泵儀，動態(tài)噪聲≤70pT，轉(zhuǎn)向差≤1.0nT，總精度優(yōu)于1.65nT航放：下視16升，256道，自動數(shù)字穩(wěn)譜儀，分辨率±0.22%，峰漂±0.67道航測：航高≥120m地形起伏，偏航距≤15m，航程1600km/10h（單磁），測控范圍200km（視距，地面控制），800km（海事衛(wèi)星）無人機航磁二、勘探技術(shù)—儀器設(shè)備無人機航空物探（磁/放）綜合測量系統(tǒng)二、勘探技術(shù)—儀器設(shè)備多旋翼無人機航磁系統(tǒng)無人直升機航磁系統(tǒng)航空放射性探測系統(tǒng)RS-6011、數(shù)據(jù)質(zhì)量優(yōu)勢夜航測量時干擾小,飛控電腦精確控制飛行高度和偏航距，不疲勞，不受陽光等干擾，窗簾效應(yīng)影響明顯由于傳統(tǒng)航空物探2、測量效率高單架次8小時（約1600km），可夜航，一飛行日可多架次執(zhí)飛，可一站多機同時測量，相同時間段內(nèi)測量效率是傳統(tǒng)航空物探的1.5～2倍（A）CH-3無人機(B)Y-12有人機飛行高度統(tǒng)計（A）CH-3無人機(B)Y-12有人機無人機和有人機航磁ΔT等值線陰影圖對比（3000測線千米，1∶5萬）

二、勘探技術(shù)—儀器設(shè)備傳統(tǒng)同剖面二維DC/IP觀測

裝置單極-單極（pole–pole）單極-偶極（pole-dipole(PDR)單極-偶極（pole-dipole(PDL)偶極-偶極（dipole–dipole）中梯（溫納，Wenner）IVIVIVIVIV缺點：天然或人為噪聲AB與MN嚴格同剖面，空間分辨率差深度淺（n<6，受電纜長度限制）McDermott礦床IP反演剖面據(jù)LiYG等，20123、三維激發(fā)極化—3DDCIP二、勘探技術(shù)—儀器設(shè)備Newmont的NEWDAS3DIP采集系統(tǒng)NEWDAS系統(tǒng)特點：4-通道,無線或有線，高密度采樣（實時數(shù)據(jù)監(jiān)控和分析）分布式數(shù)據(jù)存儲與回放，GPS控制所有時間，并提供觀測位置信息使用遠參考噪聲壓制，新型便攜5kW高壓發(fā)射使用電流監(jiān)控和反褶積策略可以使用3D規(guī)則或隨機網(wǎng)絡(luò)觀測和任意位置發(fā)射關(guān)鍵技術(shù)：無線采集與現(xiàn)代電子技術(shù)（現(xiàn)場監(jiān)控和分析、噪聲壓制）GPS時間同步3DDC/IP反演模擬技術(shù)（UBC-GIF，DCIP3D）二、勘探技術(shù)—儀器設(shè)備位于WesternCordillera,Maricunga成礦帶

強烈熱液蝕變

地面磁測,CSAMT和ORION3DDCIP/MTCerroDelMedioSantaCecilia----4600m----3600m智利SantaCecilia斑巖銅金礦床

3DDCIP-MT探測實例據(jù)N.Bournas等，2013二、勘探技術(shù)—儀器設(shè)備IntensehydrothermalalterationPeripheralpropyliticIntermediateargillicAdvancedargillicSilicificationQz-alunite-clay-PyMz-intrusion1km據(jù)N.Bournas等，2013二、勘探技術(shù)—儀器設(shè)備地面磁測，線距：100米，顯示環(huán)狀結(jié)構(gòu)垂向二階倒數(shù)：高低梯度帶大致圈出蝕變范圍磁化率反演：藍色區(qū)域指示因蝕變而降低的磁化率據(jù)N.Bournas等，2013二、勘探技術(shù)—儀器設(shè)備539Currentinjections(Transmits)300(

)receiverdipoles(150m)50DAUs(loggers)Objective:3DimagingofmineralizationandalterationORION3DSurvey(Fall2012)據(jù)N.Bournas等，2013二、勘探技術(shù)—儀器設(shè)備3D電阻率模型N1km據(jù)N.Bournas等據(jù)N.Bournas等，2013Surveyresultsfromalarge-scale3-DchargeabilitysurveybyOuantec.二、勘探技術(shù)—儀器設(shè)備N3D激發(fā)極化模型

1km據(jù)N.Bournas等據(jù)N.Bournas等，2013二、勘探技術(shù)—儀器設(shè)備Discoveryholes(1400and1700m)Mineralizationover1000mAu0.2g/tCu0.25%Mo80ppmDiscoveryholes(2011)0.7kmCSAMT據(jù)N.Bournas等，2013二、勘探技術(shù)—儀器設(shè)備Astana3-DIP測量

據(jù)LiYG等，2013二、勘探技術(shù)—儀器設(shè)備AstanaDCIP3D結(jié)果ColorRange:Red>500,Purple<30ohmmeters據(jù)LiYG等，2013二、勘探技術(shù)—儀器設(shè)備DCIP3D反演模擬結(jié)果據(jù)LiYG等，2013二、勘探技術(shù)—儀器設(shè)備DCIP3D極化率模型DCIP3D電阻率模型據(jù)LiYG等，2013二、勘探技術(shù)—儀器設(shè)備加拿大Quantec公司Titan分布式電磁系統(tǒng)：3DIP+MTDCIP&MT的完美組合3DDCIP+MT二、勘探技術(shù)—儀器設(shè)備Titan24在薩德貝里Norman礦區(qū)試驗結(jié)果，驗證該技術(shù)有能力發(fā)現(xiàn)1000－2000米深的礦層（Norman2000礦層）二、勘探技術(shù)—儀器設(shè)備31引言—兩個原理模型2勘探技術(shù)—儀器設(shè)備勘探技術(shù)—新方法匯報提綱/67

/4勘探趨勢：從礦床到成礦系統(tǒng)礦物名稱密度（g/cm3）Vp（km/s）Vs（km/s）泊松比波阻抗×105g/cm2sPyrite(黃鐵礦)4.917.994.940.1939.2Sphalerite（閃鋅礦）4.075.442.800.3222.1Chalcopyrite（黃銅礦）4.285.122.490.3521.9Pyrrhotite（磁黃鐵礦）4.714.602.730.2321.7Pentlandite(鎳黃鐵礦)4.684.562.950.1421.3Bornite（斑銅礦）5.074.402.070.3622.3Galena（方鉛礦）7.513.692.110.2627.7普通硫化物在200Mpa室溫下的聲學(xué)參數(shù)Harvey,1997；Salisbury,etal.,19961、金屬礦地震技術(shù)：（1）物性前提三、勘探技術(shù)—新方法硫化物礦石和硅酸鹽巖石速度—密度關(guān)系曲線圖，圖上疊加波阻抗（Z）曲線（Saliburyeral.,2003）

黃鐵礦與酸性脈石：速度增加密度增加閃鋅礦、黃銅礦、磁黃鐵礦與脈石：密度增加，速度降低多數(shù)硫化物礦石，相對于酸性巖石，可成為反射體；一些甚至對任意巖石，在幾何條件滿足情況下，可稱為反射體。三、勘探技術(shù)—新方法（2）分辨率問題。解決控礦構(gòu)造，甚至直接探測礦體50Hzwavelength垂向分辨率:最小可分辨的構(gòu)造，比如,薄層的頂和底板

LITHOPROBE反射地震的典型分辨能力:震源頻率： 10–80Hz速度范圍： 3–8km/s垂向分辨率范圍：10–200mAfterClowes,2011三、勘探技術(shù)—新方法Z0FresnelZone可分辨的水平兩個反射體橫向分辨率：TypicalLITHOPROBEreflectionexperiment

淺層地殼

5km:

<500m

（水平分辨）Moho(35km):

~2.5km（水平分辨）取決于速度(v),

頻率(f)和深度(z)Z0+l/4三、勘探技術(shù)—新方法頻率:理論和實際探測分辨率Approximaterequirestuning

對4.3km/s的金伯利巖:

λ/4

λ/20

頻率 波長 分辨率理論極限探測極限

(Hz) (m) (m) (m)50 86 22 4100 43 11 2200 22 5 1300 14 3.5 0.7500 9 2.25 0.5問題：

高頻信號易衰減

震源與接收之間的耦合

靜校正(地形,橫向結(jié)構(gòu)和速度變化)三、勘探技術(shù)—新方法實例一：南非蘭德盆地礫巖型金礦探測與開采設(shè)計礦區(qū)名稱：在數(shù)個礦區(qū)開展了幾十到幾百平方公里的3D反射地震調(diào)查WUDL：WesternUltraDeepLevels:300km2TargetGoldProject:13

5km3D反射地震：揭示結(jié)構(gòu)框架、地層分布，追蹤層狀金礦層（VentersdorpContactReef，VCR）；確定可能的礦災(zāi)位置（斷層及不穩(wěn)定巖性分布）屬性分析：鉆孔約束+地質(zhì)觀察+合成地震圖：提供小斷層（10-20m）信息，礫巖層的巖性變化三、勘探技術(shù)—新方法WUDLCarletonvilleGF早太古代(37-31億):古老的Kaapvaal克拉通(TTG)形成;綠巖型金礦晚太古代(31-26億):伸展作用形成Witwatersrand盆地;地層由老到新:Dominion群；

Witwatersrand群,西蘭德和中蘭德組（礫巖型金礦主要層位）

Ventersdorp群（Klipviersberglava,Platberg組，Pneil沉積）

Transvaal群三、勘探技術(shù)—新方法TargetGoldProjectKRG是Klipriviersberglavas底部的反射，向西傾；下伏的中蘭德組在擠壓變形中發(fā)生褶皺（向斜），發(fā)生逆沖和背沖構(gòu)造

從3D數(shù)據(jù)體中抽出的東西向切片，顯示整體結(jié)構(gòu)、構(gòu)造。WE三、勘探技術(shù)—新方法Klipriviersberg熔巖底部Dreyerskuil礫巖層的振幅水平切片

(紅色=高振幅,藍色=低振幅)。注意：線狀振幅低指示斷裂延伸；東南方向的低振幅表示頂部礫巖成分增加，速度增大，造成與KRG的反射系數(shù)減?。籇reyeskuil礫巖層振幅從西到東的變化三、勘探技術(shù)—新方法實例2：反射地震技術(shù)尋找金伯利巖

—加拿大SnapLake地震項目目的：發(fā)展探測低角度金伯利巖床、巖席的新技術(shù)；降低鉆探成本，對巖席進行成像，確定：礦床的大致延伸為礦山開采設(shè)計提供結(jié)構(gòu)依據(jù)爆發(fā)相噴出相巖墻管道相復(fù)式巖席巖床AfterClowes,2011三、勘探技術(shù)—新方法礦山地質(zhì)Down-dipKirkleyetal.,2003Seismicprofilesgranitoidsmetavolcanicsanorthosites,gabbrosmetaturbiditesdiabasedykesfaultsDeBeersCamp從鉆孔巖心推斷的巖床厚度三、勘探技術(shù)—新方法Line1:Down-dip(5.86km)震源參數(shù)藥量0.25kg480shots

井深1-3m到基巖

4-8-12-16-24mspacing接收參數(shù)采樣率0.5ms

檢波器主頻28Hz816型單點檢波器非對稱變觀觀測系統(tǒng)

2m道距:0-1.44km4m道距:1.44-5.86km

最大偏移距:3.265kmExplosivesVibroseisAfterClowes,2011三、勘探技術(shù)—新方法TrackedrigTowedorheli-supportedrigDiamondexAfterClowes,2011三、勘探技術(shù)—新方法kmMigratedStack1.63mKimberliteCore從60米到1350米發(fā)現(xiàn)了穩(wěn)定的巖床反射AfterClowes,2011三、勘探技術(shù)—新方法長江中下游成礦帶深部探測與找礦突破重力異常地磁異常泥河小包莊泥河小包莊小包莊鐵礦2線剖面-5003D重磁反演泥河鐵礦縱1剖面-500三、勘探技術(shù)—新方法下次火山巖上次火山巖上次火山巖泥河小包莊反射地震確定多級次火山巖的隆起部位，確定羅河鐵礦下面新的找礦目標三、勘探技術(shù)—新方法正演計算正問題：給定磁化率的分布

kjj=1,M；計算位場值

bii=1,N反演計算反問題：給定觀測值bii=1,N；尋求磁化率的分布

kjj=1,MLiYaoguoetal.,20112、巖性填圖技術(shù)：地球物理正反演三、勘探技術(shù)—新方法反演方法及區(qū)別:離散反演(Discretebody,orParametricinversion):計算有限個物性參數(shù)或幾何參數(shù)通常是混合參數(shù)非線性最小二乘優(yōu)勢：快速，可以解釋單個異常；可以方便加入地質(zhì)約束和地質(zhì)學(xué)家的知識構(gòu)造刻畫清楚Oldenburg,D.W,Pratt,D.A.2007三、勘探技術(shù)—新方法反演方法及區(qū)別:廣義反演(Generalized,orVoxelinversion):獲得地下空間的密度或磁化率分布反演結(jié)果通常為單一物性參數(shù)求解正則化反演問題優(yōu)勢：快速獲得全空間物性分布便于開展巖性填圖加拿大Kiglapait地區(qū)2個獨立進行的巖石填圖實例.MBoschetal.,2001三、勘探技術(shù)—新方法理論模型反演存在的問題：嚴重多解性。磁化率趨于地表；出現(xiàn)大量負磁化率值，不合理反演的可靠性問題：LiYaoguoetal.,2011三、勘探技術(shù)—新方法解決多解性的措施：深度加權(quán)（depthweighting）地質(zhì)先驗約束（比如磁化率為正值，即≥0）LiYaoguoetal.,2011三、勘探技術(shù)—新方法西澳大利亞Perseverance鎳礦反演實例：第1列：沒有任何約束的巖性填圖及地質(zhì)解釋第2列：只加地表約束的巖性填圖及地質(zhì)解釋第3列：加了所有地質(zhì)約束的巖性填圖及地質(zhì)解釋地質(zhì)約束已經(jīng)成為反演解釋的一部分?。fterN.C.Williams，2011Gra.Mag.三、勘探技術(shù)—新方法巖性模型物性模型地球物理響應(yīng)由巖性模型確定物性模型：物性值；反之:地質(zhì)統(tǒng)計規(guī)律由物性模型計算地球物理相應(yīng)：正演（唯一，且成熟）；反之：反演（不唯一，成熟；需要加約束）AfterM.Bosch，1999三、勘探技術(shù)—新方法多數(shù)巖石都落在Nafe-Drake曲線上物性與巖性之間的一般規(guī)律：速度、密度與巖性符合統(tǒng)計規(guī)律磁化率、密度與巖性符合統(tǒng)計規(guī)律磁化率密度AfterN.C.Williams，2011三、勘探技術(shù)—新方法磁化率密度對一個局部地區(qū)，密度和磁化率的統(tǒng)計模型（均值）與巖性有很好的對應(yīng)關(guān)系西澳達利亞Agnew-Wilunagreenstonebelt巖石物性測量與統(tǒng)計結(jié)果剩磁強度磁化率AfterN.C.Williams，2011三、勘探技術(shù)—新方法基于重磁廣義反演的巖性填圖流程三、勘探技術(shù)—新方法physicalrockproperties,weights,bounds,etc地表地質(zhì)圖3D交互反演2.5D交互反演3D可視化與解釋剖面地質(zhì)圖（綜合信息）（LüQTetal.,2013基于交互反演的地質(zhì)建模（填圖）流程三、勘探技術(shù)—新方法實例：加拿大哥倫比亞中部Quesnel地區(qū)綜合航空地球物理調(diào)查與覆蓋區(qū)資源評價使用Sander公司的AIRGrav系統(tǒng)三次飛行完成目標：覆蓋區(qū)的Cu-Au斑巖型礦床。南北兩側(cè)發(fā)現(xiàn)大量斑巖型礦床三、勘探技術(shù)—新方法磁化率與密度關(guān)系圖（識別19種巖性），據(jù)此進行巖性識別巖性填圖3D模型水平切片：反映巖性分布mod(Kowalczyketal.,2010)覆蓋區(qū)深部巖性推斷與靶區(qū)優(yōu)選三、勘探技術(shù)—新方法區(qū)域地質(zhì)模型與成礦潛力評價

地質(zhì)模型密度反演磁性反演數(shù)據(jù)集成

到gocad剖分網(wǎng)格點(3Dblockmodel)

地區(qū)物理蝕變模型VisualisationofresultsSimonvanderWielen&RichardChopping,2011實例：澳大利亞：巖性填圖三、勘探技術(shù)—新方法PyritewithinGreatCobarSlatePyrrhotitewithinGreatCobarSlateMagnetitewithinGreatCobarSlateSericitewithinGreatCobarSlateGreatCobarSlatevoxets三、勘探技術(shù)—新方法PredictiverockmapsMagneticsusceptibilitymodelDensitymodelDensity(g/cm3)Magneticsusceptibility(SI)SulphidesUltramaficGraniteMaficPredictedrockbasemapGraniteFelsicUltramaficMafic三、勘探技術(shù)—新方法巖體空間分布推測圖1-含礦石英閃長斑巖2-黑云母二長巖

3-石英閃長斑巖4-閃長巖重力三維反演密度分布航磁三維反演磁化率分布實例：沙溪斑巖銅礦區(qū)重磁巖性填圖

利用重磁三維反演和巖性填圖技術(shù)，獲得閃長巖、黑云母二長巖、石英閃長斑巖和含礦石英閃長斑巖在三維空間分布，為圈定找礦靶區(qū)提供了參考。三、勘探技術(shù)—新方法實例：廬樅礦集區(qū)綜合探測基礎(chǔ)上的三維填圖：揭示地質(zhì)體空間結(jié)構(gòu)，開展深部成礦預(yù)測三、勘探技術(shù)—新方法Lz-09-01潛山-孔城坳陷形態(tài)及組成盆地基底中生界、古生界地層；盆地邊界斷裂重力異常性質(zhì)與深部巖體通過綜合剖面綜合探測建立礦集區(qū)5km結(jié)構(gòu)框架三、勘探技術(shù)—新方法三、勘探技術(shù)—新方法由重力數(shù)據(jù)離散反演構(gòu)建的3D地質(zhì)模型；揭示出構(gòu)造、地層和巖體的空間分布三、勘探技術(shù)—新方法廬樅礦集區(qū)不同側(cè)面顯示的3D地質(zhì)模型a)-實測重力異常；b)-模型正演重力異常圖；c)-位場差；d)-研究區(qū)地質(zhì)簡圖三、勘探技術(shù)—新方法基于填圖的深部成礦預(yù)測：取得重大深部找礦線索三、勘探技術(shù)—新方法新類型數(shù)據(jù)復(fù)雜條件的磁數(shù)據(jù)反演大尺度海量數(shù)據(jù)體剩磁情況強自退磁磁化方向估計方法；振幅反演；磁化矢量反演和參數(shù)反演；完全非線性反演

磁梯度重力梯度井中重力并行計算算法創(chuàng)新磁場梯度與總場聯(lián)合反演，重力梯度反演，井中與地面重力反演

2D-3DFFT，3D子波壓縮，自適應(yīng)八叉樹網(wǎng)絡(luò)，Hilbert空間填充曲線和子波壓縮，數(shù)據(jù)自適應(yīng)采樣三、勘探技術(shù)—新方法3、其他新方法技術(shù)：重力梯度反演：單參數(shù)與多參數(shù)之比較(據(jù)Martinezatal.,2010,2013)巴西MinasGairas重力梯度反演實例三、勘探技術(shù)—新方法重磁邊緣檢測技術(shù)--圈定構(gòu)造和巖體等邊緣增強技術(shù)：總水平梯度法斜導(dǎo)數(shù)(TDR)總水平場垂直導(dǎo)數(shù)THDRTHETA法TDRTheta重磁多尺度邊緣檢測（WORMS）：

由一系列上延到不同高度重磁數(shù)據(jù)的水平導(dǎo)數(shù)極大值點組成的，處理過程約束了位場梯度的位置和強度，其結(jié)果可以解釋為地質(zhì)構(gòu)造的三維分布格局。三、勘探技術(shù)—新方法（a）理論模型,（b）重力異常和（c）磁力異常（a）（b）（c）嚴加永等，2015三、勘探技術(shù)—新方法銅陵礦集區(qū)航磁多尺度邊緣檢測俯視圖（檢測線束顏色從藍色到紅色表示延拓高度從小到大增加嚴加永等，2015三、勘探技術(shù)—新方法

長江中下游成礦帶化極磁異常多尺度邊緣檢測立體圖

線顏色從綠色-紅色變化表示延拓高度從1km到45km檢測結(jié)果

長江中下游成礦帶布格重力多尺度邊緣檢測立體圖線顏色從綠色-紅色變化表示延拓高度從1km到55km檢測結(jié)果三、勘探技術(shù)—新方法31引言—兩個原理模型2勘探技術(shù)—儀器設(shè)備勘探技術(shù)—新方法匯報提綱/113

/4勘探趨勢：從礦床到成礦系統(tǒng)傳統(tǒng)礦床學(xué)研究面臨的挑戰(zhàn)：斑巖型礦床模型；矽卡巖型礦床模型；卡琳型金礦模型；造山帶型金礦模型；密西西比鉛鋅礦模型；砂巖型鈾礦模型；…礦床模型的作用：理解了礦床的形成過程；礦床的控制因素：構(gòu)造、化學(xué)、礦物學(xué)蝕變；礦床尺度進行預(yù)測：構(gòu)造控礦；蝕變模式，礦物分布；四、勘探趨勢：從礦床到成礦系統(tǒng)斑巖型Cu±Au±Mo礦床，熱液型礦床和外圍脈狀和矽卡巖礦床，指示不同深部、圍巖成分和距侵入體距離的變化，也指示了傳統(tǒng)礦床周邊水-巖反應(yīng)形成的化學(xué)、礦物學(xué)“痕跡”（蝕變）。傳統(tǒng)礦床模型研究面臨的挑戰(zhàn)：過于依賴模型，限制了對區(qū)域成礦潛力的認識，容易遺漏新的礦床類型；可能產(chǎn)生“虛假”預(yù)測；某些金屬礦床（U）模型很多，有數(shù)十種模型，無所是從；模型對勘探“選區(qū)”、“靶區(qū)”確定作用有限；T.CampbellMcCuaig,etal.,2014四、勘探趨勢：從礦床到成礦系統(tǒng)礦床的勘探：尋找異常與解釋異常重磁反演解釋AMT探測TEM/CSAMT/SIP探測高分辨率反射地震及模擬重磁探測四、勘探趨勢：從礦床到成礦系統(tǒng)問題1：礦床的異常與區(qū)域不同尺度異常之間什么關(guān)系？四、勘探趨勢：從礦床到成礦系統(tǒng)118成礦過程：金屬元素的多級（多尺度）富集過程原始地殼形成：元素分異及原始富集巖漿過程：熔融、分餾、結(jié)晶、混合、不混溶等。元素的再分配或富集；巖漿-熱液過程：沸騰、流體混合、冷卻、重力分異、流體-巖石反應(yīng)等物理-化學(xué)過程。元素的析出與沉淀過程。Hustonetal.(2016）四、勘探趨勢：從礦床到成礦系統(tǒng)119成礦系統(tǒng)五要素：地球動力學(xué)背景地殼結(jié)構(gòu)框架成礦系統(tǒng)模型：源-運-儲成礦系統(tǒng)定義：“所有決定礦床形成和保存的地質(zhì)要素和過程”（Wybornetal.,1994；翟裕生等，1999，2007）(e)Dulferetal.(2016).金屬“源區(qū)”及流體性質(zhì)（“始端”）流體通道和遷移路徑成礦物質(zhì)析出與沉淀（“末端”）四、勘探趨勢：從礦床到成礦系統(tǒng)120金屬元素的多級（多尺度）富集過程與成礦系統(tǒng)“源-運-儲”Hustonetal.(2016）成礦系統(tǒng)五要素：地球動力學(xué)背景金屬“源區(qū)”及流體性質(zhì)（“始端”）地殼結(jié)構(gòu)框架流體通道和遷移路徑“源區(qū)”“流體庫”（場所）成礦物質(zhì)析出與沉淀（“末端”）“通道”“場所”四、勘探趨勢：從礦床到成礦系統(tǒng)成礦系統(tǒng)概念確定了新的探測與勘查目標!“源區(qū)”：被流體交代或萃取改變的“源區(qū)”，受深部過程控制；

“通道”：巖漿-流體、流體遷移的通道，受巖石圈結(jié)構(gòu)框架控制；“場所”：古流體庫+礦質(zhì)沉淀空間：巖漿-流體、流體在淺部地殼匯聚場所，受構(gòu)造、變形等因素控制。Witherly,etal.,2014更重要的是：豐富了地球物理解釋的內(nèi)涵：巖漿-流體過程及作用引起巖石圈物性變化！四、勘探趨勢：從礦床到成礦系統(tǒng)交代地幔（Metasomatisedmantle）虧損地幔（Depleted）、再富集地幔（re-fert