綜合物探反演解釋方法在南京橫溪-小丹陽(yáng)示范區(qū)中的應(yīng)用

黃寧,劉國(guó)輝,劉一

（1.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局南京地質(zhì)調(diào)查中心，南京 210016；2.石家莊經(jīng)濟(jì)學(xué)院，石家莊 050031）

綜合物探反演解釋方法在南京橫溪-小丹陽(yáng)示范區(qū)中的應(yīng)用

黃寧1,劉國(guó)輝2,劉一1

（1.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局南京地質(zhì)調(diào)查中心，南京 210016；2.石家莊經(jīng)濟(jì)學(xué)院，石家莊 050031）

基于南京橫溪-小丹陽(yáng)示范區(qū)區(qū)域重磁數(shù)據(jù)、CSAMT和地形、地質(zhì)資料，并綜合區(qū)內(nèi)物性特征，建立了初始地質(zhì)-地球物理模型。在地質(zhì)、鉆孔資料的約束下，利用重磁電數(shù)據(jù)處理與反演軟件系統(tǒng)，對(duì)區(qū)內(nèi)典型重力、磁法、電法測(cè)線數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合物探聯(lián)合反演,通過不斷修改地質(zhì)-地球物理模型，使重、磁正演擬合數(shù)據(jù)和實(shí)測(cè)異常數(shù)據(jù)達(dá)到最佳擬合狀態(tài)。結(jié)果表明，利用多種物探方法相互驗(yàn)證和綜合解釋方法，開展地質(zhì)異常體的聯(lián)合反演，能有效提高重、磁解釋精度。

重磁電聯(lián)合反演；綜合物探；地質(zhì)找礦

地球物理勘探具有應(yīng)用范圍廣、信息量大和高效快捷等特點(diǎn)，可以多層次、多角度提供大量有用的地下隱伏地質(zhì)信息[1]，因此，它在地質(zhì)工作的各個(gè)方面和各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用。

在實(shí)際地質(zhì)工作中，由于單一的某種地球物理異常場(chǎng)的分布可能對(duì)應(yīng)于地下多種地質(zhì)現(xiàn)象，因此，當(dāng)對(duì)地球物理場(chǎng)的觀測(cè)資料進(jìn)行推斷解釋時(shí)，應(yīng)注意反演問題的多解性[2-3]。在資料解釋過程中，我們除了應(yīng)用已有的各種物探資料外，還要綜合分析工區(qū)內(nèi)的其他資料，如鉆孔、地質(zhì)等資料，盡可能地增加已知條件和約束條件，以避免或減少反演問題的多解性或得到唯一解[4]，提高解釋精度。此外，還應(yīng)充分考慮到異常目標(biāo)體沿走向的端點(diǎn)效應(yīng)，才能有效地通過物探資料的解釋精度，發(fā)揮物探方法在地質(zhì)找礦中的優(yōu)勢(shì)。為此本文利用RGⅠS重磁電數(shù)據(jù)處理與解釋軟件系統(tǒng)對(duì)南京橫溪-小丹陽(yáng)示范區(qū)某條重力、磁法和可控源音頻大地電磁法（簡(jiǎn)記CSAMT法）剖面進(jìn)行了聯(lián)合反演解釋，取得了較好的效果。

該區(qū)處于寧蕪斷陷盆地，地質(zhì)構(gòu)造比較復(fù)雜。由于磁測(cè)受地面干擾如電線、房屋等影響較大，在資料解釋中容易存在干擾異常而造成判斷上的錯(cuò)誤，而重磁存在縱向分辨率比較低、對(duì)淺部地質(zhì)體的解釋精度不高等缺點(diǎn)，淺部的密度不均勻體或磁性不均勻體對(duì)深部有意義的異常影響很大，深部的地質(zhì)體往往得不到很好的異常反應(yīng)，為了獲取較為真實(shí)的地下地質(zhì)-地球物理模型，常采用聯(lián)合反演的方法，定性和定量解釋相結(jié)合，可有效限制反演問題的多解性，對(duì)產(chǎn)生異常的地質(zhì)體從空間上做出合理而正確的地質(zhì)解釋和推斷。

1 地質(zhì)及地球物理特征

1.1 地質(zhì)概況

橫溪-小丹陽(yáng)示范區(qū)是長(zhǎng)江中下游深部礦勘查方法技術(shù)示范找礦實(shí)踐的示范區(qū)之一，位于江蘇省南京市西南郊，在南京市與安徽省當(dāng)涂縣交接地區(qū)，距南京市區(qū)約35 km。區(qū)內(nèi)主要為第四系覆蓋，局部有侏羅系上統(tǒng)龍王山組地層出露。區(qū)域內(nèi)發(fā)育較多的地層有侏羅系的中下統(tǒng)象山群（J1-2Xn），上統(tǒng)西橫山組（J3x）、龍王山組(J3l)和大王山組（J3d）；白堊系下統(tǒng)姑山組（K1g）和上統(tǒng)娘娘山組(K2n)、浦口組（K2p）。

該區(qū)處于寧蕪北東-北北東向構(gòu)造巖漿帶上，主要受方山-南山斷裂、方山-小丹陽(yáng)斷裂及其伴生的縱向斷裂以及晚期的橫向斷裂控制[5]。區(qū)內(nèi)所見巖

漿巖主要為燕山早期閃長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)玢巖。區(qū)內(nèi)的礦產(chǎn)以玢巖型鐵礦和熱液性銅礦為特色，主要礦床類型均屬火山-次火山熱液型礦床，礦化主要有磁鐵礦化、鏡鐵礦化、黃鐵礦化，與偏堿性、堿性火山活動(dòng)有關(guān)[6]。受區(qū)域構(gòu)造裂隙或火山構(gòu)造裂隙控制，礦床一般呈脈狀沿構(gòu)造破碎帶或破火山口構(gòu)造成群出現(xiàn)，陡傾斜產(chǎn)出，與圍巖界線清楚，多屬中低溫?zé)嵋撼涮钚汀?/p>

1.2 物性特征

通過收集整理前人物性資料,對(duì)該區(qū)采集標(biāo)本進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室物性測(cè)定，獲得了該區(qū)地層物性特征并列于表1。

從表中可見，各組地層的物性特征有較明顯的差別。龍王山組火山巖系除了凝灰?guī)r類的密度、磁性較低外，總體呈現(xiàn)為高密度、較高磁性、高電阻率和低極化率的特點(diǎn)。西橫山組和象山群均為砂巖、礫巖、粉砂巖，以較低的密度、低磁性和低阻低極化率呈現(xiàn)。周沖村組因不同程度礦化、變質(zhì)，巖性間差異較大。大理巖呈現(xiàn)高密度高阻、低磁低極化特點(diǎn)；含磁（赤）鐵礦化層呈現(xiàn)高密度高磁和低阻高極化的特點(diǎn)。

1.3 區(qū)域重、磁特征

研究區(qū)區(qū)域重力場(chǎng)的場(chǎng)值、形態(tài)主要受印支期地質(zhì)構(gòu)造制約。重力高與重力低之間的重力梯級(jí)帶則與控制凹陷盆地沉積的同生斷裂密切相關(guān)。區(qū)域航磁具有低值、低緩和次級(jí)異常特征，位于重力高梯度帶附近或重力等值線的扭曲地段。異常區(qū)及其附近均是有利于成礦的巖體(閃長(zhǎng)石英巖)、圍巖(如象山群、西橫山組及龍王山組)及其接觸帶。

2 重磁電聯(lián)合反演

300剖面位于研究區(qū)東北部，沿北西47度方向垂直地質(zhì)體走向布設(shè)，剖面總長(zhǎng)3860 m。沿剖面方向表層為第四系覆蓋，地勢(shì)平坦，地質(zhì)特征簡(jiǎn)單。

2.1 聯(lián)合反演思路與方法

一般來講，深部物質(zhì)的密度、磁性異常帶來的異常響應(yīng)要非常小[7]，因此，重磁電的聯(lián)合反演的主要作用是檢驗(yàn)并修正其地質(zhì)解釋模型，獲得地下較真實(shí)的地質(zhì)-地球物理模型，以達(dá)到精細(xì)描述地質(zhì)空間特征的目的[8]。

具體步驟為：

（1）根據(jù)已獲取的區(qū)域重磁面積性數(shù)據(jù)、CSAMT資料、地形地質(zhì)資料、物性數(shù)據(jù)和其它已知資料建立起初始地質(zhì)-地球物理模型，輸入剖面所在的地磁場(chǎng)參數(shù)和剖面實(shí)際方位角，對(duì)模型體賦上物性參數(shù)（密度和有效磁化強(qiáng)度）。

（2）將建立的初始模型經(jīng)計(jì)算所得的重磁異常剖面形態(tài)與實(shí)測(cè)重磁異常進(jìn)行對(duì)比分析，優(yōu)選、剝離反映主要目的層的異常區(qū)[9]，在地質(zhì)、鉆孔資料的約束下，對(duì)重磁反演的結(jié)果修正CSAMT異常的反演初始模型。

表1 橫溪-小丹陽(yáng)示范區(qū)地層物性統(tǒng)計(jì)表Table 1 Material statistics of the Hengxi-xiaodanyang demonstration area

（3）以上步驟反復(fù)迭代，多次進(jìn)行，通過可視化人機(jī)交互正反演，直至獲得擬合度較高的正演曲線，此時(shí)，重磁異常正演曲線與實(shí)測(cè)曲線達(dá)到最佳擬合狀態(tài)。該結(jié)果可作為最后推斷地下未知場(chǎng)源體的賦存空間形狀、埋深、產(chǎn)狀和密度大小、磁化強(qiáng)度大小以及剖面構(gòu)造形態(tài)的綜合解釋成果[10]。

重磁電聯(lián)合反演流程如圖1所示。

圖1 聯(lián)合反演流程圖Fig.1 The flow chart of joint inversion

2.2 初始地質(zhì)-地球物理模型的建立

依據(jù)對(duì)以往地質(zhì)資料的認(rèn)識(shí)，在已知鉆孔數(shù)據(jù)的約束下，對(duì)300剖面CSAMT法資料進(jìn)行反演，電阻率反演斷面圖如圖2所示。從圖中可見，整個(gè)地層分為3層，上層為龍王山組，下層為西橫山組，在剖面的124～134點(diǎn)段處，推測(cè)為閃長(zhǎng)巖體。

利用反演電阻率資料確立了地質(zhì)-地球物理模型的地層分布和埋深，建立了初始地質(zhì)-地球物理模型（圖3）。

2.3 重磁電聯(lián)合反演效果分析

橫溪-小丹陽(yáng)300高精度重、磁剖面曲線如圖4所示，從圖中可見，布格重力剖面圖整體表現(xiàn)為中間高兩邊低的異常圖，中部重力高，且為正值，兩邊重力低，為負(fù)值，局部異常極大值約為0.7×10-5m/s2，推斷可能為有限延伸的球形密度不均勻體。對(duì)應(yīng)重力高值區(qū)的磁測(cè)反應(yīng)同為高值，“重磁同高”異常區(qū)是深部隱伏的高密度、強(qiáng)磁性中基性大巖體和密度稍高無磁性地層隆起的綜合反映，稱之為“侵入隆起”單元所引起的異常，是很有意義的指示鐵成礦遠(yuǎn)景區(qū)的異常區(qū)。

將初始地質(zhì)-地球物理模型和重磁剖面數(shù)據(jù)導(dǎo)入計(jì)算機(jī)，同時(shí)輸入測(cè)區(qū)各個(gè)巖性的物性參數(shù)，發(fā)現(xiàn)重力剖面曲線與模型正演曲線形態(tài)大致吻合，而磁測(cè)數(shù)據(jù)則與模型有明顯出入，在106～108點(diǎn)段和116～118點(diǎn)段，磁測(cè)表現(xiàn)為相對(duì)高值，與初始地質(zhì)模型不符，推斷下伏有巖體存在，為角閃閃長(zhǎng)巖。在124～134點(diǎn)段，據(jù)CSAMT法電阻率反演斷面圖認(rèn)為是閃長(zhǎng)巖體，鉆孔資料顯示在630 m處打穿閃長(zhǎng)巖體并見西橫山組砂巖，因此，判斷該區(qū)內(nèi)龍王山組地層厚

度約為600～700 m，且在測(cè)區(qū)東側(cè)有減小的趨勢(shì)。同時(shí)，按照物性數(shù)據(jù)表，在不超過其上下變化范圍的原則下，適當(dāng)調(diào)整模型體的密度和磁化強(qiáng)度。

圖2 300剖面CSAMT法電阻率及反演解釋斷面圖Fig.2 No.300 resistivity profile and inversion profile of CSAMT

圖3 300剖面初始地質(zhì)-地球物理模型Fig.3 Initial geologic geophysical model of the No.300 profile

圖4 300重、磁剖面曲線圖Fig.4 Gravity magnetic profile curve graph of the No.300 profile

通過反復(fù)修改物性參數(shù)，并不斷調(diào)整模型體的形狀、大小和位置等，獲取了擬合程度較高的反演成果圖，重力剖面計(jì)算曲線和實(shí)測(cè)曲線擬合均方差達(dá)1%。圖5為修改后的地質(zhì)-地球物理模型及通過重磁電聯(lián)合反演后的成果圖，吻合度較高。

2.4 綜合反演的地質(zhì)解釋

通過重磁電聯(lián)合反演，基本查明了地下地層的分布特征，各個(gè)地層分布的厚度以及密度、磁化強(qiáng)度的大小等。

綜合分析重、磁、電曲線圖，認(rèn)為該區(qū)異常主要為鐵礦（化）閃長(zhǎng)巖體上侵的礦致異常，范圍位于124～134點(diǎn)段，寬度約1 km。在鉆孔處，剝?nèi)ケ韺痈餐良匆婇W長(zhǎng)巖體，其出現(xiàn)的下界深度約為550～650 m，其

下為西橫山組砂巖、砂礫巖，下界深度大約在1000～1300 m，隨后為象山群砂巖，下界深度不詳。

圖5 重、磁異常剖面聯(lián)合反演成果圖Fig.5 The joint-inversion result of gravity magnetic anomaly profile

3 結(jié)論及建議

通過對(duì)橫溪-小丹陽(yáng)示范區(qū)實(shí)測(cè)重力、磁法和電法剖面的重磁電聯(lián)合反演研究，修正了地質(zhì)模型認(rèn)識(shí)中存在的差誤，對(duì)獲得正確的地質(zhì)認(rèn)識(shí)提供了幫助。

在重磁異常不能清晰揭示深部地質(zhì)體信息時(shí)，可通過鉆孔約束或電法反演結(jié)果等其它地球物理勘探方法作為輔助手段判定地下地質(zhì)模型的巖性、深度、位置等提高解釋的準(zhǔn)確度[11]。

綜合各種地球物理勘探方法的應(yīng)用，發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)，相互驗(yàn)證，相互補(bǔ)充，減少反演問題的多解性，是現(xiàn)今公認(rèn)的有效技術(shù)手段[12]。重、磁、電聯(lián)合反演的過程是一個(gè)地質(zhì)模型不斷被修改擬合的過程，其對(duì)于認(rèn)識(shí)剖面構(gòu)造、巖體范圍的圈定，以及全區(qū)的地質(zhì)界面的深度研究[13]，具有一定的幫助。同時(shí)，聯(lián)合反演方法可在檢驗(yàn)面積性資料解釋結(jié)果是否存在問題和區(qū)域地質(zhì)研究中發(fā)揮著重要作用。

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Application of Integrated Geophysical Inversion Methods in Hengxi-xiaodanyang Demonstration Area

HUАNG Ning1,LIU Guo-hui2,LIU Yi1

(1.Nanjing Center of China Geological Survey,Nanjing，210016，China;2.Shijiazhuang University of Economics, Shijiazhuang,050031,China)

Based on the regional gravity-magnetic and topographic data of Nanjing Hengxi-xiaodanyang demonstration area,integrate physical properties,an initial geologic geophysical model is established.In the constraint of geology and drilling data，using gravity magnetic resistivity data processing and inversion software system,we did the integrated geophysical joint-inversion for a typical gravity magnetic electrical line data of the area.By continually modify the geologic geophysical model,made the gravity magnetic forward data and measured data to achieve the best fitting condition.The results show that,by using multiple mutual authentication and comprehensive interpretation of geophysical exploration methods,it is very essential to carry out joint-inversion of geological anomalous body.It can effectively improve the interpretation accuracy of gravity magnetic.

gravity magnetic resistivity;joint-inversion;geophysical prospecting;geological prospecting

P613

A

1672-4135（2013）02-0146-05

2013-01-23

中國(guó)地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目:長(zhǎng)江中下游地區(qū)深部礦勘查方法技術(shù)示范（1212011120854）

黃寧(1983-）,女，碩士，助理工程師，2009年畢業(yè)于石家莊經(jīng)濟(jì)學(xué)院礦產(chǎn)普查與勘探專業(yè)，主要從事地球物理勘探方向的工作和研究，Email:wtgz2012@163.com。