重力勘探在某一帶地質(zhì)勘查中的應用

馮亞文（新疆維吾爾自治區(qū)有色地質(zhì)勘查局地球物理探礦隊 烏魯木齊　830011）

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重力勘探在某一帶地質(zhì)勘查中的應用

馮亞文
（新疆維吾爾自治區(qū)有色地質(zhì)勘查局地球物理探礦隊 烏魯木齊830011）

摘要根據(jù)以往地質(zhì)資料成果，圍繞勘查區(qū)內(nèi)圈定的磁異常及新發(fā)現(xiàn)礦（化）點開展鐵多金屬礦找礦工作，進行重力測量，建立重力異常特征與成礦地質(zhì)環(huán)境、礦（帶）體間的相互關(guān)系。了解工作區(qū)的重力場分布特征，圈定了布格重力異常區(qū)及重力變化梯級帶，以取得找礦突破。

關(guān)鍵詞布格重力異常磁異常梯度帶

1　礦區(qū)地質(zhì)概況

1.1地層、火成巖、構(gòu)造

⑴工作區(qū)位于恰普河金銅鐵多金屬成礦遠景區(qū)，工區(qū)隸屬于塔里木-南疆地層大區(qū)、中天山-馬鬃山地層分區(qū)之伊寧地層小區(qū)。工區(qū)出露地層為下石炭統(tǒng)大哈拉軍山組。下石炭統(tǒng)大哈拉軍組為一套中-基性海相火山噴發(fā)-沉積巖建造，為礦區(qū)的含礦地層。地層走向近東西，巖性以基性-中性及酸性火山巖為主，按其巖性特征由上至下可分為兩個巖性階段，大哈拉軍山組第一段（C1d1）：分布于工作區(qū)北部，主要巖性有玄武質(zhì)安山巖、輝石安山巖、安山質(zhì)火山角礫巖、晶屑巖屑凝灰?guī)r。該巖性段分布有高磁異常，火山巖相也略具環(huán)狀分布特征。大哈拉軍山組第二段（C1d2）：巖性為一套紫色、紫紅色安山巖、英安巖、流紋巖，多為火山噴發(fā)后期中酸性巖漿侵出相產(chǎn)物，均呈小型巖丘狀產(chǎn)出，顏色多為深肉紅色。由西往東，韻律具由輝石安山巖、玄武安山巖、安山質(zhì)熔巖、英安巖、凝灰?guī)r組成。工區(qū)以早期火山噴發(fā)-沉積旋回最為重要，該旋回火山巖含有磁鐵礦，表現(xiàn)為高磁異常，目前還未發(fā)現(xiàn)較好的鐵礦化蝕變。

⑵區(qū)內(nèi)西南部出露一套次火山巖相玄武安山玢巖，呈巖珠狀產(chǎn)出。在工區(qū)南部玄武安山巖中出露少量肉紅色花崗閃長斑巖，脈長40 m，寬20 m。

⑶工區(qū)構(gòu)造以斷裂為主，由于第四系覆蓋可識別出三條斷層。F1斷裂：分布于區(qū)內(nèi)中部，該斷層呈北西南東走向，長約1.5 km，北東傾，產(chǎn)狀35°∠70°。斷層經(jīng)過處巖石具碎裂巖化、泥化、褐鐵礦化；F2斷裂：分布于區(qū)內(nèi)北西部。該斷層北西走向，長約0.2 km，北東傾，產(chǎn)狀75°∠65°。該斷層受F1、F3斷裂控制，斷層過處造成地層錯動；F3斷裂：分布于區(qū)內(nèi)南部，該斷層北西走向，長約1.2 km，北東傾，產(chǎn)狀35° ∠66°。斷層過處巖石具碎裂巖化、泥化、褐鐵礦化。

1.2地球物理特征

根據(jù)所測得巖石物性資料，工作區(qū)出露的巖石磁化率和剩余磁化強度普遍偏大，沉凝灰?guī)r、玄武質(zhì)安山巖、安山巖屑熔結(jié)凝灰?guī)r、含火山角礫安山巖、輝綠玢巖、綠簾石化含角礫熔巖、杏仁狀安山巖引起的磁異常強度大小分別為161.31、1 199.70、324.25、668.11、278.11、223.21、391.09、621.18 nT。全區(qū)地表標本的密度都比較接近，玄武質(zhì)安山巖、安山巖屑熔結(jié)凝灰?guī)r、含火山角礫安山巖、輝綠玢巖、綠簾石化含角礫熔巖較高，密度基本在2.7～2.8 g/cm3；沉凝灰?guī)r密度較低2.59～2.67 g/cm3，有明顯的密度差異。

2　工作方法與技術(shù)

2.1野外工作方法及技術(shù)要求

本工作區(qū)使用同一型號且性能相同的CG-5高精度重力儀進行野外測點觀測，重力儀投入野外作業(yè)前，依次進行了下列各項調(diào)節(jié)和校驗。主要包括重力儀光線靈敏度調(diào)節(jié)、水準器調(diào)節(jié)、靜態(tài)零點位移測定、動態(tài)零點位移測定、重力儀一致性測定、重力儀格值標定，以及野外工作開展前測區(qū)重力基點的選擇和修建。

（1）重力儀的調(diào)節(jié)與試驗。使用CG-5重力儀，在開工前，首先檢查和校驗重力儀的各項參數(shù)，檢驗調(diào)整的內(nèi)容包括：漂移常數(shù)（DRIFT）、靈敏度（SENSITIVITY）、偏移（OFFSET）、格值因子Gcal1、水準器測定。

（2）格值標定。重力測量建立Ⅱ級重力基點網(wǎng)使用的格值均在國家級重力儀格值標定場上進行，其測定的相對均方誤差（▽格）均不大于1/5 000，使用新格值計算觀測的數(shù)據(jù)。采用雙程往返重復觀測法取得獨立增量，合格增量的數(shù)量多于6個，各個獨立增量結(jié)果與平均獨立增量之差不超過±0.02格，不合格增量少于2個。

（3）重力儀靜、動態(tài)零點位移試驗及一致性試驗。

（4）試驗結(jié)果評述。對所有參與生產(chǎn)的儀器進行了調(diào)試和性能試驗，在工區(qū)依次進行了靜態(tài)零點位移試驗、動態(tài)零點位移試驗和一致性試驗，各項試驗結(jié)果均合格，表明兩臺重力儀性能穩(wěn)定，精度較高，一致性良好，能夠達到規(guī)范和設(shè)計要求，可以同時投入生產(chǎn)。

2.2重力基點

此次工作重力基點未與國家已知重力基點進行聯(lián)測，重力勘查規(guī)范要求，在進行大比例尺重力勘探時，重力基點的絕對重力值可以為假定值，基點絕對重力值假定為980 087×10-5m/s2，對勘查區(qū)重力異常進行解算。

2.3測點觀測方法與技術(shù)

（1）測點的重力觀測采用單程觀測法，按基點-輔點-基點-測點-基點的觀測流程進行觀測；閉合時間根據(jù)儀器的靜、動態(tài)零點位移試驗確定，在三個工作日中，當天閉合時間沒有超過12 h。

（2）重力測點觀測的每個閉合段零點位移值沒有超過設(shè)計測點觀測均方誤差的3倍，每個閉合段的零點位移值都小于40×10-8m/s2。

（3）基、測點觀測時，一組讀數(shù)中任意兩個讀數(shù)相差不得超過5×10-8m/s2，水泡調(diào)平準確到±10刻度以內(nèi)，基-輔-基觀測的時間間隔大于5 min，連續(xù)兩次基點觀測的讀數(shù)值或重力值小于10×10-8m/s2。

（4）基、測點觀測時，每個測點的單次讀數(shù)時間為30 s（根據(jù)實際環(huán)境和滿足精度要求的前提下調(diào)整），觀測時，將傳感器XY偏移量校準在±10之間，SD值小于0.010，標準差小于0.100，每個測點觀測兩次以上，且連續(xù)兩次的讀數(shù)差小于10×10-8m/s2。

（5）儀器在工作中受震時，必須到受震前3～5個點重復觀測，檢查儀器掉格情況，如掉格不符合要求，則該閉合段觀測作廢，并重新觀測。本次工作中儀器沒有發(fā)生受震的情況，觀測過程正常。

（6）野外觀測時，重力儀底盤平面與高程測量點的高度應保持一致。在工作中，測量人員與重力組同步實測，保證了測量高度一致。

3　資料處理

實測重、磁異常是地下地質(zhì)體的綜合效應，為了更有效的突出目標體信息，壓制非目標體信息，將實測單參量轉(zhuǎn)換成解釋需要的多參量。

（1）數(shù)據(jù)的頻率域向上延拓。重磁異常隨著觀測高度的變化將發(fā)生明顯的變化，并且其變化程度與異常體形態(tài)、大小有關(guān)。向上延拓將使小而淺的物體產(chǎn)生的具有“高頻”特性的異常比大而深的物體產(chǎn)生的具有“低頻”特性的異常更快地衰減，有利于相對突出大而深的物體產(chǎn)生的重力異常。

（2）重力異常的場分離。實測重、磁場都具有疊加效應，在研究局部構(gòu)造時難以使用。選用合適的資料處理方法，如頻率域異常分離法、空間域的網(wǎng)格法和趨勢分析法以及正演計算剝離法等，都可以有效突出局部研究目標的重、磁效應，以利于對局部異常的定性分析與定量計算。

（3）重力異常的垂向二階導數(shù)。重磁異常的垂向?qū)?shù)有較高的分辨率，利用它可以從復雜的疊加異常中提取出目標異常。其主要目的在于消除區(qū)域場的影響，突出局部異常，大致圈定地質(zhì)體的接觸邊界。

（4）數(shù)據(jù)的正演模擬。利用已有資料，比如已知鉆孔，結(jié)合該區(qū)域的鉆孔物性參數(shù)，利用正演模擬的方法擬合實測曲線，以大致了解特征剖面的地下密度模型。

4　資料解釋與推斷

經(jīng)過對布格重力異常等值線平面（圖1）的分析：勘查區(qū)的布格重力異常值分布在-1.1×10-5～2.4× 10-5m/s2，布格重力值變化較大。呈現(xiàn)中部高、南北低；布格重力異常存在一條北西-南東向高布格重力異常帶，異常中心呈串珠狀。高布格重力異常與兩側(cè)低布格重力異常有兩個明顯的梯級帶。南部的重力梯級帶比北邊異常等值線密。測區(qū)布格重力異常等值線圖中有兩個明顯的重力異常梯級帶。

一條位于測區(qū)南部，梯度值變化較大，布格重力異常值0.120×10-5～1.320×10-5m/s2，梯度值變化達到1.2×10-5m/s2，寬度最寬僅為67 m，最窄處僅為44 m，異常等值線呈明顯的帶狀展布。根據(jù)全區(qū)的布格重力異常分布情況，該處重力梯度變化較大。磁測在該處有明顯的串珠狀正磁異常。地質(zhì)上顯示該處為F3斷裂從該梯級帶通過，斷裂在地質(zhì)圖上的延伸方向與該梯級帶的展布情況基本一致。根據(jù)實地情況，F(xiàn)3斷裂通過的區(qū)域在地表有明顯的碎裂化，該處巖石破碎較為嚴重，使巖石密度有所降低，布格重力異常值變化較大引起。

另一條位于測區(qū)東北部，梯度值變化較大，布格重力異常值為-1.080×10-5～1.320×10-5m/s2，梯度值變化達到2.3×10-5m/s2，寬度最寬處僅為100 m，最窄處僅為70 m，異常等值線呈明顯的帶狀展布。根據(jù)全區(qū)的布格重力異常分布情況，該處重力梯度變化較大。磁測在該處無明顯反應。地質(zhì)上顯示安山巖與輝石安山巖的巖性分界線。分界線在地質(zhì)圖上的延展方向與該梯級帶的展布情況基本一致。根據(jù)巖石物性參數(shù)，該巖性分界線的重磁異常反應安山巖與輝石安山巖有比較明顯的密度差異，而并無明顯的磁性差異。

在布格異常圖上，明顯分為三個局部高重力異常，在平面上處于北西-南東向高布格重力異常帶中，將其分別編號為M-G-1、M-G-2、M-G-3。

圖1　布格重力異常等值線平面圖

5　結(jié)論

結(jié)合磁、地質(zhì)資料，對重力資料的推斷如下：MG-1、M-G-3重力異常的連線與F1斷裂的展布情況基本吻合，而且該區(qū)域重力異常呈明顯的高布格重力條帶形。F1斷裂通過區(qū)域地表有明顯的碎裂化存在，巖石密度應較低，應不該引起該重力異常。推斷可能為斷裂形成后，該斷裂區(qū)域有巖漿活動，使深幔的高密度物質(zhì)朝淺部遷移，而引起布格重力異常。根據(jù)ZK1001、ZK801鉆孔資料，認為M-G-2重力異常是由深度約為200 m，厚度80 m左右的輝石鞍山巖引起?？辈閰^(qū)內(nèi)巖石密度差異較小只有測區(qū)東北部存在一明顯的重力梯級帶，為安山巖與輝石安山巖的分界線，根據(jù)延拓的垂向二階導數(shù)的情況，該處巖層分界線較陡，為成礦有利部位，經(jīng)綜上論述可見，重力勘探在尋找構(gòu)造及巖性的劃分具有良好的效果。

收稿：2015-12-31

DOI:10.16206/j.cnki.65-1136/tg.2016.03.007