桂北寶壇地區(qū)閃長巖型銅鎳礦地質(zhì)—地球物理模型

何建曉，唐義輝，唐朝霞，唐廣明，蘇新瑤，楊立功

（1.廣西有色金屬集團資源勘查有限公司，廣西 南寧 530000；2.廣西地龍巖土工程有限公司，廣西 南寧 530000）

1 建模的特點

礦床多目標地質(zhì)—地球物理綜合信息的聯(lián)合實體礦床空間數(shù)字建模是一種對地質(zhì)、地球物理探測資料的聯(lián)合反演+正演檢驗的成果，這項技術(shù)包含了地質(zhì)、物探實測成果和成礦規(guī)律總結(jié)的理論成果，是對寶壇地區(qū)區(qū)域內(nèi)，礦床空間各地質(zhì)因素、地球物理信息的一個全面推定，所獲得的模型具有：①符合地質(zhì)成礦理論規(guī)律；②滿足已知地質(zhì)空間勘查結(jié)果和地球物理場條件；③基本符合景觀地球物理條件下的巖礦石物性參數(shù)規(guī)律；④充分逼近實際觀測地球物理場的屬性。

2 建模流程

實現(xiàn)礦床空間地質(zhì)—地球物理模型的建立，須從礦床分布理論模型出發(fā)，利用地質(zhì)體的地球物理參數(shù)建立相應的地球物理子模型，作為解釋探測地球物理參數(shù)模型的空間秩序約束條件，對地球物理各觀測場進行初始化反演并參照該秩序進行地質(zhì)解釋，形成各參數(shù)的地質(zhì)—地球物理初始模型，在這個基礎上，選擇對礦床中各種地質(zhì)體均有一定數(shù)量差異的地球物理參數(shù)子模型為基礎模型(主模型)，設定擬合誤差，以地質(zhì)探測空間參數(shù)和非主模型參數(shù)反演結(jié)果為擬合模型約束條件，正演計算模型地球物理場，對比其與實測場的誤差，使用待定項的思想，結(jié)合誤差靈敏度矢量，同時對所有的模型進行修改，完成一次擬合。以不斷迭代的工作方法，便可以逐漸降低擬合誤差，獲得滿足設定誤差的擬合模型，此時將該模型中的各參量代人各自的子模型做檢驗，在其均滿足所有約束條件和觀測場時，便完成了地球物理約束及非地球物理約束條件下的礦床地質(zhì)—地球物理模型的建立，形成礦床勘查的空間預測。

由于地質(zhì)—地球物理模型的創(chuàng)建過程中，添加了一系列的空間秩序定性、定量條件，鎖定了場源的解釋目標，有效的控制了地球物理場場源的多解性，并在一定程度上控制了綜合體參數(shù)的不確定性，使的反演解析的多解性得到了很大的抑制。其整個地球物理模型正反演計算的核心是使用分塊單元物理模型，對地球物理測定場進行擬合，以解決地質(zhì)和地球物理探測目標不統(tǒng)一的問題。

整個模型創(chuàng)建過程是一個多項相關(guān)互動的過程，是在人機對話的基礎上，通過修改和改變地質(zhì)—地球物理空間位置和物性參數(shù)，使用選擇法進行正演模擬，并經(jīng)過反復修正和雙向檢驗而實現(xiàn)的。它經(jīng)受了多方理論及客觀條件約束，所獲得的成果既展示了地質(zhì)成礦理論對礦產(chǎn)勘查的指導，又體現(xiàn)了地球物理空間定位的優(yōu)勢。

3 寶壇地區(qū)地球物理特征

3.1 地球物理電、磁特征

表1 寶壇地區(qū)巖礦石物性參數(shù)表

3.1.1 磁性

區(qū)內(nèi)磁性各巖石感、剩磁的柯尼希斯貝格比均小于0.2，反應了區(qū)內(nèi)磁場以感磁為主的特征。各巖石磁性反差較大，可分為弱磁和中強磁兩類，其特性如下。

（1）弱磁巖石為沉積類和斷層角礫巖，其感應磁化率值在100以下，僅可產(chǎn)生較小的磁異常。

（2）中強磁巖石為中到基性巖石和礦石，感應磁化率在100以上，其磁性隨著巖石基性程度的增加而不斷加強，最高值為產(chǎn)于中基性巖中的鐵鎳礦，對比非礦巖石和礦石可以發(fā)現(xiàn)，二者之間具有不同的數(shù)量級差別，礦體可產(chǎn)生明顯的磁場值而異于普通巖石。

3.1.2 電性

區(qū)內(nèi)巖石除礦石及含碳質(zhì)巖石電阻率較低，在1000ohm-m以下，其他巖石均為數(shù)千，二者具備明顯的差異，使用電法工作礦體可產(chǎn)生明顯的低阻異常而異于普通巖石。其主要的干擾為未含水斷層和含碳質(zhì)巖石。

綜上所述，可以看出區(qū)內(nèi)礦體具有高磁低阻的復合地球物理特征，具備了進行磁法和電阻率法進行找礦的地球物理前提，故本次地質(zhì)—地球物理模型找礦選用了磁法和具有較大探測深度的瞬變電磁法。

3.2 野外工作方法

（1）野外磁法工作，針對高精度磁法儀器于強磁地區(qū)讀數(shù)絕對誤差較大的特點，于強磁區(qū)使用了懸絲式磁力儀，于中弱磁區(qū)則是用了高精度磁力儀，在數(shù)據(jù)處理階段，二者進行了垂直化極的數(shù)據(jù)融合，構(gòu)成本區(qū)磁場解釋數(shù)據(jù)。

（2）對于電法工作，于本區(qū)采用了對低阻具有高靈敏度反應的瞬變電磁法，野外50×50m的采用重疊回線進行測量，在數(shù)據(jù)處理階段，直接使用歸一化曲線對各測點進行一維定量解釋，形成本區(qū)的感應二次場數(shù)據(jù)。

圖1 典型剖面地質(zhì)—地球物理模型見綜合剖面圖

3.3 寶壇地區(qū)礦床空間地質(zhì)—地球物理模型

為實現(xiàn)寶壇地區(qū)資源的地質(zhì)—地球物理模型勘查的找礦預測，利用礦床空間成礦模型，依照巖礦石標本的物性參數(shù)分別建立了礦床地質(zhì)—地球物理綜合模型和各地球物理參數(shù)的子模型。模型中的地質(zhì)體，自下而上的空間分布是：弱磁高阻（κ=19，ρ=3696）砂泥巖、高磁低阻（κ=2678，ρ=86）鎳黃鐵礦、中磁低阻（κ=108，ρ=4875）閃長巖和弱磁高阻（κ=19，ρ=3696）砂泥巖，這一礦床空間分布，決定了物性體的空間分布秩序，構(gòu)成了非數(shù)值的空間地球物理邏輯約束條件。同時，已知實測剖面和已有工程的空間探測數(shù)據(jù)，連同固有的地球物理邊界條件一同構(gòu)成了求解電磁場的定解條件。為地球物理磁阻模型的建立奠定了基礎。

本次地質(zhì)—地球物理數(shù)字模擬，是建立在對單個地質(zhì)因素均有較好反應的電阻率模型基礎之上，以電磁場固有的數(shù)學物理邊界條件為基礎，將已知地質(zhì)空間、磁場地球物理反演結(jié)果和非地球物理的地質(zhì)因素的空間秩序做為定解條件，設定模擬與實測數(shù)據(jù)的均方相對誤差為10%，對主、副地球物理模型進行擬合，在完成擬合時，進行正演檢驗，當檢驗成立時，便同時獲得了最終模型。

4 地質(zhì)—地球物理模型主要成果

4.1 成礦預測

根據(jù)成礦預測范圍、目標、階段等，成礦預測類型分為區(qū)域預測及局部預測兩種（范永香，2003）。具體工作過程中，首先在總結(jié)寶壇地區(qū)區(qū)域控礦因素、成礦規(guī)律、區(qū)域物化異常的基礎上圈定區(qū)域成礦遠景區(qū)→收集、實測區(qū)域成礦遠景區(qū)地物化資料，對區(qū)域成礦遠景區(qū)進行進一步驗證評價，實現(xiàn)找工業(yè)礦體的突破，建立“礦區(qū)預測空間地質(zhì)—地球物理”模型，指導礦區(qū)深邊部勘查找礦。各階段的工作既是前后工作的關(guān)系，也是相互印證、補充的關(guān)系，建立“預測空間地質(zhì)—地球物理”模型→工程驗證→修正“預測空間地質(zhì)—地球物理”是成礦預測（勘查）工作的主線。

4.2 地質(zhì)—地球物理空間模型

通過分析和總結(jié)寶壇地區(qū)銅鎳礦找礦標志，建立寶壇地區(qū)銅鎳礦床地質(zhì)—地球物理空間模型，見表2。

表2 寶壇地區(qū)銅鎳礦床地質(zhì)—地球物理空間模型

4.3 成礦遠景區(qū)

寶壇地區(qū)銅鎳礦床的成礦預測工作是在寶壇地區(qū)域地質(zhì)背景、成礦條件和銅鎳硫化物礦床地質(zhì)特征、地球化學特征、成礦機制、成礦規(guī)律的基礎上，運用巖漿巖石學、礦床學、成礦預測學，綜合區(qū)帶內(nèi)中基性—超基性巖體的分布規(guī)律和物探成果圈定區(qū)域成礦預測區(qū)；收集礦床地物化資料，依據(jù)地質(zhì)—地球物理勘查模型預測銅聾山成礦區(qū)、四法成礦區(qū)和大嶺預測區(qū)，經(jīng)驗證已發(fā)現(xiàn)銅鎳礦體，遠景為大型礦床。