❶ 世纪年代物探新成果
20世纪90年代是我国物探应用进一步深化的时期,物探技术迅速提高的实际结果直接反映在所取得的一批重大成果上,其中比较突出的成果如下。
1.发现了一批大型油气田,对我国石油天然气的高产稳产起了重要作用
在此期间,我国先后在鄂尔多斯、塔里木、四川、东海和南海查明了一批新天然气田,使我国天然气探明储量有了大幅度的增长,天然气产量也从20世纪80年代前长期徘徊在年产150亿m3的水平迅速提高到20世纪90年代末的近270亿m3。天然气储量和产量的增长是我国能源工业在20世纪90年代最为突出的变化,其中库车凹陷克拉大气田的发现为“西气东输”奠定了资源基础,这些发现中高分辨率地震勘探的成功运用起到了重要作用。我国东部各盆地的老油区及其周围地区不断有新的发现,为稳定东部做出了重要贡献。20世纪90年代塔里木盆地全面开展油气勘探,石油和地矿系统,及其以后的中国新星石油公司和中石化系统均集中了大量地震队伍,采取高分辨率三维地震和解决了一系列沙漠地区地震勘探的技术问题,找到了一批油气田,其中塔河油田已经控制的含油面积可达上千平方千米,具有很好的发展前景。此外,在吉林、四川、江苏、云南、陕西等地都有新的发现,为我国陆上石油天然气的稳定增长做出了成绩。海洋油气物探在20世纪90年代先后在东海、南海和渤海取得了新成果,三维地震和高分辨率地震为查明和开发东海的平湖油气田、北部湾的东方气田和渤海的蓬莱19-3大油田发挥了不可替代的作用。我国海上油气产量稳步上升,达到年产2000万t,物探对此做出了重大贡献[14,15]。
2.为我国煤炭工业持续稳定发展做出重大贡献
从20世纪80年代逐步发展的煤田高分辨率地震勘探和三维地震勘探,明显加快了煤田精查速度,减少了钻井数量,降低了勘探成本。三维地震勘探成果在煤矿建井中已经成为设计必须具备的资料。仅在1991年到1995年,中国煤田地质总局就集中25个地震队对13个省、市、自治区的38个矿区的68对矿井做了补充工作,避免了开采过程中因为地质情况了解不够细致而造成的损失,经济效益达20~30亿元。由于其突出的社会和经济效益,三维地震勘探被列为煤矿建设新井前必须完成的勘探项目,由国家开发银行贷款支持,列入矿井建设成本[16]。
3.沉积砂岩型铀矿勘查取得可喜进展
核工业部门充分发挥物探作用,在新疆伊犁察布查尔县原已发现的浅部矿体周围及其深部,按照沉积铀矿成矿规律开展氡及其子体测量等方法,发现了较好的我国第一个可用地浸方法开采的铀矿,为今后寻找更多更好的同类型铀矿提供了经验[3]。
4.地热物探成效更加显著
20世纪90年代以来,地热的应用进入了新的发展时期。北京市用地震、电法、测温等方法为市政建设及有关用户寻找地下热水,取得很多成果。河北、山东、海南、陕西、甘肃、四川用电法等方法圈定热储范围。西藏羊八井热田北区用综合物探方法圈出了深部热储构造,并进而打出了达329.8℃的在我国是最高温度的地下热水[18]。
5.金属非金属矿物探继续取得成果
进入“九五”以后,虽然金属矿物探工作量有较大幅度下降。在国家战略矿产普查项目统一安排下,物探在西部以铜为主的普查工作中取得了许多重要的发现。以激电为主的电法工作在发现新疆哈密土屋大型斑岩铜矿及进一步追索矿带中起了重要作用。另外,用激电发现河北北岔沟门铅锌矿主盲矿体。用磁法和化探发现福建梅仙铅锌矿。在新疆小热泉子通过重力异常发现铜矿盲矿体。在云南大平掌用激电、在云南龙脖河用磁法圈出铜矿具体范围,指导钻探,成效显著。用激电、电磁法扩大了湖南沃溪金矿储量,激电配合化探发现了内蒙古朱拉扎嘎金矿。航空物探综合测量,发现了罗布泊地区含钾盐矿产地。这些都是有重要意义的新成果[17]。
6.工程及水文物探应用广泛,贡献卓著
几乎所有重大铁路、公路建设项目都有工程物探的贡献。在北京—九龙、西安—南京、重庆—怀化等铁路,特别是其中秦岭、南昆、侯月等大型隧道的建设中,在多处跨长江、黄河大桥及舟山、平潭、深港跨海大桥的勘察和黄浦江过江隧道掘进中,物探都为其勘测设计和工程质量检测提供了不可缺少的资料。所有20世纪90年代我国准备新建的核电站,如岭澳、连云港、浙江海门和辽宁的温坨子、徐大堡、江石底,物探也都为其选址及基础稳定性进行了工程物探和做出了评价。在水文物探方面,物探在北京平谷电厂、河北三河电厂、黑龙江的几个电厂寻找水源地,为宁夏、新疆、广西、云南等省区城乡居民寻找生活淡水取得了很好效果。这些物探工作的社会效益和经济效益突出,在政治上也有重要意义。近年来,,我国物探界还针对探测大江大河堤坝渗漏发展了多种专用物探方法和仪器,为汛期长江、黄河主堤坝的安全提供了检测手段[20]。
7.环境地球物理调查和考古物探显示良好发展前景
环境地球物理的活动范围已经从传统的地质灾害防治与监测逐步发展到城市污染源的调查与防治等更广领域,出现了一批创新性应用实例。例如,用浅层地震、电法、探地雷达等方法在多处探查了导致地面塌陷的地下岩溶及采空区,用多种物探方法对滑坡进行了探测和监测,对长江三峡库区的山体崩塌进行了大量的探测,对西安等地的地裂缝的深部地质状况进行了调查。我国开始了全国系统的放射性本底调查,对一些地区可能的放射性污染进行了监测。值得一提的是,20世纪80年代末,浙江省物探队在西湖换入钱塘江清水过程中,用水上电法监测取得很好效果。地矿部系统的航空电法监测华北地区海水入侵的试验工作也取得了成功。
20世纪80年代以来,我国考古物探工作兴起,用电法、磁法、探地雷达等方法在安徽、河南、湖北、陕西、甘肃、河北等省的多处考古中发挥了找古墓、古遗址、古沉船的作用,有的结果已经得到证实。物探对乐山大佛风化程度的有效检测,显示了它在古文物保护工作中广泛应用的前景[19,20]。
8.深部地球物理调查成果丰硕
20世纪90年代初,中国地质科学院等单位开始了和美国康乃尔大学等十余个国家科研单位合作的“喜马拉雅和青藏高原深地震反射研究(INDEPTH)”项目。1992年8月完成的北起康马县的萨马达、南至亚东县的帕里共长93.6km的地震测深,是当时靠喜马拉雅山最近的地震反射剖面。地矿部中国地质勘查技术院与俄罗斯全俄地质所合作编制横跨欧亚的“台湾—阿尔泰—巴伦支海”地学大断面,长逾10000km。通过这一系列的国际合作,我国深部地球物理技术水平及应用的深度和广度有了明显提高,深部地球物理调查成为我国与国际同行合作的一个经久不息热点[22,23]。
9.南海及大洋综合地球物理调查深入发展,取得一批新成果
在南海海域进一步开展了系统的重、磁和地震等方法的地球物理科学调查,对其中的万安、曾母、礼乐、北康、南薇等盆地进行了地震反射调查,取得了一批重要成果,编制了包括全海区莫霍面深度图在内的系列地球物理图件。在太平洋深海洋底多金属结核资源的调查取得丰硕成果,向联合国海底委员会提供了面积达30万km2的远景区。我国已经正式成为洋底资源开发的先驱投资国,在太平洋东部地区取得了同等面积的合法开发者的地位。以上工作都为维护我国在周边海区和世界大洋中的权益作出了重要贡献。进入20世纪90年代后期,我国在南海北部及相关地区开始进行天然气水合物的调查工作,并且已经取得了有意义的成果。
上述20世纪90年代物探新成果仅仅是众多成果中的一些有代表性的事例,其中不乏对国民经济建设具有导向意义的重大成果。之所以要突出地介绍这一阶段,主要是因为我国物探事业在20世纪的最后十年开始了意义十分重大的改革进程,开始了体制和机制的转换,从计划经济的运行机制转变为社会主义市场经济的运行机制,这是我国物探界的一场深刻的革命。进入21世纪,我国物探将以更新的面貌为国家现代化建设做出更大的贡献。
❷ 有热矿区物探成果再解译
有热矿区物探工作,目前收集的主要为2008年与2010年完成的音频大地电磁测深(AMT)成果资料,两者采用的设备不同。
呷村-有热矿区岩矿石电性特点如下:银铅锌矿石的导电性相差较大,其中致密块状的特富矿石为特低阻特性,而浸染状矿石及矿化岩石总体表现为低中阻特性。板岩以及含碳质板岩为低阻特征。大理岩(灰岩)、安山岩、流纹岩、凝灰质碎屑岩为高阻特征。
因此,银铅锌矿与围岩大理岩(灰岩)、安山岩、流纹岩和凝灰质碎屑岩等存在较大的电性差异常,具备开展音频大地电磁(AMT)测深的前提条件。但也存在较大的干扰因素,主要有:
(1)黄铁矿化的中酸性火山岩与中低品位的铅锌矿无明显的电性差异;
(2)块状铅锌矿与碳质岩石无明显电性差异。
因此,在有热矿区开展音频大地电磁(AMT)测深,并不能直接用于寻找银铅锌矿体,只能依据视电阻率反演断面图划分出的地电结构、高低阻层的分布情况,推断隐伏火山岩体的分布,再结合地质成矿条件,间接预测深部矿体的空间位置(成都西南地物科技开发公司,2008;403地质队,2010)。
10.2.1 2008 年音频大地电磁测深(AMT)成果再解译
成都西南地物科技开发公司与403地质队于2008年6月提交了《四川省白玉县有热沟银多金属矿音频大地电磁测深(AMT)探测成果报告》,对测区7、31、39、47、63、79线等6条测线开展音频大地电磁测深物性与解释工作,在同一测点做高频(10000HZ)和低频(1HZ)观测,以确保从地表至地下1km范围内资料的完整性。工作采用的仪器设备为加拿大凤凰公司(Phoenix Geophysics,Canada)制造的MTU系列大地电磁测深仪(MTU-V8)。
根据成果报告和相关图件的再解译,可以得出以下结论:
(1)根据电阻率反演断面解释图,可以看出7、31、39、47线(图10.1a,b,c,d)的电性结构特征与63、79线(图10.1e,f)差异较大,反映存在两个不同的地质体。该报告认为“在63线附近及以南地区,由于可能存在北西向的推断断层,致使北部地区总体向西倾的、向下延深较大的高视电阻率岩带可能到此结束,从而变成延深较小的、控矿情况等均有所变化的、相距较近的63线与79线两条测线的视电阻率特征迥然不同的情形”。该结论与笔者认为的“近东西向F11为后期左旋平移断层,导致63线以南出现
(2)7、31、39、47线特征类似,总体表现为较高的视电阻率(高于100Ω·m),剖面上显示东部和西部为高阻地层,其间为中低阻地层,代表了碳质板岩地层,为目前已知矿体下盘的地层,因此可以推测矿化层位于中低阻地层东部的高阻与低阻过渡带上。从7线地质-物探解译图(图10.1a)可以看出,东部高阻层为赋矿流纹质火山岩,东、西矿带分别位于该高阻层的东、西侧边缘的高阻与低阻的过渡带上。而31线(图10.1b)、47线(图10.1c)则显示目前已发现的矿体均位于该高阻层西侧边缘的高阻与低阻的过渡带上,暗示尚未发现该高阻层东侧边缘高阻与低阻过渡带上的东部矿体。39线(图10.1d)有一定差别,表现为已知矿体位于高阻层的东侧边缘,可能的原因是39线矿体为厚层块状矿体,电阻率很低,影响范围较大,导致东部高阻层显示不明显。因此,39线剖面中部的高阻层可能是矿体西部的非赋矿英安质火山岩,与7线东部的赋矿流纹质火山岩不是同一层。
10.2.2 2010 年高频大地电磁测深(EH4)成果再解译
2010年403地质队利用从美国引进的EH-4连续电导率成像仪,对有热矿区23、27、29、31、39线等5条线再次进行了高频大地电磁测深工作,提交了《四川省白玉县有热银多金属矿音频大地电磁(AMT)测深报告》。
野外数据采集采用单点张量观测方式,接收大地电磁信号的频率范围为10Hz~92kHz。
根据成果报告和相关图件的再解译,可以得出以下结论:
(1)根据电阻率反演断面解释图(图10.2),其电性结构图基本类似,近地表为视电阻率较低的低阻层;深部的西端为低阻层,中部及东端为高阻层,其间夹一中阻层(为目前已知矿体地段)。与2008年所获图件对比(31、39线),两者基本类似。
(2)23、31线特征十分类似(图10.2a,b),西部为一范围较大的高阻层,东部为一范围较小的高阻层,目前已知矿化层位于两高阻层之间的中阻带上。如果东部高阻层为赋矿流纹质火山岩的反映,则暗示尚未发现高阻层东部边缘过渡带上的东部矿体。
(3)从39线地质-物探解译图(图10.2c)可以看出,西部高阻层为下部英安质流纹岩,中部中阻带为碳质板岩和块状矿体,东部高阻层是安山岩还是赋矿流纹质火山岩尚未得知。
图10.1 呷村矿床勘探线地质-AMT物探综合剖面图
(地质资料据403地质队,1993;物探底图据成都西南地物科技开发公司,2008)
总之,通过对以上两份物探报告成果的再解译,初步认为有热矿区19~55线深部存在西、东两个高阻体,分别代表英安质火山岩和赋矿流纹质火山岩。两高阻体之间为中阻层,代表碳质板岩和已知矿化层。东部高阻体的东部边缘过渡带可能存在隐伏的东矿带(块状黑矿)。
图10.2 有热矿床勘探线地质与EH-4物探综合剖面图
(地质资料和物探底图据403地质队,2010,2011)
a—23线;b—31线;c—39线
❸ 资料的收集
(一)地形图的选择与准备
区域地质调查所选用的地形图,其比例尺一般应比实际地质调查的比例尺大一倍。现在开展的1:25万国土大调查,使用1:5万的航测地形图作底图,而在全国重点矿产地开展的1:5万区调工作中一般采用国家测绘部门出版的1:2.5万地形图,没有1:2.5万地形图的地区可采用地形-地质一次成图法,即直接用相应比例尺的航空像片并辅以1:5万地形图进行;也可收集1:1万地形图缩编绘制,亦可用精度高、现势性好的1:5万地形图放大清绘或放大修测为1:2.5万地形图作底图。
收集的地形图的数量,应根据野外区调人员分组情形以及编制各种成果图的需求量来确定,一般以20~25份为宜。所用的地形图须用夏布或马粪纸裱糊并压平、阴干。野外调查人员所用的地形图(准手图)还需按一定规格(20cm×16cm)裁开,并统一标号蒙上透明纸,分块使用。这样野外携带既方便又可保证原始手图的整洁。除收集工作区地形图外,亦需收集工作区周边地形图,每幅1~2份,以备图边接图使用。
(二)遥感资料的收集与准备
遥感资料包括:航空遥感像片和卫星遥感图像,即全色黑白航片、彩色航片、红外航片、侧视雷达片、陆地卫星MSS图像、TM图像、RBV图像及假彩色卫片图像等。
1.航空遥感像片的收集和准备
(1)在开展1:5万区调填图之前,要全力收集影像特征好,多片种、多时相、多波段、各种比例尺的全色黑白航片、彩色航片、假彩色航片、红外航片、侧视雷达片等。符合工作比例尺的全色黑白航片3~5套(表2-1)。每套应同时附镶辑复照图及航空摄影技术鉴定书。若工作区有冰川、沙漠或大面积第四系掩盖时,为了对其下伏基岩进行地质调查,应选用侧视雷达片;若工作区金属矿点较多时,应收集大比例尺彩色航片;若进行水文地质调查,应收集红外航片或远红外扫描图像。若工作区已有的航片比例尺过小,可向航摄部门申请,将像片放大到接近地质调查要求的比例尺。
表2-1 区域地质调查与航片比例尺关系一览表
(2)获得航片资料后,应及时进行整理与编表。将同种比例尺的航片按航带装入袋内,在袋上注明图幅代号、航带号及像片编号等。为了使用便利,还应在每张航片的背面左上角,按下述格式编号:
区域地质调查工作方法
格式上部为图幅号,下部左边数字为航带号,中间数字为本航带像片总数,右边数字表示本航带从左到右的第几张航片。
(3)用航片做一幅工作区航片镶嵌像片略图,使全区地质构造的连续性和构造格架一目了然。
(4)对每张航片上的主要地物进行标注,如村镇、主要公路或铁路、河流、湖泊、水库、山峰名称或高程等。为避免污损航片,要将标注写在附于航片的透明纸上。
2.卫星遥感图像的收集与准备
(1)卫星遥感图像主要收集TM图像、MSS图像及假彩色卫星图像,比例尺为1:100万、1:50万,每种卫片的数量1~2份。要将不同波段的TM片底片合成放大为1:5万彩色影像。
(2)利用1:5万的TM彩色影像,作一幅工作区的镶嵌影像略图这是非常必要的,因它有宽广的视域,信息量更丰富,解译效果会更佳。
(三)地质、矿产资料的收集
工作区和邻区地质、矿产资料的收集,最好从新到老进行,这样便于删除那些过时的无参考价值的资料和“已被消化”到后期地质成果中去的资料。要特别注意收集1:20万区域地质调查成果资料(地质图、地质报告)。实践证明,它是开展1:5万区调最有参考价值的基础成果资料。对那些研究程度较高,资料较丰富的地区,以收集近期的资料为主,并以编为主或编测结合的方式将其资料融入实测资料中去。现将要收集的地质、矿产资料归纳如下:
1.工作区地质资料的收集
主要指工作区的各种地质调查、矿产普查和勘探成果资料、水文地质调查资料、各种相关的测试分析资料(如岩石薄片鉴定、同位素测年、硅酸盐分析、化学分析,稀土配分、人工重砂、孢粉分析、化石鉴定)、各种相关的专题研究文献和科研论文以及相关的图件、报告、手图、记录簿和档案资料等。对邻区主要的地质、矿产资料也应收集。
2.工作区自然、经济地理资料的收集
收集区内有关的水文、地理、地貌、森林、植被、土壤、气候、旅游、交通运输和地方志乃至游记等资料。因为这些资料对确定调查路线、选择交通工具、合理确定野外装备和工作期限等密切相关,对解决许多有关的地质问题也是不可或缺的。
3.工作区群众找矿、报矿资料的收集
充分收集群众找矿、报矿、矿产开采历史等资料。这些资料往往能提供找矿线索,对矿产评价有着事半功倍的效果。
4.工作区实物资料的收集
包括前人在调查区和邻区采集的矿物、岩石、古生物化石等标本和岩石薄片以及钻孔岩心等实物资料,这样可做到物尽其用,也可节约有限的经费,避免不必要的重复和浪费。
5.工作区经济开发资料的收集
工作区内农业建设、工程建设等相关情况;当地政府部门或一些大厂矿他们对地质工作提出的建议与要求等,也应收集或了解。这对区域地质调查的科学决策和具体实施方案的部署都有极高的参照价值。
(四)其他资料的收集
1.工作区化探与重砂测量成果资料的收集
我国1:20万区域化探和重砂测量工作业已完成(有些地区甚至还开展了大比例尺的地面化探和重砂测量调查),取得了丰硕的成果。目前我国正开展的1:5万区域地质调查工作,一般都选择在成矿前景较为有利的地区进行。那么,这些化探、重砂测量的成果资料,能有效地前瞻性的指导编写1:5万区域地质调查设计书和全面开展地质调查工作。所以,这些成果资料要给予充分收集。
2.工作区物探成果资料的收集
地球物理探矿包括地面物探和航空物探,所取得的丰富资料对探索、解释、了解地下构造形态,地下矿体的埋藏状况、认识地球圈层性质、探讨板块运动模式等重大地质问题都有着深远的现实意义。
(1)地面物探成果资料的收集。地面物探主要方法有:磁法、电法、地震法、重力法等。当工作区为沙漠区或为大面积第四系覆盖时,收集地面物探成果图及资料尤为重要。在1:5万区域地质调查中,磁法勘探主要用于划分大地构造单元,圈定岩体和断裂,提供进一步普查找矿的远景区。
(2)航空物探成果资料的收集。航空物探资料有许多种,在我国开展较早较广泛、效果较好的是航空磁测,其次是航空放射性测量和航空重力测量等。全国及区域性资料成果丰富,野外工作之前,要收集航磷异常地质解译图与报告说明书,以备地质调查工作中参考和验证。
(五)区调技术规范等资料的收集
区域地质调查工作随着现代社会和经济的发展,科学技术的进步以及地质找矿工作的深入开展,它的重要作用和深远意义,已愈来愈显著。世界各国都很重视区调工作,都制定出详尽的区调规范及技术规程。要切实地完成区域地质调查工作,就必须首先进行岗前人员素质培训,以保证从业者能在最新理论、观点、研究成果及新技术方法的基础上进行。为此,必须在工作前收集有关规范和相关指导性文献。
❹ 取得一批有重大意义的物探成果
整个20世纪80年代,是物探工作应用领域进一步扩大,技术水平迅速提高的时代。我国物探解决复杂地质问题的能力明显增强,取得了一系列具有重大意义的成果。
1.石油物探在南海、东海和塔里木盆地、吐哈盆地、准噶尔盆地取得重大突破
1979年8月,根据地质部第二海洋地质大队珠江口盆地普查地震构造资料部署的珠5井突破了珠江口盆地的出油关。南海成为我国油气勘探和国际石油公司投资的新热点,国务院于1982年1月决定我国南海油气勘探实行对外开放。这一决定有力推动了全国对外开放政策的贯彻。
在东海,地质矿产部第一海洋地质大队进行了系统的油气物探工作,1982年在龙井构造上确认了含油气层的存在。1983年,在平湖凹陷的平湖1井获得工业油流,该井成为东海的第一口发现井。在我国东部工农业发达,但又极缺能源的近海海域发现了油气,在国内外都引起了轰动。
1984年,地质矿产部参照物探结果布设在塔里木盆地北部沙雅隆起的沙参2井,在深达5360m的古生代石灰岩地层中获得了日产原油1000t、天然气200万m3的重大突破。这一具有历史意义新发现,使塔里木盆地的油气远景成为现实,进一步推动了我国西部地区油气勘探新高潮。石油系统在吐哈盆地、准噶尔盆地和青海也取得一系列重要发现,揭示了西部作为我国油气资源战略接替区的巨大潜力。国务院在“八五”计划中明确提出了石油工业要实行“稳定东部,加快西部”的方针[12]。
2.煤田物探成果显著,物探应用迈入精查和开发领域
煤田物探在内蒙古、黑龙江、河南等地扩大了资源前景,发现了新煤区。高分辨率地震等技术的应用使煤田物探精度明显提高,开始介入煤田的精查和井巷建设,大大拓宽了应用领域[13,14]。
3.金属与非金属矿产物探取得丰富成果
“六五”和“七五”期间,地矿部门地面物探、化探共发现异常4.9万余处,经查证见矿2200余处,发现和扩大矿床504处,其中有相当一部分属于隐伏矿体,是金属矿物探成果最为丰富的时期。黑色和有色金属矿物探在发现或扩大许多重要新矿产地方面做出了重要贡献。其中包括云南惠民大型铁矿床,新疆阿舍勒及索尔库都克、广东钟丘洋及玉水、福建紫金山、内蒙古乌奴格吐山、西藏马拉松多等大型铜矿床,新疆富蕴县哈拉通克和哈密黄山的大型铜镍矿床,河北张北县蔡家营、内蒙古白音诺及浩布高、新疆可可塔勒、福建水吉和云南核桃坪等大型铅锌矿床,广西芒场锡多金属矿床,河北大湾钼矿床等。在贵金属方面有山东苍上大型金矿床,湖北鸡冠嘴铜金矿床,内蒙古额仁陶勒盖、查尔布拉根和四川呷村等大型银矿床等。在非金属矿方面则有河北双碑、湖北高店子、湖南歇驾山等大型石膏矿床等[15,16]。
4.水文工程物探成为国家重点建设不可缺少的工作
在解决我国西部和华北广大地区的缺水问题方面,物探发挥了重要作用。物探在寻找第四系孔隙水、基岩裂隙水、岩溶水、地下热水,以及划分咸水和淡水方面,取得了大量有意义的成果。如在甘肃河西走廊,根据电测深资料发现了丰富的地下水源地,在海南、广东、黑龙江、北京等许多地方用物探找到了基岩裂隙水。在西藏羊八井,依据电法资料打出了一批高温热水井。在为国家重大工程建设项目服务方面,物探在三峡坝址的勘查和论证工作中,在浙江、广东核电站选址的工程勘查中,在长江口和宝钢码头的勘查中所起的作用,得到了社会公认,赢得了信誉[17]。
5.深部地球物理调查大规模展开,取得一批重要成果
在各方面的共同努力下,全国按照统一部署,完成了11条深部大剖面中的9条,对我国陆地地壳和岩石圈的构造及结构有了一个宏观了解。例如,亚东—格尔木剖面提出了“青藏高原是6个地体拼合成的增生陆块”的认识;江苏响水至内蒙古满都拉剖面结果认为该剖面所穿过的8个构造单元的深部构造特征差异很大,反映了中朝板块克拉通化及其遭受后期改造的过程。华北、秦岭及苏皖地区的深反射地震剖面对地壳细结构的研究提出了许多新认识。
6.开展了大量海洋区域性综合性物探调查工作,
在东海陆架区、冲绳海槽、琉球海沟、台湾海峡和南海开始了系统的海洋物探调查工作,取得了大量具有开创性意义的区域物探资料。这些科学调查工作对我国周边海洋地质构造的特色,及海洋油气和固体矿产资源的总体情况加深了认识,对海洋工程勘查及滨海砂矿调查也发挥了应有的作用。在此基础上,我国出版了若干海域的地球物理图集。
❺ 物探资料数据处理
(一)重力航磁资料数据处理
为突出和增强反映地质体、地质构造空间特征方面的地球物理场信息,进行空间分析和找矿信息提取,对1:20万重力、航磁成果资料开展了位场转换、方向导数计算等预处理工作。
1.资料准备
重磁数据处理应用程序中已对边部数据采取了外延加权处理,但为减少转换边界畸变效应,资料准备时对评价区周边均扩充了几千米范围。数据处理区域为矩形域,其中省外部分的重力数据为1:50万区调资料。
根据网格数据处理要求,采用空间自协方差最优内插法——Kriging插值法对原始数据进行了网格化运算。参考重、磁原始资料平均网度,重力网格距取2km×2km,航磁取lkm×1km。
2.数据处理的基本原理
采用频率域重磁位场转换方法进行数据处理,其基本原理如下:
①运用Fourier正交换,计算原始重磁异常Fa(x,y)的频谱Fa(μ,v);
②应用褶积定理,由Fa(μ,v)乘以相应转换的波数响应函数之频谱φ(μ,v),得到转换后的异常频谱Fb(μ,v);
③运用Fourier反变换,由F(bμ,v)计算得到转换后的相应重磁异常fb(x,y),其中μ,v分别是x、y方向上的圆频率。
3.计算公式
在空间域中,重磁场的各种转换可以表示为褶积形式:
皖东南区域地质矿产评价
式中fa(x,y)、fb(x,y)分别为转换前、后的位场;ψ(x,y)为滤波脉冲响应函数,或称权函数。
利用Fourier变换的褶积定理,上述空间域中的褶积关系在频率域内即变成简单的乘积关系,即为下列表达形式:
皖东南区域地质矿产评价
式中Fa(μ,v)、Fb(μ,v)分别是fa(x,y)、fb(x,y)的频谱;φ(μ,v)为权函数ψ(x,y)的频谱,或称滤波器的频率响应函数;μ,v分别是x、y方向上的圆频率。
对于重磁位场的不同转换,其频率响应函数是不同的,表4-3-1列出了常见位场转换的频率响应函数的表达形式。
表4-3-1 重磁位场转换的频率响应函数列表
4.位场转换
有了上述计算公式就可以进行重磁位场转换、方向导数计算了,重磁预处理的具体内容包括:航磁(T)异常化极,重、磁(化极后)异常向上延拓1km、5km、10km、20km 4个高度,原平面及各上延高度的0°、45°、90°、135°4个方向水平一阶导数和垂向一阶、二阶导数。
(二)物探异常点的筛选
物探局部异常点信息可提供直接或间接找矿标志,在找矿预测和普查找矿中发挥着重要的作用。确定物探异常的标准是根据工作所发现的地球物理参数的局部变异,确定其与一定的地质现象相联系,这种局部变异被称为异常。异常本身无尺寸之分,但有级次之别。区内不同时期工作、现已建档的乙1类以上部分物探航磁、地磁、电法异常点信息简况,经综合整理予以取舍、确认,共确定区内33处物探异常点。在这些物探异常点(1处往往存在多个子异常)中,有20处为已知矿产地。已知矿产多有综合异常显示,其中激化率>4%,自然电位绝对值>100m V。矿化带、蚀变带、与矿产有关的(隐伏)侵入岩等(目标物)多有物探异常反映,其中地面磁测值达数百至上千纳特(n T)。
前文描述的地球物理场特征已涵盖航磁异常点信息,而航磁异常值为全区统一的化极异常的趋势特征解释“下限”。需注意的是,不同区域构造背景、局部地质环境中某一场源体引起的物探异常的场值常是相对的,且存在综合因素的叠加,需具体对待加以区分。规模、产状相近的地质体引起的异常幅度(或场值),随其物性、探测距离及其与围岩的差异而变化。如:屯溪幅中依坑航磁异常(C31)处在正背景场中、异常幅度约100 n T,北岸异常(C35)位于负背景场中、幅度约200 n T,而地表主要出露中元古代地层,故推测均为隐伏侵入岩体,依坑解译为中酸性岩、有已知多金属矿点,北岸解译为(中)基性岩、见磁铁矿化。规模、物性差异相近的场源体产生的异常幅度,随其产状、埋深等变化。又如:伏岭岩体西侧中半坑航磁异常(C19)幅度约30 n T,东侧逍遥(C21)异常幅度约100 n T,两处相距约10km,出露主要均为震旦纪地层;逍遥出露花岗闪长岩体、有中小型矿床,中半坑解译为隐伏中酸性侵入岩、有铜矿(化)点。
在所有乙1类以上的物探异常点中,除了与评价预测的目标矿产有直接关系的异常点外,还有一些虽然与评价目标矿产无直接的关系,但它与成矿侵入岩有关,故列入与成矿有间接关系的评价参数参加计算。
(三)重磁异常解译推断
评价预测工作中物探异常的解译推断主要是以隐伏、半隐伏断裂构造和岩体为目标,其结果将作为评价地质变量——控岩控矿构造和控矿容矿侵入岩的一部分。有了这些隐含信息的参与,提高了评价预测结果的科学性和可信度。
1.隐伏、半隐伏断裂构造的推断解译
反映断裂构造的地球物理场综合信息标志:不同性质和不同方向展布的区域性重磁异常区带的接合部,平直陡变的区域重力梯度带,具明显走向的狭长带状或串珠状磁异常,往往为深大断裂带的反映;重力高、低突变(常为梯度带),带状重、磁异常的转折、重叠,多条(一组)等量线的扭曲、收敛或发散等,多数是不同规模断裂构造所致。水平一阶导数相当于垂直求导方向的滤波器,应用其正、负极值带分析研究某一方向的线性构造特征。
2.隐伏、半隐伏侵入岩的推断解译
岩石物性差异是引起地球物理异常及其地质解译的前提。根据皖南地区岩石物性资料统计分析,①酸性-中酸性侵入岩平均密度为(2.59~2.62)×103kg/m3,如许村岩体为2.62×103kg/m3,基性侵入岩为2.87×103kg/m3,古生代-新元古代岩层密度为(2.65~2.68)×103kg/m3,而中元古代下部板桥组、漳前组岩石平均密度为2.74×103kg/m3。当相对地表而言存在剩余密度时,酸性-中酸性岩体将形成重力低异常,基性岩可引起重力高异常。②沉积岩、浅变质岩系及花岗岩基本无磁或为弱磁性,中酸性、基性岩类具中强磁性,如所测的花岗闪长岩磁化率为(427~2880)×4π106SI,剩磁强度为(24~248)×103A/m。不同岩性的侵入岩将产生不同梯度特征的局部磁异常。
通过数据处理突出异常信息是具体圈定隐伏、半隐伏岩体的有效方法手段。磁异常化极消除斜磁化的不对称等影响,有利于地质解译。垂向导数相当于高通滤波器,既突出局部异常特征,又压制区域低波数成分。
区内各类岩浆岩广泛出露,除个别岩体因与围岩无物性差异或差异不大、岩体规模太小未引起明显的物探异常外,大部分与重、磁异常较好对应,这就为从已知到未知类比推测隐伏岩体产状提供了依据。对同源重、磁异常,以磁异常解译岩体产状。岩体侵入时代未能根据物探资料予以判定。岩性依据重力异常正负性质、正磁异常梯度幅度及其组合等综合判断,如重力低位置上磁异常不明显多为花岗岩(如伏岭岩体等),局部磁异常处伴生幅度不大的重力低或重力异常不明显多为中酸性岩体(如大谷运岩体、里东坑岩体等)。结合与出露岩体岩性关系开展异常解译:①长陔-白际一带,重力低伴生局部磁异常反映该地的花岗岩中磁性暗色矿物含量较高,解译结果为花岗岩类。②伏岭重力低西侧明显绕曲形成次级异常,其位置与杨溪岩体偏离,同时存在局部缓磁异常(C19中半坑异常),故解译为隐伏的中酸性岩体。
无论物探推断的是断层还是岩体,只要是与成矿有关,且地质上未出露的,都将分别并入相应的控(容)矿构造和控矿侵入岩图层中。
❻ 地面沉降调查成果资料整理
地面沉降调查工作完成后,要对调查过程中所取得的各类资料进行整理、分析,并编写报告。
地面沉降成果资料包括调查资料、工程地质测绘资料、钻探物探资料和监测资料。
地面调查资料整理内容有:第四系地层岩性资料;地下水的储量、开采量、补给量资料;基岩地层岩性、地质构造及其与区域地质构造的关系资料;第四纪地质发展史和新构造运动情况资料;建筑物破坏、地表开裂资料;人类经济活动情况和经济发展趋势等资料。同时提交地面沉降调查报告,评价地面沉降危害等级,提出防治方案。
工程地质测绘资料包括:设计书,测绘方法,使用仪器,工程进度,地形图,地表水入渗、产流、径流、冲刷以及地表水的流通、灌溉、库水位及升降资料,开展渗水试验、渗透系数、地下水位等深线图等资料。
钻探与物探资料包括:勘探点线的布置,钻孔编录和钻孔柱状图资料,物探方法、仪器及成果(平剖面图及物探解译)资料,第四系地层资料,隐伏断裂资料,抽注水试验资料和地下水基本特征资料。
监测资料整理的内容包括:分层标、基岩标、孔隙水压力标、水准点、水动态监测网、水文观测点、海平面预测点的设置,水准测量和地下水开采量、地下水位、地下水压力、地下水水质监测及地下水回灌监测资料,建筑物和其他设施因地面沉降而破坏的定期监测资料和地面沉降速度、幅度、范围资料等。
地面沉降勘查报告的主要内容包括:序言,所处地貌单元,第四系地层岩性及发展史,新构造运动,水文地质条件,经济发展现状及经济发展趋势,地面沉降危害等级及成因机制,地面沉降防治方案。附图包括地形图,地貌图,第四系地质图,水文地质图,地下水等水位线图,钻孔柱状图,地质剖面图,隐伏断裂横剖面图,物探平剖面图,基岩等高线图和地面沉降危害分区图(图6-5)等。附件包括调查报告、工程地质测绘报告、勘探与物探报告和监测报告。
图6-5 北京市平原区地面沉降危害分区评价示意图(据俞丰俊)
❼ 物探数据
物探技术在地质勘探中具有重要作用,勘探方法主要有地震、电法、磁法、重力等,从物探数据中可得到:点位资料、层位划分及其属性。在地下水系统建模中,物探数据和钻孔数据具有相同的作用,根据物性的差异提供含水层的划分情况,表达地层具有相同的物理力学参数或位置,如地下含水层顶板、底板、地下水位等值线信息。使用这些等值线数据,建模系统可以插值拟合地层面或断层面。
物探数据在地下水三维地质建模中的输入,采用MapGIS明码文件读入等值线文件,然后把等值线离散点化,进行抽稀,即可拟合成光滑的面。
❽ 地球物理勘探成果图件有哪些
地震数据处理的对象是记录在磁带上,经过采样的人工激发的地震波,包括反射波或折射波,同时还包括绕射波、多次波和干扰波等。
地震勘探数据处理应满足:
①消除或削弱各种干扰波,保留和加强用于勘探目的的反射波或折射波。采用各种手段提高信号-噪声比;
②把反射波(或折射波)归位到产生反射(或折射)的地下反射点的位置上去;
③提取地震波传播介质和界面的物理参数,用于定性和定量地解释地震层位的岩层物理特征;
④提供地震正、反演问题的人机联作终端的各种处理方案和程序,以提高解释成果的精度;
⑤使处理方案自动化,缩短处理周期,减少人工干预。
为了满足上述5个方面的要求,人们从不同的角度针对不同的问题,已经提出了多种处理方法和数学物理模型。这些方法和模型有的是在弹性波传播方程的原理上提出来的,有的是在其他学科中成功地应用之后被引进到地震数据处理中来的。地震勘探可以被看做是以地层为传输道的通信系统。它所记录的离散时间序列从一个角度来看是确定性过程,而从另一个角度看又是随机性过程。因此,在地震数据处理中常常是兼用数学分析方法和数理统计方法。地震勘探数据处理正处于不断发展和完善的进程中。
❾ 地球物理勘探及其主要成果
早在1958~1964年,原石油工业部华东石油勘探局304、305联队完成了合肥盆地1∶20万重力、磁力普查工作;1970年,刚刚成立的安徽石油勘探处以合肥盆地为重点,在盆地东部和南部进行光点记录地震和模拟地震勘探。
1988~1989年及1991~1992年间,原石油天然气总公司物探局第二地质调查处在盆地东部完成数字地震测线13条694km,1993~1996年,南方项目经理部在盆地中部目标区部署并完成数字地震测线19条,在中部和西部部署区域大剖面5条,合计24条,1258km。这些地震剖面的完成,一方面对盆地的构造格架有了基本的了解,同时也发现了吴山庙、木厂埠和小庙等局部构造。
1999~2001年底,胜利石油管理局在合肥盆地共完成二维地震31条3452km(图1-4),其中区域大剖面12条;电法剖面8条,包括5条EMAP(707.3km),3条MT(484km);重力测量27686km2;航磁测量30416km2,其中化探、重力、航磁已覆盖全盆地。以上资料的获得为查明合肥盆地的构造、断裂、地层及圈闭发育特征等提供了物质保证。
图1-4合肥盆地1999~2001年度地震部署图
(一)重力勘探取得的主要成果
经过重力勘探,取得了覆盖全盆地的重力资料,发现了众多的局部重力异常,基本掌握了合肥盆地的重力场特征、断裂体系的展布及其性质(贾红义等,2002)。
(1)确定了华北地层区、下扬子地层区、大别山区及合肥盆地不同地层单元的密度界面。
(2)通过对合肥盆地重力场特征研究并结合区域地质资料,确定了合肥盆地主要断裂体系及其展布特征。
(3)发现了与郯庐断裂左行走滑和右旋压扭有关的构造形迹以及吴集断裂的分布范围和右行走滑的构造形迹。
(4)利用延拓法、求平均场法、二次导数法及趋势分析法等求取剩余异常,然后进行对比,确定了盆地的重力异常特征,并对局部重力异常进行了定性和定量解释。
(二)航磁勘探取得的主要认识
对合肥盆地曾进行过1∶100万航磁勘探并覆盖全区,部分地区有1∶20万、1∶10万、1∶5万航磁资料,但由于测量时间不同、测量仪器精度不同,导致航磁资料在反应构造方面存在明显不足。鉴于此,胜利石油管理局2000~2001年在合肥盆地及其周缘进行了1∶5万高精度航磁勘探,地质效果较为明显,弥补了过去不同比例的航磁资料在反应构造方面的不足,并发现了很多可能与火山活动有关的磁异常(董波等,2002)。
(1)在盆地内部及周边的97个点进行了岩石磁化率测量,获得600个磁化率数据;同时还对安参1井石炭系以上地层进行了磁化率测量。
(2)根据磁异常反应的断裂特征,识别出76条NE向、NW向、近EW向和近NS向断裂。
(3)圈定出143个局部构造异常,并根据异常形态、幅值等异常特征及地质构造分析,确定基岩异常凸起27个,与火山活动有关的构造异常35个,沉积层构造异常81个。
(4)根据磁异常特征,圈定出盆地内及周缘火山岩分布范围,发现盆地内部火山岩分布比较局限,而盆地南缘和东缘较为发育。
(5)通过航磁测量,发现以肥中断裂带为界,盆地南部为弱磁场分布区,北部为强磁场分布区,反映出盆地具有不同的基底性质。
(三)电法勘探取得的主要成果
近两年的电法勘探(图1-5),获得了盆地的电性资料和较为丰富的地质成果,这对合肥盆地的基础地质研究和油气勘探有重要意义(张升平等,2002)。
图1-5合肥盆地电法勘探测线部署图
(1)通过井旁MT的测定,确定了不同层位的电性特征,并为钻井地层划分提供了佐证。
(2)在电性分层的基础上,查明了各剖面的电性结构和电性层的电性特征。
(3)结合钻井资料,对各电性层进行了地层层序研究,进而确定了各剖面的地质结构。
(4)根据剖面上电性变化规律,查明了主要断裂的剖面位置,确定了断裂体系的平面展布。
(5)根据电法资料,再次验证了华北型古生界逆掩于大别山之下的观点。
(6)利用电法资料圈定了中、新生界的分布范围,为研究盆地地层的分布提供了参考。
❿ 物探成果概述
物探工作基本比例尺为1∶2000,网度40m×10m。物探采用磁法、激发极化法以及激电测深等方法。
(一)异常圈定及解释
根据测区矿化的实际情况和物探测量结果,认为激电异常的下限为10%,根据情况构制不等间距的等线值(10%、20%、30%等)10%的异常均为矿化异常,10%以上的异常不予考虑,认为是黑云斜长花岗岩所引起,视电阻率的异常下限定为2000Ω·m(但根据资料还构绘了3000、4000、6000的等值线供对比参考),ΔZ的异常下限为400nT(根据资料构绘了600、800、1000等值线)。
异常解释的方法是结合地质情况进行分析研究,选择出切合实际的定性解释方法,对引起异常的原因给予适当的地质解释。
(二)对异常的初步解释
根据物探测量结果,绘制出的平面剖面图和等值线平面图。结合地质情况,对测区划分了3个异常带。编号DHJ-1、DHJ-2、DHJ-3,现分别描述如下:
DHJ-1号异常:异常位于24—30线90号点,异常形态呈似透镜状,长约140m,宽约30m,走向呈北西—南东向,异常极化率一般在10%左右,异常幅值不高(同参数相比),但较规则,ρs值幅较高,ΔZ值在800nT左右,各参数值在此都有不同程度的反映,与矿化体吻合较好,引起该异常的因素主要与矿化的夕卡岩有关。
DHJ-2号异常:异常位于32—46线110号点附近,异常范围较大,长约240m,最宽处20m,异常形态呈似条带状,呈北西—南东向展布,与黑云角闪斜长花岗岩的分布相一致,其中夕卡岩呈似层状产出,在整个异常范围内有若干小异常,其中极化率最高的可达30%左右,一般在15%左右,在34—36线106号点槽探揭露有铜矿体,该处的极化率异常值为10%,视电阻率值为1500Ω·m,ΔZ值为300nT,所反映的异常值与矿化关系密切,推断认为引起该处异常的地质原因是与矿化的夕卡岩及斜长花岗岩和接触变质岩有关,矿石矿物以黄铜矿、孔雀石为主。
DHJ-3号异常:该异常位于测区北部,50线100号点附近,从整体上可以看作一个似透镜状的封闭异常,长轴长近150m,短轴宽近60m,走向近南北向,异常幅值ηs在10%左右,ρs值为Ω·m,ΔZ值为600nT,引起该处异常的原因是接触变质岩有关,岩性为夕卡岩、大理岩。
综合上述3处异常,该测区由于出露面积较小,岩性单一,构造也较简单,但也存在几条断裂,其次测区大面积出露有二长花岗岩,中部为一套呈近南北向延伸的片麻状黑云斜长花岗岩;风成砂土和冲洪积砂土覆盖大部分测区,引起异常的因素很多,也较复杂。但对于接触变质岩带和矿化有直接关系的夕卡岩来讲,一般均具有高极化,低电阻率异常特征,与矿化毫无关系的黑云斜长花岗岩的异常也表现了高极化高电阻的特征。因矿化体规模小,呈现出零星散状,使围岩的异常严重干扰了矿化异常。矿化段异常的圈定、解释只能根据所测资料结合地质物性参数来进行对比分析。
(三)电测深剖面
根据需要在测区南部30、38线分别测制了两条不同点距的电测深剖面,通过测深来了解地质体的垂向延深情况;从测深的曲线结果来看并不太理想,视极化率没有获得理想的结果,其原因是测区内岩石产状陡立,岩性复杂,地电条件困难,不具备垂向测深的外界条件,但是也取得一定的资料,剖面应用了视电阻率结果。从断面图中可以看出岩层产状较陡。但极化体依然存在,在其深部可能有不连续的现象,产状可能向西倾。
通过地质物探工作,在黑哈库都克铜矿(化)点上获取了一定的电性资料,采用的方法是正确的。但还要改变地电条件,来获得更理想的激电效果。
(四)结论
(1)磁测:电阻率及激电对夕卡岩及黑云斜长花岗岩的蚀变,矿化带有一定的反映,经分析,圈出切合实际的3处异常,矿化体的极化率一般在10%左右,高极化、高电阻异常与矿化无关,测区内各方法异常的形态分布变化与矿化有关的接触变质岩带分布走向一致。
(2)对测区内较大的断裂反映较好。
(3)能间接了解地质体的垂向延深情况。
(4)存在的问题是,因受地电条件的限制,对于视极化率参数有了一定的影响,所获取的数据不太理想,对此类地电条件困难地区,要改变和选择更实际的接地方法,来取得更可靠的结果。