物探(磁法)异常解释(收集).doc

三、解释异常的经验
     物探化探资料的推断解释，存在2种多解性：一是异常起因地质定性解释的多解性；二是定量反演异常源几何参数的多解性。前一种情况常导致区分矿与非矿异常的失误。例如，与全国知名的云南大红山铁矿和江苏梅山铁矿对应的航磁异常，在查证之前仅依据磁异常特点和与地质图简单对比，最初均推断由火山岩引起。后一种多解性可导致因产状判断错误、推断深度不准等使第一、二个验证孔找不到矿体或找不到主矿体。正是由于客观存在的这2种多解性，造成了物探化探资料推断解释的复杂性。
      减少多解性的办法，从目前看主要有3条途径：其一是通过观测数据在数量上空间分布上的增多，减少定量解释的多解性；其二是通过稀疏工程控制和增加性质不同的观测参数，即投入综合方法减少定性与定量解释的多解性；其三是深入研究异常和提高解释者的水平。
     从众多异常中筛选出矿致异常进行工程验证，就是物探化探找矿中在取得合格资料后的关键。异常筛选是目前物探化探找矿工作中技术难度最大、最能显示物探化探工作者水平的重要方面，因为异常地质起因解释需考虑众多的复杂因素。在给异常定性时，判断异常的地质起因要注意以下问题：
    1 从已知到未知和注意发现新类型、新矿种并重
    “从已知到未知”是物探化探异常解释的基本准则之一。“已知”首先是指工区内或邻近地区已知地质起因的异常，通过追索、类比已知异常，推断未知异常的地质起因，可靠性较大；同时也是指非工区内、非邻区的已知成矿地质条件和已知矿异常特点，据此筛选出位于与已知矿成矿地质条件相同或相似地段的异常和异常特点相近的异常进行验证，成功的把握也较大。
     “从已知到未知”不能绝对化。同一地区同一矿种可能有几种矿床类型：控矿构造可能有多组方向；同一类矿床可能产在并不完全相同的地质环境中；更重要的是在工作区内可能存在不同于已知矿床的新矿种、新类型。既要从已知到未知，寻找与已知矿床类似的矿床；又要有创新的思想，同样注意那些与已知矿异常特点不同、所处地质环境或矿化特点不同的那些异常。
     江苏栖霞山铅锌银矿床原为小型锰矿，验证自电和化探异常，却发现了大型铅锌银矿床；陕西八卦庙金矿先发现了褐铁矿化石英脉含金，从1981～1987年，用了7年时间找石英脉型金矿，但品位普遍低，此后在化探金异常中心布槽验证，发现宽达100余m的含金蚀变千枚岩，从此发现新类型矿化，矿床规模达特大型；贵州老万场金矿，1983年土壤测量就圈出了金的高含量异常区；囿于找原生金矿，1985年再次查证该金异常，也未将土壤中的高含量视为矿，而中止工作；到1992年进行资料二次开发时，才重视这一土壤测量异常，并发现了新类型—红土型金矿；1957～1958年，据地面磁测异常发现了陕西大西沟铁矿，储量不足1000万吨，1966年发现航磁异常后，经地面磁法详查，1969年布5孔验证，都只见薄层磁铁矿，此后由于地质人员辨认出了肉眼难以识别的菱铁矿，才得以突破。实际上该矿床以菱铁矿为主，次为菱铁— 磁铁矿及少量磁铁矿体。这一认识的提高，使储量增至3亿吨。
      2 要善于分析成矿地质条件的复杂性
     在定性解释异常时，不重视异常部位成矿地质环境的分析是不对的，但必须高度重视成矿地质条件分析的复杂性。
     (1)地表成矿环境不利，地下有利。内蒙古白音诺尔铅锌矿床属矽卡岩型，依据激发极化异常在矿区西南的火山岩之下找到了矽卡岩型矿体；在山东西尚庄铁矿的找矿中，根据位于闪长岩出露区的磁异常，在闪长岩的下接触带找到主矿体；1972年验证由黑龙江双鸭山铁矿引起的磁异常时，探槽中只见到变质岩，地表又散布大量玄武岩转石，就推断异常由玄武岩引起，因而中止工作。1993年再次深入研究该异常时，才认识到地表所见玄武岩不能引起实测异常，因而再次验证，孔中见到厚达百米的矿体，成为大型矿床。
     (2)当异常区存在石墨化、黄铁矿化等干扰源时，不要就认定是不利的。例如，吉林山门银矿床，1979～1981年。采用1：10 000激发极化、磁法和少量土壤测量发现了长达5 000 m，宽1 000～1500 m，Ms为6％～30％的规模巨大，强度很高的激电异常。认为一级异常由石墨化、黄铁矿化大理岩引起，次级异常由硫化物矿体引起。1982年认为有找金前景，进行槽探揭露，由于未分析Ag而无突破。1984年重新分析Ag，结果发现石墨化、黄铁矿化大理岩就是含银多金属层，银矿规模达大型(银储量为1 752 t)。
    (3)地表只见矿化，地下有盲主矿体。辽宁八家子铅锌矿床，1954～1961年发现并查证1：5 000土壤测量异常，只发现不连续矿化，认为不具工业意义。1984～1987年又投人1：10 000激发极化，磁法和土壤测量，验证激电、化探综合异常，在60～110 m深处发现6个盲矿体，达中型；江西曾家垅锡矿，地表只见铜铅锌矿化，地下见锡矿体。
     (4)地表露头矿体小，深部有隐伏大矿体。广西钦甲锡铜矿床，1958年检查航磁异常发现小矿体露头，因规模小，而停止工作。1961年验证强磁异常，控制了浅部9个矿体。1966～1972年验证低缓磁异常见主矿体，使矿床达中型；云南三山铜银多金属矿，1980年区调发现铅锌矿点10处，因规模小而停止工作。1993年查证该区面积达3．5 km2的区域化探异常，经验证综合物化探异常找到盲矿，银、锶达大型，铜、铅为中型。
     (5)地表所见矿床类型无工业价值，深部的另一类型有价值。
例陕西泗人沟铅锌矿床，1959～1964年区调时查证土壤测量异常发现，但认为属石英脉型，无进一步工作价值。1981～1983年1：5万水系重新发现该异常。1984年投人1：10 000岩石测量，1985年进行钻探验证，在深部发现了充填型脉状矿体，达中型。
     (6)地表所见矿种无工业价值，地下却有另外有价值的矿种：例如，河北矾山磷铁矿床，1959、1961、1969、1970年4次找铁，施工6孔，均因铁矿品位低而下马。1973年再次验证磁异常，见80 m厚的磷矿层，因可综合利用，所以成为大型工业矿床
     (7)已知矿种矿床规模小，地下有另一矿种规模大。江西城门山铜矿床和武山铜矿床，地表均为小型铁矿和铁帽，地下为大型铜矿；安徽鸡冠石银(金)矿床，1965年验证激发极化异常只见富硫含铅的磁铁矿、褐铁矿。1971年再次验证时，发现岩芯含Au、银较高，1983年重新分析钻孔副样，发现了一个大银矿。
     总之，要依据异常查证结果，分析和计算地表所见地质体或矿化体能否引起实测异常，若结论是否定的，就要考虑深部的可能变化。当然，即使异常确由地表矿化引起，也可根据成矿系列的规律性，推断深部的可能变化。

二、背景技术
　　根据磁铁矿与磁性岩体的磁性差异，利用“日变法”来区分矿与非矿的研究方向已提出五十余年了。国内投入研究并发表的文章有：七三年长春地质学院写的“日变法"一文：黑龙江省物探队撰写的“利用日变法和低频交流电法分辨矿与非矿异常实验报告”；中科院矿床所1980年发表的“日变法区分矿与非矿的研究”等。   
　　专业人事知道：大多数磁铁矿的磁化率K大于0．03×4πsi(k)，Q值小于l，而磁性岩体磁化率小于0．0l×4πs i(k)，Q值在l—10之间变化。当地磁场随日变变化时，在磁铁矿上方引起的磁异常变化值dz，dH，dT将比相同大小，埋深，形态的磁性岩体大很多倍。为此，在上世纪五十一七十年代，利用“日变法”区分矿与非矿的研究曾成为热门课题。但他们的工作没有达到区分矿与非矿的目的。失败的原因是：他们的研究工作仅紧缩于日变异常值本身，没有建立把磁性体上方已经观察到的△z、△H、△T dz(△z)、dz(△H)、dz(△T)、参数曲线与dz、dH、dT、dzH、dH H、dTH……等参数曲线综合起来纳入有关公式求解隐伏磁性体真磁化率K及真Q值的方法技术。最终只能求解视Q值，而视Q值比真Q值要大l～4π倍。不具有区分矿与非矿磁异常的能力。   
　　目前区分矿与非矿磁异常的主要手段还是钻探，大量的钻探工程表明：产生磁异常的磁性体95％以上为磁性岩体，对已找到的几百万个磁异常，如果一个个要通过钻探手段予以验证，在经济上是不可接受的。因为它涉及到上万亿的勘探费用。为此，找到一种直接利用磁法勘探手段来区分矿与非矿磁异常的方法，是地质工作者长期以来追求的目标。   
　　由成都地质学院、武汉地质学院、河北地质大学、合肥工业大学合编的“应用地球物理学一一磁法教程”，专题讨论了各种区分矿与非矿磁异常的方法(P308～310)。其结论是：“对磁异常进行解释的首要任务是判断引起磁异常的地质原因。对找矿讲，就是区分哪些是矿异常，哪些是非矿异常，当地质和地球物理条件较为简单时，区分矿与非矿异常并不困难，但在覆盖地区，矿体埋藏较深时，这一问题就非常突出，而且难度较大，是磁法勘探领域中尚需进一步研究的课题……到目前为止，利用K值和Q值的方法有人工磁化法、日变法、低频电磁感应法及磁测深法，但这涉及到一系列的理论问题及高精度的仪器问题，现尚在研究中”。(目前仪器问题已基本解决一笔者注)  

1．几种简单形体的磁异常特征

  （1）柱状体的曲线特征
  在自然界中的火山颈、筒状体等均可看作为柱状体。在北半球向北倾斜的柱状体基本上都是顺轴磁化，磁化方向由柱顶指向柱底，即柱顶为负磁极，柱底为正磁极，其他地方无磁极分布。如图6.2.2。

图 6.2.2  柱状体的曲线异常

 （2）球体的曲线特征

    自然界中的襄状体、透镜体、充有磁性矿物的溶洞都可以近似看作为球体。一个均匀磁化球体的磁场等效于一个磁偶极子的磁场。图6.2.3 和图6.2.4 分别为垂直磁化和倾斜磁化异常曲线图及断面上磁力线的示意图。

                      图 6.2.3  垂直磁化球体的曲线          图 6.2.4  倾斜磁化球体曲线

（3）板状（脉状）体的曲线特征
  自然界中的层状体，脉状体都可近似地看作为板状体。当板状体的顶面埋深小于上顶面宽度时，为厚板。反之为薄板。薄板和厚板的磁场特征基本类似。当的方向与层面平行时，称为顺层磁化，斜交时称为斜磁化。如图6.2.5与6.2.6。

                           图 6.2.5  顺层磁化板状体曲线   图6.2.6  斜磁化板状体曲线权限

（4）接触带的曲线

    垂直接触带走向的测线上，异常曲线的特征图（6.2.7），在磁性岩层一侧出现正值，且延续较长范围，非磁性岩层一侧出现负值。

图 6.2.7  接触带的曲线

   2．磁异常的定性解释

    对磁异常解释的步骤与思路和对重力异常的解释相似。磁异常的形态与地质体的形状、磁性强弱、产状等的关系，可综述如下：

  如果在等值线平面图上磁异常沿某一方向延伸较远，说明该磁性体为二度体，异常的长轴方向即为磁性地质体的走向。当磁异常无明显走向时，说明磁性体可能为球、柱等二度体。磁性地质体的规模可根据异常范围大致确定。
  在等值线平面图上，如果发现在正异常周围有负异常，一般为有限延深的磁性地质体引起；如果只在一侧出现负值，则为无限延深斜磁化地质体引起；如果在正异常周围不出现负异常，则为顺层（轴）磁化无限延深的地质体。
    磁异常幅值的大小与地质体的磁化强度成正比，且随地质体的体积增大而增加。当和体积一定时，磁异常随地质体的埋深加大而减小，且曲线梯度小，异常范围加宽。
   3．磁异常的定量解释

    常用的定量解释方法主要有：
    特征点法、切线法、选择法。
　五、过去对于航磁和地磁异常的解释和分类都还有许多不足，有必要对异常重新解释和分类。
（1）有一大批异常推断为丙类（性质不明）异常，当时由于对成矿地质条件了解不够或地表覆盖、地质情况不清，以及对磁异常的解释不深入、又未采用其它物探方法进行综合解释等原因，以至于无法对异常做出定性，对这类异常值得重新认识和进行Ⅲ级查证（踏勘检查），在这之后，有一部分丙类异常可能会变为乙类异常，成为发现新矿床的重要线索。
（2）对于推断为甲2类（已知矿引起的）异常，也还应重新认识，计算剩余异常，了解其深部或旁侧是否还有盲矿体。
（3）就是推断为丁类（非矿地质体）异常，也应重新认识，当时确定为丁类，有一部分是由于对成矿地质条件的认识上有局限，还有的是因为含矿岩体中铁的品位太低。
（4）对于推断可能为矿的乙类异常，当时由于推断矿体埋藏较深或其他原因而未验证者，应首先组织验证；在验证前，该异常应该具备大比例尺的磁测资料，并进行了定量解释。对于推断矿体埋藏较深的磁异常，一般还应该用重力法或电测深类方法对异常性质和矿体埋深进行进一步定性和推断。
（5）另外，航磁异常场中还有一些因异常较弱或其它原因，当时未引起注意，而未编号者，在有了新的认识后，这些未编号的异常完全有可能成为需要查证的异常。
由此可见，对于各类磁异常按照新的认识进行解释和分类，完全有可能发现或扩大一批新的铁矿，成为新一轮找铁矿的切入点。
六、基于上述几点认识，铁矿物探工作可以按三个层次部署，（1）对各类磁异常在重新解释和分类后，进行系统查证，以期尽快能有所发现；（2）在缺少大比例尺高精度磁测资料的铁矿带上布置大比例尺高精度地面或航空磁测，并配以重力法和电测深类方法的剖面或面积测量，以发现埋深较大的铁矿床和扩大已知的矿床；（3）继续在金属矿成矿区带上系统进行1：5万航空磁测，以发现铁等磁性矿的新矿床。
铁矿物探工作的三个层次应也是铁矿地质工作的需要和反映。
七、在查证异常方面应该吸收多年的经验。根据《中国矿床发现史（物探化探卷）》第一章绪论中对查证异常的经验总结，基本有四条，它们是：
（1）查证异常的模式是Ⅲ级（踏勘检查）-Ⅱ级（详细检查）-Ⅰ级（工程验证），分步进行，Ⅲ级是关键，所采用的方法应尽可能是综合方法；Ⅱ级检查一般应进行以磁测为主的大比例尺面积测量，并配以重力法和电测深类方法的剖面或面积测量。
（2）验证异常首孔不见矿的原因要具体分析（是否是矿体形态复杂，推断矿体埋深误差过大，推断矿体产状错误，受斜磁化影响、矿体不在异常中心下方以及钻孔是否打飘等）原因，要通过岩芯物性测定和正反演计算确定引起异常的原因。
（3）对有希望的异常要有决心验证到底，不要一两个孔不见矿就放弃，多年实践表明首孔不见矿的事例很多。
（4）验证后必须对异常再解释和进行井中物探，再解释是为了弄清异常是否已查明，深部和旁侧是否还有盲矿体。对找铁矿必须进行井中磁测，这是比仅根据地面磁测资料能更好地发现盲矿的办法，从而避免与井旁盲矿“擦肩而过”或钻井深度偏浅而未能打到矿。
八、开展物探资料找铁矿的综合研究和相关方法的研究。
（1）物探资料找铁矿的综合研究，首先是总结物探找铁矿的经验，分地区和类型建立铁矿的地质-地球物理模型，提出判别或区分磁异常性质的综合标志，对已有各类磁异常进行筛选，对老资料进行二次开发。求取已知矿的剩余异常，以发现深部盲矿。
（2）基于磁铁矿的导磁率远大于围岩、电阻率一般低于围岩的特点，大探测深度的航空瞬变电磁法与航空磁测综合使用，将可能较好地了解航空磁测异常和航空电磁异常的性质，从而快速筛选矿致异常。大探测深度航空瞬变电磁法已立项研究，应加快研究进度。同原理，地面的电磁法也可以起到这样的作用，上世纪60年代曾经进行过试验，主要由于探测深度偏浅等原因而停止。
（3）同样也是基于磁铁矿的导磁率（即磁化率）远大于围岩的特点，上世纪60年代曾试验和研究过“地磁日变法”，用以区分磁铁矿与其他磁性体引起的磁异常，当时因磁测精度不高等原因而停止，现在磁场测量精度大为提高，应该重新开展研究。
（4）加快井-地磁测资料联合解释方法技术的研发，推广高精度重力和磁测资料联合精细解释技术。
（5）进一步开展无人机作为飞行平台的航空磁测研究（这种研究和试验曾几上几下），用以在矿区或难于进行地面磁测地区进行大比例尺磁测。