物探野外工作方法及应用

物探野外工作方法及应用物化探工程处周立国[e-mail]主要内容☆地球物理勘探发展前景☆地球物理勘探应用领域☆地球物理勘探野外工作方法☆实例剖析☆困扰的问题与今后工作方向地球物理勘探发展前景•地球物理方法研究或勘查地质体或地质构造，是根据测量数据或所观测的地球物理场求解场源体的问题。•引进现代电子计算器技术，进一步压制干扰，提高分辨能力，提取更多的有用信息；发展反演的理论和技术，提高各类地质问题的地球物理解释、推断效果并不断提高地球物理数据处理的工作效率和图像处理技术。•地球物理勘探仪器向轻便化、高精度、多功能、数字化、系列化和智能化的方向发展。地球物理勘探应用领域常见物探仪器分类简表类别典型仪器应用领域重力仪绝对测量重力仪、相对测量重力仪隐伏矿体、深部构造磁力仪磁化率仪、磁力仪寻找磁性矿体、研究地质构造电法仪传导式：时间域激电仪、频率域激电仪寻找金属矿、水文勘查感应式：可控源音频大地电磁测深仪（CSAMT）、瞬变电磁测深仪（TEM）、音频大地电磁测深仪（AMT）、EH-4连续电导率测深仪（综合类电法仪有V8、GDP-32)寻找深部隐伏矿、地热勘查、深部构造地震仪轻便型地震仪、多道地震仪浅部：工程物探深部：煤、石油、天然气放射性仪器γ能谱仪、测氡仪、X荧光测井仪寻找放射性元素有关的矿床测井类仪器井中三分量、电极系、井温、井斜、中子测井、密度、声波测井等研究岩层地质特征、指导下步工作。地球物理勘探应用领域•空间上—地面、航空、海洋、井下•方式上—直接找矿、间接找矿•应用领域—矿产类、工程类、考古类地球物理勘探应用领域•直接找矿用物探等勘查技术方法取得直接是深部矿床（矿体）发出的信息—物探等勘查技术方法的异常，根据物探等勘查技术方法的基本原理和已建立的地质—地球物理等勘查技术方法找矿模型，来研判异常是否为矿致异常，若认为是矿致异常，经过定量解释后，对矿床或矿体进行定位、定深、定形态，通过钻探（或其它深部探矿工程）发现深部矿体，这就是直接找矿方式。物探直接找矿方法组合表地球物理勘探应用领域•间接找矿用物探等勘查技术方法取得深部控矿、容矿、含矿地质体或地质现象（岩体、地层、接触带、破碎带、火山机构、褶皱带、沉积盆地等）的信息，经过解释和定量反演，编绘成前述目标地质体（特别是深部目标地质体）的推断地质图，根据成矿规律、成矿模式和矿产预测准则，在推断地质图上圈出矿床（矿体）可能的部位，通过钻探（或其它深部探矿工程）发现深部矿体，这就是间接找矿方式。物探间接找矿方法组合表地质体物性特点任务可采用的物探方法岩体酸性岩多为低密度、无—弱磁性，中性岩多有磁性、密度不高，基—超基性岩磁性强、密度高；与围岩之间的电性、速度是否有差异，决定于围岩的岩性圈岩体，确定形态重力、磁测为主，并配以大功率电测深类电法。个别采用地震勘查法。地层沉积岩一般无磁性，个别页岩、砂岩有弱磁性，老变质岩多有磁性；页岩、砂岩、灰岩、老变质岩之间在电阻率、密度和速度方面有差异圈出、追索含矿或控矿的地层，确定其埋深、厚度及褶皱变化等大功率电法（常规电阻率测深法、IP测深法、CSAMT法等）为主，重力、磁法（磁性地层），个别采用地震勘查法。接触带侵入岩与沉积岩、侵入岩与老变质岩间的接触带，在磁性或密度或电性方面有差异；接触带产生的蚀变、矿化可作为单一探测目标。圈出、追索控矿接触带，并确定其埋深、在深部的变化、形态等磁法、重力法为主。配以常规电阻率法、CSAMT法等电法。大功率IP法了解蚀变或矿化带。破碎带多为低密度。含水时呈低电阻；在磁性岩石中的破碎带磁性减弱。非—弱磁性岩石的磁性岩脉显磁性，破碎带同时有矿化蚀变时可能为低阻。有激电特性、磁性。非—弱磁性岩中破碎带充有磁性岩脉时显磁性圈出、追索控矿或含矿破碎带、断裂带，确定其埋深、在深部的变化、形态。磁法、电阻率法、CSAMT法为主，个别采用重力和IP法。物探间接找矿方法组合表地质体物性特点任务可采用的物探方法火山机构一般火山机构具磁性，酸性火山岩磁性弱、密度低，基性火山岩磁性强、密度略高，重磁场多呈圆型或弧型，中心场低、周围环型场高，其与围岩的电性可能有一定差异圈控矿或含矿火山机构（火山口、火山颈、火山通道等），并了解其在深部的变化、形态等磁法、重力法为主，配以常规电阻率测深法、CSAMT法等电法。褶皱带褶皱带是指沉积岩地层的褶皱，其特点即沉积岩地层的特点圈出、追索含矿或控矿的褶皱带，并确定其埋深、厚度及褶皱变化。采用的方法与探测地层相同。沉积盆地中新生代盆地多呈低密度、无磁性，电性和速度因地层而异，数值均不高；古生代盆地一般也无磁性。密度、电阻均偏高，速度因地层而异。圈出沉积盆地的范围，了解基底深度和岩性，目标层的深度、厚度等。大功率电测深法、CSAMT法为主，磁测、重力法等方法。个别应采用地震勘查法。间接找矿时物探的探测目标地质体可能有多种或多个，因此，具体采用何种方法组合要根据具体地质任务和目标地质体的物性决定。地球物理勘探野外工作方法•在某一地区是否投入物探方法，主要取决于地质任务，地质、地球物理条件和技术经济指标。地质任务的确定则必须兼顾主观和客观的条件。一般地讲，主观是指人们所要解决的矿产地质任务或其它任务的愿望，客观则是指自然界所提供的物质基础和前提条件。•地球物理勘探的目标体与围岩必须有物性上的差异，如磁性、密度、电性特征等。磁法测量工作技术方法一、仪器试验1、噪声水平—确定各仪器自身的系统误差2、探头高度—确定工区合适的探头高度3、开工前一致性—确定各仪器工作时的系统差4、收工后一致性—确定各仪器工作过程中是否正常探头高度曲线图-10-50510152025303501234567891011121314151617181920点号日改值(nT)1.0m1.5m2.0m磁法测量工作技术方法二、野外工作方法1、日变站选择为了便于工作，日变站选在里驻地较近的平稳场内，远离帐篷、停车场等磁干扰区，日变站的选取进行了点距2米的十字剖面磁场测量，各方向的磁场梯度值均小于1nT/2米。2、基点选择基点选择同日变站选择，工区范围较小时用日变站代替。3、T0值的确定日变仪器在总基点连续进行20个小时以上日变观测，选择其间最平静的磁场值作为基点场值。4、仪器校对点选取位于磁场梯度较小处，附近没有磁性干扰物；出工、收工时便于校对；做校对观测时，点位和探头高度前后应保持一致，观测值经日变改正后，其闭后差不大于2倍野外观测均方根误差；并做好标志。5、磁力普点实测野外作业时，探头方向保持一致向北，观测员观测时的相对位置一致，并且所有操作员均进行了严格的去磁，使所有测点保持同样的观测条件。磁法测量工作技术方法三、资料解释1、数据处理将所测的磁场值（T）经日变改正、正常场改正后得到该测点的ΔT值。①实测△T异常是斜磁化条件下的总场异常，它与磁性体的实际位置有偏移，因此还需化极处理；②磁异常的延拓可以帮助判断磁性体的延深，划分不同的区域异常和局部异常。③磁异常的方向求导能够帮助确定磁性体边界等。实测ΔT异常图化极后ΔT异常图化极后向上延拓50米ΔT等值线平面图化极后向上延拓100米ΔT等值线平面图ΔT化极后水平导数等值线平面图ΔT化极后垂直导数等值线平面图垂向一次导数处理对磁场高频成分有突出和放大作用，它侧重于浅层近地表地质的磁效应而压制深层区域背景场的影响，从而突出浅部地质体引起的局部异常。为突出方向构造信息，对化极后数据进行水平导数计算磁法测量工作技术方法2、解释推断①磁异常的形状在等值线图上看，一种是狭长异常，（带状分布）即等值线呈长条状或长椭圆状的封闭圈。另一种是等轴异常，即等值线呈圆形，似圆形的封闭圈。二者的划分视异常值等于1/2极大值的那条等值线，其长轴和短轴之比大于或等于3时就是狭长异常（也称二度异常）反之为等轴异常（也称三度异常）。②磁异常的走向在平面等值线图上，其等值线长轴的方向即为它的走向。在剖面平面图上曲线主峰值在测线上的投影位置连线的方向即为它的走向。狭长异常（二度异常）有明显的走向，而等轴异常（三度异常）无明显的走向。③磁异常的长度、宽度一般采用等值线平面图上零值线以上的第一条起始等值线来划分，也有用异常值1/2极大值的那条等值线来划分的，其单位一般为米或者千米，在实际描述中一定要注意说明采用的哪条等值线来划分的。如：以××nT等值线衡量，异常长××米，宽××米。④异常的分布范围一般采用测网点线号来描述分布范围，如：异常分布（位于）××线××点—××线××点。一定要说明异常中心位置，中心位置一般系指异常极大值点的位置⑤异常的强度异常的强度指异常的正负极大值和一般强度。根据异常的强弱区分判断引起异常的地质因素，一般来说，磁铁矿引起的异常强度高，而岩体引起的异常相对弱，依据这一特点来区分异常的性质。⑥异常形态异常形态是指曲线是否规则，是否圆滑。是单一磁性体引起，还是由多个磁性体迭加引起。磁性体具有一定的埋深时异常曲线规则、圆滑、宽缓。磁性体出露地表或埋深较小时异常曲线尖陡、不规则、呈剧烈跳跃。单一磁性体引起的异常只有一个异常峰值。由多个磁性体迭加引起的异常有多个异常峰值。⑦正负异常的分布规律不论是垂直磁化还是斜磁化，因磁性体的延深不同，在其正磁异常的两侧或者一侧，均有相伴生的负磁异常。在实际工作中怎样确定正负异常的伴生关系呢？这主要是看它们两者之间的变化是否连续，两者的规模和强度是否相辉映，正负异常既然是伴生的就不能把它们机械地分割开来，而应该作为一个整体来研究。100105110115120125130135140145150155160165170175180185190195200100105110115120125130135140145150155160165170175180185190195200100110120130140100110120130140⑧磁异常的梯度•磁异常的梯度分水平梯度和垂直梯度。它是磁异常的一个重要特征，•水平梯度指异常沿走向和垂直走向两个方向上的变化规律，也是指磁异常变化最快的地方，在有正负异常相伴生的情况下，这个变化最快的地方（磁异常的梯度带），一般处在极大值和极小值之间。•垂直梯度指异常沿垂直方向上的变化规律。用上延或下延一定距离后的异常与实测异常作比较。利用异常梯度判断引起异常的磁性体•1、判断引起异常的性质：梯度变化大说明磁性体磁性强，梯度变化小则磁性体磁性弱，借以区分矿与非矿异常。•2、判断产状：磁性体产状一般倾向梯度较缓的一侧。•3、判断磁性体位置：在斜磁化情况下，磁性体的中心位于△Tmax-∣△Tmin∣处；磁性体的“矿头”部位一定处在磁异常梯度带（正负峰值之间）的正下方附近。•4、判断磁性体的埋深1、磁性体的产状倾向梯度缓的一侧。2、磁性体的中心位置位于756-140=616nT处。3、“矿头”部位处在磁异常梯度带（正负峰值之间）的正下方附近。物性资料的分析研究物性资料是分析研究磁异常的基础，特别要强调的是对复杂磁异常的定性解释，如果没有物性资料是很难进行的，因此在实际工作中，一定要注意收集物性参数。要详细掌握工作区各种岩性的物性资料，认真分析磁异常对应的地质体是否具有磁性，其磁性能否引起实测异常，借以判断引起磁异常的原因。磁异常的定性解释•在磁异常的解释推断中占据主要地位的是磁异常的定性解释，所谓定性解释，系指解释引起磁异常的地质原因，定性地推断磁性体的大致形状、埋藏深度、倾斜方向、磁化状况等。它是综合各种因素（包括地质、地形、磁性及其地物化探资料）对磁异常进行分析研究的过程，是一项基本的解释工作。它包括这么几个方面的内容：•1、解释引起磁异常的地质原因，即磁异常是由什么地质体引起，这是定性解释的首要任务。•2、根据磁异常曲线，初步推断磁性体的形状、走向、倾斜、位置及范围。磁异常的定量解释•在磁异常的解释推断中，一个重要的步骤和内容就是定量解释，它是定性解释的继续和深入，所谓定量解释就是根据工作区内的磁场、磁参数、地质及其他物化探资料，运用数学物理手段，定量地计算出磁性体赋存状态的几何参数，即位置、形状、埋深及倾斜方向等产状要素，