更全的杂志信息网

Maxwell板状体反演在航空瞬变电磁法找矿实践中应用及效果

更新时间:2009-03-28

0 前言

目前,矿产资源勘查行业已进入寻找隐伏矿和深埋矿的新阶段,大功率、快速、高效的新技术是实现找矿突破的关键。航空电磁法测量自20世纪五六十年代开始发展,技术已逐渐成熟。特别是近10年,依靠技术进步,航空电磁观测系统和数据处理解释均取得了长足的发展。其中,航空瞬变电磁法就是利用机载线圈向地下发射电磁波脉冲,通过测量和研究二次感应电磁场分布特征和规律而高效地探测矿产资源(周俊杰,2011;梁盛军等,2014;牛之琏,2000),在多金属矿勘查、油气资源勘查、环境工程、地下水和地热资源中应用广泛(殷长春等,2015;骆燕等,2014;骆燕等,2016;Yan et al.,2015;李怀渊等,2015;Annan,2013;Vallée et al.,2011)。以加拿大Geotech公司的VTEM(多用途瞬变电磁法测量系统)为代表的系列航空瞬变电磁法系统,因其信噪比高、分辨能力强、探测深度大而逐步成为实现找矿突破的利器(骆燕等,2014,2016;Yan et al,2015;李怀渊等,2015)。

随着瞬变电磁方法理论研究的逐步深入和计算机硬件和软件技术的不断发展,已经有商业软件能够对时间域航空瞬变电磁测量数据进行建模、正演和反演,如澳大利亚EMIT公司的Maxwell、澳大利亚工业研究院的EM vision和加拿大PetRos Eikon公司开发的Emigma等,这些软件基本代表了国内外瞬变电磁的发展方向和数据处理水平(王兴春等,2012)。利用计算机对瞬变电磁信号进行建模正反演模拟,用简化的物理模型等效地下低阻体的空间位置和展布特征,拟合实测曲线,最终获得接近地下真实情况的电性特征,从而可以更好的指导矿产勘查工作。

夜间旅游的消费主体包括本地居民和外地游客,对于不同的消费群体应采取不同的方法与措施,以吸引其参与夜间旅游。在培育本地居民夜游消费群体上,一要引导居民夜间出游意识,将夜间旅游视为高生活质量的表现;二要普及“朝九晚五”的工作时间,让市民有更多的闲暇时间参与到夜间活动中来。在培育外来游客方面,一要加大宣传力度,与旅行社展开联动合作推荐城市夜间旅游,延长游客滞留时间,同时以丰富多彩的夜游活动吸引游客;二要加大对外宣传力度,尤其是对合肥周边城市的宣传,增强合肥夜间生活的吸引力。

我国2013年开始引进加拿大Geotech公司的直升机载VTEM航空瞬变电磁观测系统并在不同省区多金属矿产勘查区开展了找矿实践,均取得了明显的地质找矿效果。在引进、吸收、消化和提高的基础上,积累了较丰富的经验,逐步形成了一套完整的数据处理和资料解释理论及方法。在资料解释过程中,对经过仔细筛选的局部异常,采用Maxwell软件进行板状体反演(周桃生和刘百祥,2015;苏艳平等,2012),通过求取一个或多个产生特定的电磁异常特征的板状导体,来模拟地下矿体(低阻体)的分布形态,指导探矿钻孔设计。实践证明板状体反演结果与已知钻孔资料吻合度极高,可为钻探工程的布设提供直接可靠参考,并取得了很好的深部找矿效果。

1 反演目标异常的选择

目标异常的选择是反演成功的关键。在确定用于反演的目标异常前,需根据航电数据处理获得的初步结果对研究内的所有航空TEM异常进行综合分析研究,包括对航空TEM异常对应的dB/dt、B场X及Z分量以及据此计算的时间常数平面分布特征、视电阻率平面和剖面上的分布特征、其他物化探以及地质特征与已知矿对应的航空TEM、其他物化探及地质特征进行综合分析对比,确保目标异常是矿致异常。

青海哈西哇金矿床位于昆中陆缘弧岩浆—变质杂岩带内,昆中断裂带北侧,平均海拔近4000 m,相对高差500~1000 m,属高山深切割区。

三是随着教师学术道德意识的提高,韩国高校教师学术道德不端行为有所下降。韩国高校教师学术道德教育实际起步于2011年。2011年,韩国教育部公布了《学术道德建设规划》,2015年又颁布了《研究伦理指南2015版》。伴随着这两个政策文件的实施,高校教师学术道德教育被不断强化,学术道德意识也逐年提升,高校教师学术道德不端行为件数发展趋势也于该时期出现变化。

HXD3C型机车在济南机务段实际应用过程中发现EBV故障主要表现为:085故障、限制开关打开、单闸侧缓失效、列车管自动减压及制动手柄失效等现象。

正演拟合是成功反演的重要一步。通过调整板状体的空间位置参数、板状体的宽度、厚度、倾角、走向、埋藏深度和电导参数等拟合正演曲线与实际观测响应曲线。有时需要采用多个板状体的组合来拟合。当正演曲线与观测曲线完全拟合时,也就确定板状体的所有参数。

2 Maxwell板状体反演

Maxwell反演通过求取一个或多个板状导体产生特定的电磁异常的组合来拟合实测dB/dt曲线,以此模拟地下矿体(低阻体)的分布形态,进而为分析地下矿体(低阻体)的空间展布形态,为勘探钻孔布置提供依据和参考。

2.1 Maxwell板状体模型及参数定义

图1为Maxwell板状体模型及参数示意图。X、Y、Z定义为板状体(长方体)模型的顶面的中心位置;宽度为板状体模型的长边长度;厚度为板状体短边的长度;深度为板状体顶面的中心点距地表的距离;倾角为板状体长轴线与地面线的夹角;走向为板状体长度在平面上的投影。

2.2 板状体正演模型瞬变电磁响应特征

板状体正演模型的瞬变电磁响应是用Maxwell进行板状体反演理论基础。 不同的模型引起的瞬变电磁响应是不同的,图2给出了斜薄导体、水平薄导体和直立厚导体等简单板状体模型正演得到的瞬变电磁响应曲线。图2中的模型和响应的特点和规律可用来指导反演工作,使反演时能够更好的选择合适的地电模型,提高反演的准确性和反演速度。

  

图1 Maxwell板状体模型及参数示意图

  

图2 斜薄导体、水平薄导体和直立厚导体在Z轴和X轴方向上的电磁响应特征示意图

  

图3 VTEM系统供电波形图

2.3 数据准备

下嘎来奥伊河铅锌多金属矿为接触交代(矽卡岩)型矿床,经前人工作,现已圈定了Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ号3条矿带(杨昆林等,2015;吕长生等,2010)。矿区内地层有新元古界—下寒武统倭勒根岩群吉祥沟组[(Pt31)j]和早白垩统光华组(K1gn)。第四系分布于北部和西南部河流两侧的河谷中,其中新元古界—下寒武统倭勒根群吉祥沟组主要分布在矿区的中北部,呈北西向展布,主要为一套变质岩,大理岩多占据向型或背型构造的核部,并被晚期岩浆岩侵入,在接触带多交代形成矽卡岩、硅化蚀变带,是矿区的赋矿层的主要层位。矽卡岩是矿区的主要赋矿岩石(周桃生和刘百祥,2015;苏艳平等,2012;Alexander,2011)。在矽卡岩中主要见有铅、锌矿化、磁铁矿化、辉钼矿化,在矿化强处形成磁铁矿体,铅、锌矿体及钼矿体。矿体的围岩蚀变以矽卡岩化为主,局部矽卡岩化与角岩化相伴,形成角岩,除此外,还有硅化、绿泥石化、绿帘石化、蛇纹石化、阳起石化、透闪石化、符山石化、碳酸盐化及黄铁矿化等。矿体除与铅锌矿化矽卡岩界限不明显呈渐变过渡关系外,与其他围岩界限明显。矿区岩矿石之间电阻率存在着一定差异:岩石的电阻率变化较大,一般为800~3600Ω·m;常见铅锌矿石电阻率为1100~1600 Ω·m(杨昆林等,2015;吕长生等,2010;江民忠等,2016)。

选取用于反演的目标异常后需要从测区数据库中抽取包括目标异常在内的局部区域的数据库。也可只选择一条贯穿目标异常的一条或多条测线进行反演。该数据库应包括反演所需的测点位置和高度、数字地形模型、垂向一阶导数和电磁时间道数据等。然后把数据库格式转换为Maxwell软件要求的数据格式。此外,还应包括CVG和RDI网格文件等。

澜沧县糯福乡水稻病虫害主要有恶苗病、稻瘟病、白叶枯病、稻曲病、条纹叶枯病、水稻螟虫、粘虫、飞虱等。水稻育苗期要重点做好稻飞虱防治,一般可以选择25%的噻菌铜60 g或25%的吡虫啉75 g,兑水60 kg,田间喷雾。

2.3.2 瞬变系统的供电波形

作为高职院校的教师,也面临新的挑战和机遇。作为我国21世纪重大发展战略,“一带一路”涉及地域广阔,沿线国家达60多个。不同国家之间的沟通交流有赖于国际通用语言——英语。作为英语教师,可凭借自身的专业优势,帮助学生顺利融入“一带一路”建设中去,“一带一路”伟大战略的提出,为大学生的创新创业提供了重要机遇。

视电阻率是地下不同深度具不同电性特征地质(层)体的综合反映,通过对TEM数据进行反褶积,进而将电磁响应衰减信号快速转化为相同意义上电阻率信息(Alexander,2011)。采用的电阻率-深度转换算法是基于Maxwell A.Meju(1998)的视电阻率转换和导电半空间的TEM响应原理(Maxwell,1988)。视电阻率断面(RDI)能够提供具有参考价值的导体深度、垂向延伸等信息,并能准确提供每条测线的一维层状介质视导电率(或视电阻率)结构断面。并能够获得TEM系统的探测深度、半空间二次场分布、有效电阻率、初始几何形态和导电体的位置等资料。

系统的供电波形是反映系统特点和性能的重要数据。根据测量所获得的发射机供电波形生成Maxwell软件要求的数据文件。图3为VTEM系统的发射机供电波形图。

2.4 正演拟合

目标异常的筛选以dB/dt、B场X及Z分量剖面平面图、视电阻率断面图及时间常数等值图为基础。根据dB/dt和B场曲线晚期道的波形特征,筛选航空TEM异常,再对比分析研究区内已知矿床(点)的航空TEM、其他物化探及地质特征,进而优选出具有找矿意义的重点矿致异常用于Maxwell软件板状体反演。除此之外,采用Maxwell软件进行板状体反演时,目标异常应该是具有局部性质的单峰或双峰航空TEM异常特征。

在无菌操作常温条件下,将制备的0.1 mL菌悬液加入装有0.9 mL的SAEW(30)、SAEW(60)、SAEW(60)+3%甘油、SAEW(60)+10%甘油、0.5%聚维酮碘中,充分混合振荡,处理不同时间5 s、15 s后,吸取9 mL灭菌的中和剂(0.5%的硫代硫酸钠)加入到试管中,混匀,作用10 min,进行10倍稀释,用于培养计数。同时用生理盐水代替药浴剂,进行平行试验,作为阳性对照。

2.5 反演

整个反演过程是由软件自动完成的。图4是反演的结果图。反演完成后即可确定板状体的空间赋存状态。然后根据板状体参数可以利用软件的钻孔设计模块进行钻孔参数设计,包括孔口坐标及标高、钻孔倾向、倾角及预计钻孔长度等。值得一提的是模型结果由Maxwell软件计算得出,未施加任何地质约束条件。如有已知钻孔或其他地质资料加以约束,可能会得出更符合真实地质条件的结果。

使用统计学软件SPSS 21.0中导入本次数据进行处理和分析,以(±s)表示计量资料,组内比较和组间比较分别用配对样t和独立样本t检验,计数资料以x2检验,当P<0.05时,存在明显差异,统计学具有意义。

  

图4 板状体反演结果图

3 应用实例

3.1 黑龙江下嘎来奥伊河上游铅锌多金属矿床应用效果

下嘎来奥伊河铅锌多金属矿床位于额尔古纳成矿带的白卡鲁山成矿远景区的西段北缘,下嘎来奥伊河南侧,受区域上的北东向盘古河—卡马兰河深大断裂南段的次一级北西向苏鲁乌亚河断裂和东西向的下嘎来奥伊河断裂控制。矿区主要为原始森林覆盖区,属深切割山区(杨昆林等,2015;吕长生等,2010;江民忠等,2016)。

2.3.1 数据

物探测量选用VTEMplus系统,测量范围覆盖了该铅锌多金属矿床3条矿带,主测线方向SN0°,测线间距为100 m,共计17 d完成设备进场、调试准备及数据采集任务,完成3170 km测线,控制面积317 km2

从矿区航电时间常影像图(图5)中可以看出,Ⅰ、Ⅱ号矿带对应成带分布的团块状TAU中—高值,数值为0.05~0.14ms;Ⅲ号矿带对应TAU中—低值过渡带,数值为0.03~0.05ms。

  

图5 矿区航电TAU影像图

 

1—矿带及编号;2—VTENplus系统测量测线;3—见矿钻孔及编 号;4—未见矿钻孔及编号

图7为VTEMplus系统测量综合剖面及模拟板状体与钻孔揭露矿体示意对比图。该线位置已施工钻孔8处,其中有6处见矿,所揭露矿体产于大理岩与侵入岩的接触带的矽卡岩或侵入岩体附近角岩与大理岩交代作用产生的矽卡岩中,整体从地表向下延深向地下延伸约300m左右(杨昆林等,2015;吕长生等,2010;江民忠等,2016)。从图5中可以看出Ⅰ、Ⅱ号矿带对应Y轴坐标5 785 000~578 600m段。其中Ⅰ号矿带地段dB/dt剖面为明显单峰异常特征;视电阻率小于900Ω·m,长轴约300m、无明显倾向;对应南负北正磁异常的正磁异常一侧。Ⅱ号矿带地段dB/dt剖面为宽缓单峰异常特征;视电阻率小于1000Ω·m,近水平展布;对应幅值约100nT左右的低幅航磁异常。利用Maxwell软件选取2120线矿致单峰异常(Ⅰ号矿带对应处)对应的dB/dt、视电阻率等参数进行板状体反演(图6、7),反演结果显示该低阻体为薄低阻体,顶板埋深为80~121m,近水平,倾向约为205°,倾角约为5°。这与已知钻孔揭露的矿体位置基本一致(江民忠等,2016)。

3.2 青海哈西哇金矿床应用效果

dB/dt、B场X及Z分量剖面平面图是航空瞬变电磁测量最基本的图件,可用来研究航电异常的平面分布特征。不同时间道的dB/dt、B场分量平面图可以反映不同探测深度的异常分布。时间常数(TAU)是目标体导电率(或导电性)和几何形态(规模)的函数(Alexander,2010)。衰减的电流会产生相应的二次场,可由接收线圈测量断电后的感应电压而得到。良导电体可产生具有较小初始振幅的τ信号,且随时间衰减相对缓慢。相反,不良导电体τ值初始振幅大且随时间推移衰减快。

青海哈西哇金矿床属于比较典型的造山带型金矿,其矿床的主要成因为与韧性剪切带有关的构造蚀变岩型金矿。矿区分为Ⅰ、Ⅱ矿带2个矿带,Ⅰ矿带以金矿体为主、伴生铅锌矿体,出露长度约1.3 km,宽度约100~250 m,已圈定矿体4条,以Ⅰ-1、Ⅰ-2号矿体规模最大;Ⅱ矿带以含铅锌主,伴生金,圈定了3条金铅锌矿(化)体。矿区地层为长城系小庙组(Chx),分为2个岩段,上、下岩段以断层接触。矿体产于构造破碎带中,呈明显的分带现象。金属矿物主要为铅矿石、锌矿石、金铅锌矿石、铜铅锌矿石、铅锌矿石、铅锌金矿石,块状矿石电阻率一般小于12 Ω·m,大多与围岩界线清楚,矿体两侧围岩为石榴石角闪岩(孙栋华等,2015;雷延军等,2014;李厚民等,2001;刘振峰等,2014)。

  

图6 L2120线航电异常板状体反演综合显示图

  

图7 矿区L2120线航电航磁综合信息图(钻孔为示意图)

 

1—见矿钻孔及编号;2—未见矿钻孔及编号;3—反演板状体

航空瞬变电磁法、航空磁法测量选用VTEMlite系统,测量范围覆盖了矿区所有矿化蚀变带,主测线方向NE45°,测线间距为100 m,经过27天73架次的飞行采集工作,共完成1:1万航电测量测线3005.4 km,控制面积286 km2

图8为VTEMlite系统测量L2010线综合剖面及模拟板状体与Ⅰ-1和Ⅰ-2矿体P4号地质勘探剖面揭露矿体对比图。由图可知,矿体上方磁梯度变化不大;dB/dt曲线呈明显的双峰异常特征,且北侧峰的电磁响应较强;RDI中矿体对应于两个视电阻率值<30 Ω·m的团块状低阻中间的相对高阻。其中北侧的团块状低阻其视电阻率值较低,且具规模较大。对L2010线矿致双峰异常进行Maxwell板状体反演,结果显示见图8。

  

图8 L2010线综合剖面、P4号勘探线揭露矿体及反演板状体对比图(矿体为示意图,据孙栋华等,2015)

 

1—矿体;2—反演板状体

将模拟的板状体长度、厚度、倾向(走向)、倾角和下延深度等参数与已钻探控制的Ⅰ-1和Ⅰ-2矿体结果进行对比(表1),可知该低阻板状体的产状、厚度与已知矿体具有一定相似度,但在反演结果中矿体在延深方面比已知矿体的反映要深,因此推断矿体向深部具有一定的延伸。

 

表1 反演板状体与-1、Ⅰ-2矿体特征对比表

  

对比内容反演板状体Ⅰ-1矿体Ⅰ-2矿体备注长度400m440m240m厚度10m1.0 ~10.9m1.33~9.25m矿体为视厚度走向195°170°~350°170°~350°倾角71°45°~68°45°~58°下延深度300m240m120m矿体为斜深深度-34m-50m

 

据孙栋华等,2015。

为了验证推断分析结果,2015年底施工钻孔一个,在孔深285~330 m揭露到总厚约16.7 m的金银铅锌矿体;同时,在矿体外围也进行了查证,深部揭露到总厚约8 m的金银铅锌矿体。

4 结论

Maxwell板状体反演是航空瞬变电磁数据解释的一种重要技术方法。利用Maxwell软件对筛选的异常曲线进行了板状体反演,模拟地下矿体(低阻体)的形态,其结果与地下已知矿体的埋深及空间展布形态吻合度较高,方法科学可靠。根据板状体参数可以利用软件的钻孔设计模块进行钻孔参数设计,可有效地提高找矿准确率。此外,根据模拟的板状体形态可以对地下矿体规模进行推断,获得矿体外围及深部地质信息和找矿线索。

When there is a minimum limit for the IKPI to complete follow-up fault-tolerant tasks,assuming that the value is Umin,if Ue

黑龙江下嘎来奥伊河上游铅锌多金属矿床和青海哈西哇金矿床的实践证明:Maxwell板状体反演能够直接为下一步钻探工程的布设提供可靠的依据。

参考文献

Airborne geophysical Surveys,inner data[R].Geotech Ltd,2014.

Alexander Prikhodko, PhD, P. 2010.Geo EM TIME CONSTANT (TAU) ANALYSIS Geotech Ltd[R].

Alexander Prikhodko, PhD, P. 2011.Geo TEM RESISTIVITY DEPTH IMAGING (RDI) Geotech Ltd[R].

Annan, P. 2013.Airborne EM-Lessons learnt and future opportunities[C]//13th SAGA Biennial Conference and Exhibition, and 6TH International AEM Conference and Exhibition, Conference proceedings, 36-37.

Maxwell A.Meju, 1998.Short Note: A simple method of transient electromagnetic data analysis[J].Geophysics, 63, 405-410

Vallée, M.A., Smith, et al. 2011.Metalliferous mining geophysics - State of the art after a decade in the new millennium[J]. Geophysics, 76:W31-W50.

Yan Luo, Lin Zhu, Zhao Zhao, et al. 2015.Application prospects of VTEM helicopter time-domain electromagnetics in China. International Workshop on Gravity, Electrical & Magnetic Methods and their Applications, Chengdu, China, 285-288.

江民忠,李怀渊,骆燕,等. 2016.黑龙江省大兴安岭成矿带航电方法试验成果报告[R].石家庄.核工业航测遥感中心.

雷延军,韩德义,辛军强,等.2014.青海东昆中岩浆弧带侵入岩体中金矿床地质特征及成因探讨[J]. 青海大学学报(自然科学版), 32(6):57-62.

李厚民,沈远超,胡正国,等. 2001.青海东昆仑五龙沟金矿床成矿条件及成矿机理[J]. 地质与勘探, 37(1):65-69.

李怀渊,张景训,江民忠,等. 2015.航空时间域电磁法测量系统VTEM应用效果分析[J]. 地质论评,61(增刊),04.

梁盛军,张力卡,曹学峰,等. 2014.时间域航空电磁法研究进展综述[J]. 地质与勘探, 50( 4):0735-0740.

刘振锋,张泽阳,沈廷硕,等. 2014.青海省都兰县哈西哇矿区Ⅰ矿带详查及外围普查2013年总结及2014年设计[R].西宁:青海省有色地质矿产勘查局八队.

骆燕,曾阳,石岩,等.2014.航空瞬变电磁法在火山岩型块状硫化物矿区的试验[J].物探与化探,38(4):840-845.

骆燕,江民忠,宁媛丽,等. 2016.不同类型低阻异常航电时间常数的特征分析[J].物探与化探, 40(5):991-997.

吕长生,杨昆林,褚向飞,等. 2010.黑龙江省大兴安岭呼中区下嘎来奥伊河上游 铅锌多金属矿Ⅰ号、Ⅳ号矿带详查报告[R].哈尔滨:黑龙江省地球物理勘察院.

牛之琏,2000.时间域电磁法原理[M].长沙:中南工业大学出版社.

苏艳平,薛国强,周楠楠,等. 2012.板状体瞬变电磁正演计算系统[J].物探与化探, 36(S).133-136

孙栋华,王培建,李怀渊,等. 2015.青海省石头坑德-五龙沟地区1∶1万航空电磁法测量成果报告[R].石家庄.核工业航测遥感中心.

王兴春,武军杰,邓晓红,等. 2012.三套国外TEM软件正反演结果对比[J].物探与化探, 36(3)507-510.

杨昆林,褚向飞,岳竞峰,等. 2015.黑龙江省大兴安岭呼中区下嘎来奥伊河上游铅锌多金属矿Ⅰ号、Ⅱ号、Ⅳ号矿带勘探报告[R].哈尔滨:黑龙江省地球物理勘察院.

殷长春,张博,刘云鹤,等.2015.航空电磁勘查技术发展现状及展望[J].地球物理学报,58(8):2637-2653.

周俊杰. 2011.航空瞬变电磁法2.5维正演模拟研究[D].长沙:中南大学.

周桃生,刘百祥. 2015.基于大定源回线的薄板导体响应正演模拟研究[J].山东煤炭科技,2015(1),124-126.

 
朱琳,赵丛,江民忠,骆燕,彭莉红,孙栋华,宁媛丽,欧阳游
《矿产勘查》 2018年第03期
《矿产勘查》2018年第03期文献

服务严谨可靠 7×14小时在线支持 支持宝特邀商家 不满意退款

本站非杂志社官网,上千家国家级期刊、省级期刊、北大核心、南大核心、专业的职称论文发表网站。
职称论文发表、杂志论文发表、期刊征稿、期刊投稿,论文发表指导正规机构。是您首选最可靠,最快速的期刊论文发表网站。
免责声明:本网站部分资源、信息来源于网络,完全免费共享,仅供学习和研究使用,版权和著作权归原作者所有
如有不愿意被转载的情况,请通知我们删除已转载的信息 粤ICP备2023046998号