地震CT法隐伏矿脉空间定位研究

第 卷 第 期 年 月 地 球 物 理 学 报 】 , 巨 , 地震 法隐伏矿脉空间定位研究 常 旭 王 辉 中国科学院矿物资源探查研究中心 北京 摘 要 利用 采样的高分辨率地震 〔兀 方法对宽度不足 的隐伏矿脉进行了有效的观测 和追踪 本研究不只 限于地震 〔兀 方法常采用的地 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 一井孔 、 井间 、 坑道等观测方式 , 而是适当 地利用矿田地形实现了近似全方位的地震 兀 野外数据采集 , 在本研究提出的非均匀介质射 线追踪方法下实现了对隐伏含金石英脉的定量观测 关键词 高分辨率地震 〔丁 , 隐伏矿脉 , 非均匀介质射线追踪 引 言 华北地台北缘是我国著名的多种金属成矿的密集地带 黄金产量居全国第三 , 铁矿 占全国的 以上 , 银 、 铜 、 铅 、 锌等有色金属矿床也十分丰富 成矿类型既有古老的鞍山 式铁矿 , 绿岩带型的金 、 铜 、 铅 、 锌矿 , 又有 中 、 新生代与火 山一岩浆热液活动有关的铜 、 锡 、 铅 、 锌以及金 、 银等多金属成矿带川 辽宁省朝阳地区 个县均有黄金资源 , 该区大地构造 处于华北地台北缘 中段 , 可进一步划分为两个构造单元 内蒙地轴和燕山台褶带 区 内有 三条大型区域性断裂和两条次级区域性断裂控制着 区 内地质历史发展和矿产资源的形成 与分布 朝阳县金矿是该 区重点矿山之一 , 属石英脉蚀变岩型 矿脉 围岩为太古界建平 群的片麻岩 在矿 区 内矿脉密集带的北部有一大型岩浆岩体 , 矿脉在岩浆岩体的南部呈 近似环状分布 , 预示 出矿脉与岩浆活动有密切的关系 朝 阳县金矿近年来黄金生产迅速 发展 , 但却面临矿产资源后备储量不足的危急形势 , 急待发现新的黄金储量 为此 , 本研究对该矿床的含金石英脉进行了现场地质勘探 、 野外数据采集与处理 、 地 震 了 成像和地质解释 , 取得了 良好的效果 , 尤其是对隐伏矿脉的追踪 , 有 了新的认识 全方位观测条件的利用 地震层析成像技术能否得到客观的成像结果 的关键之一是实现全方位观测 , 但全方 位观测在地震野外观测 中是难以实现的 本研究充分利用地形条件实现了近似全方位观 测 国家科委攀登 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 资助项 目 一 一 司 本文 年 月 日收到 , 同年 月 日收到修改稿 期 常 旭等 地震 〔丁 法隐伏矿脉空间定位研究 朝 阳县金矿二号矿脉走 向近东西方 向 , 宽度不足 , 本研究控制延伸长度为 根据对地表露头资料的分析 , 矿脉属石英脉蚀变岩型 , 围岩为片麻岩 图 是矿 区二号矿 脉经过地 区的地形地质图 如图中所示 , 二号矿脉穿过一个鼻状山头 , 在 山顶个别地点可 见矿脉露头 在鼻状山梁的北侧有一冲沟 , 与东侧 、 南侧和西侧的山沟绕山围成一个近似 环形 的地带 这一环形地带构成 良好的地震 ⋯野外数据采集的地形地质条件 本次工 作的 目的就是想利用这一有利条件对小山内部地质现象进行解剖 , 进而了解二号矿脉向地 下深处的延伸状况 , 同时也检测高分辨地震 〔 方法对宽度不足 的隐伏矿脉的有效性 脚脚簿簿 掣掣掣鲜鲜沛成蒸澎称祥祥护护护护 任巫日 一际阮 匡困 圈 里习 亘噩等高线 定位点号及高程 探相号 浅井号 地层倾角 大地坐标 图 朝阳县金矿二号矿脉地形地质图 野外地震数据的采集选用地球物 理研究所引进的 日本 公 司研制 的 一 瞬 时 浮 点 数字 地 震 仪 采用主频为 比 的陆地用垂直 检波器 , 采样间距定为 娜 硝 氨炸药震源 , 频道 同时接 收 由于 观测地 区处于 片麻岩地带 , 岩石坚硬 , 之 因此在震源及检波器的位置都进行 了 钻孔 震源钻孔直径 , 孔深 , 炸药放至孔底 检波器钻孔直径 , 孔深 , 并用潮湿粘土把检波器固 定在小孔 内 在研究 区域 内共进行 了 次激发 , 获得 个方 向的有效地 巴巴巴巴巴巴巴巴巴巴 巨巨 , 漪漪睁月月月月弓弓弓蠢蠢 ,奋乖乖垦垦土土土里里主主立立工工工工《《《《《《《《《《《《《《 裸裸裸裸 主主土土上上上上 缝缝拿拿 川川 二二二 , 司司矛七七 募募募募国国国国国国国国国买买买买买 图 高分辨地震 野外地震记录之一 地 球 物 理 学 报 卷 震波射线 计算区域 内地震射线正交率高达 以上 所得地震记录优质合格率高达 地震透射波初至走时清晰易读 , 见图 地震观测点的定位直接影响数据的质量 , 本次野外工作对观测点和激发点逐一用经 纬仪进行了平面位置与高程的测量 , 根据测量 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 朝 阳县金矿提供 , 最长视距点误差为 士 , 其余点小于 士 在 图 的地形地质图上展示了部分测点的测量结果 观测点及观测数据在计算平面上的投影 由于各观测点高程不一样 , 实际观测面是一个不能用 函数准确描述 的复杂曲面 , 因 此 , 计算工作选用所有观测点的最小二乘平面作为计算平面 各个观测点的空间定位数 据和透射波走时数据全部投影到这一平面上 , 然后进行计算 利用最小二乘法确定计算平面的方法是 首先选择平面的近似方程 。 , 夕 , 然后根据最小二乘原理确定 式中系数 , 。 , , 即使 , 。 , , 一 艺 一 。一 、 一 , , ’ 阴 达到极小值 式中尹 。, 。 , 气 表示观测 曲面与拟合平面之差的平方和 , 表示激发点 和观测点的总数 , ‘ 、 夕 和 ‘分别表示实测点的空间坐标 为求 式的极小值 , 分别对 “ , 。 , , 求偏微商 , 并令其等于零 , 得正规方程 、产、产气、︶了龟 、了、 一 一 , 几 人 几 , 一 一 , 式 中 汽, 一 艺礁 人 二 几, 艺 心 一 艺 众 了带 丫 元 、户 ,‘ 探 二 一 其 其 ‘ 夕、、、 一 了带 丫 元气户 , 少爪 一 艺、 了 带 、了带 、 元气户 , ‘八 户 ,‘ ’ 二。 , 了令 、了带 、 灭 、户 , 几八 户 , 少 、艺﹄一一红 式中 壳戈戈勺 , 令二 不 厂 夕。 ,汀犷一一一毛 、乏︸一一一 期 常 旭等 地震 〔兀 法隐伏矿脉空间定位研究 解 式和 式即可求得 。 , , · , 最后 , 将 式 中的 。 、 、 代人 式即得 以 式表示的平面作为计算平面 , 各激发点和观测点与 式所示平面的拟合残差如表 所示 表 观测面与计算平面的拟合残差 坐标 最大值 最小值 平均值 乃 观测所得地震波走时数据也要校正到计算平面上 设一对激发点与观测点之间的实际距离 为 , 其相应投影点之间的距离为 ‘ , 定义 ’与 之比为走时校正因子 , 走时数据 在计算平面上 的投影 产 按 式计算 走时校正量最大值为 , 最小值为 , 平均校正量为 射线追踪及波速反演 本研究提 出的射线追踪方法适用于任意复杂构造模型射线追踪 方法的主要理论依 图 计算平面上的地震透射波射线分布理论值 期 常 旭等 地震 丁 法隐伏矿脉空间定位研究 地 质 解 译 对图 所示波速重建图像可从两方面进行地质解译 与地质因素无关的地展波速分布和异常 这里指与热液矿化作用无关的地震波速 的分布和异常 如 图 所示 , 计算平面上 的 地震透射波速度从东北 向西南表现为由大变小 , 与图 所示地形 图高程变化吻合 说明 波速的宏观变化与地表风化程度有关 矿 区 内矿脉 围岩为片麻岩 , 根据在计算 区域上进 行的地质考察结果以及对多个围岩标本的实验室物性测试结果认为围岩物性稳定 这与 波速重建图像中没有出现更多的局部异常吻合 在计算平面东北部的波速 图像呈现出条 带状分布 , 根据对图 所示地震波射线分布状况的分析可知 , 这些条带与射线分布的疏密 带重叠 , 认为这一现象与地质因素无关 , 而是 由于在这一 区域地震波射线的正交性差 , 且 射线分布较其他部位稀疏造成 , 解释为非地质 因素异常 , 或者 叫做假异常 在此基础 上 , 可进一步对与热液矿化作用有关的异常进行分析和地质解译 与地质因素有关的地展波速分布和异常 这里指 由含金石英矿脉 、 控矿断裂破碎带或热液活动所产生的地震波速的分布和异 常 已知矿脉在波速重建图像中的显示 地表的二号矿脉在计算平面上表现出清晰的条带状低速异常 , 其空间位置 、 形状和产 状均十分吻合 这一方面揭示了二号矿脉 向深部继续延伸 , 并未尖灭 , 且产状也基本无变 化 同时也有力地证明了高分辨地震 方法追踪宽度不足 的矿脉的有效性 这一追 踪定位结果得到了朝阳县金矿的认可 未知矿脉在波速重建图像中的显示 多种初始模型和滤波方法 的处理结果均在二号矿脉 的西段发现了一个可能 的分枝 图 中的 点 其南枝表现为与整个矿脉浑然一体的连续高速异常 , 在走 向上也非常 连续 , 似为二号矿脉西延部分的主体 北枝似为一次级分枝 , 走 向上 由主脉的 。 变 为 。 , 而且在与主脉交汇处从高速异常变为低速异常 认为是 由于交汇处脉体的 破碎 , 使得风化程度也随之增高所至 与本次地震 丁 观测同时进行的该区域的高精度磁 法测量也证实了此处南侧分枝的存在 根据对该 区岩石标本的实验室测试结果 , 该区含 金矿脉的地震纵波速度在氧化程度较高部位低于 围岩速度 , 在氧化程度较低部位高于 围 岩速度 这一结果提示我们本矿 区的含金石英脉 或热液活动带 在氧化程度较低部位应 该显示 出地震波速的高速 相对于围岩 异常 这为后面的各项地质解释提供了基础 本 次研究观测到的图 中所示 的南侧分枝表现为高速异常 , 预示着氧化程度较低 的矿脉的 存在 值得注意的是 , 目前矿山的地下工程均是沿北侧分枝追踪的 , 并不知道本次研究揭 示 出的南侧分枝存在的可能 , 因此我们认为 , 下一步研究工作应 以确认和验证这一分枝的 存在为核心开展更深人细致的研究工作 其它地质现 象在波速重建图像中的显示 在计算平面的西北部可见一 ‘ 方 向延伸的 , 宽度大约为 的高速异常 对 地 球 物 理 学 报 卷 此异常 , 本次研究没有更多的数据进行充分的地质解译 , 仅初步认为此高速异常可能是岩 浆热液活动对岩体产生硅化作用 , 使其致密程度加大而形成了相对高速 总之 , 高分辨率地震 方法得到的波速重建 图像充分揭示 了地表 以下的地质结构 , 提供了地表地质调查不可能得到的地质信息 小 结 高分辨率地震 ,可对隐伏矿脉做到定量观测 , 提出矿脉深部延伸趋势及空间分布形 态 对缺少露头资料的隐伏矿区的勘探是一种有效的地球物理方法 本研究认为 , 在高分辨率地震 方法中 , 速度重建结果受以下一些因素影响 波速反演的准确性与射线追踪的精度有密切关系 本研究用子波源推进法进行射线 追踪 , 得到较真实的地震波射线路径 , 为波速反演提供了较客观的依据 波速反演的准确性与初始模型的定义有密切关系 本研究根据实验室测得的矿脉及 围岩速度数据定义初始速度模型 , 使波速反演的起始值合理 波速反演的准确性 与观测系统的合理性有密切关系 尽管金属矿 田地处山区 , 地震 地质条件常常困扰地震观测 , 坑道 内的地震观测对震源要求又相 当苛刻 , 如果能充分合理 地利用地形条件 , 高分辨率地震 汗 方法就可获得近似全方位的观测 我们的研究表明 , 本方法在适 当的条件下可 以对各种脉体和断裂进行有效的观测和 追踪 , 而且其分辨率非常高 , 可清晰地分辨出宽度小于 、 长度小于 的脉体 显然 , 这是一种寻找和发现隐伏盲矿脉 、 盲构造的有效方法 , 对于矿脉 的大 比例尺追踪和空间定 位有着不可估量 的应用前景 必须指 出的是 , 由于计算平面与观测面之 间的拟和残差不 可能为零 , 波速重建 图像上 目标体的位置也会存在与拟和残差相应的偏差 另外 , 地震波 在三维空间传播 , 而 目前用于工程的地震层析成像方法以二维方法居多 , 本研究所用射线 追踪方法也是在二维空 间进行 , 因此在进行勘探工程设计时必须考虑这些因素的影响 本研究得到国家科委攀登计划 “ 寻找难识别及隐伏的大矿 、 富矿的新战略 、 新方法 、 新技术基础性研究 ”项 目首席科学家刘光鼎院士的指导和支持 , 还得到中国科学院地球物 理研究所 以及矿物资源探查研究 中心 、 朝 阳市科委 、 朝 阳县金矿有关人员的协助 , 在此一 并表示感谢 参 考 文 献 药宗瑶 , 施林道 , 方如恒 华北陆块北缘及邻区有色金属矿床地质 北京 地质出版社 贺瑞清 , 常 旭 非均匀介质 中层析成像的射线追踪 ’ 中国青年学者地球物理学术讨论 会论文摘要集 】 一 , ,了 ,‘ 砌 〔去 ‘ , 凡 了“ 及 ,一 柳‘汤 肋 , , 一 庵 一 劫 匆 , , 一 期 常 旭等 地震 , 法隐伏矿脉空间定位研究 万细 , 认 反 , 及夕 , 币 , 卫 , 一 , , , 〔了 几 葫 忱 企 比 们 , , , 一 作者简介 常 旭 , 女 , 年生 , 年毕业于江汉石油学院 , 年在 日本京都大学获博士学 位 , 现在为中国科学院地球物理研究所研究员 , 主要研究方向为地震勘探方法及地震层析成像