地震勘探尋找深部隱伏礦體簡介

地震勘探尋找深部隱伏礦體姓名：周建勇學號：2001140320（中國地質(zhì)科學院)摘要：自然資源中最重要的組成部分是礦產(chǎn)資源，也是人類社會發(fā)展的關(guān)鍵物質(zhì)基礎(chǔ)。新形勢下，社會經(jīng)濟對能源的要求也越來越高，而我國的礦產(chǎn)勘查技術(shù)還較落后，加強地質(zhì)礦產(chǎn)地勘察，必須要提高地質(zhì)礦產(chǎn)勘查及找礦的技術(shù)。在礦產(chǎn)資源方面，我國今后10年所需的45種主要礦產(chǎn)中有1／4不能滿足國民經(jīng)濟建設(shè)的需要，一些大宗礦產(chǎn)(如銅、鐵、錳、鉻、貴金屬及磷、鉀鹽等)的探明儲量或優(yōu)質(zhì)礦不足，缺口較大，礦業(yè)形勢十分嚴峻。在隱伏大型金屬礦床的勘查方面，目前的地球物理勘探手段在探測深度和定位精度上都存在一定問題。地震勘探是彌補這一缺陷的重要技術(shù)，本文簡單介紹幾種地震勘探技術(shù)和地震勘探發(fā)展方向。1引言多年來，電磁法、激發(fā)極化法和重力勘探等非地震地球物理方法是金屬礦勘探的主要方法．當?shù)V體埋藏較淺(<500m)時，這些方法的勘探效果較好，但由于方法原理中固有的缺陷，其勘探能力和精度隨著勘探深度的增加急劇下降。與之相比，地震方法具有精度高、探測深度大、分辨率高和探測結(jié)果準確可靠等特點，可以彌補重、磁、電方法在尋找深部隱伏礦方面的不足。在地質(zhì)找礦難度日益增大，以尋找盲礦和深部隱伏礦為中心的勘探形勢下，地震方法再次引起人們的重視。事實上，很長時間以來，人們就認識到開發(fā)有效的地震方法來解決金屬礦勘探的必要性。20世紀80年代，Green等在加拿大地盾區(qū)，為了尋找放射性核廢物藏址，利用地震方法對地下復雜的裂縫系統(tǒng)進行成像；其后，Petorius等聯(lián)合應(yīng)用地震和測井方法對南非Witwatersrand盆地的主要地質(zhì)構(gòu)造進行成像．這兩個重要的應(yīng)用實例不僅證明了地震方法用于硬巖勘探的潛力，而且引發(fā)了近十幾年來各國學者對金屬礦地震勘探方法理論與應(yīng)用技術(shù)的系統(tǒng)研究．由于綜合地震方法技術(shù)的探測深度范圍較大，且分辨率較高，并可獲得從淺至深的地質(zhì)構(gòu)造信息，能夠?qū)Φ叵戮毥Y(jié)構(gòu)進行探測，達到多目標深度勘探的目的，特別適合于災(zāi)后覆蓋地區(qū)或者荒漠戈壁區(qū)開展工作，以解決覆蓋區(qū)下的控礦構(gòu)造、與礦體有關(guān)的局部不均勻體和隱伏巖體分布等地質(zhì)問題。2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀早在20世紀50年代，前蘇聯(lián)首先進行了橫波勘探的研究和實踐，后來法國、美國、加拿大、德國等也相繼開展工作，主要是為解決油氣藏、煤炭等資源勘探的特殊問題而提出的。由于地震方法在穿透深度和分辨率上的優(yōu)勢，國外自20世紀80年代以來，已廣泛開展了用地震勘探尋找隱伏金屬礦的研究，所采用的技術(shù)主要是縱波反射地震，如澳大利亞、加拿大、美國、英國、南非、瑞典和德國等國家，取得了一些成功的經(jīng)驗，但目前還沒有達到生產(chǎn)普及實用階段。例如：瑞典MartsGustavsson等進行過井間地震方法勘探鐵礦的實驗，證明地震方法用于陡傾構(gòu)造效果明顯。澳大利亞學者進行過多方面礦產(chǎn)物探的探索試驗。美國學者進行2D和3D地震方法勘探金屬礦試驗，在新墨西哥斑巖銅礦上取得了一定效果。加拿大一批學者進行過卓有成效的金屬礦地震勘探，DavidW．Eaton等指出現(xiàn)代的地震勘探數(shù)字記錄裝備完全適用于礦產(chǎn)勘探，高頻地震成像技術(shù)是未來的趨勢英國與南非學者聯(lián)合進行了多項地震方法勘探金屬礦的研究工作，GrahamStuart及MarkA．S．Gibson在南非進行了3D地震勘探尋找金礦的研究。3D地震不僅可以提供預(yù)期礦體層的結(jié)構(gòu)和深度，而且能夠提供詳細的3D地震屬性分析，還能提供小規(guī)模斷層(10～20m范圍)的重要信息以及礦區(qū)巖性變化。C．C．Petorius等人進行3D反射地震勘探南非金礦的研究，在過去二維地震勘探經(jīng)驗和資料的基礎(chǔ)上，成功地借助三維地震描述了從1000到3500m深度范圍內(nèi)的3D地質(zhì)結(jié)構(gòu)，得到從20m到1200m的斷層成像，由3D地震數(shù)據(jù)重建的礦脈陰影俯視圖，分辨率高，形象直觀。德國學者BendMilken等2000年在北美Bradbury盆地大型銅一鎳礦區(qū)投入3D地震方法進行礦產(chǎn)勘探試驗，表明高分辨率地震方法能夠提供廣闊的攆測半徑(范圍)多達數(shù)百到數(shù)千米，并且能夠進行準確的深度估計。在我國自20世紀90年代就開始嘗試二維縱波地震勘壹金屬礦的試驗研究工作，在研究程度較高的老礦區(qū)控礦構(gòu)造等探測方面取得了一定效果。大量學者進行了金屬礦縱波反射地震技術(shù)的調(diào)研?？尚行苑治?、資料處理、存在的問題、發(fā)展方向等探討研究，指出反射地震搛測隱伏金屬礦的潛力。呂慶田等總結(jié)了銅墟獅子山金屬礦地震反射結(jié)果及對區(qū)域找礦的意義．表明在地表到地下2km范圍內(nèi)，按照“巖體+賦礦屢位”的找礦模型在銅陵礦集區(qū)進行深部我礦仍有巨大潛力，TonglinLi用反射地震方法研究新疆土烏斑巖銅礦沉積構(gòu)造．結(jié)果表明地震方法對于淺層．適度憤斜的斑巖銅礦的側(cè)面成像是一個很好的輔助工具．尤其對于礦區(qū)鉆井前確定深部剖面的結(jié)構(gòu)謳有意義，綜上所述，金屬礦縱波地震勘探方法在國內(nèi)外電日益受到重視，已完成一定的試驗研究．取得了部分效果．展示出較強的發(fā)展漕力。3金屬礦地震勘探采用的方法技術(shù)及其現(xiàn)狀3.1反射波法在地震勘探中，反射波法是最常用的一種方法技術(shù)。在金屬礦勘探中，反射波法主要用于探測與金屬礦有關(guān)的地質(zhì)構(gòu)造(控礦構(gòu)造或破礦構(gòu)造)、圈定斷層，確定含礦構(gòu)造的形態(tài)、研究基巖(底)起伏、探測沉積金屬礦或似層狀金屬礦等，用于間接找礦。Huhlin等利用反射波地震勘探方法成功地對發(fā)育在花崗巖層中的裂縫帶以及2km以內(nèi)的主要地質(zhì)構(gòu)造進行成像。指出地面反射波地震勘探方法能夠?qū)A角高達60。～70。的構(gòu)造進行成像。同時對用于硬巖勘探的地震資料采集和處理方法進行了總結(jié)．Drummond等根據(jù)成礦系統(tǒng)理論，在澳大利亞北部MountIra礦區(qū)利用反射波地震方法對地下控礦構(gòu)造(Paroo斷層)進行成像，從而圈定礦體所在部位。在地震剖面的兩側(cè)，Paroo斷層近直立展布，并且橫切來自UrquhartShale層(該區(qū)主要含礦層)，連續(xù)性較好的強反射軸；向東，Paroo斷層傾角變緩；其最淺控礦構(gòu)造向北部延伸。結(jié)果證明，反射波地震方法能夠查清區(qū)域窄曠構(gòu)造的展布形態(tài)。Greenhorn等利用反射波地震方法在巷道內(nèi)對已開采礦體采掘面下部的構(gòu)造進行勘探，利用三分量VSP成像技術(shù)對未知礦體分布范圍和控礦構(gòu)造進行探測。此外，在其他多個國家多個地區(qū)的二維、三維地震試驗中，利用反射波地震成像技術(shù)來確定主要地層分界面、斷裂展布和控礦構(gòu)造形態(tài)，從而達到尋找隱伏塊狀硫化物礦體的目的。內(nèi)蒙古準蘇吉花斑巖性鉬礦是一個中型金屬礦床，受勘探成本的限制，沒有進行打鉆。無法對深部的礦體和控礦構(gòu)造進行探測。我們在此采用了高精度放射地震測量。采用兩套大功率地震儀，5m道間距，960次接收，80次水平疊加的方法，獲得了清晰的能反映地下地質(zhì)情況的高精度反射地震剖面，為尋找深部隱伏礦體確定了新的靶區(qū)。拜仁達壩多金屬礦是一個新開發(fā)的礦山，勘探程度較低，一些問題尚不完全清楚。地質(zhì)上認為在41號測線以西被第四系覆蓋的NE走向的山谷可能為一幾何尺度較大的斷層。若該斷層存在應(yīng)為一導礦斷層，該斷層附近還應(yīng)有容礦斷層。希望通過本次地震方法探測該山谷是否與斷層有關(guān)，并根據(jù)鉆孔揭示的礦體追蹤礦體的橫向延伸。根據(jù)擬解決的地質(zhì)問題，我們系統(tǒng)的展開了高精度反射地震和地震層析試驗探測，獲得了高質(zhì)量的地震資料，并取得了以下成果：根據(jù)獲得的地震剖面，對礦體進行橫向追蹤，從而研究礦體的橫向分布。根據(jù)探測結(jié)果發(fā)現(xiàn)在鉆孔ZK405和ZKSW1之間存在一條幾何尺度較大的斷層，該斷層為NE向的華力西期斷裂，魏道礦斷層，控制礦區(qū)的巖脈分布。由此推測該斷層以西還有多金屬礦體分布。該結(jié)果如今已被證實。采用1s的記錄長度和較大的能量炸藥震源激發(fā)地震波，基本上沒有得到石英閃長斑巖底界面的反射，推測該區(qū)石英閃長巖較厚，為2000m。3．2折射波法參考文獻[1]EatonDW．MilkereitB。SalisburyMH．SeismicmethodsfordeepmineralexplorationsMaturetechnologiesadaptedtonewtargets[J]．TheLeadingEdge．2003，6(22)：580—585．[2]GrinAG，MariJA．Sub-horizontalfracturesinagranitepluton：TheirdetectionandimplicationforradioactivewastedisposalCJ]，Geophysics，1983，ll(48)：1428-1449．[3]AdamE，PerronG，ArnoldG，etaL3-DseismicimagingforVMSdepositexploration，Matagami,Quebec[A]．In：EatonDW，MilkereitB，SalisburyMH,eds．Hard-rockSeismicExploration[C]．Tulsa：SocietyofExplorationGeophysicists，2003：181—193．[4]PretoriusCC，MullerMR，LarrogueM，eta1．Areviewof16yearsofhardrockseismicontheKalevalaCarton[A]．In：EatonDW，MilkereitB，SalisburyMH，eds．HardrockSeismicExploration[c]．Tulsa：SocietyofExplorationGeophysicists。2003：247-268．[5]孫明，林霸．金屬礦地震散射波場的數(shù)值模擬研究[J]．地質(zhì)與勘探，2001。4(37)：68-70．·[6]徐明才，高景華，柴銘濤，等．用于金屬礦勘查的地震方