高精度航空物探综合站测量在找矿中的应用.doc

高精度航空物探综合站测量在找矿中的应用张文斌 熊盛青(航空物探遥感中心，北京100083)摘 要 本文介绍了应用高精度航空物探综合测量寻找金、钾盐、地下水以及进行岩性构造填图 的方法技术及应用效杲重点阐述了应用F参数、灰色系统理论预测金矿;应用线性回归分析，结 合主分量分析，消除K2O干扰，圈定找钾靶区;利用航电• 45’柏位法划分水质，估计水量,寻找地 下水;应用航磁、重力、伽马能谱综合信息进行岩性构造填图吴键词 航空物探综合站测量，伽马能谱F参数,灰色系统理论，消除&O干扰，航电-45相位异 常,岩性构造填图0前言高精度航空物探综合站测量在找矿中的应用研究是国家八•五重点科研项目一F1速查 明新跚贵重、有色金属人型矿产资源基地综合研究的一个专题专题组在新疆北刘地区利用 实测的航空物探综合信息(航磁、航空电磁、伽马能谱)选编942处异常，择优查证42处，测牧 性数据4万个，剖面总长度500余公里，为航空物探资料解释打下了坚实的基础在解释过程中，充分利用地质、物探、化探、物性和局部异常查证资料，建立地层、岩浆岩和 构造的解释标志,进行岩性构造填图；采用先进的技术和方法(如灰色系统理论、结构■逻程 法、F参数法、航磁异常轴向统计分析以及航电-45°相位异常法等)进行金、多金属矿、钾盐利 地下水的找矿预测。

该项研究取得了显著的社会效益和经济效益有关专家称此项研究的完 成为加速查明新跚贵金属和有色金属大型矿产基地的情况捉供了大量的找矿信息，并捉出地 质找矿的新认识、新理论、新技术、新方法本文着重介绍专题研究中采用过的几种比较有效的找矿预测和地质填图的新方法及其应 用效果1应用航空伽马能谱F参数寻找金矿化带所谓F参数，即vv(K) -vv(U)/ iv (Th)比值参数，包含岩石的两个重要特征，即钾丰度与 w(Th)/ w(U)之比和铀丰度与w(Th)/ w(K)之比在众多的加马能谱比值参数中』(Th)/ w(U)和vv(Th)/ w(K)两个比值参数较为有效， 而F参数不仅包含了上述两个参数的信息，而且较之萸具有优越性，如具有较高的统计稳定上出现明显的带状异常，并且在它的南侧还发现一个与其平行的异常带，后者经地面工作证实 为一个新的金矿带沙尔金矿区F参数图（图1）上，两条北西方向异常带大致平行展布,北带连续性好，南带 （F参数曲线打实线的范围）呈断续分布图1沙尔金矿区航空伽马能谱F参数、航电（520 Hz虚分量）及地质综合图1 T匕塔山组;2 f 明水组第一亚组;3卡明水纽第二亚组；4卡明水组第三亚组；5 一黑头山组第二亚组;6「灰岩;7 —断裂;8 T旷床；9「矿体；10 Tfe检剖面及编号JlHUt电异常轴线及编号北异常带与已知金矿对应，F参数值在1.5%〜4 %之间，呈跳跃变化。

该区地表出露下 石炭统南明水组砂岩、粉砂岩夹灰岩层，岩石普遍矿化蚀变，断裂构造发育在金矿区做了匹 条综合剖面，在已知金矿带上地面伽马能谱测量出现明显的F参数异常，并反映出钾含量刃 高，社含量降低，铀含量局部升高的特征,地磁剖面对应矿化帯两侧出现两个小的梯度带，可能 反映为两条控矿的断裂带综合分析航空伽马能谱和地检资料，认为F参数异常带整体上系金矿化蚀变带的反映 其中局部尖峰异常与矿体有较好的对应关系，反映了矿化集中的地段该异常带是由大面萩 绢云母化等围岩蚀变使钾含量升高或与矿化有关的局部铀含量升高而引起对应该异常带另 布一条范围相当的航电异常带（D-410）南异常带位于上述矿带南0. 5〜1 km处，呈断续分布，其特征与北带相似，只是规模较 小同样，对应有航电异常(D-4I1)，南北两带所处地质构造条件也相同，由此推断该异常有 重耍的找矿意义通过地面初评，发现了一条含金蚀变带，追索其长3 km，宽数米，褐铁矿化、硅化发育，化 探取样Au、As、Sb等元素含量明显升高后经进一步工作，确定为一中型矿床2应用灰色系统理论预测金矿灰色系统理论的基本内容有灰色系统分析、灰色建模、灰色预测、灰色决策和灰色控制等, 其基本方法有关联分析和灰色聚类分析。

在本区的找矿预测主要应用了关联分析方法关联分析法的基本原理如下°)o设有肌个子序列{ Xi ( k) I i = 1,2, , in ; k = 1,2, , N给定母序列{ X°(k)} k = \ N定义数血满足下列条件；€ ©,1〕；2. 将子序列和母序列作折线，Xo与Xi几何形状越接近,则炽越大;3. 血只与Xo、Xi的几何形态有关，与它们的空间相对位置无关；4. 当两序列/ Xo(k)}和/ Xi(k)}完全重合时加才等于1则称血为X,对于Xo在区间 〔13〕的关联度的计算公式为I “其中d(幻为Xo与X,在第比点的关联系数min mjn | X()( k)・ Xj( k) \ + P max max | X()( k)・ X, (k) \k) = | x()(k)・ X/(k) | + P max max | X()( k)・ X,(灯 |i k式中,min mini XQ( k) - Xi(k)\称为两个层次的最小差；max max | Xo( k) - X；(k)\称为两个i k i k层次的最大差；p为分辨系数利用该方法在研究区进行金矿预测时,分两个阶段来完成先将全区划分成240个矩形 单元，将它们分成矿与非矿单元两类，算得矿单元54个(1类)，非矿单元186个(2类)。

2类 找金远景不大，剔除对54个矿单元进行远景程度划分，进一步分为1类单元12个，11类单 元42个这样，得到金矿预测结果，最有找矿远景的单元12个，较有远景者42个，远景不大 者186个为了提高预测的可靠性，还采用了推广模型特征分析法进行金矿预测，将两种方法加以综 合,得到最终的预测结果(图2) o从图中可见，全区分为三个重耍的找金远景区，它们是阿拉萨拉尔布拉兒 I [ &0 5 lOkin图2哈尔地区综合方法预测的找金远景I F有远景的单元；2 F有远景的单元；3「有一定远景的单元；4注景不大的单元L J—:布拉克远景区中最有远景的163.162和164号单元，应用地质■物化探综合方法进行了查证, 该区主要是中基性杂岩体分布区，岩体内石英脉普遍含金,尤其是辉长岩与围岩接触部位金异 常升高，初步认为它们是新的找金目标物3提取易溶性钾（KC1）异常的数据处理方法及其找钾盐效果航空伽马能谱测量荻得的钾异常，按其异常性质可分为两类，一类是山原生钾（即基岩、加 积砂粒中的&0）引起的异常，另一类是由后生钾（主要是由易溶于水的钾盐，如KCI等）引走 的异常对于寻找盐湖型钾盐来说，由原生钾引起的异常可视为干扰，因此，如何区分上述闲 类异常性质则是寻找钾盐的技术关键。

3.1消除氏0干扰的数学模型及其处理过程罗布泊地区航空伽马能谱测量社（Th）、钾（K）含量的统计分布曲线如图3和图4所示 从Th元素频率分布曲线特征可以看出，Th元素物质來源比较单一,主要为原生岩中的含Th图3罗布泊地区E元素频率分布曲线图4罗布泊地区K元素频率分布曲线化合物K元素呈多峰分布，说明本区K元索的物质来源比较复杂,除原生岩中的氏O夕卜, 还有蒸发岩盐中的易溶性钾0 2 4 6 8 10 12 14 16 IXw(Th)/ x 10 ”5 4 3 2 吏2)3龙 « 3 hem 宜 烂 烂图5罗布泊地区K- Di联合分布散点密度1 一密度小于50单位；2 一密度为50〜100单位;3 一密度为100〜200单位；4 一密度为200〜400单位;5 —密度为400〜800单位;6 一密度大于800单位图5为罗布泊地区K- Th含量联合分布散点密度图从图上不难看出，本区K、Th元素 基本呈线性相关关系经计算，K与Th的相关系数为0.618,剩余均方差为0.426考虑到 本区Th的质量分数小于5 X10'6的地区主要为湖泊化学沉积区，故以Th质量分数大于5 X IO' &之测点求得本区K对Th的回归线性方程为论（K） = A + B • w （Th）式中川（Th）为航空伽马能谱实测饪的质量分数（XW6） ,A为常数（大约0.61 %） , B为比 例系数（大约0. 25 % XI06），侬（幻为用W （Th）值求得的钾的质量分数,从而得到消除K2O干 扰的数学模型为w （ K丿=w （ K丿・伤（K丿式中，叩（K）为航空伽马能谱实测的钾的质量分数，叩（心为可溶性钾质量分数理论值。

为了 与常规表示方法一致，把易溶性钾盐的质量分数换算成氯化钾质量分数,即h（KC1 丿=1.9068 Xk- （K） = 1.9068 X tw （K）・ A ・ B 丿〕按上述数学模型编制了研究区氯化钾含量平面剖面图3.2应用效果对氯化钾含量平剖图的研究表明,它较好地解决了以下两个地质问题1 •消除氯化钾干扰,进一步解释了钾异常的成因O通过该图与钾含量平剖图以及地质图 的分析对比,可以看到本区钾异常既出现在基岩出露区，乂出现在湖泊化学沉积区，而在氯化 钾平剖图中的钾异常则主耍出现在湖泊化学沉积区及其边缘，在基岩出露区基本没有异常 这说明，经上述处理后编制的图件较好地消除了 K2o的干扰，突出了对寻找盐湖型钾盐有意对罗布泊地区航空伽马能谱测量数据进行主分量分析的结果表明，第三主分量的特征值 为6.56，相应地，占总变异的6.58 %,它与钾呈止相关，与社、铀呈负相关，因此，第三主分量待 分图集中反映了该区易溶钾的生成环境从得分图上看，呈团块状的钾含量升高区即为易海 性钾浓聚区这样，综合应用氯化钾含量图和主分量得分图能够较有把握地圈出易溶性钾异常，进而划 分出寻找盐湖型钾盐的远景区和靶区。

据此,在湖泊化学沉积区内共圈出2（）处钾异常,划分出7个找钾远景区，又在远景区内圈 出6个最有远景区段一巴区经进一步分析，认为6个靶区中，以A, A两个靶区的成盐、 成钾条件最佳，找钾标志最显著，而且范围大（A】靶区350 km2 ,A2靶区260 km2）,钾含量高 根据专题组的建议，1992年,原新据矿局对A2靶区（即K-10异常）进行了地面查证和工程验 证,发现固体钾盐（K2SO4）和富钾卤水（KC1）均达到工业品位，且埋藏浅、厚度大近两年，有 关单位对Ai靶区（即K-13 >14和15异常）做了地面评价，发现了大型钾盐矿床，从而结束了 罗布泊地区长期找不到钾盐的历史4利用航空电磁法寻找地下水利用航空电磁资料寻找地下水，划分水质、估计水量是通过对其做数据转换来实现的，即 将实测的实分量和虚分量转换为・45相位异常来实现的其目的有二；（1丿将弱的区域场压 低为负异常，用来寻找淡水体,・（2丿突出电导体，且使异常强度与电导率呈正比关系其原理可 从《地球物理方法》（1987年丿一书中沃德提出的公式出发，导出-45相位异常的表达公式A /?/ = K - D •（饥・ R）式中，K是位置和发射装置的函数，对某种仪器和固定的飞行高度，它为常数,是与导体庠 参数有关的量，对某一导体只影响幅值,^厶・R中反映・45相位异常特性的量，其中3是仮 器测量的角频率，厶及■分别是把导体看作等效电路的电感和电阻A Rl的物理意义是••当扯 质体为良导体时，电感值大，电阻值小，・45相位异常为止值，当地质体为非导体时,电感隹 小，电阻值大，-45相位异常被压低为负值。

数据转换后的正值对应于咸水分布区，转换后笊 负值对应淡水分布区咸、淡水划分的界线可根据需要和测量频率来确定，这就是利用该方独 划分水质。