长江中下游金属矿集区近地表速度结构层析成像实验及应用

利用矿集区获得的小道距、长排列接收的地震反射初至波走时数据,运用层析成像方法,首次得到长江中下游典型金属矿集区——庐枞火山岩盆地近地表1000m以上的交叉速度结构。各剖面精细的速度结构揭露出庐枞矿集区隐伏的正长岩体顶界面深度与起伏形态,发现岩体顶面凸起及陡变化部位与矿体分布存在着明显的对应关系,罗河铁矿、小岭铁矿、龙桥铁矿、马鞭山铁矿处对应着高速层顶界面的凸起位置。罗河断裂在lz06-1线与lz06-3线表现为明显的横向速度变化界面。这些结果表明,长排列的深地震反射初至波走时层析成像方法能够为金属矿集区深部隐伏矿床的勘探研究提供丰富的地壳浅表结构(0～1000m)信息。     

Tomography Imaging of Near-Surface Velocity Structure Experiment and Its Application in the Ore Concentrate Area of the Lower and Middle Yangtze River

利用矿集区获得的小道距、长排列接收的地震反射初至波走时数据,运用层析成像方法,首次得到长江中下游典型金属矿集区——庐枞火山岩盆地近地表1000 m以上的交叉速度结构.各剖面精细的速度结构揭露出庐枞矿集区隐伏的正长岩体顶界面深度与起伏形态,发现岩体顶面凸起及陡变化部位与矿体分布存在着明显的对应关系,罗河铁矿、小岭铁矿、龙桥铁矿、马鞭山铁矿处对应着高速层顶界面的凸起位置.罗河断裂在lz06-1线与lz06-3线表现为明显的横向速度变化界面.这些结果表明,长排列的深地震反射初至波走时层析成像方法能够为金属矿集区深部隐伏矿床的勘探研究提供丰富的地壳浅表结构(0～1000 m)信息.     

铜陵矿集区地壳浅表结构的地震层析研究

为了给铜陵矿集区成矿理论研究提供更多的地壳浅表结构信息 ,以及试验地震层析成像方法在金属成矿区的应用效果 ,利用高精度反射地震资料中的初至波走时数据 ,对铜陵矿集区地壳浅表结构进行了层析成像试验研究。结果显示 :矿集区浅表地壳的速度分布存在着丰富的结构变化特征 ,层析结果给出的速度变化特征与地表观察到的地质、构造、岩体和矿体分布存在着良好的对应关系。研究结果表明 ,初至波走时层析成像方法可以为深部隐伏矿床的勘探研究提供丰富的地壳浅表结构信息。笔者认为 ,今后还应考虑同时采用初至波和反射波走时 (甚至波形 )资料进行层析反演的方法 ,来进一步提高较深部 (>5 0 0m)地质目标的分辨能力。     

青藏高原羌塘盆地中央隆起近地表速度结构的初至波层析成像试验

利用2条衔接并横过青藏高原羌塘盆地中央隆起的反射地震剖面探测数据,进行了初至波层析成像试验,以揭示羌塘中央隆起的表层结构特征。研究结果表明,大量的反射地震单炮记录初至清晰,长排列接收丰富了浅表构造趋势特征的信息,层析走时射线密度随地下构造的复杂程度而变化。层析反演得到的速度结构显示了高速层起伏剧烈的变化特征,其厚度与地表出露地层的年代负相关。深反射地震初至波走时层析成像可以提供丰富的地壳近地表结构信息。     

二维地层结构和速度的走时反演

介绍了在倾斜均匀各向同性层状介质情况下,根据地震反射走时反演二维地层结构和地层速度的地震射线层析成像方法——走时反演。正演模型射线追踪是根据Fermat原理实现的,即求解满足该原理的非线性方程组得到射线与界面的交点,进而计算相应的走时。反演是先假设一初始模型,用最优化方法使射线追踪走时与观察走时的残差极小。最后计算了分辨矩阵和信息密度矩阵,以评价反演结果。对有噪情形也进行了反演。     

地震初至波速度层析反演在多金属矿探测中的应用

多金属矿区由于含矿岩体结构与岩性的特殊性,地震反射波法一般应用效果较差。利用地面长排列接收到的初至波场信息建立初始速度模型,针对复杂地表和介质条件下,利用旅行时线性插值射线追踪方法(LTI方法)进行的初至波射线追踪正演模拟以及带松弛因子的联合迭代重建算法(SIRT)进行速度层析反演,获取与矿体或岩体的结构与岩性变化有关的速度场信息,以求解探测目标的分布范围和展布特征。结果表明,反演速度场中的异常变化带与地表地质调查结果中的矿体分布以及断裂构造吻合较好。因探测深度可达到数百米,可为浅层隐伏矿体和构造等的确定提供较可靠的依据,该方法技术可行。     

吉林前郭5.8级震区上地壳速度结构

为了更好地研究吉林前郭地区的地震活动性,本文利用2013年10月至2015年2月吉林前郭5.8级震群周围17个地震台站记录到的405个地震事件资料,共获得2 218条P波走时数据和2 166条S波走时数据,采用地震双差层析成像技术,获取吉林前郭震区上地壳三维P波、S波速度精细结构。结果显示,震区上地壳速度分层明显,P波速度变化范围为5.8~7.2km/s,S波速度变化范围为3.4~4.0km/s,波速比(vP/vS)变化较小。震区有低速带穿过,低速带走向为北东向,倾角较大(近直立),纵向延伸至15km深度;震群主要位于低P波和S波速度区,对应较低的波速比。吉林前郭震区构造强度较低,受西太平洋板块俯冲产生应力场的影响,易于发生地震。     

近地表隐伏断层地震波场响应特征与初至波成像应用研究

近地表隐伏断层直接影响工程安全施工。通过构建浅覆盖层下方陡立界面断层数值模型,分析近地表隐伏断层地震波场的传播与转换规律。通过工程实测数据验证了数值模拟波场响应特征的可靠性,并利用初至波走时层析成像技术对地下介质波速进行成像。研究结果表明：(1)初至波转换形成的断点绕射波具有1频率升高、速度突变的特点,可清晰指示测区内断裂带的存在,可作为现场数据采集时断层的直观反映;(2)工程实测中通过原始波形到时、频率信息可初步判断断层的存在,基于射线追踪的初至波层析成像结果与后期钻孔揭露情况基本吻合,说明初至波层析成像在浅层地震勘探中的实用性;(3)接收测线排列内布设震源的方式,两侧震源延拓距离短,无需额外为震源激发提供场地,在工程施工中具有经济、快速、高效的特点,可作为野外复杂地表条件地下浅层结构探测的有效观测系统使用。     

中亚造山带东段浅表构造速度结构——深地震反射剖面初至波层析成像的揭露

为揭示中亚造山带浅表结构,对地壳演化与深部过程提供浅部精准约束,利用横过中亚造山带东段（奈曼旗—东乌珠穆沁旗）长达400 km的深地震反射剖面共2 186炮的初至波走时数据,运用初至波层析成像方法获得了自地表向下约3 km厚度的浅表速度结构精细模型。通过模型计算了沉积厚度变化与基岩起伏特征,并在贺根山和西拉木伦缝合带附近获得了呈低速特征的弧前沉积盆地规模与沉积厚度变化特征;在此基础上,综合速度模型与深地震反射剖面的强振幅反射信息,建立了符合剖面南北两侧的古亚洲洋双向俯冲并与中部的残存微陆块发生拼合的构造模型。结果表明：研究区的沉积厚度在0.3~3.0 km范围内变化,区内存在多期岩浆活动及活动构造,林西地区隐伏连续分布的高速结构多为造山花岗岩所导致;古亚洲洋消亡过程在经数亿年演变后仍能在大陆边缘的浅表构造中有迹可循。     

川滇地区三维P波速度结构反演与构造分析

根据205个区域台站记录的近60000条地震初至P波走时资料, 采用层析成像理论与伪弯曲射线追踪方法, 反演了川滇地区地壳上地幔的三维P波速度结构.结合区域地质构造以及地球物理背景, 分析和解释了三维速度结构图像反映的川滇地区不同深度的介质结构与构造特征.结果表明: (1) 沉积盆地、高山山地等主要表现出速度负异常的特征, 有的高山山体负异常可深达下地壳与上地幔, 反映了新造山带的强烈构造隆升与相伴的重力均衡作用; (2) 川滇块体周缘大型活动断裂带附近的中下地壳内普遍存在低速层, 它们的存在为调节断裂和块体运动提供了深部解耦条件; (3) 根据对P波速度结构图像的分析, 识别和推断出川滇地区若干主要活动断裂的深部构造特征及它们倾向与下延深度.      

庐-枞金属矿集区深地震反射剖面解释结果——揭露地壳精细结构,追踪成矿深部过程

深地震反射剖面揭示了庐枞矿集区全地壳的精细结构,在研究火山岩盆地的深部构造、探讨成矿深部过程等方面取得了新认识。从长江至大别山下,Moho由30km左右加深至33km左右,罗河矿下方Moho错断大约3km。庐枞火山岩盆地是一个沿着罗河断裂向东发育的"耳状"非对称盆地,并不存在另外一半隐伏在红层之下的盆地。罗河铁矿对应Moho错断处,处在构造的转换带上。罗河断裂之下存在近于透明的弱反射区域,可能是地幔流体和岩浆上涌、喷发的通道。郯庐断裂、罗河-缺口断裂、长江断裂是庐枞地区的三个重要断裂。郯庐断裂带为不对称花束状构造,近于直立,切穿地壳。小岭矿与龙桥矿可能产出在一个隆起的火成岩体的两翼。     

安徽龙桥铁矿床辉长闪长岩的发现及其岩石学和年代学研究

龙桥铁矿床是长江中下游成矿带内的大型铁矿床,主矿体呈似层状赋存于三叠系东马鞍山组泥灰岩、角砾状灰岩和泥质粉砂岩中,单个矿体铁矿石资源量大于1亿吨,具有鲜明的成矿特色。前人研究认为,矿区内正长岩类侵入岩与成矿关系密切,龙桥矿床是成矿带内唯一与正长岩有关的大型铁矿床。随着生产勘探,在矿床中部井下巷道中发现辉长闪长岩侵入体,为矿床成因以及成矿模式提供了新的线索。文章在详细的野外地质工作基础上,开展了辉长闪长岩的岩石学、地球化学和年代学研究。辉长闪长岩岩体呈岩株状产出,被正长岩体穿切破坏,靠近矿体部位发育透辉石矽卡岩化蚀变。辉长闪长岩主要由拉长石(60%)、钾长石(10%)、普通辉石(10%)和角闪石(5%)组成;与正长岩相比,辉长闪长岩明显具有低硅、低钾、高镁铁特征。锆石LA ICP-MS定年结果表明其成岩时代为(133.5±0.8)Ma。在前人对龙桥矿床研究的基础上,笔者认为龙桥铁矿床辉长闪长岩与铁成矿作用关系更为密切,成岩成矿作用几乎同时发生,而正长岩为成矿期后破矿岩体。通过与庐枞矿集区和长江中下游成矿带内铁矿床对比表明,庐枞矿集区内大型铁矿床与正长岩无成因联系,而闪长质侵入岩则是庐枞矿集区内重要的成矿母岩。龙桥铁矿床与长江中下游成矿带庐枞、宁芜矿集区内玢岩型铁矿床以及鄂东南矿集区内矽卡岩型铁矿床在成岩成矿时代方面相近,属长江中下游第二期成岩成矿作用的产物。闪长质侵入岩是成矿带内矽卡岩型及玢岩型铁矿成矿的必要条件,而正长岩类侵入岩的形成大多晚于闪长岩,与铁成矿作用无直接关系。     

河南栾川矿集区深部资源综合物探找矿勘查

河南栾川县为全国的钼都，矿产资源丰富，已探明钼钨矿产资源与出露岩体关系密切，矿体多产在岩体或岩体接触带围岩。为进一步加强栾川矿集区的资源勘查，确定隐伏岩体的空间分布和成矿规律，对深部资源进行评价，在栾川矿集区开展了重力、磁法面积测量和CSAMT电磁法剖面测量等综合物探找矿勘查。在矿集区开展1∶2.5万重力和磁法面积测量，通过向上延拓、求导及水平梯度模等方法，提取、识别与地质相关的重磁场信息，判断隐伏岩体的分布范围，依地质模型为约束条件，对资料进行定量-半定量解释，圈出隐伏岩体的空间分布形态，构建三维地质模型，得出栾川矿集区隐伏岩体规模巨大，深部资源量丰富。依据重磁解释成果，优选隐伏岩体顶界面相对较浅的黄背岭矿区，进行CSAMT剖面测量，利用卡尼亚电阻率陡变带，对隐伏岩体的顶界面进行定位。经钻孔验证，在黄背岭矿区新发现三条钼钨矿体，矿体产在岩体顶界面上下一定范围内，在岩体的凹陷部位往往矿层厚度较大，新增钼金属量102.01万吨、WO3资源量21.66万吨。成果表明，利用钼钨矿体多产在岩体界面上下一定范围内的特征，用重力、磁法面积测量确定隐伏岩体空间分布，CSAMT剖面测量确定岩体顶界面，指导钻孔定位的物探组合方法，在栾川矿集区深部资源的勘查中成果显著，该方法组合可为“中国钼都”战略资源深部找矿提供强有力的技术支撑。     

桂东大瑶山成矿带古木口金矿床地质特征及找矿方向

古木口金矿是在桂东大瑶山成矿带上发现的首例中型规模以上高品位金矿,其矿床类型属于中低温岩浆热液型。该金矿矿体呈似层状、脉状、透镜状产出,受断裂、成矿结构面及构造蚀变带控制,矿床在垂向和横向上具有石英脉型、破碎蚀变岩型及斑岩型分带特征。为及时总结矿区勘查新成果,推动该区找矿新突破,研究矿体与寒武系含碳细碎屑岩系、层间引张型走滑转换断裂、花岗闪长斑岩组合要素的空间关系,以及近矿围岩蚀变矿物组合标志、土壤化探异常等成矿综合信息;运用土壤地球化学测量及异常带槽探、钻探揭露等综合找矿方法,在总结分析了矿区地质-地球化学特征及矿化时空分布规律的基础上,提出了该区带的找矿方向。结果显示,该矿区深部及外围具有较好的找矿前景,特别是北西向断裂、引张型走滑转换断裂、伸展型脆-韧性剪切异常带利于寻找破碎带蚀变岩型富金矿,其构造相对封闭环境的深部是寻找斑岩型金矿的有利地段。     

被动源反射地震方法在四川拉拉矿田海林铜矿勘查中的应用试验

在四川拉拉铜矿田海林铜矿区的勘查工作中,采用被动源地震方法进行勘查应用试验,将获得的成果与AMT(音频大地电磁)成果进行对比,发现吻合程度较高,并且在深部的分辨率要优于AMT。通过试验证明被动源地震方法可以有效识别出层控型矿床的含矿地层和围岩,为丰富矿产勘查的物探手段提供了有益的应用实例。     

反射地震成像技术在新疆喀拉通克铜镍矿区的应用

新疆喀拉通克铜镍矿自1989年建成投产,已生产27年,属中度危机矿山。为探测该矿山深部资源,需要提供地质构造和隐伏含矿岩体的信息,为此开展了地震数值模拟和高精度反射地震研究。地震正演模拟结果为该区金属矿地震数据采集观测系统设计和实际地震资料的解释提供了依据,地震勘探获得的反射地震剖面分辨率高,成像清晰,能够对测区深部地质结构和构造及隐伏岩体进行可靠解释。地震剖面的地质解释得到了钻探验证,证实了深部含矿岩体的存在。该地震探测结果为在矿山寻找深部隐伏矿指提供了线索。     

地面地震层析成像和高分辨率地震联合勘探技术

由于金属矿区地质构造的复杂性,地震反射方法在金属矿区的应用效果一般较差.为解决金属矿勘查中的方法技术问题,开展了地面地震层析成像和高分辨率地震联合勘探的方法技术研究.试验研究结果表明,地震层析成像技术不但可弥补反射地震资料在探测浅表层方面的不足,而且还可为反射地震资料的静校正和偏移处理提供有用的速度信息,从而提高反射地震资料的处理效果;该联合勘探技术可解决从地表至数千米深度范围内的地质构造问题.     

庐枞矿集区火山气液型铁、硫矿床及控矿构造的反射地震成像

高分辨率反射地震在探测深度和分辨率方面具有其它方法无法比拟的优势,为试验该方法在探测深部似"层状"矿床和控矿构造方面的探测效果,作者于2008年在安徽庐枞(庐江-枞阳)矿集区的罗河-泥河-大包庄矿区采集了2条10km的高分辨率反射地震剖面。尽管矿区构造较为复杂,但偏移剖面仍发现了很多与地质吻合的反射。白垩纪沉积盆地(红盆)呈现清晰的三层结构,反映该地区白垩纪以来在伸展构造背景之下沉积环境还存在阶段性变化;盆地之下的反射更可能为晚侏罗世的碎屑岩沉积或中三叠世的碳酸盐岩沉积,红盆之下可能不存在庐枞"耳状"火山岩盆地的另一半。火山岩层大致也呈现3层结构,火山沉积岩层(双庙、砖桥组)的厚度在800～1000m,火山沉积岩之下有明显的"穹隆"状反射,可能为与侵入体有关的隆起。对照精细建立的矿床地质剖面,发现罗河、泥河矿体能够产生清晰的反射,初步证实高分辨反射地震可以直接探测到矿体,但当矿体陡倾、或结构形态复杂、或空间尺寸较小时,对应矿体位置没有可辨识的反射。试验结果表明高分辨率反射地震可以用于探测深部控矿构造,在合适条件下,可以探测似"层状"矿体。