爱华网中国地质大学（武汉）
远程与继续教育学院
毕业论文（设计）
中国地质大学（武汉）新疆函授站
2012届资源勘查工程
题 目 综合物探方法在新疆哈密地区镜儿泉西一带寻找与
铜镍有关基性-超基性岩体的应用
学 号 031J291*****
学 生 ***
指导老师 ***
评阅老师 ***
2014年2月*日
论文声明
本人郑重声明：所呈交的毕业论文是在导师指导下完成的，论文中引用他人的文献资料均已明确标注出处，论文中的结论和结果为本人独立完成。
毕业论文作者（签字）：
签字日期：年月日
内容摘要
在康古尔-黄山深大断裂带铜镍多金属成矿大背景下，选取北东段镜儿泉西一带，运用综合物探方法，结合地质资料探测第四系下隐伏基性-超基性岩体，以及对隐伏岩体进行初步空间分析。
在1万比例上，研究区处于高磁异常带上，结合地质成矿分析，中深部可能存在与铜镍有关的隐伏超基性岩体，具有寻找铜镍矿的前景，于2013年在异常区内做详查验证。工作初步设计有重、磁、电三类物探方法，但研究区内第四系覆盖严重，加上各向极化不稳定与不确定性，被迫取消了激电测深，而重磁勘测成了追查隐伏基性-超基性岩体，尤其是第四系覆盖区下的主要方法，本次工作在研究区内布设高密度重磁测线17条，走向330°，网度选择50×10M，可以有效地分辨岩体物性，提取与超基性岩有关的高重磁异常，圈定基性-超基性岩体范围。
关键词：重磁，异常，三维，等势面，反演。
目录
1 研究区地质特征.1
1.1 地层.1
1.2 构造.2
2 研究区地球物理特征.4
3 物探实际工作.5
3.1 研究区工作方法.5
3.2 工作数据一维分析.6
3.3 工作数据二维分析.7
3.3.1 EncomPrograms ModelVision 软件简介.7
3.3.2磁异常影像图分析.9
3.3.3剩余异常影像图分析.9
3.3.4磁异常剖面图分析.9
3.3.5重力异常剖面图分析.10
3.3.6重磁等值线图分析.10
3.4 工作数据三维分析.12
3.4.1运用Voxlr3对工作数据进行拟合趋势分析.12
3.5 初步反演.14
3.5.1对Line110线进行初步反演.14
4 结论.15
5 致谢.16
绪言
本次物探工作使用重磁方法，地质资料参考其他工作人员。物探工作按照国标（DZT0171-1997 ）大比例尺重力勘查规范和（DZT0144-1994）地面磁勘查技术规程。使用重磁方法分析研究区内重磁异常特征，推测第四系下超基性岩体特征与空间属性。
本次工作，采用高密度重磁测量。地面高精度重力测量可以分离正高重力异常，仪器使用加拿大Scintrex公司与美国LCR公司合作研制的Scintrex-CG-5，全自动陆地（相对）重力仪，全量程8000mGal，分辨率0.001 mGal，精度优于0.010mGal，探测区有明显重力差异，运用重力测量可以圈定正高重力异常区；磁力仪使用加拿大GSM-19W，自动连续测量高精度磁力仪，分辨率0.001nT，精度优于２nT，循环时间2S，探测区有明显磁力差异，运用地面高精度磁法测量能提取高磁异常区。
物探解释工作要求专业物探技术人员来完成，结合地质填图和化探分析资料，对实际物探异常特征做出准确推断；从平面到剖面，从剖面到立体，做各种方法解释和数学计算，科学推断出岩体参数与有价值的物探信息。
1研究区地质特征
研究区位于天山-兴安造山系北天山造山带东段（东天山），康古尔-黄山深大断裂带北东段。地处大南湖-头苏泉志留纪-早石炭世岛弧和小热泉子-梧桐窝子早石炭世弧内盆地两个二级构造单元内。（图1）
1.1 地层
区域内出露地层主要有上古生界泥盆系、石炭系，中生界侏罗系及新生界的新近系和第四系。
泥盆系主要出露在康古尔断裂北侧，梧桐窝子泉至镜儿泉、图拉尔根一带，为一套浅海相中酸性、中基性火山岩、火山碎屑岩夹碳酸盐岩组成的下泥盆统大南湖组的下部，岩相变化剧烈。梧桐窝子泉以北一带为灰绿色霏细岩、细碧岩，安山玢岩夹凝灰岩、火山角砾岩、集块岩与辉绿岩等；镜儿泉-图拉尔根以北一带为灰绿色中酸性凝灰岩、凝灰砂岩夹霏细岩、细碧(玢）岩等，厚度大于3000米（未见底）。
石炭系是黄山-镜儿泉铜镍矿带上发育最好、分布最广的地层，出露下石炭统干墩组和上石炭统梧桐窝子组，石炭统干墩组主要分布在康古尔塔格-黄山断裂带与雅满苏断裂带之间，总体为一套深海-半深海相深灰、灰绿色硅质岩、硅质板岩、硅质粉砂岩、石英岩、砂岩、砂砾岩及灰岩等岩石组合，总厚度大于6000米，具复理石或类复理石建造特征。但在黄山东南侧一带，干墩组则相变为：下部浅粒岩、黑云母石英片岩夹角闪片岩及黑色硅质板岩，未见底；中部深灰色砂岩、砂板岩、硅质板岩；上部结晶灰岩夹凝灰质砂岩、砂砾岩等。上石炭统梧桐窝子组则基本沿康古尔塔格断裂带主干构造黄山-镜儿泉北断裂带展布，东段多出露在断裂带南侧，西段多见于断裂带北侧。该组地层为一套海相火山岩建造，主要岩性为基性、中酸性熔岩（包括细碧岩、变辉绿岩、安山岩和角斑岩等）及部分中酸性火山碎屑岩，局部夹少量灰岩、凝灰质砂岩，最大厚度超过5000米。
侏罗系主要出露于镜儿泉北-梧桐窝子泉到野马泉一带，为中下侏罗统水西沟组的一套湖沼相含煤碎屑岩建造，主要岩性为灰绿色、灰色砂岩、泥岩夹工业煤层（最大厚度5.3米）及菱铁矿透镜体，最大厚度3000米。
1.2 构造
康古尔塔格—黄山强烈构造变形带是天山地区一条重要的巨型深断裂，发育在觉罗塔格地区中部，西起却勒塔格，向东经色尔特能、秋格明塔什、卡特恰尔塔格、康古尔塔格、夹白山、土屋、雅满苏铁矿北、黄山、镜儿泉，一直延伸到甘肃北山北部，进入蒙古，延伸长度达600km以上，宽度5-30km不等。总体近东西向延伸，略向南凸出；断面较陡直，多向南倾斜，根据袁学城等（1994）和最新的深部地球物理资料，该带深部是向北倾的，一直达地幔顶部。带内构造片岩、揉皱、劈理、拉伸线理、岩石中矿物颗粒、海百合径、砾石的压扁拉长定向排列等现象十分发育，糜棱岩常见，以强烈挤压，走滑兼韧性剪切为特征。
从宏观上来看，康古尔塔格-黄山深大断裂带基本控制了东疆铜镍矿带镁铁-超镁铁岩的空间分布特征。康古尔-黄山深大断裂带内含矿或不含矿岩体长轴方向与断裂构造体系的延伸方向基本一致，主断裂两侧发育的大致同向的次级韧性剪切带，往往成为重要的导岩导矿构造，而更低序次的断层及褶皱构造则是直接的容岩容矿构造。如土墩岩体与土墩-镜儿泉北韧性剪切带关系密切；黄山岩体、黄山东岩体、香山岩体与黄山-镜儿泉韧性剪切带、黄山韧性剪切带关系密切。镜儿泉地区10多个基性-超基性岩体（如葫芦岩体、马蹄岩体、葫芦东岩体、图拉尔根岩体等）都位于土墩-镜儿泉北韧性剪切带及黄山-镜儿泉韧性剪切带上；二红洼、黄山南岩体则与二红洼-镜儿泉南韧性剪切带有关。
土墩-黄山-镜儿泉地区具体的导岩、容矿构造是更次级的韧性剪切带（如葫芦岩体、图拉尔根岩体、串珠岩体等）或石炭系地层中的早期褶皱（如黄山东岩体西端等）、Z形叠加褶皱（如黄山岩体西端等）。
2研究区地球物理特征
研究区位于康古尔塔格重、磁异常梯度带北侧，以康古尔塔格-黄山深大断裂为界，明显地反映出南北两个不同的物理场区。断裂带以北表现为重力高值、正磁异常特征，以南则以重力低值和平稳、低缓的负磁异常为特征。研究表明，区域内基性-超基性岩及中基性火山岩、部分火山碎屑岩和含磁铁矿的岩石，其磁性变化幅度较大，多具中强磁性，区域磁场表现为大片的高磁场区。区内岩石密度变化具有从沉积岩、火成岩、区域变质岩依次增大的特点，中基性岩浆岩和中深变质岩类的密度明显偏高。（图2）
密度差变化和产出地质环境变化是局部重力场变化的重要因素。东天山地区重力布格异常特征显示，场值皆为负值，区内布格重力场以近东西向重力异常为主，总体表现为西高东低，中部呈近东西向脊状，两侧分别为斜坡或槽形。预查区位于康古尔塔格-黄山重力异常梯级带。具体表现为沿对应康古尔塔格-黄山断裂带NNE向重力梯级带（梯度值20gu／km）上存在一系列局部重力异常，该重力梯级带全长400千米,囊括了康古尔塔格、黄山、土墩、镜儿泉及图拉尔根等重要成矿区段，因此，该高重力异常可能对应埋藏较浅的含矿岩体或含矿带。布格重力异常对应的是莫霍面和地壳内不均匀密度差异的岩矿带综合的反映，高通滤波正好对应浅地表的岩性差异与矿化带，有很好的指示作用。
3物探实际工作
3.1研究区工作方法
研究区处于镜儿泉西一带第四系覆盖区，区内露头岩体约占30%左右，除大部分花岗闪长岩和石英脉以外，部分地区有零星超基性岩体出露。在航磁图和1万地面磁测图上该区域均显示相对高磁异常，综合分析认为在中深部可能存在隐伏基性-超基性岩体，运用综合物探方法可以有效地提取超基性岩体和岩体边界问题，科学的运用物探正反演方法，分析各岩体的空间属性特征。
(图3)
3.2工作数据一维分析
在研究区布设的17条重磁测线，50×10ｍ布网共采集到2227个物理数据，研究区内地形较平坦，高程在1289—1307ｍ之间，平均高程1296ｍ，因此对采集到的重磁数据有较高的精度，无复杂地形影响。剩余重力值相对差异较小，最小值-0.237mGal，最大值0.323mGal，跨度为0.56mGal，磁异常值相对差异较大，最小值-41 nT，最大值978nT，跨度为1019nT。
下图分别为重磁数据剖面图：重力数据在整个区均有变化，呈现出各向异性特征，但依然可以分辨出两个高值异常区，一个是点135—147之间，这个区南端异常梯度较大，而北段异常梯度较小；另一个是187—211之间，这个异常区即便较大，范围小，但两侧异常梯度陡倾，具有不同于其他区域的重力特征；磁测数据整体变化从南到北具有增强的趋势，南侧岩体属性应相近，较稳定，变化最强区域在点159—213之间，这个区域对应重力异常的两个高异常之间，而且重磁异常峰值都投到点191—210之间，应作为重点研究对象，南侧点133附近也对应了一个高重磁异常区域，也应重视。另外，在这两个高重磁异常区之间存在一个从南到北的负梯级带，这也是只得研究的问题。（图4）
3.3工作数据二维分析
3.3.1Encom Programs ModelVision 软件简介
ModelVision(http://www.horinexplore.com/ch/encom_a.asp)是澳大利亚EncomPrograms公司研发的，该软件是世界上著名的物探数据处理软件，对重磁数据具好较的一维、二维分析和处理功能，在平面图与剖面图处理方面有独特的风格，另外对于重磁联合反演上有30多年的实践经验与理论，技术方法上是较成熟的软件。下面使用ModelVision软件对采集数据进行成图分析：
3.3.2磁异常影像图分析
图5-1是磁测异常影像图，异常数据是由磁测数据减掉基站数据得到，由于工区地势平缓，故不作高程改正，只做简单处理。从磁异常形态上看，研究区可分为两个高磁异常区：①号磁异常和②号磁异常：①号磁异常以西为主向东分散的星点状高磁异常区，主异常区对应两个北西走向的交错断层上，露头有石英脉和花岗闪长岩，北东上星点状高磁异常对应一些露头的花岗闪长岩和超基性岩；②号磁异常带对应的是花岗闪长岩在地表南缘露头部位，和地质填图套合较好，异常较稳定。对比磁异常影像图看磁异常化极磁异常影像图，两个高磁异常区均向北西位移了50m左右，由于研究区出于北半球42°，故受地球磁场北倾影响。从影像图上观察到，磁异常化极高磁异常区①号高磁异常有所加强，而②号低缓磁异常有所衰减，这一点可说明①号磁异常较②号磁异常埋深较浅，规模更小，受斜磁化影响较大。
3.3.3剩余异常影像图分析
图5-2是剩余重力异常影像图，剩余重力异常值首先做漂移改正，其次正常场纬度改正，接着做布格改正（高程改正和中间层改正），纬度改正，再做地形改正，最后做趋势分析，从而得到剩余重力异常。从剩余重力异常形态上看，也可分为两个重力高异常区：①号重力异常和②号重力异常：两个重力异常与磁异常相互对应，对比磁异常化极影像图，发现正高重力异常统一向北西位移了，而且异常变为带状分布，这一点说明了两个异常岩体均向南倾，①号异常较②号异常倾角更大些。①号重力异常和①号磁异常套合较好，不同的是②号磁异常呈平面透镜状，向南倾斜，而①号重力异常呈平面矩形，东侧连续性较好；②号重力异常基本也和②号磁异常基本相投，不同的是②号重力异常较集中体现，而①号磁异常较分散，呈跳跃式异常，具有一般火成岩特征。
3.3.4磁异常剖面图分析
图5-4为磁异常剖面图。①号磁异常显示非常清楚，它由两个场源体组成，西侧的磁异常梯度较大，应为陡倾岩体，异常向东增强，范围较小，异常源应为陡倾直立向南倾斜的柱状岩体；右侧的磁异常弱一些，南北边界有尖角，中部凹陷，延伸较长，梯度不大，异常源应为在深部连接的两条高磁岩带；②号磁异常呈现带状分布，异常幅度小，梯度较小，连续性较好，面积较大，异常源应为高磁性岩体分化结果。
3.3.5重力异常剖面图分析
图5-5为重力异常剖面图，相对于磁异常剖面图来说，两个异常体在此显示了物性的各向异性，①号异常体重磁异常在主体部分套合较好，走向大体一致，在磁异常东部明显北偏，这说明这一块岩体倾角不大，倾向东南；②号岩体重力异常较磁异常向北偏移较大，切范围扩大，走向与磁异常一致，在南侧出现了负异常，东部有一个沿测线方向的负重力异常带，对比重磁剖面图，在此都出现了负异常，说明此区域存在一个低磁低重力的异常体，推测为石英脉。
3.3.6重磁等值线图分析
图6是重力异常与化极后磁异常等值线图（绿色代表重力异常，红色代表磁异常），工作任务是寻找与铜镍矿相关的基性-超基性岩体，所以就要提取与超基性岩体属性有关的物探属性。首先划定高磁异常区，基本上在北部断层带附近。其次划定高重力异常区，以重力剩余异常0.15mGal为阀值可划分为Ⅰ号、Ⅱ号综合异常。
Ⅰ号综合异常宽300m，长130m，相对面积39000m2，从形态上看异常体在平面上投影为矩形，岩体走向NE30°向南陡立倾斜，南侧负梯级带和断层重合。从重力等值线上看异常在地表形成三个小闭合圈，其中W1异常值最强，重力异常极值0.31mGal，磁异常极值1000nT；W2异常次之，重力异常极值0.23mGal，磁异常极值685 nT；W3异常最弱，重力异常极值0.18mGal，磁异常极值720nT。从这三组数据上看，这三个闭合圈分别说明了侵入体在同一空间不同方向分布的形态，在一定程度上说明了断层的构造特性和岩浆侵入的空间特征。
Ⅱ号综合异常较弱，由两个距离较近的闭合圈组合而成，分别为E1（50×30m）和E2（20×10m），相对面积170m2，形态上都为较规则椭圆状，走向NE50°，重力异常极值在0.18mGal，磁异常极值710nT，从数据上讲，这两个闭合圈与Ⅰ号异常体W3异常较相近，磁异常走向也都是NE50°左右，这一点说明这三个闭和圈在空间分布上具有相同的属性。综合分析，可以分为三个步骤来研究：①Ⅰ号综合异常W1闭合圈是重点研究对象，异常体详细的物性特征和空间特征，②Ⅰ号综合异常W2闭合圈是一个联接性环节，是工作的关键所在，是研究不同结构隐伏岩体的切入口，③研究Ⅰ号综合异常W3闭合圈与Ⅱ号综合异常E1和E2的闭合圈之间的相互关系以及空间分布规律，④分析研究区重磁特征，搞清楚研究区综合异常的空分布特征，分析几个异常的重磁特性及相互之间的属性关系。（如图6）
3.4工作数据三维分析
3.4.1 运用Voxlr 3对工作数据进行拟合趋势分析
Golden Software 公司旗下Voxler3软件可以对数据进行三维成图分析，在三维网格化处理方面具有世界领先的科学计算方法，可以成地形模拟图，三维趋势图，三维切片功能，等势面图等。
用Voxler3分别对对重磁数据做三维网格化，分辨率选择50×50×50，网格计算使用反距离兼各向异性法，这样可以在有效的空间内最小畸变的分辨重磁数据。图7是重磁异常等势面图，这几张图分别在不同视角上显示了重磁异常在空间上的分布特征，上面两幅分别是重磁异常的俯视图，这两幅图上的高重磁异常和断层位置套合较好，与断层走向一致，这说明在断层带下存在高磁性高密度岩体，根据研究区异常特征推测这个异常体应为超基性岩体。
对Ⅰ号综合异常进行拟合重磁三维等势面图，以剩余重力异常0.12mGal，DT化极磁异常510nT为阀值，高程1280—1310m之间拟合这个趋势图，下面两幅为等势重磁异常在立体上的表现，非常直观，可以看到Ⅱ号综合异常在这个范围内几乎歼灭，而Ⅰ号综合异常重磁等势面套合都比较好，重力异常近似东西走向，磁异常东西向至南东延伸，磁异常从峰值处开始向南东偏转，异常趋势减弱，这说明此处有一个叠加异常，在ModelVision二维影像图上显示的三个二级异常在此显示了三个凹凸的畸点，这说明拟合图比较符合实际情况，正确的体现了超基性岩体的综合异常趋势。重磁异常在西向没有闭合，而且异常偏高，这说明重磁异常向西还有一段延伸，根据重磁异常趋势分析，重力异常向西是一个等梯度带，暂时没有看到收敛的趋势，说明深部有更大的岩体叠加，而磁异常在等势面内达到峰值，综合分析，超基性岩体的位置应在高磁异常范围上。（如图7）
（图7）
3.5初步反演
3.5.1 对Line110线进行初步反演
对Line110做重磁初步反演，通过对研究区附近标本物性特征与综合异常特征对目标体做出定量计算，超基性岩体大致位于197－208点之间，密度2.95g/cm3，埋深为50m，厚度110m，延深425m，产状向南陡倾直立，如图下从右到左第二个模型。
（如图8）
4结论
在镜儿泉一带1万地面磁测图上发现了镜儿泉西高磁异常带，结合地质资料分析，圈定研究区这个有利成矿带。经过对研究区做2千比例的高密度重磁测量，划出两个高重磁异常区，一个位于研究区西北角，重磁异常较强，处于北西两个交错断层带上，经分析认为该异常为隐伏有超基性岩引起；另一个位于南侧花岗闪长岩边缘，经分析认为该异常为闪长岩引起。
综合地质成矿分析，研究区西北角的高重磁异常是一个较有利的成矿异常区，对这个隐伏超基性岩体引起的重磁异常做定性分析，认为该岩体埋深不大，但延伸较大。然后对L110线做定量计算，岩体参数为：密度2.95g/cm，埋深50m左右，延伸400m，向南陡立倾斜，做一维反演，得出如（图8）结果，完成了对超基性岩体的基本了解。
运用综合物探方法能够快速在第四系覆盖区查明地面以下物性特征和岩体分布规律，解决地质上不能解决的问题。在矿产勘查中，发挥了重要的作用，在今天日益严峻的资源背景下，有效运用综合物探方法寻找矿产资源或与矿产有关的各类岩体，已经成了地质找矿上的重要手段，是地质的透视镜。
5致谢
我写这篇论文，得到了公司领导和同事的帮助，特别是公司领导给我选择研究方向、方法和命题，同事帮我查资料；最要感谢的是指导老师，在百忙中抽时间为我修改论文，亲自指导论文内容与要点；另外我还要感谢我的班主任老师，在学习的两年多的时间里，对我们的关怀和激励倍暖温馨；还有其他代课老师，我也衷心的感谢你们，是你们让我在成长的过程中助了一笔之力，让我的人生燃烧的更加精彩！
在此，对你们说声：谢谢！谢谢在我人生中出现的每一个人！
参考文献：
[1]刘天佑，《地球物理勘探》，地质出版社，150页，2012；
[2]徐耀文，《地球电磁现象物理学》，中国科学技术大学出版社，262页，2009；
[3]傅容珊、刘斌，《固体地球物理学基础》，中国科学技术大学出版社，101页，2009；
[4]管志宁，《地磁场与磁力勘探》，地质出版社，161页，2007；
[5]曾华霖，《重力与重力勘探》，地质出版社，235页，2005；
[6]周范军，《广西桂东北某地区地面高精度磁测ΔT异常处理与解释研究》，桂林工学院硕士学位论文，29页，2008；
[7]刘天佑，《应用地球物理数据采集与处理》，地质出版社，121页，2012；
[8]郭高轩，《物探化探计算技术》第33卷第3期，文章编号:1001—1749(2011)03—0318—05，2011。
