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        基于先驗(yàn)信息約束的重磁三維交互反演建模技術(shù)
        ——以銅陵礦集區(qū)為例

        2015-05-12 00:59:27蘭學(xué)毅杜建國(guó)嚴(yán)加永安明萬(wàn)秋郭冬廖夢(mèng)奇王云云陶龍張啟燕張莎莎
        地球物理學(xué)報(bào) 2015年12期
        關(guān)鍵詞:重磁礦集區(qū)銅陵

        蘭學(xué)毅, 杜建國(guó), 嚴(yán)加永, 安明, 萬(wàn)秋, 郭冬,廖夢(mèng)奇, 王云云, 陶龍, 張啟燕, 張莎莎

        1 安徽省勘查技術(shù)院, 合肥 2300312 安徽省地質(zhì)調(diào)查院, 合肥 2300883 中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所, 國(guó)土資源部成礦作用與資源評(píng)價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北京 1000374 中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地球深部探測(cè)中心, 北京 100037

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        基于先驗(yàn)信息約束的重磁三維交互反演建模技術(shù)
        ——以銅陵礦集區(qū)為例

        蘭學(xué)毅1, 杜建國(guó)2, 嚴(yán)加永3,4*, 安明1, 萬(wàn)秋2, 郭冬1,廖夢(mèng)奇1, 王云云1, 陶龍1, 張啟燕1, 張莎莎1

        1 安徽省勘查技術(shù)院, 合肥 2300312 安徽省地質(zhì)調(diào)查院, 合肥 2300883 中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所, 國(guó)土資源部成礦作用與資源評(píng)價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北京 1000374 中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地球深部探測(cè)中心, 北京 100037

        三維地質(zhì)建模是實(shí)現(xiàn)深部礦產(chǎn)勘查突破的重要途徑,其通過控礦地質(zhì)體的三維建模,直觀刻畫控礦要素之間的空間、成因和演化關(guān)系,幫助理解成礦系統(tǒng),開展深部找礦預(yù)測(cè).當(dāng)前三維建模主要采用地質(zhì)資料構(gòu)建,在缺少鉆孔等已知資料的情況下,難于構(gòu)建出可靠的三維地質(zhì)模型.為了克服常規(guī)三維地質(zhì)建模方法可信度低、精度差的缺點(diǎn),本文將重磁交互反演技術(shù)引入到三維地質(zhì)建模中,提出了基于先驗(yàn)信息約束,通過二度半剖面交互反演、三維物性反演聯(lián)合修正的三維地質(zhì)模型方法.采用該方法建立了銅陵礦集區(qū)的三維地質(zhì)模型,并開展了深部找礦預(yù)測(cè),取得以下主要認(rèn)識(shí):1)基于先驗(yàn)信息約束的重磁交互反演建模技術(shù)能大幅提高三維地質(zhì)模型的可信度,是實(shí)現(xiàn)地下地質(zhì)體“透明化”的重要途徑;2)銅陵地區(qū)重要控礦地層(C-P-T2)主要分布于向斜區(qū)和火山巖覆蓋區(qū),深部巖漿巖條件優(yōu)越,深部找礦工作應(yīng)從傳統(tǒng)的背斜隆起區(qū)轉(zhuǎn)向向斜區(qū)和火山巖覆蓋區(qū)以及部分凹陷區(qū),這將極大拓展銅陵地區(qū)找礦空間;3)銅陵地區(qū)傳統(tǒng)的五大礦田的侵入巖均具有復(fù)合巖體特征,特別是與輝石閃長(zhǎng)巖共生的礦產(chǎn)以鐵銅礦為主,而與金礦密切相關(guān)的侵入巖則多為中酸性巖體,這一推斷如果成立,將對(duì)銅陵地區(qū)找礦突破產(chǎn)生重大影響;4)銅陵地區(qū)的推覆構(gòu)造十分發(fā)育,木鎮(zhèn)凹陷區(qū)的早古生代基底和南陵盆地北西緣的戴公山背斜就是一套區(qū)域性推覆構(gòu)造的產(chǎn)物,三維地質(zhì)模型還揭示銅陵地區(qū)侵入巖具有深、中、淺三重結(jié)構(gòu),這為銅陵隆起的推覆成因提供了證據(jù),也指示了在銅陵之外再尋找類似銅陵礦集區(qū)的良好前景.

        先驗(yàn)信息; 重磁約束反演; 三維地質(zhì)建模; 銅陵礦集區(qū); 找礦預(yù)測(cè)

        1 引言

        三維地質(zhì)建模是一種綜合信息地質(zhì)解釋技術(shù),它利用各種物探、鉆孔、地球化學(xué)等綜合信息,通過反演技術(shù)和三維可視化技術(shù),獲得地下一定深度的構(gòu)造、巖體、地層、斷裂的空間形態(tài).近年來(lái),三維地質(zhì)建模已經(jīng)成為深部找礦的重要手段,利用它可以追蹤已知礦帶的深部延伸,或?qū)χ匾傻V異常的性質(zhì)進(jìn)行判斷,從而實(shí)現(xiàn)深部礦體定位預(yù)測(cè)(陳應(yīng)軍和嚴(yán)加永,2014).

        傳統(tǒng)的三維地質(zhì)建模主要采用鉆孔資料和地質(zhì)人員的認(rèn)識(shí)來(lái)建立,在鉆孔密集的前提下,如已經(jīng)完成勘探的礦床,建立起的模型比較真實(shí),能客觀反映地下情況,為礦產(chǎn)開采提供信息(呂鵬等,2013).但是在找礦勘查階段,鉆孔少且分散,無(wú)法用其構(gòu)建模型,如果僅依靠地表地質(zhì)圖推斷其深部延伸情況,建立起的三維地質(zhì)模型,各地質(zhì)單元多表現(xiàn)為“直上直下”的形態(tài),其在深部的展布無(wú)法驗(yàn)證其可靠程度,制約了人們對(duì)深部地質(zhì)結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)(陳建平等,2014).為了克服常規(guī)建模的缺點(diǎn),重磁反演被引入到到三維地質(zhì)建模中,通過地質(zhì)模型的重磁場(chǎng)響應(yīng)與實(shí)際異常的對(duì)比,修正模型的形態(tài),直到二者擬合到精度允許范圍,從而大大提高了建模的可靠性.如Lü et al.(2012)、祁光等(2012)、鄧震等(2012)等在長(zhǎng)江中下游成礦帶的銅陵獅子山銅礦、廬樅泥河鐵礦、九瑞礦集區(qū)等地區(qū)開展重磁3D反演建模實(shí)踐,并利用Modelvision、EncomPA等軟件平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了系列剖面條塊3D可視化展示.為降低重磁反演建模多解性,提高三維地質(zhì)模型的可靠性,本文提出了基于先驗(yàn)信息約束的重磁交互反演建模技術(shù)方案,并建立了銅陵礦集區(qū)的三維地質(zhì)模型,在此基礎(chǔ)上,開展了地質(zhì)解釋和深部找礦預(yù)測(cè),結(jié)果表明,本方法能大幅提高三維地質(zhì)模型的可信度,有望成為深部礦產(chǎn)資源預(yù)測(cè)的有效方法.

        2 地質(zhì)背景

        銅陵礦集區(qū)是長(zhǎng)江中下游成礦帶產(chǎn)于斷塊褶皺隆起區(qū)的銅、金礦集區(qū),是中國(guó)東部具有代表性的矽卡巖型大型礦集區(qū)(常印佛等,1991).在地層區(qū)劃上屬揚(yáng)子地層區(qū)的下?lián)P子分區(qū),區(qū)內(nèi)出露最老地層為志留系,除缺失下、中泥盆統(tǒng)外,從志留系至第四系層序齊全,發(fā)育較為完整(圖1).前人研究表明(唐永成等,1998;儲(chǔ)國(guó)正,2003;吳才來(lái)等,2003;呂慶田等,2005,2007;謝建成,2008;杜建國(guó)和常丹燕,2011),銅陵礦集區(qū)位于下?lián)P子構(gòu)造帶中馬鞍山—貴池隆褶帶中部,地塊南北兩端分別以近東西向隱伏基底斷裂帶為界,與貴池、繁昌兩個(gè)北東向S狀褶皺帶相隔;東西兩側(cè)分別以北東向大斷裂帶為界,與宣(城)南(陵)坳陷、長(zhǎng)江拗陷等中新生代沉積盆地為鄰.本區(qū)構(gòu)造格局由多期不同方向、不同性質(zhì)的構(gòu)造變形相互疊加而成,除存在前印支期和印支期構(gòu)造外,還發(fā)育有燕山-喜山期構(gòu)造,主要構(gòu)造有北東向、東西向、北北東向,南北向和北西向五組.銅陵地區(qū)巖漿活動(dòng)十分強(qiáng)烈,地表出露巖體約有70多個(gè),多呈中—淺成相的小巖體、巖枝或巖墻產(chǎn)出,剝蝕程度較淺.近年精確的同位素定年證明區(qū)內(nèi)與成礦有關(guān)的侵入巖主要形成于晚侏羅世(152~137 Ma),與成礦有關(guān)的侵入巖為一套高鉀鈣堿性巖石系列,主要巖石組合為花崗閃長(zhǎng)巖-輝石二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖-石英二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖-二長(zhǎng)巖.銅陵地區(qū)金屬礦產(chǎn)主要集中分布于銅官山、獅子山、新橋、鳳凰山、沙灘角等5個(gè)礦田中,平面上這些礦田基本上沿銅陵市—戴家匯東西向基底斷裂帶成串分布,與地表淺部巖體群分布明顯對(duì)應(yīng)關(guān)系,顯然受同一構(gòu)造控制.各礦田內(nèi)的主要礦床多圍繞巖體分布,受多組構(gòu)造疊加作用的控制,從地表到深部形成多層礦化,在三維空間上形成“多層樓”的礦床組合.這些礦化特征與成礦巖體、成礦作用及沉積礦源層均有密切關(guān)系,但更重要的是受三維空間構(gòu)造格局及多期構(gòu)造疊加的復(fù)合控制.

        圖1 銅陵礦集區(qū)區(qū)域地質(zhì)、重磁反演剖面位置及靶區(qū)預(yù)測(cè)圖

        3 重磁交互反演約束的三維地質(zhì)建模

        3.1 方法

        建立三維模型需要集成大量地質(zhì)、鉆孔、巖性和其他地球物理資料,合理的建模流程可以取得事半功倍的效果,并可供他人借鑒,或應(yīng)用到其他地區(qū)的建模中.很多學(xué)者提出過地質(zhì)信息約束下的3D建模流程(Malehmir and Bellefleur,2009,Lü et al., 2012),雖然不同學(xué)者提出的建模流程細(xì)節(jié)上各有差別,但基本上都包括三個(gè)部分,即初始模型的構(gòu)建、2D/3D重磁反演模擬和3D顯示與地質(zhì)解釋.其中,2D/3D重磁模擬在建模過程中起著至關(guān)重要的作用,它是對(duì)初始模型的進(jìn)一步優(yōu)化,并最終提供模型的物性和幾何參數(shù)的空間分布(祁光等,2012).原理上,聯(lián)合使用重、磁數(shù)據(jù)進(jìn)行反演可以明顯減少反演的多解性,Williams(2008),王功文等(2011),嚴(yán)加永等(2014a,2014b),祁光等(2014)通過應(yīng)用實(shí)例,郭冬等(2014)通過模型試驗(yàn)都驗(yàn)證了聯(lián)合使用地表、地下地質(zhì)和地球物理約束可以獲得可靠的反演結(jié)果.本文使用離散體模擬方法,總體思路是用2.5D的剖面地質(zhì)體拼合構(gòu)建3D模型,最大限度地利用物性數(shù)據(jù)和鉆孔地質(zhì)信息,具體建模流程如圖2所示,主要包括建模區(qū)域定義、先驗(yàn)地質(zhì)信息處理、2D地質(zhì)模型構(gòu)建、2.5D/3D反演模擬、可視化與解釋等步驟.

        圖2 基于先驗(yàn)信息約束重磁反演的三維地質(zhì)建模技術(shù)流程

        3.1.1 先驗(yàn)信息收集

        先驗(yàn)信息形式多樣、種類繁多,在收集信息時(shí)主要選擇有物性信息或有轉(zhuǎn)換為物性信息可能的資料,而在實(shí)際地球物理探測(cè)過程中,收集的到先驗(yàn)信息往往是有限且分布不均勻的,因此,先驗(yàn)信息的收集多為稀疏先驗(yàn)信息,這些信息可分為兩類:一類是直接獲取物性的資料,如測(cè)井、地面物性標(biāo)本、鉆孔標(biāo)本等,另一類是需要通過某種轉(zhuǎn)換才能獲取到物性的資料,包括地質(zhì)填圖、地震波速反演等資料.

        3.1.2 2.5D初始剖面建立

        在先驗(yàn)信息收集的基礎(chǔ)上,構(gòu)建初始地質(zhì)斷面,可以通過以下方法實(shí)現(xiàn):由地質(zhì)人員在地質(zhì)圖上按照選定的剖面位置進(jìn)行圖切剖面,形成初始地質(zhì)剖面,輔助開展野外實(shí)測(cè)地質(zhì)剖面,對(duì)地質(zhì)斷面進(jìn)一步修正,綜合已有地質(zhì)、鉆探等資料,形成系列地質(zhì)斷面圖.通過物性與巖性對(duì)應(yīng)關(guān)系的分析,對(duì)建模地質(zhì)單元進(jìn)行劃分,確定建模要素.然后,根據(jù)物性資料,將地質(zhì)剖面中的地質(zhì)信息轉(zhuǎn)換為具有密度和磁性的地球物理模型,作為重磁建模的初始地質(zhì)模型.

        3.1.3 3D物性反演約束下的2.5D模型交互反演

        基于突變模型的2.5D反演成果與基于全域漸變平滑模型的3D反演成果有較大差異,前者通過人機(jī)聯(lián)作直接實(shí)現(xiàn)了剖面地質(zhì)模型的建立,但精度較低,比如相鄰剖面之間的異常體(地質(zhì)體)通常難以反映,剖面之間的地質(zhì)體連接與變化通常也難以準(zhǔn)確刻畫,而3D反演一般能夠準(zhǔn)確表達(dá)以上變化特征,但給出的是物性(密度、磁性)體的連續(xù)模型,尚不具備地質(zhì)意義,更無(wú)法表達(dá)相互間的地質(zhì)過程.兩者的結(jié)合,采用以下步驟就能夠有效解決這一問題:

        1)取2.5D與3D相同斷面;

        2)以2.5D反演結(jié)果為參照,改造3D結(jié)果,使之具備地質(zhì)含義;

        3)2.5D與3D相鄰斷面成兩個(gè)塊體,以3D反演結(jié)果為參照,細(xì)化、補(bǔ)充或者加密2.5D塊體成果;

        4)結(jié)合平面地質(zhì)圖,進(jìn)一步厘定各模型單元的地質(zhì)屬性與空間屬性;

        5)分別返回3D與2.5D計(jì)算環(huán)節(jié),評(píng)價(jià)模型精度,擬合差小于5%時(shí)完成建模.

        3.1.4 3D模型的擬合與修正

        在上一步的基礎(chǔ)上,逐條完成研究區(qū)所有剖面的2.5D交互反演,獲得一系列剖面的2.5D地質(zhì)模型,將這些剖面集中在同一可視化空間,獲得初步的3D地質(zhì)模型,對(duì)比模型綜合產(chǎn)生的磁異常和重力異常與實(shí)測(cè)異常擬合程度,如果滿足誤差要求,說明模型合理可靠.如果誤差不滿足精度要求,說明模型還需要進(jìn)一步修改,我們通過垂直2.5D地質(zhì)剖面的縱剖面構(gòu)建,來(lái)檢查相鄰剖面之間所反映的地質(zhì)信息是否一致,并結(jié)合先期收集的先驗(yàn)信息,再返回到3.1.3節(jié)的步驟,對(duì)各條剖面進(jìn)行逐條修正,直到所有模型綜合產(chǎn)生的平面重磁異常與實(shí)測(cè)重磁異常擬合差滿足精度要求.

        3.1.5 3D地質(zhì)模型建立

        當(dāng)所有2.5D剖面反演模型產(chǎn)生的響應(yīng)與實(shí)測(cè)異常擬合時(shí),說明此時(shí)的模型已經(jīng)比較可靠,可通過相應(yīng)的方法,把所有2.5D剖面的模型連接,形成具有地質(zhì)意義的三維地質(zhì)模型,該環(huán)節(jié)的主要的技術(shù)為:

        1)地層三維模型構(gòu)建

        將所有的2.5D反演擬合剖面導(dǎo)入到三維可視化軟件(本文采用MapGIS K9軟件)中,對(duì)比分析相鄰剖面之間相同地層的位置關(guān)系,添加輔助線,控制地層的空間走向,利用2.5D剖面上的地層區(qū)邊界及輔助線建立起地層面.在建模過程中,若相鄰剖面之間缺失部分地層,可通過已知的地質(zhì)信息和反演結(jié)果的約束來(lái)進(jìn)行尖滅處理.在地質(zhì)面模型構(gòu)建完成后,需要將相同地層的地質(zhì)面集合根據(jù)它們之間的邊界關(guān)系轉(zhuǎn)變成以區(qū)塊形式封閉的模型,最終實(shí)現(xiàn)由表面建模到塊體建模的轉(zhuǎn)換.

        2)復(fù)雜地質(zhì)體(巖體、斷層)三維模型構(gòu)建

        相對(duì)于地層三維模型,巖體、斷層的空間形態(tài)更為復(fù)雜,因此需要單獨(dú)創(chuàng)建.在構(gòu)建地層模型時(shí),主要利用的是平行的垂向剖面,而構(gòu)建巖體和斷層需要加入三維物性反演結(jié)果不同深度的水平切片,對(duì)邊界、走向、延伸等空間形態(tài)進(jìn)行控制.構(gòu)建方法與地層面類似,最后形成巖體、斷層的三維塊體模型.

        3)三維地質(zhì)模型整合

        巖體、斷層、地層三者之間聯(lián)合起來(lái)表達(dá)才是一個(gè)完整的建模過程.相鄰剖面建模結(jié)束后,可根據(jù)屬性(如同巖相、同時(shí)代、同地層等),將所有同屬性的分散塊體聯(lián)通成一個(gè)簡(jiǎn)化完整的塊體模型.最后,需要將巖體和斷層模型嵌入地層模型,運(yùn)用“體體切割”模塊,將巖體和斷層模型與地層模型相交的部分掏空,避免三角網(wǎng)的重疊.

        3.2 重磁數(shù)據(jù)與物性

        3.2.1 重磁數(shù)據(jù)

        1984—1987年原地質(zhì)礦產(chǎn)部第一物探大隊(duì)在本區(qū)開展了1∶5萬(wàn)重力測(cè)量,包括銅陵、戴家匯、木鎮(zhèn)三幅,2010—2012年,安徽省勘查技術(shù)院完成了新一輪姚溝幅、繁昌幅和喬木灣幅1∶5萬(wàn)重力測(cè)量,至此, 1∶5萬(wàn)重力資料覆蓋全區(qū),構(gòu)成了本次建模的重力數(shù)據(jù)基礎(chǔ).為減少數(shù)據(jù)處理與三維建模計(jì)算過程中的邊緣數(shù)據(jù)損失,采用1∶20萬(wàn)重力數(shù)據(jù)對(duì)1∶5萬(wàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了擴(kuò)展,主要采用重力“五統(tǒng)一”的方法對(duì)全部數(shù)據(jù)進(jìn)行了重新計(jì)算.根據(jù)本次3 km深度建模的目的,采用不同分離方法(劉彥等,2012)對(duì)銅陵礦集區(qū)重力數(shù)據(jù)進(jìn)行了區(qū)域場(chǎng)與剩余場(chǎng)分離,與地表地質(zhì)對(duì)比,認(rèn)為采用匹配濾波方法求取的剩余重力異常(圖3)滿足重力交互反演的要求.

        本區(qū)自1975年開始先后有原冶金航磁大隊(duì)和原地礦部航空物探大隊(duì)先后開展了1∶2.5萬(wàn)至1∶5萬(wàn)航磁測(cè)量,精度分別為±13.6 nT和±3.6 nT,其中以原地質(zhì)礦產(chǎn)部航空物探大隊(duì)于1984年專門開展的銅陵地區(qū)1∶5萬(wàn)航空磁測(cè)測(cè)量質(zhì)量最高,且覆蓋整個(gè)研究區(qū),本次建模工作的磁力數(shù)據(jù)選用該項(xiàng)成果.為降低數(shù)據(jù)處理與建模運(yùn)算過程中的數(shù)據(jù)損失,本次工作采用Geosoft軟件中的數(shù)據(jù)縫合技術(shù)對(duì)銅陵地區(qū)1∶5萬(wàn)航空磁測(cè)成果利用其他測(cè)區(qū)1∶2.5萬(wàn)至1∶5萬(wàn)航磁測(cè)量成果進(jìn)行了擴(kuò)邊,數(shù)據(jù)范圍擴(kuò)展到565000-630000與3390000-3460000.銅陵礦集區(qū)航磁數(shù)據(jù)化極處理結(jié)果如圖4所示.

        圖3 銅陵礦集區(qū)剩余重力異常

        3.2.2 物性特征

        物性是連接地質(zhì)和地球物理的紐帶,在以往物性測(cè)量中,大都通過地表采集的標(biāo)本進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,實(shí)際上,相同的巖性在地表和深部物性往往是不同的(嚴(yán)加永等,2008),本文結(jié)合鉆孔資料和地表標(biāo)本資料發(fā)現(xiàn):碳酸鹽巖類密度穩(wěn)定,井中與地面基本一致,而侵入巖和碎屑巖類密度變化很大,深部測(cè)定結(jié)果明顯高于地面,差別最高可達(dá)0.2 g·cm-3.侵入巖類巖石磁性變化規(guī)律不一,其中花崗斑巖類基本保持不變,花崗閃長(zhǎng)巖、石英二長(zhǎng)巖等磁性隨深度加大而明顯增強(qiáng),增加幅度在一倍左右,在1000 m以下逐漸趨于穩(wěn)定.侵入巖、碎屑巖、碳酸鹽巖類的密度值的相互關(guān)系發(fā)生質(zhì)的變化,地面測(cè)定成果中,密度變化的基本規(guī)律是:泥質(zhì)碎屑巖(P、C、D、S)<石英砂巖≈花崗斑巖<花崗閃長(zhǎng)巖和石英二長(zhǎng)巖≈灰?guī)r<大理巖;而在鉆孔巖芯成果中,相互關(guān)系大致調(diào)整為:花崗斑巖<花崗閃長(zhǎng)巖和石英二長(zhǎng)巖≈灰?guī)r<石英砂巖(S)<泥質(zhì)碎屑巖(S).將地面和井中物性測(cè)量結(jié)果進(jìn)行綜合統(tǒng)計(jì)(表1),銅陵地區(qū)巖(礦)石物性具有以下特征:

        A.花崗斑巖類總是表現(xiàn)為低磁低密度特征;

        B.花崗閃長(zhǎng)巖和石英二長(zhǎng)巖與灰?guī)r類密度相當(dāng),但可以通過磁性明顯區(qū)分開來(lái);

        C.志留系砂巖的密度接近于下伏的寒武、奧陶系鎂質(zhì)碳酸鹽巖密度,與晚古生界地層巖石差異明顯,因此,區(qū)內(nèi)分布廣泛的褶皺構(gòu)造易于通過重力異?;蛘呙芏冉Y(jié)構(gòu)加以區(qū)分;

        D.侵入于前泥盆紀(jì)地層中的巖漿巖均表現(xiàn)為相對(duì)低密度特征,將以局部重力低和局部高磁異常的形式表現(xiàn)出來(lái).

        3.3 三維地質(zhì)建模

        3.3.1 建模范圍

        本次三維地質(zhì)建模范圍主要為銅陵礦集區(qū)的主體部分,面積約1100 km2,在垂直于本區(qū)構(gòu)造線方向上布置了北東向展布的剖面27條,剖面位置見圖1,測(cè)線之間大致平行,線距2 km,建模深度為3 km.

        表1 銅陵礦集區(qū)物性統(tǒng)計(jì)表

        圖4 銅陵礦集區(qū)航磁化極異常

        3.3.2 建模單元

        依據(jù)工作區(qū)內(nèi)侵入巖、火山巖、沉積巖等巖(礦)石物性參數(shù)統(tǒng)計(jì)或然值在密度、磁化率、等物性參數(shù)的分布特征,結(jié)合地質(zhì)體空間展布特征,將物性參數(shù)相近或物性差異較小的地層及巖體等地質(zhì)體劃分為一個(gè)物性參數(shù)單元(如密度單元、磁化率元等);然后依據(jù)不同物性參數(shù)單元對(duì)應(yīng)地質(zhì)特定類型地質(zhì)體,確定三維地質(zhì)建模單元.

        綜合區(qū)內(nèi)地層密度、磁性平面與深部分布特征與變化規(guī)律,將銅陵地區(qū)劃分為以下9個(gè)建模單元:E—K1g(低密度,無(wú)磁性),K1k—K1z(低密度、中弱磁性),J1-2z—T2h(中等密度、無(wú)磁性),T1(高密度、無(wú)磁性),D-C-P(中等密度、無(wú)磁性),S-O(高密度、無(wú)磁性)以及νδ(強(qiáng)磁性、中高密度),δο(中強(qiáng)磁性、中等密度),γδ(中低磁性、中低密度).其中本區(qū)第四系雖然分布全區(qū),但多在河谷與湖區(qū)分布,一般規(guī)模不大,且與地形具有很強(qiáng)的相關(guān)性,易于識(shí)別,故沒有獨(dú)立設(shè)立建模單元.

        3.3.3 2.5D反演

        2.5D反演采用RGIS軟件(張明華等,2011),該軟件提供基于成熟的二度半棱柱體模型的重、磁異常聯(lián)合反演方法,進(jìn)行人機(jī)交互可視化重力和磁異常聯(lián)合的正反演模擬計(jì)算,或單異常反演計(jì)算功能.以地質(zhì)剖面為初始模型,在物性約束的基礎(chǔ)上,修改地質(zhì)單元的形態(tài),對(duì)27條剖面逐條進(jìn)行交互反演.在反演過程中,為了提高反演精度,除了地質(zhì)剖面約束,還采用了三維物性反演剖面對(duì)照修改約束的方法,圖5是13線參照和不參照3D物性反演切片的結(jié)果對(duì)比,通過該圖可以發(fā)現(xiàn),修改后的結(jié)果(圖5c)更加真實(shí)可靠,細(xì)節(jié)更加豐富,如在26000點(diǎn)戴公山背斜下方如果不參照三維反演結(jié)果進(jìn)行交互反演,就無(wú)法確定其下存在的兩個(gè)閃長(zhǎng)巖體(圖5a),通過三維反演切片對(duì)比參照,則可發(fā)現(xiàn)深部存在兩個(gè)高磁性體,從而可以通過交互反演確定這兩個(gè)隱伏巖體的范圍(圖5c),提高了模型的可信度.

        圖5 3D物性反演約束下交互反演結(jié)果對(duì)比

        3.3.4 3D模型建立

        在3.3.2節(jié)的基礎(chǔ)上,獲得了27條地質(zhì)模型剖面為約束剖面,如圖6所示,在MAPGIS K9軟件平臺(tái)(代麗霞等,2013)上采用人機(jī)交互地層建模模式和物性建模模式構(gòu)建礦集區(qū)立體地質(zhì)模型.構(gòu)建過程如下:第一步,開展地層建模:將約束剖面通過標(biāo)準(zhǔn)化方式轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)需要的剖面數(shù)據(jù)模式并導(dǎo)入到該系統(tǒng)中,然后,按照剖面模型中同一屬性體的邊界分布特征,通過整體考慮該屬性體在試驗(yàn)區(qū)內(nèi)的展布方式,并結(jié)合相鄰剖面該屬性體邊界的分布構(gòu)建屬性體的邊界面;第二步,開展物性建模:將巖漿巖體填圖單元主要依據(jù)3D物性反演幾何框架進(jìn)行水平切片,然后按照平行斷面進(jìn)行屬性體邊界構(gòu)建;第三步,利用屬性面作為屬性體邊界面構(gòu)建成屬性體;第四步,對(duì)推斷斷裂按照其屬性構(gòu)建空間斷層體,并按照平行斷面進(jìn)行控制,最后,將試驗(yàn)區(qū)內(nèi)多個(gè)屬性體,按照地質(zhì)空間分布規(guī)律進(jìn)行融合,構(gòu)成礦集區(qū)地質(zhì)填圖單元的三維結(jié)構(gòu),覆蓋地表地質(zhì)圖的最終三維地質(zhì)模型如圖7所示,該模型可以進(jìn)行任意方向的切片、旋轉(zhuǎn)以及不同層位組合顯示,為認(rèn)識(shí)銅陵礦集區(qū)深部結(jié)構(gòu)提供了直觀豐富的信息.

        4 三維地質(zhì)模型解釋

        3D地質(zhì)模型反映了豐富的地質(zhì)信息,通過對(duì)三維地質(zhì)模型的分析,可為區(qū)域構(gòu)造、巖體分布、找礦預(yù)測(cè)提供豐富的信息.

        4.1 構(gòu)造格架

        綜合地質(zhì)建模總體揭示出區(qū)內(nèi)主要地質(zhì)層系的構(gòu)造特征,其中褶皺隆起區(qū)為重力高值區(qū),坳陷區(qū)和火山巖盆地區(qū)顯示為重力低.顯然,剖面整體結(jié)構(gòu)所揭示的構(gòu)造展布特征與前面重力場(chǎng)特征分析結(jié)論是一致的.區(qū)內(nèi)構(gòu)造的基本特點(diǎn)是以北東向展布的褶皺帶為主導(dǎo),北東、北西及北北東向斷裂斜貫全區(qū),其間又橫亙著近東西構(gòu)造片斷,分為褶皺構(gòu)造和盆地構(gòu)造兩部分,褶皺構(gòu)造在本區(qū)統(tǒng)稱銅陵繁昌復(fù)向斜,系由多個(gè)次級(jí)背、向斜構(gòu)造成,自北西而南東,由銅官山背斜、朱村向斜、永村橋—舒家店背斜、新屋里向斜、戴家匯—丁橋背斜.褶皺形態(tài)多為短軸型,背斜較緊密并常常倒轉(zhuǎn).向斜寬緩,常以復(fù)式向斜形式出現(xiàn);盆地構(gòu)造主要由兩部分組成:一是侏羅系上統(tǒng)及白堊系下統(tǒng)火山巖系構(gòu)成的中分村復(fù)向斜,分布于測(cè)區(qū)北東部.二是白堊系上統(tǒng)宣南組紅色砂礫巖構(gòu)成的木鎮(zhèn)坳陷,其厚度最大可達(dá)3 km,分布于測(cè)區(qū)南東部.

        圖6 銅陵2.5D反演剖面三維空間分布圖

        圖7 銅陵三維地質(zhì)模型立體圖

        區(qū)內(nèi)斷裂十分發(fā)育,依其展布方向主要為北東向,北西向及北北東、南北和近東西向.其中以北東、北西兩組最為醒目,其余僅見零星分布.銅陵地區(qū)的推覆構(gòu)造十分發(fā)育,木鎮(zhèn)凹陷區(qū)的早古生代基底和南陵盆地北西緣的戴公山背斜就是一區(qū)域性推覆構(gòu)造的產(chǎn)物,而推覆構(gòu)造的行跡在全區(qū)普遍存在,這就為銅陵地體的推覆成因提供了證據(jù).

        4.2 巖體三維形態(tài)與分布特征

        銅陵地區(qū)燕山期巖漿活動(dòng)十分強(qiáng)烈,三維地質(zhì)模型圈定巖體群20多個(gè)(圖8).大多數(shù)巖體分布于東西向展布的銅陵—南陵深斷裂控制的巖漿成礦帶之上,控制著銅陵地塊內(nèi)的銅官山礦田、獅子山礦田、新橋礦田、鳳凰山礦田、沙灘腳礦田等主要銅金(鐵)礦產(chǎn)的分布,少數(shù)分布于銅陵地塊南側(cè)的五貴橋、天門山一帶.巖體總體呈近東西向或北西向展布,與區(qū)域構(gòu)造格架相對(duì)應(yīng),顯示其受深部構(gòu)造斷裂控制.深、中、淺三個(gè)層次的構(gòu)造控巖機(jī)制構(gòu)成了巖體空間形態(tài),顯示深部隱伏巖基、中部巖漿柱與淺部小巖株;而且較深層位的侵入體多形成“似層狀”巖體,中-淺層位的侵入體多成為“柱體”巖體,而在超淺成或近地表?xiàng)l件下形成的侵入體多呈瘤狀、“蘑菇狀”甚至漏斗狀.深部與中淺部巖體形態(tài)結(jié)構(gòu)的這一重大差異為銅陵地體的推覆成因(異地結(jié)構(gòu))提供了部分證據(jù).

        銅陵地區(qū)傳統(tǒng)的五大礦田的侵入巖均具有復(fù)合巖體特征,特別是與輝石閃長(zhǎng)巖共生,礦產(chǎn)以鐵銅礦為主,而與金礦密切相關(guān)的侵入巖則僅與中酸性巖體有關(guān),這一推斷如果成立,將對(duì)銅陵地區(qū)找礦靶區(qū)優(yōu)選產(chǎn)生重大影響.本文將重磁2.5D反演與3D物性反演結(jié)合,使反演結(jié)果對(duì)巖體的刻畫更為精細(xì).以鳳凰山巖體為例(圖9),在聯(lián)合反演解釋結(jié)果中,鳳凰山巖體由內(nèi)而外可以分為三環(huán),中心為石英閃長(zhǎng)巖,中部環(huán)繞花崗閃長(zhǎng)巖,最外側(cè)為石英閃長(zhǎng)巖.這種解釋模型不僅與地表地質(zhì)填圖結(jié)果一一對(duì)應(yīng),并且對(duì)巖體深部延伸情況進(jìn)行了細(xì)致刻畫,這一認(rèn)識(shí)僅從重磁2.5D反演解釋很難做到的.

        4.3 控礦構(gòu)造層系的空間分布

        三維地質(zhì)模型指示了本區(qū)全新的找礦空間,銅陵地區(qū)傳統(tǒng)的找礦工作主要集中于背斜隆起區(qū)(鳳凰山礦田除外),這是由銅陵地區(qū)以往的勘探深度及其相關(guān)的控礦層位決定的.如前所述,銅陵地區(qū)主要控礦層位為石炭紀(jì)-二疊紀(jì)至中三疊世的一套碳酸鹽巖地層,尤其以石炭紀(jì)黃龍-船山組地層因其礦床厚度穩(wěn)定、規(guī)模大最為重要,背斜隆起區(qū)因控礦層位埋深淺而備受青睞.進(jìn)入深部找礦階段后,勘探深度直指2500 m,三維建模成果顯示:本區(qū)控礦有利層位除了分布于背斜隆起區(qū)及其兩翼外,向斜區(qū)也是它們的集中分布區(qū).

        圖8 銅陵礦集區(qū)巖體三維分布圖

        圖9 鳳凰山巖體精細(xì)結(jié)構(gòu)(巖體巖性圖例同圖8)

        新屋里向斜整體呈北東向展布,地表出露志留系到三疊系;向斜核部主要出露三疊系南陵湖組合周沖村組,石炭系和二疊系在兩翼有出露,三疊系作為向斜核部地層,分布深度在0~700 m,其中在新屋里向斜中心處即新屋里到龍?zhí)缎ぬ?,由于擠壓作用達(dá)到最大,使得該處厚度最大約1700 m;石炭系到二疊系作為兩翼主要地層,反演厚度在500~1000 m,分布深度在0~2700 m.沿向斜軸部向北東和南西端,兩端逐漸揚(yáng)起,控礦層位逐漸變薄變淺.

        朱村向斜地表主要出露三疊系黃馬青組合周沖村組,巖體出露較少;三疊系作為向斜核部地層,反演最大厚度達(dá)到2000 m,分布深度在0~2000 m;石炭系和二疊系作為兩翼地層,在向斜南東翼有出露,北西翼隱伏,反演厚度約700~900 m,分布深度在0~2800 m.

        火山巖分布區(qū)也有可能成為銅陵地區(qū)新的重要找礦空間:位于研究區(qū)東北部的繁昌火山巖盆地南緣,地表主要分布為白堊系火山巖蓋層,反演結(jié)果顯示:火山巖蓋層的厚度都在1000 m以內(nèi);在火山巖蓋層下直接分布有石炭系、二疊系和三疊系,控礦層位的層厚至少在1500 m以上,且在深部巖體侵入較多,侵入深度都在3000 m以上;根據(jù)銅陵地區(qū)已知礦床的成因和控礦要素,在結(jié)合三維立體反演結(jié)果,在繁昌火山盆地尋找新的找礦地區(qū).

        背斜隆起區(qū)的深部層位找礦同樣令人期待,從三維地質(zhì)模型可以看出:無(wú)論是銅礦山背斜、還是永村橋—舒家店背斜區(qū),奧陶系頂面埋深都在2 km以上,同時(shí)具備較好的巖漿條件,因此在可探測(cè)的3 km有效深度范圍內(nèi)具有很好的找礦前景,為銅陵地區(qū)第二空間找礦提供有利部位.

        圖10 獅子山礦田巖體(藍(lán)色體)與地層接觸關(guān)系立體圖

        4.4 找礦靶區(qū)圈定

        三維地質(zhì)建模使得傳統(tǒng)意義上的找礦靶區(qū)優(yōu)選由定性向直接定位變得直觀而簡(jiǎn)單.由于建模后控礦(或含礦)地質(zhì)體的空間形態(tài)已經(jīng)直觀呈現(xiàn),成礦有利部位(或者層位)的鎖定便可根據(jù)已知礦床(體)的對(duì)比而直接進(jìn)行,甚至依據(jù)成礦系列理論而開始新的預(yù)測(cè).

        以獅子山礦田為例,根據(jù)重磁交互反演建立獅子山巖體模型及與地層接觸關(guān)系見圖10,獅子山巖體與志留系-泥盆系砂頁(yè)巖接觸帶附近形成斑巖型銅礦(冬瓜山深部),與石炭系-二疊系接觸帶以及與三疊系灰?guī)r接觸帶附近形成矽卡巖型銅礦(老鴉嶺、花樹坡銅礦、東、西獅子山銅礦).通過對(duì)已知礦床的研究,確定控礦要素(巖體、地層等),利用三維模型追蹤控礦巖體與控礦地層的三維空間分布,便可圈定有利成礦區(qū)的范圍.

        結(jié)合區(qū)域成礦規(guī)律,根據(jù)三維地質(zhì)建模結(jié)果,圈定了張家村、戴家匯、天門山等深部找礦靶區(qū)(靶區(qū)位置見圖1),靶區(qū)特征及找礦前景分述如下.

        4.4.1 張家村找礦靶區(qū)

        張家村靶區(qū)位于陶家山向斜內(nèi),介于獅子山礦田和銅官山礦田之間.從成礦地質(zhì)條件分析,控礦層位石炭紀(jì)、二疊紀(jì)、三疊紀(jì)地層在選區(qū)均發(fā)育,且比較連續(xù),而這些地層多是銅陵地區(qū)重要的控礦層位.該地區(qū)位于銅官山—獅子山—新橋近東西向成礦帶上,近東西向基底斷裂橫貫全區(qū),重磁資料顯示在區(qū)域重磁異常背景上疊加有南北向變異帶,推測(cè)為南北向斷裂構(gòu)造.區(qū)內(nèi)地表見有較多的小巖株,巖性為石英閃長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)玢巖,均是有利的含礦巖體,本次3D建模成果顯示,地表這些小巖株在深部逐漸擴(kuò)大并相連成大的巖基,它們是同源演化序列,其特征類似于獅子山礦田特征.根據(jù)已經(jīng)完成的三條淺層地震剖面形成穿越銅官山背斜、順安向斜、青山背斜、朱村向斜的地質(zhì)構(gòu)造-巖漿-成礦的走廊帶資料(呂慶田等,2005),張家村一帶的“第一成礦層”(即石炭系底部控礦層位)基本連續(xù),并有巖株侵入,其深度約1 km,反映該地區(qū)成礦地質(zhì)條件良好,具較大的資源潛力.

        4.4.2 戴家匯靶區(qū)

        戴家匯靶區(qū)出露地層,除第四系外,志留系-白堊系均有出露,主要控礦、賦礦地層為上古生界石炭系-二疊系至中生界下三疊統(tǒng)(海相碳酸鹽巖地層發(fā)育齊全);該區(qū)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)復(fù)雜,北面與繁昌火山凹陷接壤,東面與宣南坳陷毗鄰.蓋層褶皺構(gòu)造自北西往南東依次為舒家店背斜、新屋里復(fù)向斜及戴公山背斜.北東向、北西向斷裂構(gòu)造發(fā)育;巖漿活動(dòng)具有多樣性特點(diǎn),東北部表現(xiàn)為火山活動(dòng),西南部表現(xiàn)為巖漿侵入活動(dòng).火山巖:主要由中分村、赤沙、蝌蚪山三個(gè)旋回噴發(fā)的火山巖組成,出露于本區(qū)東北部,巖性以酸性流紋巖—中酸性安山巖為主.

        侵入巖主要有沙灘腳花崗閃長(zhǎng)巖體、橋頭楊花崗閃長(zhǎng)斑巖體、姚家?guī)X花崗閃長(zhǎng)斑巖體和青山花崗閃長(zhǎng)斑巖體、戴家匯花崗閃長(zhǎng)斑巖體.區(qū)內(nèi)成礦地質(zhì)條件十分優(yōu)越.在該區(qū)近周邊已發(fā)現(xiàn)新橋、鳳凰山、朱家沖、沙灘腳、戴腰山、姚家?guī)X、戴家匯等中、大型銅、鉛鋅、銀多金屬礦床,顯示本區(qū)找礦前景廣闊.3D反演成果表明,本區(qū)沙灘腳巖體與戴公山巖體在深部連為一體,屬于中強(qiáng)磁性體,且與銅礦關(guān)系密切,而姚家?guī)X巖體與橋頭揚(yáng)巖體幾乎沒有明顯的磁異常反應(yīng),且與重力高密度體的局部密度降低有關(guān),從姚家?guī)X勘探剖面分析,這是姚家?guī)X花崗閃長(zhǎng)斑巖(密度較低)侵入戴公山背斜核部與其地層的捕擄體共同作用的結(jié)果,由于圍繞沙灘腳—戴公山巖體低密度弱磁性體分布廣泛,使得該遠(yuǎn)景區(qū)具有了重要的找礦前景.根據(jù)成礦條件分析和典型礦床特征研究,確定本區(qū)以尋找“斑巖型”、“層控型”、“接觸交代型”、“巖漿熱液型”四個(gè)找礦方向.

        4.4.3 天門山靶區(qū)

        天門山靶區(qū)位于青陽(yáng)縣丁橋鎮(zhèn)北施家沖+姚家塘一帶,巖體地表出露面積較小,僅在施家沖(閃長(zhǎng)巖)、姚家塘(閃長(zhǎng)斑巖)零星出露,施家沖一帶巖體與砂巖接觸帶見明顯硅化,姚家塘一帶巖體北側(cè)為三疊系灰?guī)r.從巖體推斷圖發(fā)現(xiàn),其深部有規(guī)模較大的巖體存在,說明其深部熱流體活動(dòng)強(qiáng)烈,流體填圖也證明此處為流體上升中心,且靶區(qū)大部分區(qū)域?yàn)榱黧w儲(chǔ)集區(qū)域.該地區(qū)背斜核部地表出露地層為志留系,目前在本區(qū)附近已發(fā)現(xiàn)兩種類型的礦化: ① 西峰牌金礦點(diǎn)產(chǎn)于志留系中受斷層帶控制的金礦化; ② 八大頂?shù)V點(diǎn)金礦體是產(chǎn)于志留系底部與奧陶系頂部的層間滑脫面及斷裂硅化破碎帶之中,地表呈脈狀分布,向北傾斜,傾角較陡,向東延伸尚未控制住,具有較大的找礦遠(yuǎn)景.綜合分析認(rèn)為該地區(qū)在深部存在志留系/奧陶系界面的控礦作用: ① 區(qū)域上,志留系/奧陶系界面是一個(gè)重要的滑脫構(gòu)造界面,也是極有利的成礦部位,典型礦產(chǎn)如黃山嶺式層控矽卡巖型鉛鋅礦、呂山金礦、許橋銀礦等.對(duì)該地區(qū)尋找志留系/奧陶系界面成礦帶具有重要的指示意義,說明在局部地段奧陶系可能賦存位置相對(duì)較高; ② 沿背斜核部、南東翼部有石英閃長(zhǎng)玢巖、閃長(zhǎng)玢巖呈脈狀產(chǎn)出、在南東翼有丁橋花崗閃長(zhǎng)巖出露,3D建模成果表明,在背斜核部存在比較大的隱伏侵入體,這些巖性也是銅陵地區(qū)重要的含礦巖性.與志留系的大套厚層砂巖相比,奧陶系巖性以碳酸鹽巖為主,由于巖漿巖作用,可能形成隱伏矽卡巖型-斑巖型礦床.

        5 討論

        1) 通過重磁三維物性反演結(jié)果、已知地質(zhì)事實(shí)的約束,開展人機(jī)交互的二度半剖面重磁反演,在一定程度上減小了反演的多解性,但金屬礦賦存地區(qū)地下結(jié)構(gòu)往往復(fù)雜多變,反演結(jié)果仍然具有不確定性,換言之,反演結(jié)果多解性依然存在,但相比沒有任何約束的反演,多解性已經(jīng)大幅降低.如本文所述的鳳凰山巖體,如不加以約束,只能識(shí)別為中酸性巖體(嚴(yán)加永等,2009),在結(jié)果地質(zhì)、三維物性反演資料約束前提下,進(jìn)行的交互反演則可區(qū)分出鳳凰山巖體由內(nèi)而外可以分為三環(huán),中心為石英閃長(zhǎng)巖,中部環(huán)繞花崗閃長(zhǎng)巖,最外側(cè)為石英閃長(zhǎng)巖.雖然目前本文建立的模型是靜態(tài)的,但隨著已知信息的逐漸積累,將這些進(jìn)行逐步增加的反演中,相信反演所得的地質(zhì)模型將逐步逼近地下真實(shí)情況.

        2) 以往研究認(rèn)為,銅陵礦集區(qū)與成礦關(guān)系密切的巖體主要為石英閃長(zhǎng)巖和花崗閃長(zhǎng)巖(唐永成等,1998),前人根據(jù)舒家店銅礦地質(zhì)情況,認(rèn)為輝石閃長(zhǎng)巖稍晚于成礦期,與成礦沒有密切關(guān)系.而本次3D地質(zhì)建模發(fā)現(xiàn),銅陵地區(qū)傳統(tǒng)的五大礦田的侵入巖均具有含輝石閃長(zhǎng)巖的復(fù)合巖體特征,基性程度的分異與礦床類型有著直接關(guān)系,與輝石閃長(zhǎng)巖共生的礦產(chǎn)以鐵銅礦為主,而與金礦密切相關(guān)的侵入巖則多為中酸性巖體.三維模型還顯示了復(fù)合巖體的分布范圍,巖體在不同深度的形態(tài)和分異明顯,若本文根據(jù)“巖體”+“層位”模式提出的張家村、戴家匯和天門山靶區(qū)實(shí)現(xiàn)深部找礦突破,將有力的證明輝石閃長(zhǎng)巖體也是重要的找礦標(biāo)志,這將對(duì)銅陵地區(qū)找礦靶區(qū)優(yōu)選將會(huì)產(chǎn)生重大影響.

        6 結(jié)論

        1) 基于先驗(yàn)信息約束的三維地質(zhì)建模是深部地質(zhì)結(jié)構(gòu)探測(cè)與礦產(chǎn)調(diào)查的重要途徑:以地質(zhì)和成礦系列理論為指導(dǎo),以物性為紐帶,用地表和鉆探等工程地質(zhì)條件為約束,通過2.5D與3D整體反演的多次擬合,建立三維地質(zhì)模型,從而達(dá)到地球物理模型與地質(zhì)模型的高度統(tǒng)一,實(shí)現(xiàn)深部控礦地質(zhì)體的“透明化”,為深部找礦提供直觀信息.

        2) 銅陵地區(qū)重要控礦地層(C-P-T2)主要分布于向斜區(qū)和火山巖覆蓋區(qū),三維地質(zhì)模型顯示深部巖漿巖發(fā)育,具有良好的成礦前提,深部找礦工作應(yīng)從傳統(tǒng)的背斜隆起區(qū)轉(zhuǎn)向向斜區(qū)、火山巖覆蓋區(qū)以及部分凹陷區(qū),這將極大拓展銅陵地區(qū)第二找礦空間.

        3) 銅陵地區(qū)的推覆構(gòu)造十分發(fā)育,木鎮(zhèn)凹陷區(qū)的早古生代基底和南陵盆地北西緣的戴公山背斜就是一區(qū)域性推覆構(gòu)造的產(chǎn)物;三維地質(zhì)模型揭示銅陵地區(qū)侵入巖具有深、中、淺三重結(jié)構(gòu),為銅陵地體的推覆成因(異地結(jié)構(gòu))提供了部分證據(jù),也指示了在銅陵礦集區(qū)之外再尋找一個(gè)類似銅陵的礦集區(qū)的良好前景.

        致謝 文章寫作過程中得到了中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地球物理地球化學(xué)勘查研究所呂慶田研究員的指導(dǎo),兩位匿名審稿人提出了建設(shè)性的意見,在此一并表示感謝!

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        (本文編輯 汪海英)

        3D gravity and magnetic interactive inversion modeling based on prior information:A case study of the Tongling ore concentration area

        LAN Xue-Yi1, DU Jian-Guo2, YAN Jia-Yong3,4*, AN Ming1, WAN Qiu2, GUO Dong1, LIAO Meng-Qi1, WANG Yun-Yun1, TAO Long1, ZHANG Qi-Yan1, ZHANG Sha-Sha1

        1GeologicalExplorationTechnologiesInstituteofAnhuiProvince,Hefei230031,China2AnhuiGeologicalSurvey,Hefei230088,China3MLRKeyLaboratoryofMetallogenyandMineralAssessment,InstituteofMineralResources,ChineseAcademyofGeologicalSciences,Beijing100037,China4ChinaDeepExplorationCenter—SinoProbeCenter,ChineseAcademyofGeologicalSciences,Beijing100037,China

        Three-dimensional geological modeling is an important way to realize the breakthrough of deep mineral exploration. This method is based on the three-dimensional modeling of ore-controlling geological bodies, which can directly describe the spatial, genetic and evolutionary relationship between the ore controlling factors. At present, the 3D modeling mainly uses geological data; while in the absence of drilling and other known information, it is difficult to construct a reliable 3D geological model. In order to overcome the disadvantages of poor accuracy and low reliability of conventional 3D geological modeling, we propose an effective method based on the prior information. In this approach, a series of sections obtained by the 2.5D interactive inversion, combined with the sections of 3D physical property inversion, are employed to correct the process of building a 3D geological model. Using this method, the 3D geological model of the Tongling ore concentration area is successfully established, that objectively describes the 3D spatial characteristics of strata, fractures and rock mass. Through the interactive analysis of the 3D model, we draw the following conclusions. 1) The important ore-controlling formations (C-P-T2) of the Tongling area are mainly distributed in the syncline and volcanic-covered area with intense deep magmatic activity, which will greatly expand the prospecting space in the Tongling area. 2)The traditional five orefield intrusive rocks are characterized by having a composite rock, especially with the pyroxene diorite symbiosis mineral iron copper-based, and the gold mines is closely related to the intermediate-acid intrusive rocks. This inference, if established, will have a significant impact on selection of the Tongling area prospecting target. 3)Nappe structure is well developed in the Tongling area, the early Paleozoic basement in the Muzhen sag region and the Daigongshan anticline in the NW edge of the Nanling basin are the product of a regional nappe structure. 3D physical property inversion reveals that the Tongling area intrusive rocks have deep-middle-shallow triple structure, which provides some evidence for the thrusting cause of the Tongling terrane, and also we can look for another “Tongling” outside the Tongling area.

        Prior information; Gravity and magnetic constraint inversio; 3D geological modeling; Tongling ore concentration area; Prospecting

        “十二五”科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2011BAB04B01),國(guó)家深部探測(cè)專項(xiàng)第3項(xiàng)目(SinoProbe-03),地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目(1212011120868,1212011220243),中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)(YYWF201526,K1317)和自然基金項(xiàng)目(41574133和41104061)聯(lián)合資助.

        蘭學(xué)毅,男,1961年生,教授級(jí)高級(jí)工程師.主要從事地球物理勘查研究. E-mail:lanxueyi@126.com

        *通訊作者 嚴(yán)加永,男,副研究員,從事礦產(chǎn)資源勘查和深部探測(cè)研究.E-mail:yanjy@163.com

        10.6038/cjg20151209.

        10.6038/cjg20151209

        P631

        2015-07-10,2015-10-27收修定稿

        蘭學(xué)毅, 杜建國(guó), 嚴(yán)加永等. 2015. 基于先驗(yàn)信息約束的重磁三維交互反演建模技術(shù)——以銅陵礦集區(qū)為例.地球物理學(xué)報(bào),58(12):4436-4449,

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