嚴加永, 呂慶田, 陳明春， 鄧震, 祁光,張昆, 劉振東, 汪杰, 劉彥

1 中國地質科學院礦產資源研究所, 國土資源部成礦作用與資源評價重點實驗室, 北京 1000372 中國地質科學院地球深部探測中心， 北京 1000373 中國地質科學院地球物理地球化學勘查研究所, 河北廊坊 0650004 中石化地球物理有限公司云南分公司， 昆明 650233

?

基于重磁場多尺度邊緣檢測的地質構造信息識別與提取
——以銅陵礦集區(qū)為例

嚴加永1,2, 呂慶田2,3, 陳明春4， 鄧震1,2, 祁光1,2,張昆1,2, 劉振東1,2, 汪杰1,2, 劉彥1,2

1 中國地質科學院礦產資源研究所, 國土資源部成礦作用與資源評價重點實驗室, 北京 1000372 中國地質科學院地球深部探測中心， 北京 1000373 中國地質科學院地球物理地球化學勘查研究所, 河北廊坊 0650004 中石化地球物理有限公司云南分公司， 昆明 650233

重磁場是地下地質體密度、磁性分別響應的綜合，蘊涵著豐富的地質構造信息，如何將其有效地提取出來是正確認識地下結構的關鍵環(huán)節(jié).本文在總結重磁場構造信息提取研究進展的基礎上，將構造信息提取突破口歸結為重磁場的邊緣增強與檢測.通過構建理論模型，對常用的邊緣檢測方法開展了對比試驗，并以長江中下游成礦帶中的銅陵礦集區(qū)為例，開展了實際資料的處理和研究.獲得以下認識和結論：（1）多尺度邊緣檢測方法較其他方法更能準確提取模型邊界，更適合于構造信息識別與提?。唬?）在銅陵礦集區(qū)識別出18條斷裂構造，確定了銅陵隆起的邊界，斷裂構造的走向主要為北東向，前人所謂“棋盤格式”斷裂構造系統(tǒng)并不存在；（3）圈定了巖體的分布范圍，在銅陵礦集區(qū)北緣，發(fā)現(xiàn)了2處隱伏巖體；（4）施家沖、戴家匯巖體周邊是尋找矽卡巖型、斑巖型銅金礦的有利地段，銅陵隆起和繁昌火山巖盆地分界斷裂兩側是尋找熱液型鉛鋅礦和金礦的重要靶區(qū).

重磁場； 多尺度邊緣檢測； 構造； 識別與提?。?銅陵礦集區(qū)

1 引言

傳統(tǒng)地質工作方法主要根據地表地質觀察給出構造信息，但是當地表覆蓋嚴重時，就難于給出準確的構造信息，即使在出露區(qū)，也往往只能給出經驗性的推測，而重磁場是地下地質體密度、磁性分別響應的綜合，蘊涵著豐富的地質構造信息，無論是在基巖出露區(qū)還是覆蓋區(qū)，均是地下地質體的客觀反映（熊盛青等，2014）.通過重磁場的邊緣檢測可以識別和提取對應的構造信息，不但能給出準確的斷裂構造信息，還能反映巖體邊界、盆地邊界等地質信息，對構造研究、深部找礦預測都有著重要的應用價值（鄧震等，2012）.

自Agarwal和Kanasewich（1971）首先使用計算機對重磁場資料進行趨勢分析提取不同深度構造信息以來，人們就沒有停止過通過重磁場數據來識別和提取構造信息的研究，人工智能、非線性科學、數字信號處理、偏微分方程、計算數學等各個學科的最新成果都被融入其中.Cordell和Grauch（1985）提出了對磁異常數據進行偽重力變換分析地質體邊界的方法.Miller和Singh（1994）提出了一種重磁場數據傾斜濾波的方法，該方法在對其進行水平梯度濾波后，篩選出磁異常柵格數據中的局部最大值，作為構造邊界判斷的依據.Cooper（2004）提出了一種基于灰度值共生矩陣的結構濾波方法來處理重力數據，該方法能減弱環(huán)形特征和增強任意方向的線性特征.這些方法基本上都是在對重磁場數據進行濾波、求導數、延拓等這些傳統(tǒng)處理方法的基礎上演變而來的，方法的核心思想較之傳統(tǒng)方法并沒有太大的變化，其目的是通過增強或削弱重磁場圖像中的某些特征，從而實現(xiàn)對地質構造邊界的有效識別與提取.很多用于其他領域的方法也被應用到從重磁場構造信息提取中，Zhou（1992）將廣泛地應用于醫(yī)療、地震和遙感方面的拉冬變換應用于對重力數據的向上和向下延拓及去除重力數據合成圖中無用的線性特征，取得了一定的效果.牛濱華等（2001）, Vassilas等（1999）運用自組織聚類圖結合Hough算法對重磁數據進行了處理，自動提取了地質體的邊界，而Hough算法最初也是用于圖像處理，尤其是遙感圖像處理中.Eaton和Vasudevan （2004）將原本用于地震資料處理的一種句法模式識別技術——骨架算法（Le and Nyland, 1990; Lu and Cheng, 1990; Li et al.,1997）應用到重磁場數字圖像中線性特征的識別及自動提取.

國內學者也在重磁場構造信息提取方面做了大量研究，高強和程方道 （1993）從重磁場數字圖像生成了最大梯度二態(tài)像素圖，據此分析構造邊界；杜德文和馬淑珍（1996）將最大梯度追蹤方法與旋轉變換方法有機地結合起來,用來自動生成重磁場最大梯度的矢量圖像，根據最大值提取構造信息；王四龍等（1998）利用霍夫變換半自動地提取了重磁數據中蘊涵的構造信息；陳永良和劉大有（2002）討論了重磁場水平一階導數圖像中局部極大、極小值線的自動提取方法；Zhang等（2006）將基于改進的Radon變換和梯度計算用于重磁圖像中線性特征的檢測和增強，該方法能在變化域中突出顯示線性特征，有利于線性特征的提取和增強.劉金蘭等（2007）、趙希剛等（2008）、夏玲燕等（2008）都分別運用了圖像處理技術對重磁場數字圖像中的線性特征進行了識別；楊宇山等（2003）利用小波細節(jié)的微分特征對重力場進行斷裂分析，該方法克服了向上延拓方法中會出現(xiàn)的異常特征模糊化的缺點,與傳統(tǒng)的求水平一階導數、向上延拓等分析斷裂的方法相比,其使重力場的斷裂分析更加可靠、準確.楊文采等（2015）把小波多尺度分析、表面刻痕分析以及位場頻率域解釋理論和反演方法結合起來，提出了區(qū)域重力場多尺度刻痕分析方法，在青藏高原地質構造解譯中取得了較好的效果.

盡管國內外學者在重磁場資料構造信息的自動識別與提取方面做了不少的研究，也取得了不少的成果，但是，很多方法在實際應用中卻沒能發(fā)揮出當初設計時的作用與效果.這主要與處理方法本身的缺陷有關和應用前提有關：有的處理方法本身在設計時就沒能考慮到方法的普遍適用性，致使方法只能在很局部的方面運用；有的方法則是沒有注意到重磁場數據資料的特點，在設計時生搬硬套其他相似的數據處理方法，致使在實際中該方法達不到理想的效果.為探索有效的構造信息提取方法，本文將重磁場構造信息提取歸結于位場數據的邊緣檢測，并以此為突破口，在分析常見的邊緣檢測方法的原理的基礎上，構建了理論模型，開展了不同方法的檢測對比試驗，并將該方法應用到長江中下游成礦帶銅陵礦集區(qū)的實際資料處理中，較好地刻畫了斷裂、巖體和基底隆起的邊界，為區(qū)域構造分區(qū)、找礦預測提供了豐富信息.

2 原理與方法

由于地質體邊界兩側一般存在密度或磁化率差異，重磁異常在地質構造邊界附近表現(xiàn)為梯度變化帶，這些梯度帶的實質就是場源的邊界，因此，重磁場構造信息提取的主要方法是從重磁異常圖中提取場源邊界（張壹等，2015）.通常的做法是對重磁異常中的場源邊界信息進行增強，然后利用某種邊緣檢測的手段確定邊界位置（張季生，2006）.重磁異常邊緣增強檢測的方法有很多種，如：斜導數法、斜導數水平梯度法、Theta圖法等.每種方法的原理和應用的前提條件不盡一致，相同的一組重磁數據，用不同方法處理后的結果也有所不同.因此，有必要對不同方法的檢測效果進行對比分析，優(yōu)選出效果較好的方法.通常，在不同地區(qū)或不同地質背景的重磁異常解釋過程中，也需要對各種檢測增強方法獲取的結果進行對比分析，篩選出某一種與實際地質情況吻合較好的方法，結合已有資料綜合分析，再給出合理的地質解釋.2.1 邊緣增強的幾種典型方法

國內外已經提出了很多重磁場數據邊界增強的方法，應用較為多的是總水平梯度法，Grauch和Cordell（1987）就證明用重力異?？偹教荻确档姆逯的軌蚩坍嫿拼怪钡倪吔缁蛎芏冉佑|帶.在此基礎上，又衍生出許多新的算法.Miller和Singh（1994）提出了對垂向一階導數歸一化后的Tilt Angle方法，國內稱之為斜導數（TDR）（劉金蘭等，2007）,以重力異常為例，計算公式為:

（1）

斜導數法用垂向一階導數來強調淺源產生的短波異常，克服了總水平梯度法只突出大梯度異常的缺點.所以，斜導數能增強弱異常，并且在突出深源和淺源方面比較均衡.

Verduzco等（2004）建議對斜導數再計算一次水平導數，用THDR（Total Horizontal Derivative）來表示，即

（2）

這樣可以使邊界更突出，而且不會產生“假邊界”.這種方法在國內稱為斜導數水平梯度.

Wijns等（2005）提出的邊界探測算子是把水平梯度用解析信號的振幅來做歸一化，計算公式如式（3）所示，通過這種新算子計算出θ，用它做出的等值線圖稱為Theta圖,這種算法簡稱Theta法.

（3）

2.2 多尺度邊緣檢測

利用重磁場數據進行多尺度邊緣檢測最初是從圖像分形學和澳大利亞聯(lián)邦科學與工業(yè)研究組織有關部門研究的基礎上發(fā)展起來的，Hornby等（1999）首先提出了多尺度邊緣檢測的概念，由于檢測結果形狀類似蜿蜒爬行的蠕蟲，該方法又被稱為WORMS法，隨后，Archibald等（1999）,Horowitz等（1999），Holden等（2000），Austin和Blenkinsop（2008）相繼對其理論和應用進行了研究.WORMS法的基本原理是將重磁場上延一系列高度，求取每個高度的水平梯度并檢查極大值點，按一定規(guī)則將這些點連接為線，這些不同延拓高度獲得的線束反映了不同深度的構造邊界，處理過程約束了重磁場梯度的位置和強度，其結果可以解釋為地質構造的三維分布格局.對重力數據而言，由于采用了不同高度的向上延拓，可直接用布格重力異常作為輸入數據，避免了使用其他方法分離區(qū)域場與局部場時產生的不確定性.按不同的延拓高度，可以將檢測點按一定邏輯規(guī)則連接形成線，稱之為WORMS線或者線束，隨著延拓高度的上升，WORMS線反映的邊界位置從淺向深漸變（Archibald et al.，1999），WORMS線束反映了具有密度差和磁性差異地質體的邊界，如斷裂構造和各類接觸面.WORMS點數據包含重磁場數據梯度極大值的位置（x、y、z）和梯度的振幅（或強度），上延高度反映地下信息的深度不同，上延越長，反映的地下深度越深（Murphy, 2005）.

圖1 重磁場多尺度邊緣檢測流程

多尺度邊緣檢測的流程如圖1所示，該方法一般以布格重力異常和化極磁異常為初始輸入數據，如果有其他特定需要，還可以對剩余重力異?；蚧瘶O磁異常的垂向導數進行處理.延拓高度視研究區(qū)大小進行設置，最大的延拓高度采用對初始數據進行不同高度的上延，當增加上延高度，異常形態(tài)不變或變化程度很小時的高度設置為最高延拓高度，最小延拓高度根據研究目的設置.延拓高度系列應該分布均勻，一般采用對數間隔使其均勻分布.水平梯度在頻率域中進行,求得水平導數后，即可開展導數極大值檢測.極大值的檢測可以采用Canny算子，Canny算子是一個具有濾波、增強和檢測的多階段的優(yōu)化算子，在進行處理前, Canny算子先利用高斯平滑濾波器來平滑圖像以除去噪聲,即用高斯平滑濾波器與圖像作卷積,從而將鄰域（或局部）重磁場梯度幅值有顯著變化的點突出來（Canny，1986）.在此基礎上，對每個點周圍的點進行對比，如果其比周圍每個點都大，則保留該點，通過滑動窗口的方法依次檢測每個點，通過檢測標準的保留下來，然后利用邏輯拓撲關系（如相鄰點最小距離，組成一條線所需最少點數等），將這些點連接形成線，即WORMS線，這些線束就被賦予了構造信息，從而完成重磁數據的多尺度邊緣檢測.將檢測線在三維可視化平臺中顯示，結合其他已知地質地球物理信息，即可開展地質構造信息的識別與提取.

3 模型試驗

3.1 理論模型的設計

為檢驗邊緣檢測方法的效果，建立如圖2所示的一組模型.觀測區(qū)域大小為長江中下游成礦帶范圍，測線為南北向，線距5 km，點距200 m.重磁異常的場源由7個埋深、大小、物性（磁化率和密度）均不相同的模型體組成，1、2、3號模型體模擬斷裂帶，其中3號模型體寬度從北東端的12 km逐漸減小，至南西端減至10 km寬，4、5號模型體模擬基底隆起和局部地層隆起，6、7號模型體模擬不同深度的侵入巖體，6、7號模型體疊加在5號模型體上，5號模型體再疊加到4號模型體上，各模型體的具體形狀和物性參數如表1所示.

表1 產生重磁異常的理論模型參數表

圖2 用于邊緣檢測效果對比的模型體組合

取背景密度為2.7 g·cm-3，背景磁化率為0×10-6SI，磁傾角為90°，磁偏角為0°，上述理論模型產生的重力、磁力異常如圖3所示.高密度差線狀模型體（2、3號）產生的重力異常界線清楚，高值區(qū)與模型體頂部形態(tài)基本吻合，但低密度差的1號模型體產生的負重力異常有發(fā)散的趨勢（圖3a）.4、5、6、7號模型體產生的是疊加異常，4、5號模型體產生的重力異常邊界較清晰，而6、7號兩個淺部場源產生的異常邊界則不太清楚，且在6、7號模型體水平方向中心位置出現(xiàn)一個與6、7號模型體所產生的重力異常規(guī)模相當的異常峰值，推測這是4、5、6、7號模型體疊加所致.1、2、3線狀模型體產生的正磁異常界線清晰，4、5、6、7號模型體產生的磁異常峰值與模型邊界基本重合（圖3b）.

3.2 邊緣增強及檢測效果分析

以理論模型產生的重磁異常數據為基礎，增加5%的高斯噪聲（圖3），采用第2節(jié)中所述方法進行邊緣增強，對HDTDR法、TDR法、Theta法和WORMS法均采用Canny算子進行檢測.

重力異常的四種方法的檢測效果如圖4所示，HDTDR法對具有正密度差模型體的邊界檢測與模型邊界吻合較好，但對疊加異常區(qū)域會有虛假邊界出現(xiàn)，如在4號和5號模型體中間檢測到與實際模型不相符的邊界.HDTDR法對具有負密度差的模型體也能區(qū)分出來（1號模型體），但在該模型兩側檢測到兩條呈“八”字型的假邊界.TDR法檢測邊界與實際模型差別較大，對正密度差模型，其檢測到的邊界在模型體中間，對異常邊緣的判別能力較差，對負密度差的模型體，檢測到的邊界在模型體外2～3倍的環(huán)帶上，在模型體邊部和內部均未檢測到有效的邊界信息.Theta法對正密度差的模型所對應的邊界檢測準確度較高，僅對疊加模型的5號模型體邊界向外偏離10%左右.Theta法對負密度差的模型體邊界檢測也較為準確，但會在其兩側檢測到呈“八”字型分布的假邊界.WORMS法對正、負密度差的模型體邊界檢測都較為準確，且沒有檢測出虛假邊界，WORMS線的疏密還反映了模型體的傾向，如2、3號模型體的傾向為北西，傾角為75°，WORMS線在模型體北西側平緩，在南東側則變密集.對重力異常而言，邊緣檢測效果優(yōu)劣排序為：WORMS法、HDTDR法、Theta法、TDR法，WORMS法結果準確，虛假邊界少，HDTDR法和Theta法對正異常的邊界判讀較好，但對負異常的檢測會出現(xiàn)假邊界，TDR法對正負異常的邊界均不能準確檢測.

磁力異常的四種方法的檢測效果如圖5所示，HDTDR法對單一模型體的邊界檢測與模型邊界吻合較好，但對疊加異常區(qū)域會有虛假邊界出現(xiàn)，如在4號和5號模型體之間、5號與6、7號模型體之間多檢測出了兩條與實際模型不相符的邊界.TDR法檢測出的邊界與實際模型差別較大，單一模型體邊界出現(xiàn)在模型體中心，疊加模型的邊界在實際邊界的內側.Theta法對單一模型所對應的邊界檢測準確度較高，但在模型體外側會出現(xiàn)虛假邊界，對疊加模型而言，檢測出與模型體邊界的同時也檢測出假邊界，如在4號和5號模型體之間、5號與6、7號模型體之間多檢測出了兩條與實際模型不相符的邊界.WORMS法模型體邊界檢測都較為準確，WORMS線密集分布的位置與模型體邊界吻合較好.當延拓高度過大時，會出現(xiàn)邊界擴散現(xiàn)象，如在1、2、3號模型體的外側出現(xiàn)的WORMS線.WORMS線的疏密還反映了模型體的傾向，如2、3號模型體的傾向為北西，傾角為75°，WORMS線在模型體北西側平緩，在南東側則變密集.對磁力異常而言，邊緣檢測效果優(yōu)劣排序為：WORMS法、Theta法、HDTDR法、TDR法，WORMS法結果準確，延拓高度設置合理時，虛假邊界少，HDTDR法和Theta法對磁異常的邊界判讀較好，但對組合模型的檢測會出現(xiàn)假邊界，TDR法對磁異常的邊界不能準確檢測.

圖3 理論模型產生的重力異常（a）和磁力異常（b）

圖4 重力異常邊緣檢測效果對比: HDTDR法（a）;TDR法（b）;THETA法（c）;WORMS法（d）

圖5 磁力異常邊緣檢測效果對比：HDTDR法（a）；TDR法（b）；THETA法（c）；WORMS法（d）

4 銅陵礦集區(qū)重磁邊緣檢測

4.1 地質背景

銅陵礦集區(qū)是我國六大有色金屬基地之一，“古銅官山”的銅礦開采可追朔到春秋時代.解放后，先后探明了以銅官山銅礦、獅子山銅礦、鳳凰山銅礦、新橋銅（硫、鐵、金、銀）礦、冬瓜山銅礦、天馬金礦等為代表的一批大-中型礦床，主要礦種為Cu、Fe、S、Au、Ag、Pb、Zn等，已經確立了銅陵地區(qū)是我國“矽卡巖型銅礦”的重要礦集區(qū)，所發(fā)現(xiàn)的矽卡巖型銅礦床規(guī)模在中國東部具重要地位.銅陵礦集區(qū)大地構造上位于揚子克拉通北緣,大別造山帶前陸盆地中的次級隆起區(qū)（唐永成等,1998），大地構造演化經歷了活動-穩(wěn)定-再活動3個發(fā)展演化階段,即前南華紀基底形成發(fā)展階段、南華紀—早三疊世穩(wěn)定蓋層發(fā)育階段、中—晚三疊世至新生代碰撞造山及造山后板內變形階段（Ma and Ge,1989;Wang and Mo,1995）.區(qū)內出露地層主要為志留系至第四系,累計厚度在4500 m以上.其中,上石炭統(tǒng)—下二疊統(tǒng)黃龍組和船山組、中二疊統(tǒng)棲霞組、上二疊統(tǒng)大隆組、下三疊統(tǒng)殷坑組、和龍山組和南陵湖組等6個地層單元是礦集區(qū)重要的賦礦層位（儲國正,1992）.加里東、印支及燕山運動對本區(qū)構造格架的形成起主導作用，區(qū)內褶皺和斷裂構造均十分發(fā)育，主要由南北向和北北東向多組基底隱伏深大斷裂與一系列北東走向、相間排列的蓋層短軸褶皺共同構成（儲國正和李東旭,1992;劉文燦等,1996;吳淦國等,2003）, 對巖漿的侵入作用、成礦流體的運移及成礦元素的遷移、活化、沉淀富集起重要作用.區(qū)內廣泛發(fā)育燕山期侵入巖,出露大小巖體共有76個,面積約70 km2（邢風鳴和徐祥,1996;吳才來等,2013）.嚴加永等（2009）通過航磁反演，刻畫了巖體的三維形態(tài)，認為部分地表發(fā)現(xiàn)的小巖株在深部連為一體，形成34個較大的巖體或巖基.巖體成巖年齡介于135—147 Ma之間,巖性為中酸性閃長質,與成礦關系極為密切,礦體常產于巖體與圍巖的接觸帶及其附近.銅陵礦集區(qū)內現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)礦產地300多處,其中大中型礦床數十個,探明銅金屬資源量大于400萬t,金大于100 t,還有大量的銀、鉛、鋅、鉬、鐵等金屬資源（吳才來等,2010，鐘國雄等，2014）.礦床集中分布在銅官山、獅子山、新橋、鳳凰山、姚家?guī)X5個近等距分布的礦田中,總體沿近東西向銅陵—沙灘腳構造-巖漿帶展布,礦化以銅、金為主,向南北兩側銅、金礦化逐漸減弱而鉛鋅多金屬礦化加強,顯示出“鉛鋅夾銅金”的南北分帶特點（徐曉春等，2014）.

縱觀銅陵礦集區(qū)的基礎地質研究和礦產勘查現(xiàn)狀，不難發(fā)現(xiàn)研究工作很不平衡，多集中在地層、巖漿巖、年代學、礦床地質和對深部背景的研究.但是從全面認識成礦的動力學過程和時空規(guī)律的角度，從深部找礦的需求角度，還存在很多科學問題急需解決，這些問題包括：（1）深部過程與巖漿系統(tǒng)結構：銅陵礦集區(qū)巖漿巖形成的動力學過程和機制，巖漿從源區(qū)遷移到地表的途徑與結構；（2）礦集區(qū)地殼結構與變形：上、下地殼結構框架、厚度與可能的物質組成，現(xiàn)今地殼結構形態(tài)及反映出的構造變形、演化歷史.

4.2 重磁數據

航磁數據采用原地礦部航空物探大隊于1984年開展的銅陵地區(qū)航磁測量成果，范圍包括1∶5萬分幅銅陵幅、戴家匯幅全部及繁昌幅、姚溝幅、木鎮(zhèn)幅和喬木灣幅部分，范圍為117°40′00″E—118°15′00″E，30°42′30″N—31°6′00″N.航磁測量飛機的飛行高度為107～300 m，大部分區(qū)域測線間距為500 m，局部區(qū)域為2000 m（嚴加永等，2009）.為使磁性體位置與磁異常位置對應，對航磁數據進行了化極處理.

重力數據按照“五統(tǒng)一”的標準，整合了1984—1987年原地礦部一物完成的銅陵、戴家匯、木鎮(zhèn)三幅1∶5萬重力測量數據和2010—2012年中國地質調查局完成的姚溝幅、繁昌幅和喬木灣幅1∶5萬重力測量數據，整合后的布格重力異常數據精度為±0.020×10-5m·s-2，截取了與航磁范圍一致的數據開展多尺度邊緣檢測.

4.3 邊緣檢測結果

采用4.2節(jié)中所述的數據，經過上延、求水平導數、邊緣檢測點、點形成線等一系列處理，獲得了銅陵礦集區(qū)布格重力異常的多尺度邊緣檢測結果（圖7）.重力多尺度邊緣檢測反映了密度邊界，航磁多尺度邊緣檢測反映了磁性體的邊界.總體來看檢測結果顯示隨著延拓高度的變化，一些規(guī)模小、切割不深的淺表構造邊界逐漸消失，保留下來的長波長的信號基本反映了區(qū)域內發(fā)育規(guī)模巨大、切割較深或深部隱伏的地質構造邊界.這些線性展布的邊界形跡，顯示出各構造的走向、連續(xù)性以及各線性構造不同深度層次的變化.深部保留的各邊界之間所分割的塊體代表地下深部有物性差異地質體的分布.

4.4 地質解釋

4.4.1 解釋的基本原則

重力多尺度邊緣檢測（圖8）主要反映了密度體的邊界.銅陵礦集區(qū)碳酸鹽巖類具有較高的密度，重力異常反映了基底隆起，通過重力異常的多尺度邊緣檢測結果可以確定塊體邊界和斷裂構造.磁力多尺度邊緣檢測（圖9）則主要反映了磁性地質體的邊界，根據銅陵礦集區(qū)物性資料分析（嚴加永等，2009），銅陵礦集區(qū)具有的磁性地質體主要是各類中、基性巖體，灰?guī)r、頁巖、砂巖等圍巖大多為弱磁性或無磁性巖石，因此，磁力多尺度邊緣檢測結果可以用來圈定中基性巖體的分布范圍.

在同一圖幅內，將不同延拓高度檢測結果疊加到一起，采用不同顏色、大小的線型表示不同深度尺度的信號邊界形跡，不同深度邊界信號形跡在分布位置上所體現(xiàn)的相似性即可獲知該構造形跡的發(fā)育深度及傾向特征：線束越密集表示邊界構造切割深度越大，線束稀疏則表示其切割發(fā)育的深度較淺；線束組合越寬表示該構造傾向越緩，反之則表示該邊界構造發(fā)育產狀較陡、傾角較小.每組線束組合均能反映邊界構造的走向及擺動、傾向、切割深度等特征（嚴加永等，2011； Austin and Blenkinsop, 2008）.

4.4.2 斷裂系統(tǒng)與構造格局

根據重磁場多尺度邊緣檢測結果，結合反射地震和大地電磁資料，綜合分析厘定了編號為F1—F18的18條斷裂系統(tǒng)，據此確定了區(qū)域構造格局（圖10）.F1、F2和F3號深大斷裂界定了銅陵隆起區(qū)的范圍，F(xiàn)3以北為繁昌火山巖盆地，F(xiàn)1和F4號斷裂之間為戴家匯—木鎮(zhèn)坳陷，F(xiàn)4號斷裂以南為江南隆起.繁昌火山巖盆地構造走向與銅陵隆起區(qū)具有明顯差異，盆地中構造走向多為北西西向，反映了繁昌火山巖盆地是后期形成的近東西向的凹陷盆地，而隆起區(qū)以北東向為主，無論從重力多尺度邊緣檢測結果，還是從航磁多尺度邊緣結果分析，均無任何證據表明銅陵礦集區(qū)存在所謂的“棋盤格”式斷裂系統(tǒng)（李東旭和譚以安，1989；劉文燦等，1996；吳淦國等，2003），整個銅陵隆起區(qū)的斷裂系統(tǒng)以北東向為主導.綜合重磁場多尺度邊緣檢測結果、反射地震剖面和大地電磁剖面所揭示的區(qū)域斷裂系統(tǒng)分布、深部延伸和性質如下：

圖6 銅陵礦集區(qū)區(qū)域地質圖

圖7 銅陵礦集區(qū)重力（a）、航磁（b）多尺度邊緣檢測結果立體圖

圖8 銅陵礦集區(qū)重力多尺度邊緣檢測俯視圖

圖9 銅陵礦集區(qū)航磁多尺度邊緣檢測俯視圖

F1號斷裂地質上稱為丁橋—戴家匯斷裂，該斷裂是一條控盆斷裂，呈北東—南西走向，結合反射地震資料（圖11）可以看出其傾向南東，構成宣城—南陵斷陷的北界，銅陵隆起的南界.該斷裂不僅是控盆斷裂，擠壓期還是一條規(guī)模巨大的逆沖斷層系，由一系列逆沖斷層組成，向北一直延伸到寧蕪，與下地殼“俯沖”一起構成具有特色的“鱷魚嘴”構造（呂慶田等，2014）.

F2斷裂為長江深斷裂帶在銅陵附近的一段，該斷裂帶由一系列逆沖斷層組成的雙重構造，最早發(fā)現(xiàn)該雙重構造（Duplex）是在廬樅的Lz09-02線和寧蕪NW11-01線上（Lü et al.，2013,2015），燕山期陸內造山期間為逆沖雙重構造，伸展期反轉為正斷層，控制沿江凹陷的形成，斷裂形成后，由于后期的構造活動，在銅陵縣北側被F14號斷裂在淺部錯開.

F3號斷裂為廬江—黃故閘—銅陵拆離斷層一部分，該斷裂將銅陵隆起區(qū)和繁昌火山巖盆地分開，這在大地電磁反演剖面上也有明顯反映（圖12），該拆離斷層呈近東—西走向，向南西傾斜，一直延伸到中地殼（張昆等，2014）.該斷裂在區(qū)域構造演化中具有特殊意義，向西經過廬樅盆地北部至大別山北與信陽—舒城斷裂相接，向東經銅陵北部可能一直延伸到杭州灣，形成一條規(guī)模巨大的斷裂帶“大別—舟山斷裂帶”（陳滬生等，1999）.大地電磁還反映其他隱伏斷裂，F(xiàn)19斷裂推測為繁昌火山巖盆地與寧蕪盆地的邊界斷裂.

F4號斷裂為木鎮(zhèn)斷裂，走向北東東，由一組向北西傾斜的斷裂組成，為宣城—南陵斷陷的南部邊界，江南隆起的北部邊界.在晚中生代陸內造山期或為斷裂彎曲褶皺，伸展期反轉為拆離斷層.

銅陵礦集區(qū)主體位于銅陵隆起中，其上地殼總體上呈現(xiàn)出由多級逆沖和褶皺組成的隆起.以F6為界，隆起內部大致可分為北西和南東兩個塊體.北西塊體由一系列褶皺構成，從北西到南東依次為：銅官山背斜、朱村向斜、永村橋—舒家店背斜等.在獅子山北部的順安、黃滸鎮(zhèn)等覆蓋區(qū)，深部并沒有明顯的盆地，仍為由中生代—古生代蓋層組成的復雜褶皺區(qū).在繁昌的紅花山地區(qū)，依次有樓屋基背斜和烏金嶺背斜.從南到北背斜褶皺軸向由北東、北北東到北東東變化.南東塊體夾持F6和F1之間，往南西方向逐漸變窄.該塊體與傳統(tǒng)的鳳凰山復向斜吻合，根據反射地震剖面的反射特征，鳳凰山復向斜表面上看似復合向斜，實際上由一系列逆沖巖片和逆沖相關褶皺組成.宣城—南陵斷陷受MTF（丁橋—戴家匯斷裂）控制，呈不對稱“箕狀”.

4.4.3 隱伏巖體

重力多尺度邊緣檢測的低值環(huán)狀和航磁多尺度邊緣檢測的高值環(huán)狀異常組合，大多反映了以中等磁性和低密度為特征的中酸性巖體分布，結合二者，圈定了銅陵礦集區(qū)巖體在地表投影分布邊界（圖11），分布范圍總體比地表出露要稍微大一些，這反映了巖體在深部的最大分布范圍，也即地表出露的多為小巖株，隨著深度增加，相鄰的巖株逐漸連為一體，形成較大的巖體或巖基.在銅陵隆起區(qū)北側覆蓋區(qū)、F3南側的鐘鳴鎮(zhèn)西側識別出兩個隱伏巖體，推測為閃長巖體.

4.4.4 找礦指示

銅陵礦集區(qū)以矽卡巖型、斑巖型和熱液性礦床為主，大部分金屬礦床與斷裂和巖體關系密切，區(qū)內已知礦床和礦點（如銅官山、獅子山、鳳凰山礦田及五貴橋、大吉嶺、舒家店等礦床（點））均位于巖體上方或巖體外側.在一些已知大礦田中，推斷的巖體成群分布，這個現(xiàn)象說明，本區(qū)礦床的形成與巖體之間具有密切的關系，換言之，隱伏巖體和斷裂構造是找礦預測的重要依據（嚴加永等，2008）.從巖體推斷圖發(fā)現(xiàn)，施家沖巖體（圖10）以及戴家匯巖體，二者規(guī)模較大，但是，除戴家匯巖體周邊已發(fā)現(xiàn)有幾個礦化點（沙灘角、戴公山等）外，未見有其他礦床的分布.其中施家沖巖體地表出露面積較小，僅在施家沖（閃長巖）、姚家塘（閃長斑巖）零星出露，而航磁反演推測其深部有規(guī)模較大的巖體存在（嚴加永等，2009），說明其深部熱活動強烈，具有較好的找礦前景.戴家匯巖體規(guī)模同樣較大，其北部已經發(fā)現(xiàn)幾個礦床（點），在其北西側已經發(fā)現(xiàn)姚家?guī)X大型鉛鋅礦，該巖體周邊應該仍然有較大的找礦潛力.銅陵隆起北緣已知的礦床成因類型主要有（層控）熱液型、成礦熱液疊改型、斑巖型等，在淺表以（層控）熱液型礦化為主，近巖體部位，則發(fā)育層控熱液疊改型-矽卡巖型礦化，依據圍巖的不同及在深部則見有斑巖型礦化（許衛(wèi)等，2011），推測在F3斷裂附近推測的幾處隱伏巖體周邊，具有較大的深部找礦潛力，主攻礦種為鉛鋅礦和金礦.此外，在F3斷裂北側的繁昌火山巖盆地深部，也有尋找銅陵式礦床的第二找礦空間.

圖10 銅陵礦集區(qū)重磁多尺度邊緣檢測解譯結果

圖11 銅陵礦集區(qū)Tl11-3線反射地震剖面與重磁邊緣檢測綜合圖

圖12 跨越銅陵隆起與繁昌火山巖盆地的MT-Y2L線大地電磁反演結果

5 結論

（1）理論模型試驗和實例應用均表明，無論是重力數據還是磁力數據，多尺度邊緣檢測方法均能有效提取地質體的邊界信息，是區(qū)域構造劃分、斷裂系統(tǒng)厘定和隱伏巖體邊界圈定的有力手段.

（2）無論從重力多尺度邊緣檢測結果，還是從航磁多尺度邊緣結果分析，銅陵隆起區(qū)的斷裂系統(tǒng)以北東向為主導，均無任何證據表明銅陵礦集區(qū)存在所謂的“棋盤格”式斷裂系統(tǒng).

（3）根據重磁場提取的地質構造信息，結合銅陵礦集區(qū)斷裂和巖體控礦的特點，開展了找礦預測，認為戴家匯巖體和施家沖巖體周邊是尋找矽卡巖型銅礦的有利地段，繁昌火山巖盆地與銅陵隆起分界斷裂兩側是尋找熱液型金礦和鉛鋅礦的重要靶區(qū).

Agarwal R G, Kanasewich E R. 1971. Automatic trend analysis and interpretation of potential field data.Geophysics, 36（2）: 339-348. Archibald N, Gow P, Boschetti F. 1999. Multiscale edge analysis of potential field data.ExplorationGeophysics, 30（2）: 38-44.

Austin J R, Blenkinsop T G. 2008. The Cloncurry Lineament: Geophysical and geological evidence for a deep crustal structure in the Eastern Succession of the Mount Isa Inlier.PrecambrianResearch, 163（1-2）: 50-68.

Canny J. 1986. A computational approach to edge detection.IEEETransactionsonPatternAnalysisandMachineIntelligence, PAMI-8（6）: 679-698.

Chen H S, Zhang Y H, Xu S W. 1999. Lithospheric Structure and Tectonic Characteristics and Oil and Gas Resources Evaluation （in Chinese）. Beijing: Geological Publishing House, 1-100.

Chen Y L, Liu D Y. 2001. A new method for automatic extraction of ridge and valley axes from DEM.JournalofImageandGraphics（in Chinese）, 6（12）: 1230-1234.

Chu G Z. 1992. Shizishan orefield tectonics and the characteristic of its control over rocks and ores.GeologyofAnhui（in Chinese）, 2（2）: 1-14.

Chu G Z, Li D X. 1992. Bedding slipping structures control on the “multistorey” ore deposits, in the Shizishan ore field of Anhui.Geoscience（in Chinese）, 6（4）: 504-513.

Cooper G. 2004. The stable downward continuation of potential field data.ExplorationGeophysics, 35（4）: 260-265.

Cordell L, Grauch V J S. 1985. Mapping basement magnetization zones from aeromagnetic data in the San Juan basin, New Mexico.∥ 1982 SEG Annual Meeting. Society of Exploration Geophysicists, 246-247.

Deng Z, Lü Q T, Yan J Y, et al. 2012. The three-dimension structure and the enlightenment to the regional prospecting of the Jiujiang-Ruichang district.ChineseJ.Geophys. （in Chinese）, 55（12）: 4169-4180, doi: 10.6038/j.issn.0001-5733.2012.12.029.

Du D W, Ma S Z. 1996. Approach for automatic linear feature extraction from gravity and magnetic data.ComputingTechniquesforGeophysicalandGeochemicalExploration（in Chinese）, 18（4）: 320-324.

Eaton D, Vasudevan K. 2004. Skeletonization of aeromagnetic data.Geophysics, 69（2）: 478-488.

Gao Q, Chen F D. 1993. Discussion on automatic extraction and identification information from gravity and magnetic image.ComputingTechniquesforGeophysicalandGeochemicalExploration（in Chinese）, 15（2）: 122-128.

Grauch V J S, Cordell L. 1987. Limitations of determining density or magnetic boundaries from the horizontal gradient of gravity or pseudogravity data.Geophysics, 52（1）: 118-121.

Holden D J, Archibald N J, Boschetti F, et al. 2000. Inferring geological structures using wavelet-based multiscale edge analysis and forward models.ExplorationGeophysics, 31（4）: 617-621.

Hornby P, Boschetti F, Horowitz F G. 1999. Analysis of potential field data in the wavelet domain.GeophysicalJournalInternational, 137（1）: 175-196.

Le L H T, Nyland E. 1990. Pattern analysis of seismic records.Geophysics, 55（1）: 20-28.

Li D X, Tan Y A. 1989. S-shaped structures of restrictive type & its simulating experiment-tanking the Tongling area as an example.Geoscience（in Chinese）, 3（3）: 309-318.

Li Q, Vasudevan K, Cook F A. 1997. Seismic skeletonization: A new approach to interpretation of seismic reflection data.JournalofGeophysicalResearch, 102（B4）: 8427-8445.

Liu J L, Li Q C, Zhao B. 2007. New detection techniques of geologic boundaries using potential-field data and its application in the Shan′xi PALEO-Structure zone and faults.JournalofEngineeringGeology（in Chinese）, 15（4）: 569-574.

Liu W C, Li D X, Gao D Z. 1996. Analysis of the time sequence of compounding of structural deformation systems and the resulting effects in Tongling area.JournalofGeomechanics（in Chinese）, 2（1）: 42-48.

Lu S Y, Cheng Y C. 1990. An iterative approach to seismic skeletonization.Geophysics, 55（10）: 1312-1320.

Lü Q T, Yan J Y, Shi D N, et al. 2013. Reflection seismic imaging of the Lujiang-Zongyang volcanic basin, Yangtze Metallogenic Belt: an insight into the crustal structure and geodynamics of an ore district.Tectonophysics, 606: 60-77.

Lü Q T, Dong S W, Shi D N, et al. 2014. Lithosphere architecture and geodynamic model of Middle and Lower Reaches of Yangtze Metallogenic Belt: A review from SinoProbe.ActaPetrologicaSinica（in Chinese）, 30（4）: 889-906.

Lü Q T, Liu Z D, Yan J Y, et al. 2015. Crustal-scale structure and deformation of Lu-Zong ore district: Joint interpretation from integrated geophysical data.Interpretation, 3（2）: SL39-SL61.

Ma X Y, Ge H Q. 1989. Precambrian crustal evolution of eastern Asia.JournalofSoutheastAsianEarthSciences, 3（1-4）: 9-15.

Miller H G, Singh V. 1994. Potential field tilt—a new concept for location of potential field sources.J.Appl.Geophys., 32（2-3）: 213-217.

Murphy F C. 2005. Composition of multi-scale wavelets （WORMS） in the potential field of the Mt Isa region. I2+3 final report, pmdCRC, 243-259.

Niu B H, Sun S Y, Zhang Z J, et al. 2001. Polynomial Radon transform.ChineseJ.Geophys. （in Chinese）, 44（2）: 263-271.

Tang Y C, Wu Y C, Chu G Z. 1998. Copper Gold Polymetallic Deposit Geology of Anhui Area along the Yangtze River （in Chinese）. Beijing: Geological Publishing House, 1-351.

Vassilas N, Vaiopoulos D, Charou E, et al. 1999. Efficient satellite image clustering and classification in land-cover categories using self-organizing maps.TechnicalChronicles-ScientificEditionoftheTechnicalChamberofGreece, 99: 16-25.

Verduzco B, Fairhead J D, Green C M, et al. 2004. New insights into magnetic derivatives for structural mapping.TheLeadingEdge, 23（2）: 116-119.

Wang H Z, Mo X X. 1995. An outline of the tectonic evolution of China.Episodes, 18（1-2）: 6-16.

Wang S L, Ning S N, Ling Y Z, et al. 1998. Computer-aided extraction of structural information from gravity and magnetic data by Hough transformation.JournalofChinaCoalSociety（in Chinese）, 23（4）: 342-346.

Wijns C, Perez C, Kowalczyk P. 2005. Theta map: Edge detection in magnetic data.Geophysics, 70（4）: L39-L43.

Wu C L, Gao Q M, Guo H P, et al. 2010. Petrogenesis of the intermediate-acid intrusive rocks and zircon SHRIMP dating in Tongling, Anhui, China.ActaPetrologicaSinica（in Chinese）, 26（9）: 2630-2652.

Wu C L, Dong S W, Guo X Y. 2013. China Tongling Intermediate Acid Intrusive Rocks （in Chinese）. Beijing: Geological Publishing House, 1-220.

Wu G G, Zhang D, Zang W S. 2003. Tectonic slippage and layered mineralization characteristics in Tongling ore concentration area.ScienceinChinaSer.D（in Chinese）, 33（4）: 300-308.

Xia L Y, Wu H N, Bai G J, et al. 2008. Research on enhancing weak signal technology and recognition of linear structures using aerial-magnetic data in the Qaidam Basin.ProgressinGeophysics（in Chinese）, 23（4）: 1058-1062.

Xing F M, Xu X. 1996. High-potassium CALC-alkaline intrusive rocks in Tongling area, Anhui province.Geochimica（in Chinese）, 25（1）: 29-38.

Xiong S Q, Ding Y Y, Li Z K. 2014. A new understanding on the pattern of deep faults in Xizang and the southwestern Sanjiang area.ChineseJ.Geophys. （in Chinese）, 57（12）: 4097-4109, doi: 10.6038/cjg20141221.

Xu W, Ding X G, Wu L B, et al. 2011. Metallogenic features and ore prospecting potential at the north rim of the Tongling uplift, Anhui.GeologyofAnhui（in Chinese）, 21（2）: 138-142.

Xu X C, Fan Z L, He J, et al. 2014. Metallogenic model for the copper-gold-polymetallic deposits in Shizishan ore-field, Tongling, Anhui Province.ActaPetrologicaSinica（in Chinese）, 30（4）: 1054-1074.

Yan J Y, Teng J W, Lü Q T. 2008. Geophysical exploration and application of deep metallic ore resources.ProgressinGeophysics（in Chinese）, 23（3）: 871-891.

Yan J Y, Lü Q T, Meng G X, et al. 2009. Aeromagnetic 3D inversion imaging for intermediate-acid intrusive bodies and its indication significance of deep ore prospecting in Tongling ore concentration district.MineralDeposits（in Chinese）, 28（6）: 838-849.

Yan J Y, Lü Q T, Meng G X, et al. 2011. Tectonic framework research of the lower and middle Yangtze metallogenic belt based on gravity and magnetic multi-scale edge detection.ActaGeologicaSinica（in Chinese）, 85（5）: 900-914.

Yang W C, Sun Y Y, Hou Z C, et al. 2015. An multi-scale scratch analysis method for quantitative interpretation of regional gravity fields.ChineseJ.Geophys. （in Chinese）, 58（2）: 520-531, doi: 10.6038/cjg20150215.

Yang Y S, Li Y Y, Liu T Y, et al. 2003. The differential characteristic of the wavelet details and its application in fault analysis of gravity field.GeologyandProspecting（in Chinese）, 39（1）: 41-44.

Zhang J S. 2006. The present situation of the research on the automatic interpretation of potential data and its significance.ActaGeoscienticaSinica（in Chinese）, 27（6）: 609-612.

Zhang K, Yan J Y, Lü Q T, et al. 2014. The crust-mantle conductivity structure of Nanjing （Ning）-Wuhu （Wu） in the Middle and Lower Reaches of Yangtze River: Broadband magnetotelluric sounding research.ActaPetrologicaSinica（in Chinese）, 30（4）: 966-978.

Zhang L L, Hao T Y, Wu J S, et al. 2006. Application of image enhancement techniques to potential field data.AppliedGeophysics, 2（3）: 145-152.

Zhang Y, Zhang S X, Liang Q, et al. 2015. Application of boundary identifying technologies using gravity and magnetic maps in three-dimensional geological mapping of western Junggar area.EarthScience-JournalofChinaUniversityofGeosciences（in Chinese）, 40（3）: 431-440.

Zhao X G, Wu H N, Bai G J, et al. 2008. Magnetic and gravity data processing method and imaging techniques for faulted structure interpretation.ProgressinGeophysics（in Chinese）, 23（2）: 414-421.

Zhong G X, Zhou T F, Yuan F, et al. 2014. LA-ICPMS U-Pb zircon age and molybdenite Re-Os dating of Yaojialing large zinc-gold polymetallic deposit, Tongling, Anhui Province, China.ActaPetrologicaSinica（in Chinese）, 30（4）: 1075-1086.

Zhou Y. 1992. Application of Radon transforms to the processing of airborne geophysical data [Ph. D. thesis]. The Netherlands: Delft University of Technology, 105-160.

附中文參考文獻

陳滬生, 張永鴻, 徐師文. 1999. 下?lián)P子及鄰區(qū)巖石圈結構構造特征與油氣資源評價. 北京: 地質出版社, 1-100.

陳永良, 劉大有. 2001. 一種新的山脊線和山谷線自動提取方法. 中國圖象圖形學報, 6（12）: 1230-1234.

儲國正. 1992. 銅陵獅子山礦田構造及其控巖控礦作用的研究. 安徽地質, 2（2）: 1-14.

儲國正, 李東旭. 1992. 順層滑動構造對安徽獅子山礦田“多層樓”礦床的控制. 現(xiàn)代地質, 6（4）: 504-513.

鄧震, 呂慶田, 嚴加永等. 2012. 九江—瑞昌礦集區(qū)的3D結構及對區(qū)域找礦的啟示. 地球物理學報, 55（12）: 4169-4180, doi: 10.6038/j.issn.0001-5733.2012.12.029.

杜德文, 馬淑珍. 1996. 一種重磁特征線的自動提取方法. 物探化探計算技術, 18（4）: 320-324.

高強, 程方道. 1993. 重磁圖像信息計算機自動提取及識別方法探討. 物探化探計算技術, 15（2）: 122-128.

李東旭, 譚以安. 1989. 限制型S狀構造及其模擬——以銅陵地區(qū)為例. 現(xiàn)代地質, 3（3）: 309-318.

劉金蘭, 李慶春, 趙斌. 2007. 位場場源邊界識別新技術及其在山西古構造帶與斷裂探測中的應用研究. 工程地質學報, 15（4）: 569-574.

劉文燦, 李東旭, 高德臻. 1996. 銅陵地區(qū)構造變形系統(tǒng)復合時序

及復合效應分析. 地質力學學報, 2（1）: 42-48.

呂慶田, 董樹文, 史大年等. 2014. 長江中下游成礦帶巖石圈結構與成礦動力學模型——深部探測（SinoProbe）綜述. 巖石學報, 30（4）: 889-906.

牛濱華, 孫春巖, 張中杰等. 2001. 多項式Radon變換. 地球物理學報, 44（2）: 263-271.

唐永成, 吳言昌, 儲國正. 1998. 安徽沿江地區(qū)銅金多金屬礦床地質. 北京: 地質出版社, 1-351.

王四龍, 寧書年, 凌飴棕等. 1998. 利用霍夫變換機助提取重磁數據構造信息. 煤炭學報, 23（4）: 342-346.

吳才來, 高前明, 國和平. 2010. 銅陵中酸性侵入巖成因及鋯石SHRIMP定年. 巖石學報, 26（9）: 2630-2652.

吳才來, 董樹文, 郭祥焱. 2013. 中國銅陵中酸性侵入巖. 北京: 地質出版社, 1-220.

吳淦國, 張達, 臧文栓. 2003. 銅陵礦集區(qū)構造滑脫與分層成礦特征研究. 中國科學D輯: 地球科學, 33（4）: 300-308.

夏玲燕, 吳漢寧, 柏冠軍等. 2008. 柴達木盆地航磁資料微弱信息增強技術研究及在線性構造識別中的應用. 地球物理學進展, 23（4）: 1058-1062.

邢風鳴, 徐祥. 1996. 銅陵地區(qū)高鉀鈣堿系列侵入巖. 地球化學, 25（1）: 29-38.

熊盛青, 丁燕云, 李占奎. 2014. 西藏及西南三江深斷裂構造格局新認識. 地球物理學報, 57（12）: 4097-4109, doi: 10.6038/cjg20141221.

許 衛(wèi), 丁希國, 吳禮彬等. 2011. 安徽銅陵隆起北緣的成礦作用特征及找礦潛力. 安徽地質, 21（2）: 138-142.

徐曉春, 范子良, 何俊等. 2014. 安徽銅陵獅子山礦田銅金多金屬礦床的成礦模式. 巖石學報, 30（4）: 1054-1074.

嚴加永, 滕吉文, 呂慶田. 2008. 深部金屬礦產資源地球物理勘查與應用. 地球物理學進展, 23（3）: 871-891.

嚴加永, 呂慶田, 孟貴祥等. 2009. 銅陵礦集區(qū)中酸性巖體航磁3D成像及對深部找礦方向的指示. 礦床地質, 28（6）: 838-849.

嚴加永, 呂慶田, 孟貴祥等. 2011. 基于重磁多尺度邊緣檢測的長江中下游成礦帶構造格架研究. 地質學報, 85（5）: 900-914.

楊文采, 孫艷云, 侯遵澤等. 2015. 用于區(qū)域重力場定量解釋的多尺度刻痕分析方法. 地球物理學報, 58（2）: 520-531, doi: 10.6038/cjg20150215.

楊宇山, 李媛媛, 劉天佑等. 2003. 小波細節(jié)的微分特征及其在重力場斷裂分析中的應用. 地質與勘探, 39（1）: 41-44.

張季生. 2006. 位場自動反演技術的研究現(xiàn)狀及意義. 地球學報, 27（6）: 609-612.

張昆, 嚴加永, 呂慶田等. 2014. 長江中下游南京（寧）—蕪湖（蕪）段深部殼幔電性結構——寬頻大地電磁測深研究. 巖石學報, 30（4）: 966-978.

張壹, 張雙喜, 梁青等. 2015. 重磁邊界識別方法在西準噶爾地區(qū)三維地質填圖中的應用. 地球科學——中國地質大學學報, 40（3）: 431-440.

趙希剛, 吳漢寧, 柏冠軍等. 2008. 重磁異常解釋斷裂構造的處理方法及圖示技術. 地球物理學進展, 23（2）: 414-421.

鐘國雄, 周濤發(fā), 袁峰等. 2014. 安徽銅陵姚家?guī)X鋅金多金屬礦床成巖成礦年代學研究. 巖石學報, 30（4）: 1075-1086.

（本文編輯 何燕）

Identification and extraction of geological structure information based on multi-scale edge detection of gravity and magnetic fields: An example of the Tongling ore concentration area

YAN Jia-Yong1,2, Lü Qing-Tian2,3, CHEN Ming-Chun4, DENG Zhen1,2, QI Guang1,2, ZHANG Kun1,2， LIU Zhen-Dong1,2, WANG Jie1,2, LIU Yan1,2

1MLRKeyLaboratoryofMetallogenyandMineralAssessment,InstituteofMineralResources,ChineseAcademyofGeologicalSciences,Beijing100037,China2ChinaDeepExplorationCenter-SinoProbeCenter,ChineseAcademyofGeologicalSciences,Beijing100037,China3InstituteofGeophysicalandGeochemicalExploration,ChineseAcademyofGeologicalSciences,HebeiLangfang065000,China4SinopecGeophysicalCorporationYunnanBranch,Kunming650233,China

Gravitational and magnetic fields are the integrated response of density and magnetism of subsurface geological bodies, which contain abundant information about geological structure. How to identify and extract them effectively is the key to understand subsurface structure. Based on summary of the research progress in structural information extraction of gravitational and magnetic fields, we attributed such effort to the edge enhancement and detection of gravitational and magnetic fields. The contrast experiment of common methods of edge detection on a theoretical model shows that the multi-scale edge detection method can accurately delineate the boundary of the model from the gravitational and magnetic anomalies. It is proved that this method is suitable for recognition and extraction of structural information. Finally, we applied this method to the actual processing of gravity and magnetic data acquired from the Tongling ore concentration area, the middle and lower reaches of the Yangtze River. The results reveal the main structural faults and determine the edge of the Tongling uplift. These faults trend mainly in the northeast direction and the so called “checkerboard”-like fault system does not exist. We delineated the distribution boundary of plutons according to multi-scale edge detection and found 2 canceled plutons in the north of the Tongling ore concentration area. We predicted that the surrounding of Shijiachong and Daijiahui plutons are the prospective targets for skarn-type and porphyry-type copper or gold deposits. And both sides of the fault between the Tongling uplift and Fanchang volcanic basin are important target areas for hydrothermal-type lead-zinc and gold deposits. In summary, the research results show that multi-scale edge detection of gravitational and magnetic fields can provide much information for recognizing regional tectonics and prospecting prediction. This work also indicates that this method can be applied to similar fields.

Gravity and magnetic fields; Multi-scale edge detection; Geology structure; Identification and extraction; Tongling ore concentration area

“十二五”國家科技支撐計劃課題（2011BAB04B01）、國家深部探測專項第3項目（SinoProbe-03）、中國地質科學院基本科研業(yè)務費專項經費（YYWF201526）、地質調查項目（1212011220243）和國家自然科學基金項目（41574133，41104061）聯(lián)合資助.

嚴加永，男，副研究員，從事礦產資源勘查和深部探測研究.E-mail：yanjy@163.com

10.6038/cjg20151210.

10.6038/cjg20151210

P631

2015-05-22，2015-10-09收修定稿

嚴加永, 呂慶田, 陳明春等. 2015. 基于重磁場多尺度邊緣檢測的地質構造信息識別與提取——以銅陵礦集區(qū)為例.地球物理學報，58（12）:4450-4464,

Yan J Y, Lü Q T, Chen M C, et al. 2015. Identification and extraction of geological structure information based on multi-scale edge detection of gravity and magnetic fields: An example of the Tongling ore concentration area.ChineseJ.Geophys. （in Chinese）,58（12）:4450-4464,doi:10.6038/cjg20151210.