曹創(chuàng)華, 康方平,, 鄧 專, 柳建新

(1.湖南省地質(zhì)調(diào)查院, 長沙 410116;2.中南大學(xué) 地球科學(xué)與信息物理學(xué)院, 長沙 410083)

應(yīng)用基于互相關(guān)法的雙頻激電數(shù)據(jù)處理驗證化探異常
——以東昆侖成礦帶某斑巖型鉬銅礦為例

曹創(chuàng)華1, 康方平1,2, 鄧 專1, 柳建新2

(1.湖南省地質(zhì)調(diào)查院, 長沙 410116;2.中南大學(xué) 地球科學(xué)與信息物理學(xué)院, 長沙 410083)

由于實測數(shù)據(jù)存在人文誤差等干擾出現(xiàn)了相對真實值的偏差，從而引起對后期激電異常的判別帶來干擾。利用互相關(guān)法對東昆侖成礦帶某鉬銅多金屬礦的雙頻激電中間梯度法數(shù)據(jù)進行了處理，以復(fù)核地球化學(xué)巖石碎屑測量異常的有效性。首先介紹了互相關(guān)法的基本原理，并選擇兩個連續(xù)剖面進行了精細(xì)分析；其次在了解研究區(qū)地質(zhì)情況和地球化學(xué)原生暈測量結(jié)果的前提下，提出了處理激發(fā)極化數(shù)據(jù)的必要性；最后根據(jù)處理結(jié)果證實了此種方法處理的效果，并進行了成礦預(yù)測。結(jié)果表明：互相關(guān)法處理頻率域激電法參數(shù)Fs值普遍較小的情況具有明顯突出異常的作用，為今后斑巖型等品味較低的礦床勘探綜合研究提供借鑒。

互相關(guān)法； 雙頻激電法； 化探異常； 東昆侖

0 引言

對于有色金屬礦床地發(fā)現(xiàn)，激電掃面工作扮演著不可取代地縮小靶區(qū)的作用，其有效性已經(jīng)在各類礦床得到驗證[1-7]。特別是在地形條件較差的勘探區(qū)域，雙頻激電儀因輕便、供電裝置較小、異常反應(yīng)靈敏而得到了大力推廣，但在數(shù)據(jù)處理時由于其參數(shù)固有的特征還需研究和分析。

激電中間梯度法測量在礦調(diào)、區(qū)調(diào)近年來使用廣泛，對于不同的礦床其激電響應(yīng)特征強弱不同[5-7]。羅延鐘[1]提出利用多剖面互相關(guān)法，對浙江三門某含硫鉛鋅礦已知礦脈僅在3% ～5% 的背景上表現(xiàn)出視極化率6% ～8% 的低值異常進行了處理，對地質(zhì)找礦進行了有效地指導(dǎo)；丁憲華[7]利用多剖面互相關(guān)法利用直流激電法對蝕變巖型金礦進行了的視極化率處理，使得異常更加明顯，達到了突出激電異常的效果；呂功訓(xùn)等[8]利用能量比法和互相關(guān)法獲得獨立的快、慢橫波記錄和裂縫發(fā)育方位，增強了效果，處理掉了相關(guān)噪聲。這些研究都推進了互相關(guān)技術(shù)在數(shù)據(jù)處理中的發(fā)展，對于有色金屬礦床勘探，也是從物性差異明顯的鉛鋅礦礦床到差異一般的對蝕變巖型金礦床進行了有效評價。

極化率是直流激電的測量參數(shù)，而頻域激電的測量參數(shù)是幅頻率，兩者有聯(lián)系但測量數(shù)值具有差異[9]。李金銘[9]總結(jié)了無礦化巖石、礦化巖石和礦石的極化率常見值，表明巖石的極化率通常很低，一般不超過2%，個別達到4%～5%；通過雙頻激電法的定義和實測結(jié)果表明[6]：同類型的礦床頻率域激電法視幅頻率小于時間域激電法視極化率數(shù)值，這就意味著異常值和背景值絕對值之差更小，且實際測量中肯定存在隨機人文誤差，最終導(dǎo)致利用頻率域激電儀器(如雙頻激電儀)實測的視幅頻率參數(shù)發(fā)現(xiàn)激電異?？赡鼙弧半[藏”。

圖1 研究區(qū)地質(zhì)簡圖[6]Fig.1 Geologic schematic map of study area

斑巖型鉬銅礦床的品味往往較低，對應(yīng)的硫化物(硫化鉬、硫化銅和硫化鐵)等找礦物探異常標(biāo)志物也分布零散且稀少，利用頻率域激電儀器測量的視幅頻率背景值在0.6%～1.1%左右，視幅頻率值在1.8%有可能為礦致異常[6]，加之雙頻激電儀的SQ-3Q和SQ-5系列儀器的視幅頻率固有誤差為±0.2%[2]，所以對此類礦床的視幅頻率后期處理研究顯得尤為重要。筆者將選取東昆侖成礦帶某斑巖型鉬銅多金屬礦床預(yù)測研究為例，進行了物化探面上探測數(shù)據(jù)研究分析，利用互相關(guān)法佐證了地球化學(xué)異常對成礦預(yù)測的合理性，以期為廣大勘查地球物理技術(shù)人員提供參考。

1 地質(zhì)概況

研究區(qū)屬于東昆侖成礦帶的東南部；地理位置屬于都蘭縣，徑流沿昆中大構(gòu)造延展，察汗烏蘇河、青根河和沙柳河的流向呈近似平行展布，研究區(qū)內(nèi)海拔4 000 m以上的常年雪山為兩條主要河流提供水源，河流匯入柴達木盆地東南緣；研究區(qū)內(nèi)最高海拔為5 160 m，第四系廣泛分布于研究區(qū)中南部，北部和西南部存在火山巖分布，在地表地質(zhì)調(diào)查過程中，發(fā)現(xiàn)測區(qū)北部區(qū)偶見輝鉬礦化巖石分布于印支燕山其花崗巖中、中部發(fā)現(xiàn)孔雀石化、黃鐵礦化和硅化等成礦現(xiàn)象[10-12]。

研究區(qū)內(nèi)地層主要有：下元古界金水口群白沙河組、第三紀(jì)貴德群(NG)泥沙巖及第四紀(jì)全新統(tǒng)(Q4aLpl)沉積物。印支燕山期花崗巖廣泛分布于研究區(qū)，地表分布面積達80%以上。

2 互相關(guān)法及雙頻激電數(shù)據(jù)處理

研究區(qū)采取100 m×20 m的網(wǎng)度進行激電中間梯度法掃面工作，測線方向基本垂直研究區(qū)內(nèi)主要構(gòu)造的走向。工作中供電電流一般保證在500 mA以上，經(jīng)筆者統(tǒng)計：所測野外實測數(shù)據(jù)為7 882個，F(xiàn)s結(jié)果最大值為4%，但范圍較小，總體均值為1.21%。

在測量大量數(shù)據(jù)時，由于人文的偶然誤差和局部地質(zhì)地形等情況地干擾而形成隨機的干擾特征，礦致異常通常符合某些統(tǒng)計規(guī)律，采集平面數(shù)據(jù)時遇到的隨機干擾往往具有以下性質(zhì)[9]：

1)可加性。即野外測量的某條測線的Fs形成的關(guān)于坐標(biāo)x的函數(shù)f(x)是純粹有用信號s(x)和干擾信號n(x)的代數(shù)和[[9]：

f(x)=s(x)+n(x)

(1)

2)有零均值。這里指干擾的數(shù)學(xué)期望[9]為式(2)。

(2)

3)獨立性。即不同測線剖面、不同測點的隨機干擾之間或者干擾和物探異常之間互不相關(guān)，其中相關(guān)函數(shù)互相關(guān)后應(yīng)等于或接近于零[9]。

物探測線異常往往是連續(xù)的，可以利用異常剖面的變化特征，把兩條或者更多條剖面的數(shù)據(jù)進行互相關(guān)處理，可以減少隨機異常，突出實際異常的目的。

本次使用的雙頻激電頻率組合為3頻組的2 Hz和2/13 Hz組合，其中視幅頻率計算公式為[2]：

(3)

其中：ΔVL表示低頻電壓；ΔVH表示高頻電壓。

視電阻率計算公式為[1,2,7]：

(4)

其中：K為裝置參數(shù)。

筆者的處理對于連個不同剖面的視幅頻率值進行關(guān)于x坐標(biāo)的函數(shù)表示，即為f1(x)和f2(x)進行積分：

(5)

稱為該兩條剖面的互相關(guān)函數(shù)，可以看出是兩函數(shù)的卷積，可以得到式(6)。

f1(x)*f2(x)

(6)

即為實質(zhì)相同的一種線性插值濾波運算。

實際上我們實測的數(shù)據(jù)時有限區(qū)間的離散信號，則互相關(guān)函數(shù)可定義為式(7)。

(7)

式中兩個函數(shù)f1(x)和f2(x)都僅有v個離散的測點數(shù)據(jù)。

包括隨機干擾的離散函數(shù)為：

fi(xj)=Si(xj)+ni(xj)

(8)

式中：xj是剖面上第j個測點的測點號，將第i條和第i+1條剖面進行互相關(guān)處理，由式(8)依據(jù)卷積的定義和有關(guān)性質(zhì)可得出式(9)。

τ)+ni+1(xj-τ)]=

ni+1(xj-τ)+ni(xj)·si+1(xj-τ)+

ni(xj)·ni+1(xj-τ)=

Rsi,si+1(τ)+Rsi,ni+1(τ)+Rni,si+1(τ)+

Rni,ni+1(τ)

(9)

式中，因為按照定義噪聲干擾ni(x)和ni+1(x)之間和以及它們有用的異常si(x)和si+1(x)之間是相互獨立的，且ni(x)和ni+1(x)具有零均值的特點，所以綜上可以得到：

Rsi,ni+1(τ)≈Rni,ni+1(τ)≈Rni,si+1(τ)≈0

(10)

最終可得：

Ri,i+1(τ)≈Rsi,si+1(τ)

(11)

通過這樣處理可以達到改善數(shù)據(jù)質(zhì)量突出異常的目的。

互相關(guān)法處理選取測線14測線和15測線的360～460測點，每條剖面共計26個測點，利用上述方法進行處理，14線數(shù)據(jù)對應(yīng)f1(x)，15線數(shù)據(jù)對應(yīng)f2(x)函數(shù)，然后根據(jù)互相關(guān)程度在f2(x)基礎(chǔ)上對f1(x)進行處理，結(jié)果見圖2。由圖2可以看出，數(shù)據(jù)質(zhì)量得到了改善，數(shù)據(jù)跳變現(xiàn)象明顯減小，單個剖面變得更加圓滑，可以得出結(jié)論：最后經(jīng)過處理的14線已經(jīng)很少含有干擾信息，證實了這種方法對雙頻激電數(shù)據(jù)具有壓制隨機干擾和“恢復(fù)”異常的效果。

根據(jù)上述方法進行處理得到的結(jié)果如圖3(b)，

圖2 14號剖面面和15號剖面互相關(guān)計算及處理結(jié)果Fig.2 Cross correlation calculation and treatment results of section 14 and section 15(a)14線數(shù)據(jù)Fs原始曲線；(b)15線數(shù)據(jù)的Fs原始曲線；(c)兩個函數(shù)f1(x)和f2(x)對22個數(shù)據(jù)點進行的互相關(guān)計算結(jié)果；(d)經(jīng)過互相關(guān)處理后的14線處理結(jié)果

圖3 互相關(guān)法處理Fs前后結(jié)果圖Fig.3 Cross-correlation results before and after data processing of Fs(a)處理前；(b)處理后

圖3(a)為處理之前的結(jié)果，全區(qū)Fs最大值為4%，最小值為0%，處理后全區(qū)Fs最大變?yōu)?.177%，最小值變?yōu)?0.199%，突出了異常的峰值；處理前離散點相對較多，說明隨機干擾數(shù)據(jù)較多，而處理后得到了改善；處理前對構(gòu)造對區(qū)內(nèi)大構(gòu)造的反應(yīng)不明顯，而處理后高低幅頻率區(qū)域邊界變得明顯；特別值得注意的是，在研究區(qū)內(nèi)東北部出現(xiàn)了明顯的激電異常區(qū)。

結(jié)合電阻率分布特征，共發(fā)現(xiàn)有意義的異常5處(圖4)，由南向北分別命名為IP1、IP2、IP3、IP4、IP5。

3 地球化學(xué)異常評價

曹創(chuàng)華等[6]在研究區(qū)內(nèi)完成了1:10 000土壤巖屑地球化學(xué)測量元素異常圈定研究工作。

1)HT1號綜合異常位于工作區(qū)的東南區(qū)，異常由W、Sn、Mo、Cu、Bi、Au、Ag、Pb、Zn組成，規(guī)模較大評序值為23.23。其中W元素的峰值為2 666×10-6，面積3.144 km2；Mo元素的峰值為129×10-6，面積0.784 km2；Ag元素的峰值為5 000×10-9，面積達到0.468 km2；Pb元素的峰值為719×10-6，面積達到0.604 km2(表1)。該異常處于F1斷南東段的兩側(cè)，巖性為印支期花崗閃長巖，以及發(fā)育較多的花崗閃長斑巖脈，說明該異常區(qū)具有一定的找礦潛力。

圖4 雙頻激電掃面視幅頻率等值線三維地形投影Fs/%圖Fig.4 Dual frequency induced polarization apparent amplitude frequency scanning three-dimensional topographic contour projection表1 HT1號異常特征參數(shù)表Tab.1 Anomaly parameters table in HT1

編號元素最高值點數(shù)平均值異常下限襯度面積面金屬量HT1W266678618.2963.053.1449.58Sn57.153910.8471.552.1563.34Mo12919613.1443.290.7842.58Bi4626435.9157.180.2561.84Cu33226766.12401.651.0681.77Ag5000117522.602002.610.4681.22Pb71915147.55301.590.6040.96Zn521134134.60951.420.5360.76Co67.58819.30151.290.3520.45Ni79.47843.10351.230.3120.38Au11.7406.5632.190.160.35Sb4.32391.361.21.130.1560.18As61.6730.00201.500.0280.04

Au、Ag、元素含量單位:ω(x)×10-9,其他元素含量單位:ω(x)×10-6,測試單位：青海省有色地質(zhì)測試中心

HT1區(qū)為燕山期似斑狀鉀長花崗巖、鉀長花崗巖、細(xì)粒花崗巖與印支期花崗閃長巖的接觸帶附近。通過工程揭露圈出工業(yè)鉬礦體。HT1區(qū)是礦質(zhì)異常，具有較好的找礦潛力。

2)HT2該異常位于工作區(qū)的西南部，異常主要元素組合為Mo、W、Pb、Sn、Ag、Bi、Sb、Zn等元素(表2)。

3)HT3號綜合異常位于工作區(qū)的北西段，異常以Pb、W、Mo元素為主，伴有Ag、Zn、Sn、Bi、Au、Cu元素組成，異常套合好，異常評序值為9.27。其中Pb元素的峰值為2 154×10-6，面積達到0.816 km2；W元素的峰值為1 370×10-6，面積達到0. 264 km2； Mo元素的峰值為469×10-6，面積達到0.12 km2；Ag元素的峰值為5 000×10-9，面積達到0.384 km2。W、Mo、Pb、Ag元素具有明顯的濃集中心和濃度分帶(表3)。該異常處于F1斷裂的北西段兩側(cè)，巖性為印支期花崗閃長巖，說明該異常區(qū)具有一定的找礦潛力。

表2 HT2號異常特征參數(shù)表Tab.2 Anomaly parameters table in HT2

Au、Ag、元素含量單位:ω(x)×10-9,其他元素含量單位: ω(x)×10-6,測試單位：青海省有色地質(zhì)測試中心

表3 HT3號異常特征參數(shù)表Tab.3 Anomaly parameters table in HT3

Au、Ag、元素含量單位:ω(x)×10-9,其他元素含量單位: ω(x)×10-6,測試單位為青海省有色地質(zhì)測試中心

4)HT4號綜合異位于工作區(qū)的北東角(表4)，異常以W元素為主，伴有Mo、Ag、Sn、Pb等元素。規(guī)模評序值為11.89，屬丙類異常。其中W元素的峰值為7 517×10-6，面積達到0.316 km2；Mo元素的峰值為611×10-6，面積達到0.116 km2；Ag元素的峰值為2 607×10-9，面積達到0.332 km2；Pb元素的峰值為314×10-6，面積達到0.628 km2。W、Mo具有明顯的濃集中心和濃度分帶。綜合異常處于北西部出露的燕山期似斑狀鉀長花崗巖的接觸帶附近，各元素異常較為分散，分布于似斑狀鉀長花崗巖的四周，屬丙類異常。應(yīng)該對異常高值區(qū)擴大檢查，檢查異常的重現(xiàn)性，進一步追蹤異常源。

表4 HT4號異常特征參數(shù)表Tab.4 Anomaly parameters table in HT4

Au、Ag、元素含量單位:ω(x)×10-9,其他元素含量單位: ω(x)×10-6,測試單位為青海省有色地質(zhì)測試中心

綜上所述，異常較好的區(qū)域為HT1和HT2區(qū)域，HT3和HT4區(qū)域次之(圖5)。區(qū)內(nèi)Zn是根據(jù)異常下限的1、1.5、2、3倍劃分三個濃度分帶，W、Sb、Au、Ag、As是根據(jù)異常下限的1、3、8、22倍劃分三個濃度分帶，其他是根據(jù)異常下限的1、2、4、8倍劃分三個濃度分帶共分為內(nèi)、中、外三個濃度分帶。將各元素異常套繪在一起，據(jù)空間位置，確定綜合異常的元素組合，并統(tǒng)計綜合異常中各元素異常的地球化學(xué)特征參數(shù)，以此作為異常評價和評序的依據(jù)。

圖5 研究區(qū)內(nèi)土壤巖屑地球化學(xué)測試結(jié)果[6]Fig.5 Geochemical soil cuttings test results of the study area

4 綜合解釋及成礦預(yù)測

利用地質(zhì)、地球物理和地球化學(xué)信息綜合研究成礦異常，是國際上普遍采用的方法[13-16]，在研究區(qū)內(nèi)礦致信息的直接標(biāo)志為：地表銅鉬鉛鋅礦化露頭、圍巖裂隙中的孔雀石化、其次水系中斑巖銅礦轉(zhuǎn)石。間接標(biāo)志為：鉀長花崗巖脈、銅鉬礦化蝕變帶、礦體的圍巖主要為蝕變鉀長花崗巖。圍巖蝕變明顯，主要硅化、鉀化、其次為褪色化。鉀化：分布于近礦圍巖和礦體，是高溫?zé)嵋航淮a(chǎn)物。硅化：分布于礦體及礦化附近的圍巖裂隙中，與礦化關(guān)系密切，是高溫?zé)嵋航淮a(chǎn)物，斷層碎裂帶中也常見硅化，與礦化最密切的是鉀化、硅化。而物探異常以高幅頻率為主要特征、地球化學(xué)異常濃集中心和濃度分帶的分布重疊區(qū)域即為異常靶區(qū)。地質(zhì)物化探的疊合圖顯示(圖6)：圖3(a)和圖3(b)色標(biāo)一致，但圖3(a)中的東北部沒有異常的存在，事實上我們在激電法中間梯度法實際測量過程中發(fā)現(xiàn)其存在輝鉬礦化露頭，且據(jù)地球化學(xué)定量測試分析結(jié)果來看存在HT4異常區(qū)域，這就使得我們有必要重新研究原始資料，所以我們懷疑第一次繪制結(jié)果圖中的異常劃分有問題，但綜合分析得知異常下限計算估計合理，異常最好的中部顯示較為明確，最后筆者認(rèn)為可能是數(shù)據(jù)人文誤差造成的，對于這種礦化不明顯，品位低的斑巖型銅鉬礦床來說，由于其峰值較低，大部分?jǐn)?shù)據(jù)和巖石激發(fā)極化參數(shù)背景場響應(yīng)的參數(shù)值分離不明顯，筆者即嘗試?yán)闷拭婊ハ嚓P(guān)法進行處理，將對其在東昆侖高寒區(qū)的激電異常的斑巖型銅鉬礦床進行處理。處理結(jié)果見圖3(b)，可以清楚地看到異常得到了改善，處理結(jié)果更為合理，增強了異常信息。

最后經(jīng)證實新出現(xiàn)的IP5異常處鉆孔見礦，但仔細(xì)對照位置可以發(fā)現(xiàn)，化探HT4異常并不完全對應(yīng)物探異常(雖然大體位置存在異常)，經(jīng)地表調(diào)查此區(qū)內(nèi)碎石較多，筆者認(rèn)為是引起化探異常的巖石碎屑在地表發(fā)生了遷移，野外采集的巖石樣本位置發(fā)生了遷移。

圖6 研究區(qū)內(nèi)地質(zhì)-地球物理 -地球化學(xué)資料疊合圖Fig.6 Geology - geophysics - geochemistry superposition within the study area

互相關(guān)法處理斑巖型低峰值異常的雙頻激電面上數(shù)據(jù)，對大比例尺的成礦遠(yuǎn)景評價具有重要意義，證實了化探異常地存在真實性，是一種有效的數(shù)據(jù)處理和異常評價手段。特別是青藏高原東昆侖區(qū)域，由于部分火山巖巖石碎屑遍布山坡，對于物探電法接地不良好形成的人文誤差進行了一定程度的消除，提高了物探資料的可利用性。

研究區(qū)內(nèi)有意義的成礦靶區(qū)可分為三個區(qū)域：①物探IP1異常和IP3異常(對應(yīng)HT1區(qū)域和HT2區(qū)域)組成的區(qū)域，此區(qū)內(nèi)礦化體嚴(yán)格受構(gòu)造的控制，產(chǎn)于斑巖內(nèi)，硫化物較為豐富，前景最好；②物探IP5異常(對應(yīng)化探HT4區(qū)域)，此處海拔為全區(qū)最高，物探異常具有良好的定位，引起化探異常的巖石碎屑沿山體滑動而發(fā)生了遷移但對異?？梢远ㄐ?；③HT3化探異常區(qū)域，化探異常較為明顯，但物探激電沒有反應(yīng)，推斷其為非硫化物礦物引起(此處產(chǎn)出氧化礦等)，可以布設(shè)鉆探進行驗證。

5 結(jié)論

1)對于相對背景場更小的低品位斑巖型銅鉬礦床，雙頻激電法Fs參數(shù)利用互相關(guān)法處理面上數(shù)據(jù)，減少了采集數(shù)據(jù)過程中產(chǎn)生的人文等誤差及對激電異常評價地干擾。

2) 通過互相關(guān)法處理雙頻激電數(shù)據(jù)，在實例研究區(qū)“恢復(fù)”了新的激電異常區(qū)域，通過后期工作證實了地球化學(xué)巖石碎屑測量異常的有效性，對研究區(qū)內(nèi)的成礦預(yù)測評價起到了重要作用。

3) 互相關(guān)法處理雙頻激電面上數(shù)據(jù)，可為今后對斑巖型等品味較低的礦床綜合研究提供借鑒。

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Using correlation method dealing with dual frequency induced polarization's data to confirm the geochemical anomalies——the case study of a porphyry copper molybdenum in east Kunlun metallogenic belt

CAO Chuanghua1, KANG Fangping1, 2, DENG Zhuan1, LIU Jianxin2

(1.Geology Survey Institute of Hunan province，Changsha 410116, China；2.School of Geosciences and Info-Physics, Central South University, Changsha 410083, China)

It is hard to discriminate the later period IP abnormal because the measured data consists of human error interference in the relative deviation of the real value. The cross-correlation method is used to deal with east Kunlun metallogenic belt molybdenum and copper polymetallic deposits ladder dual-frequency IP data to check the effectiveness of the classic rock geochemical measurement anomaly in this article. Firstly, we introduce the basic principle of cross-correlation method, and analyses two continuous profile; secondly, we propose the necessity of processing induced polarization data under the precondition of the geology and geochemical primary halos measurement results of the study area; finally, we conduct metallogenic prediction according to the processing result. The results suggest that the cross-correlation method dealing with the smaller frequency domain IP method parameter Fs has obvious prominent role which provides valuable insights for the low taste deposit exploration and comprehensive study in the future.

correlation method; duel-frequency induced polarization method; geochemical anomalies; east Kunlun

2016-08-23 改回日期：2016-10-10

中國地質(zhì)調(diào)查局項目(DD20160029-16)

曹創(chuàng)華(1985-)，男，博士，工程師，主要從事地質(zhì)調(diào)查和地球物理勘查技術(shù)研究工作，E-mail：0404050825@163.com。

1001-1749(2017)04-0446-10

P 631.2

A

10.3969/j.issn.1001-1749.2017.04.04