基于三維激電勘探的綜合地學信息三維找礦模型

胡玉平，張廣純，高珍權，趙英楠，張巨偉，張平，李偉，劉牧星

（1.有色金屬礦產地質調查中心，北京 100012；2.國城礦業股份有限公司，北京 100070）

0 前言

在地質找礦預測評價工作中，物探專家希望像地質專家建立的放之世界皆準的“成礦模式或找礦模型”一樣，建立一個基于“地球物理勘探技術”的具有“高度綜合、抽象概括”的“找礦模型”用來找礦預測。但由于地球物理數據的多解性等特點，地球物理找礦標志只能作為一種地質找礦的間接標志（王鐘等，1996），在地質人員的眼中，無非是幾種物性的高中低搭配組合，相比地球化學標志，在指導找礦方面給予的重視程度不夠，盡管如此，地球物理勘探仍然是地質找礦中不可或缺的勘查技術手段。由于受當時技術條件的限制，作為只提供間接找礦標志的地球物理勘探技術，在建立“地質-地球物理-地球化學找礦模型”中只能起到輔助作用。

由于缺少直接的找礦標志，可利用的礦化信息少，隱伏礦（體）找礦預測具有探索性強、風險大的特點（王慶乙和胡玉平，2004）。地球物理勘探技術具有大而可控制的探測深度，可以通過天空、地面、地下（鉆孔或坑道）進行三維探測，以快速地獲取勘查區地下各類地質體的物探信息，為找礦預測提供其它勘探技術難以獲得的深部找礦信息。因此，應利用地球物理勘探技術，先給勘查區做個“CT”（徐飛等，2016），在構建“三維地質體模型”的基礎上，建立綜合地學信息的三維找礦模型，為找礦預測提供信息。

1 綜合地學信息三維找礦模型的主要內容

與前人提出的“高度綜合、抽象概括”的“綜合地學信息找礦模型”（徐飛等，2016）不同，綜合地學信息三維找礦模型是基于地球物理勘查技術，綜合地、化等找礦信息，構建勘查區“具體的、疊加綜合找礦信息（實體模型+綜合信息疊加+找礦標志）的三維地質模型”，具有全局觀、真實性、形象化等特點。

綜合地學信息三維找礦模型包含以下三個層面的內容。

1.1 “CT”勘查區

以綜合地球物理勘查技術為主，通過野外數據采集、數據預處理、三維反演等方法，獲取地下地質體三維物性分布特征；結合地質、化探、遙感和鉆探等資料，構建地下三維地質體；為研究“成礦地質體”（葉天竺，2013）的空間分布特征提供信息。

1.2 綜合地學信息找礦標志

地質異常是在物質組成、結構、構造或成因序次上與周圍環境具有顯著差異的地質體組合（趙鵬大等，1999），地質異常與物化探異常之間存在著耦合和套合的空間關系，地質標志、物探標志和化探標志是產生地質異常的與成礦有關的各種因素的集合，物探標志是指關于地質體的物性的辯識特征。它是立體填圖工作中劃分各種地質體的主要參數之一，是構建成礦地質體等的重要信息，也是地質找礦預測的一個間接（或直接）找礦標志。

1.3 信息融合、挖掘與三維建模

在出現三維可視化軟件之前，地質人員表達三維地學數據所采用的方法主要是基于二維紙質圖件的剖面圖、中段圖、縱投影圖、柵欄圖、序列剖面圖等傳統方法。現在，地質人員可以使用三維地質建模軟件，構建地下三維地質體模型，提取各種找礦地質信息，利用其強大的互交式空間數據處理和分析工具進行數據融合與挖掘，提取各種找礦地質信息。

2 “CT”勘查區的勘查技術

地球物理勘探（簡稱物探）的種類很多，如果按研究巖（礦）石的物性特征可分為重磁勘探方法、地震勘探方法、激發極化法、電磁感應方法等。

激發極化法是電法勘探類理論和反演軟件較為成熟的技術方法，由于提供的參數多、效果好，一直作為地質找礦的“地球物理勘探”方法之一。目前，高精度、抗干擾的激電設備和三維反演軟件為開展三維激電勘探提供了物質條件，三維激電勘探方法是以地-地或井（坑道）-地方式，采用三極或四極裝置采集數據，使用反演軟件獲取地下三維電性資料，結合其它物探資料，開展三維地質體立體填圖。

從成本效應和技術成熟度講，三維激電勘探可以作為“CT”勘查區的首選勘探技術。三維激電勘探是常規激電勘探的擴展，其理論、工作方法手段與常規激電一樣。具有地面和地下全域空間采集數據、測線（點）多次覆蓋、采集信息量大、探測深度大、旁側影響小、縱向橫向分辨率高、參數多（電阻率、極化率、金屬因子、激電電阻率等）、反演結果的人為因素少等特點。

圖1 “CT”勘查區技術集成示意圖

3 三維地質模型構建準則

由于成礦地質活動一般較為復雜，地層巖性變化較大，根據物探資料，把每個地層區分開來較為困難，因此在構建礦區三維地質體模型時，應根據成礦類型、鉆孔資料和物探三維反演信息以及巖、礦石物性資料，采取簡化方式劃分地質體。大致可以分為以下幾個：

（1）圍巖

把成礦時期后與成礦作用無關的地層或巖體歸為圍巖。如果地層或巖體物性差異較大且對有找礦指示作用的，可以細分成多組地質體。

（2）近礦圍巖

把與成礦同期、受成礦地質作用能量輻射弱的一類地質體歸為近礦圍巖。它具有弱（無）蝕變或礦化特征。

（3）成礦地質體

成礦作用類型不同，成礦地質體也不一樣，實際工作中應根據具體的成礦作用來確定成礦地質體。

①類礦地質體

根據地球物理找礦標志的特點，我們把與成礦地質體有密切關聯的一類地質體稱為類礦地質體。類礦地質體因成礦類型不同有所區別，需要根據特定的物性標志來確定，如激電異常可以作為劃分類礦地質體的通用的特定的物性標志；強磁性和高密度可以作為如含磁鐵礦或超基性鎳銅礦特定的物性標志。類礦地質體包含蝕變地質體和礦（化）體，是物探探測的目標物或目的物。

②控礦巖體

巖漿成礦作用包括火山噴發作用和巖漿侵入作用、巖漿期后熱液作用。從數量上講，與巖漿活動相關的成礦類型占大多數。有些巖體可能是成礦地質體的一部分或全部，如超基性巖體、斑巖巖體和次火山巖等。有的巖體含礦也有的不含礦。因此，應根據礦床成因和成礦地質作用來確定是否把巖體單獨歸為一類地質體。

（4）基底圍巖

我們把成礦時期前與成礦作用無關的深部地層或巖體歸為基底圍巖。如果地層或巖體物性差異較大且對找礦有指示作用的，可以細分成多組地質體。

4 綜合地學信息三維找礦建模的技術流程

綜合地學信息三維找礦建模就是在現代地質找礦理論的指導下，在構建勘查區地下三維地質體的基礎上，充分利用地質找礦的先驗經驗，提取與成礦作用有關的各種地質找礦標志，指導找礦。

基于三維物性填圖的綜合地學信息找礦建模包含兩方面的內容：基于綜合地、物、化、鉆等資料，通過三維物性模型構建的三維地質體模型；根據勘查區成礦地質體的地質背景或環境的地質、地球物理、地球化學特征信息，通過分析總結、歸納集成，建立綜合地學信息三維找礦模型。

主要技術流程：

（1）收集和整理工作區的地質、物化遙資料，根據已有的工作和相關的研究成果確定工作區的成礦模式、礦床類型和成礦地質體。

（2）通過對地球物理資料的數據處理、三維反演和解釋，分析、總結工作區物性分布特征，構建三維物性模型。歸納總結工作區巖、礦石的物性參數特征，結合地質等資料，通過空間數據分析、處理等手段，實現三維物性模型到三維地質體的轉換。

圖2 綜合地學信息三維找礦建模流程示意圖

（3）綜合分析總結工作區地、物、化等資料和成礦控制因素，根據各種與成礦作用有關聯的信息進行空間分析和數據融合，圈定成礦地質體和賦礦空間，確定其規模、產狀和空間分布特征。

（4）歸納總結本區找礦預測的地質標志、物探標志、化探標志，建立綜合地學信息三維地質找礦模型，圈定找礦靶區。

由于地質找礦工作的復雜性，地質勘查貫穿礦產資源開發的全過程，找礦預測是一個不斷認識-驗證-再認識的實踐活動。每個勘探區應根據鉆孔或工程驗證結果，總結分析三維地質找礦模型的存在問題，豐富和完善找礦模型的內容，指導下一步的地質找礦預測評價工作。

5 結論

地質找礦在本世紀初經歷了一段“瘋狂”的時期后，現在基本觸底回歸常態，一些礦業公司加大了勘查力度。隱伏礦找礦一直是地質人員面臨的課題，由于礦體埋深大、人文干擾強，因此，如何采用有效的技術手段在礦集區或礦山深邊部開展地質找礦仍然是地質勘探者是思考的問題。近幾年，我們開展了以三維激電勘探為主的綜合信息找礦預測評價工作，為礦山深邊部找礦提供了豐富、詳實、直觀的三維找礦信息，預測效果好，見礦率高。因此，基于三維激電勘探的綜合地學信息三維找礦模型為開展深部找礦提供了一個可行的方案，也是今后找礦工作方法應用的趨勢。

圖3 綜合地學信息三維找礦建模成果集成示意圖

注 釋

①有色金屬礦產地質調查中心.2010.綜合地學信息三維找礦模型研究與應用[R].

② 有色金屬礦產地質調查中心.2019.內蒙古烏拉特后旗歐布拉格銅金礦區三維激電測深勘探報告[R].