地震方法在成矿构造探测中的应用——以东天山沙泉子地区为例

摘要

深部找矿新形势迫切需要新技术新方法的有力支撑，而传统的地质找矿方法仅仅对浅表矿具有较多认识和丰富的经验，重、磁、电等非震物探方法在隐伏矿的勘查和研究中也发挥了极其重要的作用，但是其有效探测深度浅、分辨率仍然较低。而矿床学家研究认为，矿床的形成、就位过程普遍受地质构造运动的制约，研究成矿构造系统不仅可以完善我们对成矿过程的理论认识，更可以指导和推进找矿工作的发展。地震探测技术以其大测深、高分辨率以及对构造的描述最为直观等优点越来越受到矿床学家和勘查地球物理学家的青睐。
　　新疆东天山沙泉子地区是重要的铜、铁、镍多金属成矿区，目前已发现了白石泉铜镍矿、天宇铜镍矿、天香铜镍矿、沙泉子铜矿和沙泉子铜铁矿以及沙泉子铅锌矿等多个矿床，该区出露大面积的元古宙片岩、片麻岩、混合岩等致密的结晶岩，受加里东期、海西期等多期次的构造-热事件的影响，岩浆岩发育齐全，规模巨大，构造形迹复杂而多不易识别，沙泉子深大断裂为该区重要的构造单元分界面和导矿断裂，深入了解和研究该区的成矿构造（断裂、岩体等）在深部的展布情况以及探寻矿床与成矿构造之间的内在联系是本课题的主要研究内容。受国土资源部公益性行业科研专项项目“深部多参数金属矿地震方法技术研究与示范”的资助，项目研究人员在新疆沙泉子地区（以天宇铜镍矿为重心）开展了地震方法试验，一方面为该区的深部构造的厘定提供地球物理依据，另一方面也为探寻地震方法在结晶岩区的有效性，总结找矿模式，推动地震方法找矿的发展。
　　论文研究采用了反射地震和初至层析成像结合的方法来控制研究区的浅、中、深构造:以反射地震探测中深部的大尺度的构造形态，以层析成像控制浅表的地质结构。
　　本论文针对研究目标和任务主要开展以下部分的研究:通过野外试验和室内分析，研究了结晶岩区的地震数据采集应对策略、资料处理方案和基于地震相的解释技术。
　　第一部分在对以往开展的地震试验工作经验的总结和分析研究区的地质构造、地表条件、干扰因素特点的基础上，开展了野外数据采集工作，并详细制定了相应的采集方案，取得了较好的原始数据:陡立的地质构造、低速带以及起伏地表的影响，都给数据的采集工作带了诸多的困难，制定好小道距、大排列的采集方案后，通过井深、药量试验，采用了10m井深、8kg药量的激发参数，并确定1495-0-5-0-2500的观测系统。
　　第二部分进行了原始数据特征的详细研究。通过初至折射静校正量的计算与应用发现该区的岩石高速特征使得静校正问题并不突出，但是也造成了高速的面波覆盖了整个记录，这对有效反射波识别造成了一定的难度。在通过多频带的窄带滤波后，确定了反射波和干扰波的频带，并由此确定了频率滤波和速度滤波结合的串联滤波方案;子波自相关谱的分析发现，该区多次波不发育，而地表一致性反褶积对子波进行了整形使其相位、振幅、波形趋于一致，利于CDP道集叠加;CVS高精度速度分析以及波场解释配合应用提高了速度拾取的准确性。层析成像采用初至波速度成像技术，并通过不同偏移距试验、网格试验、迭代次数试验确定了最终的反演参数:偏移距20-7000m，网格为5m×2.5m，迭代次数为10次。在采用了合理的资料处理方法和处理流程后，得到了高质量的反射地震剖面和速度结构剖面，构造形态清晰、信息丰富。
　　第三部分为基于地震相的构造解释。以该区成矿模式为指导，地质图为参考，采用线与区块的地震波场分析法勾勒断层延展情况、岩体、岩浆房形态等，并通过投影矿床、岩体位置分析构造的控矿作用以及该区的找矿潜力。
　　经过上述几方面的研究，得到了如下认识:
　　(1)小道距、小炮距、大排列、高覆盖次数的观测系统与大药量、基岩中激发的放炮方式是结晶岩金属矿区地震数据质量保障的关键技术要素。
　　(2)受观测系统的排列长度的限制，该区的层析成像能反映深约200m以内的浅部地质结构的速度变化。浅部的基性-超基性岩体在层析成像剖面上表现为局部高速异常。与断裂毗邻的其他几个局部高速异常体推测有含矿可能，为新的找矿方向。
　　(3)沙泉子断裂及其次级断裂为正花状构造样式。沙泉子断裂控制多级岩浆房的形成，并起着导矿作用，其次级断裂连通岩浆房，起着配矿、容矿的作用，并形成了矿床的不同岩相组合。也证实了前人对该区铜镍硫化物矿床成矿模式推测的正确性。
　　(4)测线范围内沙泉子断裂北侧中酸性岩浆岩发育，且与已发现的沙泉子铜铁矿、沙泉子铜矿毗邻，该类岩体与围岩接触部位具备较好的成矿条件。
　　(5)本次的地震方法试验经验可在一定程度上推广到其他地区的成矿构造探测。

目录

声明

摘要

第1章 前言

1．1 选题依据及研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 金属矿地震方法研究现状简述

1．2．2 沙泉子地区地质、物化探研究历史

1．3 存在的问题

1．4 目标任务

1．5 创新点

第2章 研究内容与技术路线

2．1 研究内容

2．2 技术路线

2．3 完成的工作量

第3章 研究区概况

3．1 交通地理概况

3．2 地质概况

3．2．1 研究区区域地质概况

3．2．2 地层

3．2．3 构造

3．2．4 岩浆岩

3．2．5 矿床

3．3 地震地质条件

第4章 研究区地震探测技术

4．1 野外地震数据采集

4．2 资料处理研究

4．2．1 反射波地震处理研究

4．2．2 层析成像处理研究

第5章 地震构造解析

5．1 地震法构造解析原理

5．2 研究区构造的地震波场特征

5．2．1 浅表结构速度特征

5．2．2 构造反射特征

5．3 成矿构造分析

5．3．1 研究区断裂系统特征

5．3．2 成矿过程简述和找矿潜力分析

5．4 地震找矿模式

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间取得学术成果