高精度重力測量的意義范文

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《礦產與地質雜志》2014年第三期

1密度參數特征

密度差異是開展高精度重力測量的前提，為使測定的巖石密度能夠真實的反映區內各地層巖性的密度特征，除在五臺山地區附近采集了新鮮巖石露頭樣本外，其余均采用了鉆探巖芯標本。共測定324塊巖性標本，統計結果見表1。由統計表1可以看出，區內正常西山頭組火山巖與石平川巖體之間有明顯的密度差異，201塊西山頭組地層標本加權平均為2．650g／cm3；未蝕變的20塊鉀長花崗巖標本平均值為2．579g／cm3。西山頭組火山巖與巖體之間的密度差大致為0．071g／cm3，是引起區內重力異常的主要因素。該密度差在圖2中形成明顯的密度界面，給利用重力法探索石平川巖體隱伏形態特征提供了物性前提。

2高精度重力工作

2.1工作布置工作區地形較為復雜，一般為Ⅳ級，山高溝深，切割嚴重，設計測量總精度為±0．200×10－5m／s2，比例尺為1／2．5萬，局部為1／5萬，測點以自由網布設。為了盡量提高精度和工作效率，在測區建立兩個重力基點，進行相對重力測量。重力測量采用LACOSTE－D型金屬彈簧重力儀。礦區內已知見巖體鉆孔42個，考慮鉆孔分布因素在26個鉆孔旁進行了重力測量，為定量計算礦區火山巖蓋層厚度及隱伏巖體埋深提供依據。地形改正分近、中、遠3個區，近區半徑為0～20m，采用半儀器、結合目估分8方位繪制地形剖面，然后根據地形改正公式計算地形改正；中一區20～200m，采用1／1萬地形圖分4環讀取高程數據計算地形改正值，其中第一環為8方位，其余三環為16方位；中二區200～2000m，采用50m×50m網格節點高程進行地形改正；遠一區2～20km采用浙江省重力數據庫中1×1km節點網高程計算地改值，遠2區20～166．7km采用5′×5′節點高程計算地改值。

2.2異常特征對取得的重力異常數據進行250m×250m網格化后，編制了石平川礦區布格重力異常圖、剩余重力異常圖（圖3）、方向導數及垂向二次導數圖等。圖3中主要負異常基本呈弧形沿坦鋪—底黃洋—橫坑—尖背—底項分布，測區南部基本為正異常，此外長田附近有局部負異常。弧形負異常大致可分為坦鋪、底黃洋—橫坑、尖背—底項三個異常，石平川巖體即出露于橫坑內。由密度特征可知區內重力異常主要為巖體引起，可判斷負異常區巖體埋深較淺，正異常區火山巖蓋層較厚。

3火山巖蓋層厚度計算

3.1建立回歸方程將26個鉆孔的孔旁測量的剩余重力異常作為y變量，已知鉆孔的火山巖蓋層厚度作為x變量，將二者在散點圖上進行可視化（見圖1），由圖4可以看出26個鉆孔火山巖蓋層厚度與剩余重力異常值存在較明顯的線性變化規律，故可建立一元線性回歸方程推斷隱伏巖體蓋層厚度。利用26個鉆孔測量的剩余重力異常值與已知火山巖蓋層厚度，根據最小二乘法原理，聯立求得A＝503．3501B＝1158．5385。由此建立一元線性回歸方程為：H＝503．3501＋1158．5385△g為了檢驗所建立的回歸方程在多大程度上反映因變量與自變量的線性關系，對回歸方程的相關系數R進行了計算，計算R＝0．8779。雖然R的大小與回歸方程中自變量個數及樣本數大小有關，但是一般認為在樣本數至少是自變量個數的5～10倍時，所求的R是比較合適的，因此說明所建立的回歸方程是可靠的。

3.2精度檢驗及誤差分析將未參與建立回歸方程的鉆孔資料與利用回歸方程計算的火山巖蓋層厚度進行對比（表2），雖然個別鉆孔的相對誤差較大，但絕對誤差在測量的精度范圍內，而統計的平均相對誤差為23．93％。總體來看，本次重力測量在解釋巖體蓋層厚度方面是成功的而且效果較好。經分析導致計算誤差的原因可能為巖石密度不均勻造成的誤差。在密度參數研究中發現同一地層層位在不同地方密度有一定差異，如同屬J3x2－2地層的ZK880、ZK071、ZK001基本相同，密度在2．649～2．655g／cm3之間，而ZK032則為2．671g／cm3，均高出上述三個孔。為此，密度大的地區勢必使重力場局部增高，造成定量解釋中蓋層變厚，巖體埋深變深。

4巖體隱伏形態特征揭示

巖體蓋層厚度計算在剩余異常上進行，根據每個網格節點的剩余異常值（δg）用線性回歸方程求得節點的蓋層厚度（△H）并勾繪等值線圖，即可得到巖體蓋層等厚度圖（圖5）。從圖5中可以看到，區內火山巖蓋層較薄的地方主要為沿坦鋪—底黃洋—橫坑—尖背—底項的弧形分布區域，與剩余重力異常較為一致。底黃洋—橫坑附近為中間段，石平川巖體即出露于該段內，該段已有大量鉆孔控制，蓋層厚度比較清楚，巖體南東側和北西側蓋層厚度等值線密集，巖體外接觸帶較陡。向北西尖背—底項段火山巖蓋層厚度一般在200～300m左右。向西坦鋪—底黃洋段火山巖蓋層厚度變化有起伏，中間蓋層厚約400m左右，在白刀嶺潭和坦鋪附近蓋層又變薄，最薄處蓋層厚100m左右，巖體與火山巖蓋層接觸面較緩。此外在長田和石平川北東附近的火山巖蓋層也較薄，蓋層厚度在300～400m之間，而且厚度變化較平緩。測區南部為隱伏巖體埋深最大的地區，蓋層厚度一般大于700m，最大可達1100m，不適于礦產勘查。局部在尖刀山有北北東向的覆蓋層較薄區域，厚度在400～600m左右，是巖體侵位相對較高的部位。根據石平川礦區礦體主要賦存于巖體與火山巖內外接觸帶附近的特征，推測在火山巖蓋層厚度相對較薄的地方開展鉬礦勘查工作較為有利，區內沿底黃洋向西至坦鋪一線和F1斷層兩側是開展找礦的有利地區。礦區原有已知鉆孔基本圍繞在出露巖體周圍，根據本次重力測量成果，在推斷火山巖蓋層較薄的坦鋪附近施工了鉆孔，見到鉬礦體和巖體，驗證了重力結果的準確性，取得了較好的找礦效果。6結論（1）根據高精度重力測量結果結合礦區已知鉆孔資料，通過分析重力異常和巖體埋深之間的關系建立回歸方程，定量計算了侵入巖體埋深，推斷了找礦有利部位，取得較好找礦效果，對礦區今后的找礦工作仍有較強的指導意義。（2）本次工作說明，在密度差異明顯的情況下，在尋找與巖體有關的礦產時高精度重力工作可發揮很大的作用。

作者：梁紅波楊海翔胡德軍單位：浙江省地球物理地球化學勘查院