被动源面波勘探在金属矿区的应用探索.pdf

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1、320福建地质GeologyofFumn第1期被动源面波勘探在金属矿区的应用探索黄海清(·⋯Iq地质火、：．武议．13()07,1；建肯地质测绘院．州，350011)摘要紫金III悦洋银多金矿l五层具-i结十勾，已开采多存较的游散电流和电磁场t：扰，尝试采刖被动源面波勋探法进行分层，以探明

2、1的．试验结果表明，1天然源瑞利波频做曲线提取技术的被动源商波勘探‘浊．『放地；找、追索状、似JA-状简结构的矿体、矿f4＼成，是．种iT]的问接找‘法。关键词被动源丽波银多金矿幢效果编建紫金山悦洋矿是一个已经开采多年的银多金属矿，山于是正在开采的矿山，及其外

3、围，布设r大量供电电缆和各种管线以及重型机构在采区的开采作业，产牛r较强的游散电流和电磁场，对常规的物探勘察方法，尤其是电法、磁法、电磁法的1-作造成很大十扰，此，需要寻找一种抗干扰能力强、探测深度大的物探方法，被动源面波勘探止是这佯一种方法。被动源面波勘探是弹性波法勘探之一，其对分小M地层有较好效果。l矿区地质概况该矿区地表为平缓丘陵地形，最大高差只有数十米，地形起伏较小。矿区岩性具有i结构，从上至下依次为石帽liJ群的流纹岩火含砾粗砂岩、砂砾岩、粗砂岩盖；燕山早期侵入的I_}l1细粒至中粗粒花岗岩(岩)；楼子坝组变质砂岩央砂质干枚岩基底。矿体

4、主要发育在基底与火山岩层小整合面附近的一绀铲式断裂裂隙带r}l，似层状或透镜状产m，构成总体走向北两(3lO。~'330。)、向南两或北东缓倾斜(倾角03()。)，多组成的矿休群，隐伏于地表之F。其lllAL,(Aa)和Ag(Au)矿体在不整合向、下的火LJI岩和花岗岩中，而(u矿体主要存于不整合面下的花岗岩中。由此可见，花岗岩是该矿的主要贮矿部位，圈定该岩体的分布和起伏变化情况，口丁以达到问接找矿的日的。从已知钻探揭露的地质剖面町知，矿区主要岩层起伏小．结构简单；对一种不同岩性的岩芯进行弹性波速测试结果显示，帽I【】群的砂岩纵波波速()为380

5、0～4000m／s。r}1细粒花岗岩纵波波速()为420()～4800m／s，楼f坝组变质岩纵波波速(V)为5000～5500m／s，表明花岗岩体与盖层和基底地层问l仔在弹性波速差异，具备使用弹性波法勘探的条件。由于弹性波法勘探是利用弹性波在时域和频域巾变化差异区分岩层，受电磁f扰的影响小．此，尝试使用被动源而波助探法进行分，以探明日的层。收稿日期：11l()l8作者简介：黄海清(1c)76)．，I程帅．心Jt}{地球物理、l第4期黄海清；被动源面波勘探在金属矿区的应用探索32l2被动源面波勘探基本原理及工作流程口]被动源面波勘探也称为微动探测或

6、环境随机振动探测。在美洲、欧洲和日本等国家和地区，被动源面波勘探在无损检测和场地评价中得到广泛应用。被动源面波勘探的历史比较久，早在20世纪5o年代，Aki(1957)就利用被动源测定覆盖层速度结构(当时的许多计算是由模拟电路实现的)；1965年，Capon提出了新的方法并成功地定位核实验场位置。随后，尤其在最近的20年中，由于硬件计算能力的不断提升和软件技术的发展，被动源面波分析方法也得到进一步完善。被动源面波勘探属于面波勘探的一种。其震源主要源于自然界和人类的各种活动，前者由自然界中的风、潮汐、气压变化、火山活动等产生的震动，频率小于1Hz，

7、后者由车辆移动、机械运行，以及人类日常生活、生产活动等产生的震动，频率大于lHz。所有这些振动的能量将以弹性波的形式向远处传播，是由体波(P波和S波)和面波(瑞利波和拉夫波)组成的复杂振动，其能量传播的主要形式是面波，即所谓的被动源面波。尽管被动源面波信号的振幅和形态随时空变化而发生变化，但在一定时空范围内具有统计稳定性，可用时间和空间上的平稳随机过程描述。被动源面波勘探方法就是以这种平稳随机过程理论为依据，从采集的被动源面波数据中提取面波(瑞利波)的频散曲线，通过对频散曲线的反演，获得地下介质的横波速度结构。从被动源面波信号的垂直分量中提取瑞雷

8、波频散曲线的方法有2种，一种是频率～波数域法(F—K法)，另一种是空间自相关法(SPAC法)，目前常用SPAc法，也是笔者所采用的方法。2．1空间自相关法空间自相关法(SPAC法)是Aki在1957年首创的提取被动源面波频散曲线的方法。其基本原理是，给定一组被动源面波接收点，其中一个点位于中心，其余点等角度分布在圆周上(图1)，假设中心点C(0，0)与圆周上任一点X(r，)接收的角频率为叫的面波信号分别为(0，0，叫，t)和“(r，，CO，￡)，则其空间自相关函数：(r，0，CO)一(0，0，CO，)(，．，0，，)空间自相关系数则定义为空间自相

9、关函数在所有方向上的平均，即12FlD(r，co)一5(r，，oJ)dO上式的积分结果可表示为cD(r，co)一J。()’CO图1被动源