曹创华, 康方平,, 邓 专, 柳建新

(1.湖南省地质调查院, 长沙 410116;2.中南大学 地球科学与信息物理学院, 长沙 410083)

应用基于互相关法的双频激电数据处理验证化探异常
——以东昆仑成矿带某斑岩型钼铜矿为例

曹创华1, 康方平1,2, 邓 专1, 柳建新2

(1.湖南省地质调查院, 长沙 410116;2.中南大学 地球科学与信息物理学院, 长沙 410083)

由于实测数据存在人文误差等干扰出现了相对真实值的偏差，从而引起对后期激电异常的判别带来干扰。利用互相关法对东昆仑成矿带某钼铜多金属矿的双频激电中间梯度法数据进行了处理，以复核地球化学岩石碎屑测量异常的有效性。首先介绍了互相关法的基本原理，并选择两个连续剖面进行了精细分析；其次在了解研究区地质情况和地球化学原生晕测量结果的前提下，提出了处理激发极化数据的必要性；最后根据处理结果证实了此种方法处理的效果，并进行了成矿预测。结果表明：互相关法处理频率域激电法参数Fs值普遍较小的情况具有明显突出异常的作用，为今后斑岩型等品味较低的矿床勘探综合研究提供借鉴。

互相关法； 双频激电法； 化探异常； 东昆仑

0 引言

对于有色金属矿床地发现，激电扫面工作扮演着不可取代地缩小靶区的作用，其有效性已经在各类矿床得到验证[1-7]。特别是在地形条件较差的勘探区域，双频激电仪因轻便、供电装置较小、异常反应灵敏而得到了大力推广，但在数据处理时由于其参数固有的特征还需研究和分析。

激电中间梯度法测量在矿调、区调近年来使用广泛，对于不同的矿床其激电响应特征强弱不同[5-7]。罗延钟[1]提出利用多剖面互相关法，对浙江三门某含硫铅锌矿已知矿脉仅在3% ～5% 的背景上表现出视极化率6% ～8% 的低值异常进行了处理，对地质找矿进行了有效地指导；丁宪华[7]利用多剖面互相关法利用直流激电法对蚀变岩型金矿进行了的视极化率处理，使得异常更加明显，达到了突出激电异常的效果；吕功训等[8]利用能量比法和互相关法获得独立的快、慢横波记录和裂缝发育方位，增强了效果，处理掉了相关噪声。这些研究都推进了互相关技术在数据处理中的发展，对于有色金属矿床勘探，也是从物性差异明显的铅锌矿矿床到差异一般的对蚀变岩型金矿床进行了有效评价。

极化率是直流激电的测量参数，而频域激电的测量参数是幅频率，两者有联系但测量数值具有差异[9]。李金铭[9]总结了无矿化岩石、矿化岩石和矿石的极化率常见值，表明岩石的极化率通常很低，一般不超过2%，个别达到4%～5%；通过双频激电法的定义和实测结果表明[6]：同类型的矿床频率域激电法视幅频率小于时间域激电法视极化率数值，这就意味着异常值和背景值绝对值之差更小，且实际测量中肯定存在随机人文误差，最终导致利用频率域激电仪器(如双频激电仪)实测的视幅频率参数发现激电异常可能被“隐藏”。

图1 研究区地质简图[6]Fig.1 Geologic schematic map of study area

斑岩型钼铜矿床的品味往往较低，对应的硫化物(硫化钼、硫化铜和硫化铁)等找矿物探异常标志物也分布零散且稀少，利用频率域激电仪器测量的视幅频率背景值在0.6%～1.1%左右，视幅频率值在1.8%有可能为矿致异常[6]，加之双频激电仪的SQ-3Q和SQ-5系列仪器的视幅频率固有误差为±0.2%[2]，所以对此类矿床的视幅频率后期处理研究显得尤为重要。笔者将选取东昆仑成矿带某斑岩型钼铜多金属矿床预测研究为例，进行了物化探面上探测数据研究分析，利用互相关法佐证了地球化学异常对成矿预测的合理性，以期为广大勘查地球物理技术人员提供参考。

1 地质概况

研究区属于东昆仑成矿带的东南部；地理位置属于都兰县，径流沿昆中大构造延展，察汗乌苏河、青根河和沙柳河的流向呈近似平行展布，研究区内海拔4 000 m以上的常年雪山为两条主要河流提供水源，河流汇入柴达木盆地东南缘；研究区内最高海拔为5 160 m，第四系广泛分布于研究区中南部，北部和西南部存在火山岩分布，在地表地质调查过程中，发现测区北部区偶见辉钼矿化岩石分布于印支燕山其花岗岩中、中部发现孔雀石化、黄铁矿化和硅化等成矿现象[10-12]。

研究区内地层主要有：下元古界金水口群白沙河组、第三纪贵德群(NG)泥沙岩及第四纪全新统(Q4aLpl)沉积物。印支燕山期花岗岩广泛分布于研究区，地表分布面积达80%以上。

2 互相关法及双频激电数据处理

研究区采取100 m×20 m的网度进行激电中间梯度法扫面工作，测线方向基本垂直研究区内主要构造的走向。工作中供电电流一般保证在500 mA以上，经笔者统计：所测野外实测数据为7 882个，Fs结果最大值为4%，但范围较小，总体均值为1.21%。

在测量大量数据时，由于人文的偶然误差和局部地质地形等情况地干扰而形成随机的干扰特征，矿致异常通常符合某些统计规律，采集平面数据时遇到的随机干扰往往具有以下性质[9]：

1)可加性。即野外测量的某条测线的Fs形成的关于坐标x的函数f(x)是纯粹有用信号s(x)和干扰信号n(x)的代数和[[9]：

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

(1)

2)有零均值。这里指干扰的数学期望[9]为式(2)。

(2)

3)独立性。即不同测线剖面、不同测点的随机干扰之间或者干扰和物探异常之间互不相关，其中相关函数互相关后应等于或接近于零[9]。

物探测线异常往往是连续的，可以利用异常剖面的变化特征，把两条或者更多条剖面的数据进行互相关处理，可以减少随机异常，突出实际异常的目的。

本次使用的双频激电频率组合为3频组的2 Hz和2/13 Hz组合，其中视幅频率计算公式为[2]：

(3)

其中：ΔVL表示低频电压；ΔVH表示高频电压。

视电阻率计算公式为[1,2,7]：

(4)

其中：K为装置参数。

笔者的处理对于连个不同剖面的视幅频率值进行关于x坐标的函数表示，即为f1(x)和f2(x)进行积分：

(5)

称为该两条剖面的互相关函数，可以看出是两函数的卷积，可以得到式(6)。

f1(x)*f2(x)

(6)

即为实质相同的一种线性插值滤波运算。

实际上我们实测的数据时有限区间的离散信号，则互相关函数可定义为式(7)。

(7)

式中两个函数f1(x)和f2(x)都仅有v个离散的测点数据。

包括随机干扰的离散函数为：

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

(8)

式中：xj是剖面上第j个测点的测点号，将第i条和第i+1条剖面进行互相关处理，由式(8)依据卷积的定义和有关性质可得出式(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，因为按照定义噪声干扰ni(x)和ni+1(x)之间和以及它们有用的异常si(x)和si+1(x)之间是相互独立的，且ni(x)和ni+1(x)具有零均值的特点，所以综上可以得到：

Rsi,ni+1(τ)≈Rni,ni+1(τ)≈Rni,si+1(τ)≈0

(10)

最终可得：

Ri,i+1(τ)≈Rsi,si+1(τ)

(11)

通过这样处理可以达到改善数据质量突出异常的目的。

互相关法处理选取测线14测线和15测线的360～460测点，每条剖面共计26个测点，利用上述方法进行处理，14线数据对应f1(x)，15线数据对应f2(x)函数，然后根据互相关程度在f2(x)基础上对f1(x)进行处理，结果见图2。由图2可以看出，数据质量得到了改善，数据跳变现象明显减小，单个剖面变得更加圆滑，可以得出结论：最后经过处理的14线已经很少含有干扰信息，证实了这种方法对双频激电数据具有压制随机干扰和“恢复”异常的效果。

根据上述方法进行处理得到的结果如图3(b)，

图2 14号剖面面和15号剖面互相关计算及处理结果Fig.2 Cross correlation calculation and treatment results of section 14 and section 15(a)14线数据Fs原始曲线；(b)15线数据的Fs原始曲线；(c)两个函数f1(x)和f2(x)对22个数据点进行的互相关计算结果；(d)经过互相关处理后的14线处理结果

图3 互相关法处理Fs前后结果图Fig.3 Cross-correlation results before and after data processing of Fs(a)处理前；(b)处理后

图3(a)为处理之前的结果，全区Fs最大值为4%，最小值为0%，处理后全区Fs最大变为4.177%，最小值变为-0.199%，突出了异常的峰值；处理前离散点相对较多，说明随机干扰数据较多，而处理后得到了改善；处理前对构造对区内大构造的反应不明显，而处理后高低幅频率区域边界变得明显；特别值得注意的是，在研究区内东北部出现了明显的激电异常区。

结合电阻率分布特征，共发现有意义的异常5处(图4)，由南向北分别命名为IP1、IP2、IP3、IP4、IP5。

3 地球化学异常评价

曹创华等[6]在研究区内完成了1:10 000土壤岩屑地球化学测量元素异常圈定研究工作。

1)HT1号综合异常位于工作区的东南区，异常由W、Sn、Mo、Cu、Bi、Au、Ag、Pb、Zn组成，规模较大评序值为23.23。其中W元素的峰值为2 666×10-6，面积3.144 km2；Mo元素的峰值为129×10-6，面积0.784 km2；Ag元素的峰值为5 000×10-9，面积达到0.468 km2；Pb元素的峰值为719×10-6，面积达到0.604 km2(表1)。该异常处于F1断南东段的两侧，岩性为印支期花岗闪长岩，以及发育较多的花岗闪长斑岩脉，说明该异常区具有一定的找矿潜力。

图4 双频激电扫面视幅频率等值线三维地形投影Fs/%图Fig.4 Dual frequency induced polarization apparent amplitude frequency scanning three-dimensional topographic contour projection表1 HT1号异常特征参数表Tab.1 Anomaly parameters table in HT1

编号元素最高值点数平均值异常下限衬度面积面金属量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、元素含量单位:ω(x)×10-9,其他元素含量单位:ω(x)×10-6,测试单位：青海省有色地质测试中心

HT1区为燕山期似斑状钾长花岗岩、钾长花岗岩、细粒花岗岩与印支期花岗闪长岩的接触带附近。通过工程揭露圈出工业钼矿体。HT1区是矿质异常，具有较好的找矿潜力。

2)HT2该异常位于工作区的西南部，异常主要元素组合为Mo、W、Pb、Sn、Ag、Bi、Sb、Zn等元素(表2)。

3)HT3号综合异常位于工作区的北西段，异常以Pb、W、Mo元素为主，伴有Ag、Zn、Sn、Bi、Au、Cu元素组成，异常套合好，异常评序值为9.27。其中Pb元素的峰值为2 154×10-6，面积达到0.816 km2；W元素的峰值为1 370×10-6，面积达到0. 264 km2； Mo元素的峰值为469×10-6，面积达到0.12 km2；Ag元素的峰值为5 000×10-9，面积达到0.384 km2。W、Mo、Pb、Ag元素具有明显的浓集中心和浓度分带(表3)。该异常处于F1断裂的北西段两侧，岩性为印支期花岗闪长岩，说明该异常区具有一定的找矿潜力。

表2 HT2号异常特征参数表Tab.2 Anomaly parameters table in HT2

Au、Ag、元素含量单位:ω(x)×10-9,其他元素含量单位: ω(x)×10-6,测试单位：青海省有色地质测试中心

表3 HT3号异常特征参数表Tab.3 Anomaly parameters table in HT3

Au、Ag、元素含量单位:ω(x)×10-9,其他元素含量单位: ω(x)×10-6,测试单位为青海省有色地质测试中心

4)HT4号综合异位于工作区的北东角(表4)，异常以W元素为主，伴有Mo、Ag、Sn、Pb等元素。规模评序值为11.89，属丙类异常。其中W元素的峰值为7 517×10-6，面积达到0.316 km2；Mo元素的峰值为611×10-6，面积达到0.116 km2；Ag元素的峰值为2 607×10-9，面积达到0.332 km2；Pb元素的峰值为314×10-6，面积达到0.628 km2。W、Mo具有明显的浓集中心和浓度分带。综合异常处于北西部出露的燕山期似斑状钾长花岗岩的接触带附近，各元素异常较为分散，分布于似斑状钾长花岗岩的四周，属丙类异常。应该对异常高值区扩大检查，检查异常的重现性，进一步追踪异常源。

表4 HT4号异常特征参数表Tab.4 Anomaly parameters table in HT4

Au、Ag、元素含量单位:ω(x)×10-9,其他元素含量单位: ω(x)×10-6,测试单位为青海省有色地质测试中心

综上所述，异常较好的区域为HT1和HT2区域，HT3和HT4区域次之(图5)。区内Zn是根据异常下限的1、1.5、2、3倍划分三个浓度分带，W、Sb、Au、Ag、As是根据异常下限的1、3、8、22倍划分三个浓度分带，其他是根据异常下限的1、2、4、8倍划分三个浓度分带共分为内、中、外三个浓度分带。将各元素异常套绘在一起，据空间位置，确定综合异常的元素组合，并统计综合异常中各元素异常的地球化学特征参数，以此作为异常评价和评序的依据。

图5 研究区内土壤岩屑地球化学测试结果[6]Fig.5 Geochemical soil cuttings test results of the study area

4 综合解释及成矿预测

利用地质、地球物理和地球化学信息综合研究成矿异常，是国际上普遍采用的方法[13-16]，在研究区内矿致信息的直接标志为：地表铜钼铅锌矿化露头、围岩裂隙中的孔雀石化、其次水系中斑岩铜矿转石。间接标志为：钾长花岗岩脉、铜钼矿化蚀变带、矿体的围岩主要为蚀变钾长花岗岩。围岩蚀变明显，主要硅化、钾化、其次为褪色化。钾化：分布于近矿围岩和矿体，是高温热液交代产物。硅化：分布于矿体及矿化附近的围岩裂隙中，与矿化关系密切，是高温热液交代产物，断层碎裂带中也常见硅化，与矿化最密切的是钾化、硅化。而物探异常以高幅频率为主要特征、地球化学异常浓集中心和浓度分带的分布重叠区域即为异常靶区。地质物化探的叠合图显示(图6)：图3(a)和图3(b)色标一致，但图3(a)中的东北部没有异常的存在，事实上我们在激电法中间梯度法实际测量过程中发现其存在辉钼矿化露头，且据地球化学定量测试分析结果来看存在HT4异常区域，这就使得我们有必要重新研究原始资料，所以我们怀疑第一次绘制结果图中的异常划分有问题，但综合分析得知异常下限计算估计合理，异常最好的中部显示较为明确，最后笔者认为可能是数据人文误差造成的，对于这种矿化不明显，品位低的斑岩型铜钼矿床来说，由于其峰值较低，大部分数据和岩石激发极化参数背景场响应的参数值分离不明显，笔者即尝试利用剖面互相关法进行处理，将对其在东昆仑高寒区的激电异常的斑岩型铜钼矿床进行处理。处理结果见图3(b)，可以清楚地看到异常得到了改善，处理结果更为合理，增强了异常信息。

最后经证实新出现的IP5异常处钻孔见矿，但仔细对照位置可以发现，化探HT4异常并不完全对应物探异常(虽然大体位置存在异常)，经地表调查此区内碎石较多，笔者认为是引起化探异常的岩石碎屑在地表发生了迁移，野外采集的岩石样本位置发生了迁移。

图6 研究区内地质-地球物理 -地球化学资料叠合图Fig.6 Geology - geophysics - geochemistry superposition within the study area

互相关法处理斑岩型低峰值异常的双频激电面上数据，对大比例尺的成矿远景评价具有重要意义，证实了化探异常地存在真实性，是一种有效的数据处理和异常评价手段。特别是青藏高原东昆仑区域，由于部分火山岩岩石碎屑遍布山坡，对于物探电法接地不良好形成的人文误差进行了一定程度的消除，提高了物探资料的可利用性。

研究区内有意义的成矿靶区可分为三个区域：①物探IP1异常和IP3异常(对应HT1区域和HT2区域)组成的区域，此区内矿化体严格受构造的控制，产于斑岩内，硫化物较为丰富，前景最好；②物探IP5异常(对应化探HT4区域)，此处海拔为全区最高，物探异常具有良好的定位，引起化探异常的岩石碎屑沿山体滑动而发生了迁移但对异常可以定性；③HT3化探异常区域，化探异常较为明显，但物探激电没有反应，推断其为非硫化物矿物引起(此处产出氧化矿等)，可以布设钻探进行验证。

5 结论

1)对于相对背景场更小的低品位斑岩型铜钼矿床，双频激电法Fs参数利用互相关法处理面上数据，减少了采集数据过程中产生的人文等误差及对激电异常评价地干扰。

2) 通过互相关法处理双频激电数据，在实例研究区“恢复”了新的激电异常区域，通过后期工作证实了地球化学岩石碎屑测量异常的有效性，对研究区内的成矿预测评价起到了重要作用。

3) 互相关法处理双频激电面上数据，可为今后对斑岩型等品味较低的矿床综合研究提供借鉴。

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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

中国地质调查局项目(DD20160029-16)

曹创华(1985-)，男，博士，工程师，主要从事地质调查和地球物理勘查技术研究工作，E-mail：0404050825@163.com。

1001-1749(2017)04-0446-10

P 631.2

A

10.3969/j.issn.1001-1749.2017.04.04