随着矿产资源勘探和开采的力度不断增强,易识别矿、地表矿、浅层矿的日益减少,矿产勘查工作正向着寻找难识别矿、隐伏矿、深层矿的方向转变,同时我国《找矿突破战略行动纲要》明确提出要“以科技创新为基础,在地质找矿工作部署中充分发挥成矿理论和勘查模型的指导作用;以地形复杂地区勘探和深部探测的找矿方法为重点,引进国外先进勘查技术方法、自主研发、应用示范,提高矿产资源勘查的整体水平”。基于成矿理论指导和地球物理找矿实践积累所建立的综合地球物理勘探模式可以有效地克服地质观察的不统一性和物化探的多解性,容易形成多方法、多参数、多尺度综合勘探的技术优势。滇西北衙金矿区紧邻扬子地台西缘丽江台缘褶皱地区,位于由北西-南东向分布的藏东-滇西碱性斑岩多金属成矿带的中南部,基于其自身的地质特性及地壳发展进程,优越的成矿条件、丰富的矿产资源、多样的成矿作用、复杂的矿床类型,是寻找众多贵重、紧缺或稀有矿产资源极具潜力的地区,该地区为稀缺、珍贵资源最易产生的地方,目前矿区探获金资源量300吨,铁2500万吨,是云南省储量最大的金矿。但是该区地质构造复杂,工作程度又偏低,交通条件困难,人文干扰大,年度有效工作时间短等现状。因此,选择北衙矿区典型矿床,从成矿预测角度,综合分析矿床的成矿模式、成矿规律、找矿标志,建立一种适合北衙矿区及外围的综合地球物理勘探模式,为滇西北衙金多金属矿的快速、经济、有效找矿评价提供科学的勘探方法和勘探模式,理论上完善了该地区的找矿方法技术体系,实践上为矿区及外围找矿提供了方向,为西南地区矿产勘查快速突破提供技术支撑及勘探示范,满足国家的战略要求及地方的找矿评价需求。本文主要是针对北衙地区地球物理勘探方法,在系统搜集以往地质、地球物理勘探资料的基础上开展综合地球物理勘探模式研究。主要从以下几个方面开展研究工作,以期获得比较全面、系统性的认识。1、分析和研究北衙矿区成矿模式和成矿规律,通过成矿、控矿要素分析,探讨该地区找矿标志,为地球物理勘探提供有效的明确的探测目标和相应的地质依据。2、根据北衙矿区金多金属矿床在成矿与控矿方面的基本规律和特征,通过物性参数统计结合已知矿区地质情况,对构造、矿体地球物理模型进行正演数值模拟,并对模拟结果作相应的综合分析研究,物性正演模拟是矿床成矿模式到地球物理勘探模式的桥梁,正演模拟结果可预知所选地球物理勘探方法是否有效,通过正演模拟结果结合相关物性差异开展综合地球物理勘探技术的原理与勘探手段研究,涵盖了直接针对矿体的激电、磁法勘探以及通过平面重力资料、csamt寻找构造、岩体等间接地球物理勘探方法,建立了成矿模式——物性正演模拟——地球物理勘探模式的研究体系。通过物性参数统计结合已知矿区地质情况,对构造、矿体地球物理模型进行了正演数值模拟,并对模拟结果作了相应的综合分析研究。正演模拟结果表明,利用电阻率参数开展大地电磁测深寻找构造及深部地层展布;重力异常在排除地形影响以外可揭示斑岩体在地表的投影位置;极化率及磁化率参数的激发极化法和磁法勘探可直接针对矿体开展找矿预测。从北衙地区成矿类型和特点出发,研究富碱斑岩体对成矿的作用和规律,根据富碱斑岩体的低密度特性,开展重力三维反演探测机理研究,通过地表地质模型及物性特征,结合三维密度结构,分析富碱斑岩体在深部的延展特征;通过线性信号增强与提取平面重力异常,结合区域磁源边界信息探讨区域性构造对该地区的成矿作用与影响。通过理论模拟及已知区试验结果表明,重力三维密度差非线性反演结合线性信号增强与提取能够获取较为准确的线性构造并且能够有效探测富碱斑岩体在深部的三维延展情况,这种间接提供找矿信息的地球物理勘探模式在北衙地区找矿起到了非常好的效果。根据地面高精度磁测方法原理,以及北衙矿区金铁伴生的成矿特性,提出采用地面高精度磁测面积性测量,直接寻找与金矿密切相关的磁铁矿体产生的高磁异常,根据对照已知矿段矿体规模及边界,提出经验模态多尺度分解方法,利用该方法进行磁异常处理,其保持了小波多分辨率特性,同时又克服了选择小波基函数困难,能够实现信号多尺度分解,提高了异常筛选的分辨率,增强了异常边界识别度。设计电性模型,以数值模拟为基础,开展音频大地电磁测深(amt)、可控源音频大地电磁测深(csamt)正、反演对比试验研究,优选适合北衙地区的大地电磁测深方法,分析数据分析与解释的一般规律。根据影响北衙地区成矿相关的区域断裂构造和局部导矿构造,提出采用可控源音频大地电磁测深法(csamt)进行成矿有利地段勘探,以传统的occam反演确定大致地电断面,利用smoothnessconstrainedleast-squares反演来突出高阻体以及高低阻地层分界面,这种优化反演方法从电性角度构建了更加切合北衙地区实际的地电模型。针对北衙矿区硫化物矿床激发极化特性,根据实际地质结构构建了假想的激发极化法电流激发深部矿体模型,通过不同供电电压下二次场电压及测量值稳定性试验优化激发极化法工作参数,优选大功率直流激电方法,提出了在平面重磁资料圈定靶区内开展面积性激电勘探,圈定平面激电异常分布,以激电异常的最高值为基点进行激电测深,对测深断面上激电异常的延展情况进行研究,进而确定极化体纵向延展特征,并与平面异常对比,修正平面异常位置,形成“有效高极化平面异常”,进而对深部矿化同平面异常两者间的关联进行推理,为成矿聚集地区的获得奠定基础。3、在已知矿区及外围远景区实施综合地球物理勘探模式试验,对勘探技术及方法在实际应用过程中的作用进行归纳。选择北衙矿区典型红泥塘已知矿段,进行区域地质背景研究以路线地质资料为约束条件,以重力三维反演推断隐伏岩体深部延展特征,根据CSAMT反演电阻率结构模型,圈定了红泥塘岩体、大沙地隐伏岩体与围岩的接触关系,建立地层解译模型;结合磁性信息约束,确定具有寻找矽卡岩型铁矿床潜力的接触带;根据极化率结构模型,建立矿体解译模型。利用多元信息约束构建了矽卡岩型铁金矿深部勘探的地球物理勘探模式及方法技术组合。综合利用北衙地区1:50000区域重磁化探资料,圈定找矿远景区;在远景区运用上述勘探方法(重力、磁法、激电、CSAMT、钻探),借助不同地球物理特性及各类参数约束综合解释方式实现隐伏矿藏的勘探及定位,验证和完善北衙地区深部找矿地球物理勘探模式。4、最后,通过已知区及远景区试验效果,总结并提出北衙地区综合地球物理勘探模式:地球物理工作在区域性地质背景分析的过程中获得相关地质资料,基于岩矿的物性特征,匹配相应的地球物理方法。围绕面积性重力测量,在区域重力异常的基础上对区块进行整体性划分,借助线性信号分析方法处理局部异常,获取线性构造,以三维密度反演推断岩体的展布初步划分成矿有利区;利用地面高精度磁测局部异常,寻找与金矿密切相关的磁铁矿引起的“干净”完整的高磁异常;用CSAMT剖面测量验证和控制深部导矿构造、岩性突变界面等成矿有利地段;在成矿有利富集区段采用大功率直流激电法,利用极化率面积测量方式对极化率异常区域进行明确,并以极化率测深进行辅助,对平面异常进行修正,获得极化体纵向延展特征;基于四种方法存在的异常结合处确定不同级次的找矿空间;基于地球物理多元信息实现多方法、多参数、多尺度、多角度综合探测;最后利用钻探来验证地球物理勘探模式的有效性和可行性。