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随着近地表矿床发现率急速下降,矿产资源勘查向深部进军是全球矿业发展的趋势,也是我国科技创新战略的重要内容。近年来,我国深部找矿取得可喜进展,其中,江西朱溪钨铜多金属矿在42勘探线1000m深度发现厚大矿体,这是典型的深部找矿案例。本项研究工作之前,朱溪深部新发现的厚大矿体仅有少量勘探线、少量工程控制了矿体。要想实现找矿突破,迫切需要解决三个问题:一是深部矿体的范围与延深方向?矿体埋深在平面上有什么变化?矿化中心在哪里?二是本区推断的隐伏花岗岩是“成矿地质体”（提供能量及物质来源）,但隐伏花岗岩存不存在?若存在,其埋深?产状?范围?三是朱溪钨铜矿所属的成矿区带（塔前-赋春）是否还有这种类型的矿体?依靠什么手段进行预测?如何解决上述三个问题?地质手段较为单一（就矿找矿）,矿体埋深较大,钻探是获取深部信息最直接的技术,但钻探成本较高,风险较大,并且几孔之见,较为片面。因此,地球物理方法就成为了解决问题不可或缺的技术手段。朱溪钨铜多金属矿以往的勘查工作主要以地质测量、地表槽探揭露和钻探等为主,物探工作较少,主要开展了区域重力、航磁,部分区域部署了大比例尺的ΔZ磁测剖面和激电中梯工作。以往工作认为物探异常与矿体对应关系不好,效果欠佳,大幅增加了本次地球物理研究工作的难度。本次研究工作,在大量采集、测量物性样品并分析了物性特征基础上,选择42勘探线开展方法有效性研究,布置了大比例尺重力、磁法、激发极化（以下简称IP）、可控源大地电磁测深（以下简称CSAMT）等综合地球物理方法,采取了先进有效的数据处理技术进行反演。重力是按照逐层剥离的方法进行2.5D人机交互反演;磁法采用了欧拉齐次方程、功率谱分析、物性反演法等得出磁性体的初始模型,然后根据初始模型进行2.5D人机交互反演;双向三极激电测深数据采用先进的带地形二维反演算法进行反演;CSAMT进行了带地形三维共轭梯度反演方法,解决了CSAMT源的影响和矿体真实三维分布的影响。在朱溪矿集区区域重磁资料处理过程中,1:20万重力资料采用了方向滤波方法和对三叠系（T）、二叠系（P）、石炭系（C）地层进行三维正演剥离的方法消除北东向重力异常,然后对剩余的由岩体引起的局部重力异常进行3D密度反演;同时对重磁资料进行小波分析,分析构造信息。论文还结合朱溪钨铜多金属矿深部找矿的需求,以深部找矿最常用方法CSAMT为例,开展地球物理探测能力的研究。设计了2类典型三维模型（有低阻覆盖层、无低阻覆盖层）,然后开展三维模型CSAMT正演模拟,分析响应特征,在此基础上,开展典型三维模型可控源音频大地电磁法反演计算,分析深部分辨力。研究的技术手段是基于带源效应的可控源地面电磁勘探三维数值模拟技术,三维反演采用有限内存拟牛顿方法,反演过程中,三维地面可控源频率域响应正演采用交错网格有限差分法,求解基于二次电场的Helmholtz方程。论文获得主要成果及认识如下:1.通过对朱溪矿区42线重磁电数据进行处理和精细反演,结合地质资料开展综合分析和解释,首次形成了适于朱溪矿集区找矿的有效方法技术组合。（1）地面高精度重力(点距40m,总精度0.1×10-5m/s2)能够有效探测深部花岗岩体产生重力异常,2.5反演推断其埋深约1800m,下延深度约3500-4000m,岩体宽度约3300m。（2）地面高精度磁测（点距20m,总精度5nT）能够探测朱溪矿化矽卡岩体及南东侧磁性矿化地层;其中,南东侧磁性矿化地层推断主要是中远古界变质砂岩中的磁黄铁矿引起,IP方法也同样显示高极化特征,磁法和IP的联合使用可以排除碳质地层引起的非矿化异常。（3）在新地层引起的激发极化异常推断为浅部热液脉状矿体引起。CSAMT法能够反映深部的厚大矿体,1000-2000m之低阻层推断为矿体引起,2000m以深为高阻异常,推断为岩体,这与重力推断结果吻合。在深部发现的南东侧的新发现大规模低阻体值得引起关注。上述有效方法技术组合为解决上述三个问题提供了先进地球物理技术:在朱溪矿区周边部开展大比例尺面积性重力、磁法、CSAMT工作,重力可以推断深部岩体的三维形态,磁法和CSAMT结合,可以推断矿体空间结构;区域上以重磁资料为主,具备低重力、一定强度磁异常的地区是找矿有利地段。2.通过对朱溪矿集区区域重磁资料进行系列处理解释,构建了该区主要隐伏岩体的地下三维结构,结果表明:朱溪岩体（朱溪低重力异常）和珍珠山岩体（珍珠山低重力异常）在深部是相连的,为地质深部找矿预测提供地球物理依据。3.系统分析了影响地球物理方法探测深度的诸多因素,并以CSAMT为例,开展了深部分辨力研究,定义了异常可探测性指标和异常可分辨性度量指标。设计了含低阻覆盖层与均匀半空间两类模型,分别改变目标体电阻率值和埋深进行理论计算,形成许多有益的认识和结论。