淺論物探在地質(zhì)找礦中的運(yùn)用

摘 要：我國(guó)的礦產(chǎn)資源經(jīng)過(guò)數(shù)百年的探尋和開發(fā)，地表礦產(chǎn)資源已多被發(fā)現(xiàn)和利用。未來(lái)礦產(chǎn)資源的開發(fā)方向必定是地下深處以及海域地區(qū)，而這些地區(qū)的礦產(chǎn)資源，開發(fā)難度較大，因而，作為使用廣泛、優(yōu)點(diǎn)突出的物理勘查技術(shù)，其深入研究必將成為未來(lái)研究的重點(diǎn)，也將是未來(lái)地質(zhì)找礦行業(yè)中的潮流。

關(guān)鍵詞：物探；地質(zhì)找礦；運(yùn)用

上個(gè)世紀(jì)，我國(guó)僅有少數(shù)地球物理學(xué)家，如李善邦、顧功敘、翁文波等在已知礦區(qū)進(jìn)行過(guò)零星的重力、磁法、電法的試驗(yàn)研究工作，而且規(guī)模較小。改革開放以來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷深入壯大，各種礦物的消耗日益加深，需求量也越來(lái)越大，尤其是對(duì)銅、金、銀等一些金屬礦物的需求。面對(duì)現(xiàn)如今金屬礦物大量短缺的情況，各種勘察礦物的技術(shù)各不相同，例如物理技術(shù)、化學(xué)技術(shù)等都在實(shí)踐中得到了廣泛的運(yùn)用。然而，不同的地區(qū)其地質(zhì)情況差異相同，例如山區(qū)丘陵的崎嶇陡峭，盆地山谷的高低不平等都給勘察帶來(lái)了極大的麻煩，而物理技術(shù)勘察分辨率高，探查深度大，在實(shí)際中的應(yīng)用必將愈加深入。隨著世界上其他工業(yè)化國(guó)家應(yīng)用地球物理學(xué)發(fā)展，我國(guó)的物探事業(yè)也逐漸形成并發(fā)展起來(lái)。

1 地質(zhì)礦物的形成及分布分析

1.1 礦物形成理論分析

地質(zhì)成礦可以分為兩個(gè)階段，第一階段，當(dāng)?shù)刭|(zhì)體成巖作用已經(jīng)完成，實(shí)現(xiàn)了巖石和流體的初始分離。由于發(fā)生地質(zhì)構(gòu)造活動(dòng)，成礦介質(zhì)溫度、壓力發(fā)生變化。成礦介質(zhì)尚處于高溫、高壓、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿或強(qiáng)氧化條件下，成礦流體對(duì)原來(lái)的巖石礦物形成大規(guī)模交代作用，出現(xiàn)大量交代礦物。成礦物質(zhì)尚處于絡(luò)合物狀態(tài)時(shí)發(fā)生大規(guī)模礦物交代作用，此時(shí)屬于成礦前期蝕變。第二階段，成礦介質(zhì)在地質(zhì)作用過(guò)程中轉(zhuǎn)變?yōu)榈蜏?、低壓、近中性或還原條件時(shí)，成礦物質(zhì)沉淀結(jié)晶就位，同時(shí)又形成新的脈石交代礦物。此時(shí)屬于成礦物質(zhì)卸載階段的蝕變。因此礦床周圍出現(xiàn)了兩套交代作用。一是顯示成礦物質(zhì)處于流體中絡(luò)合物狀態(tài)；二是成礦物質(zhì)結(jié)晶沉淀就位。

1.2 我國(guó)成礦帶分布特點(diǎn)

在橫向上，我國(guó)境內(nèi)有三條緯向構(gòu)造成礦帶，第一條是陰山——天山構(gòu)造成礦帶，它位于北緯40°～43°，以盛產(chǎn)鐵、鉻、鎳礦產(chǎn)為特征，其次釩、鈦、銅、鉛、鋅礦也占重要地位；第二條是秦嶺——昆侖構(gòu)造成礦帶，它位于北緯32°31′～34°30′，主要礦產(chǎn)有鉻、鎳、銅、鉬、鐵以及鉛鋅礦；第三條是南嶺構(gòu)造帶，它位于北緯23°30′～25°30′，有鎢、錫、有色金屬、稀有——稀土等礦產(chǎn)。

我國(guó)的各類礦產(chǎn)資源中，大部分種類都能夠基本保證，不過(guò)，像鐵、錳、銀、高嶺土、汞等保證程度較低，而石油、天然氣、銅、金、硼等則在保證程度上有缺口，至于鉻、鉀鹽、金剛石等則比較短缺。因而，在地質(zhì)找礦過(guò)程中應(yīng)根據(jù)分布，需求等有所側(cè)重。

2 勘查的技術(shù)運(yùn)用

2.1 電磁法

電磁法是物探勘查技術(shù)中的一種最常用的方法，將電磁法細(xì)化分類可以分為航空及地面甚低頻電磁法、大地電磁測(cè)深、瞬變電磁法等，能通過(guò)電磁法進(jìn)行勘查，是因?yàn)樽匀唤绲膸r石和礦石具有不同磁性，其附近的磁場(chǎng)也各不相同，局部地區(qū)的地球磁場(chǎng)會(huì)因?yàn)樗a(chǎn)生變化，出現(xiàn)地磁異常。通過(guò)儀器尋找出這些磁異常并對(duì)其進(jìn)行研究，進(jìn)而尋找出磁性礦體和并研究地質(zhì)構(gòu)造的方法稱為磁法勘探。當(dāng)然，電磁法的探測(cè)對(duì)象應(yīng)略具磁性或顯著的磁性差異。電磁測(cè)深法則在火成巖或碳酸鹽巖覆蓋區(qū)勘探下伏沉積巖方面表現(xiàn)出獨(dú)特的優(yōu)越性。它的應(yīng)用極為廣泛，實(shí)際顯示，這種方法效率高、成本低、效果好。其中的航空磁測(cè)更是能在短期內(nèi)能進(jìn)行大面積測(cè)量。

2.2 中間梯度裝置的激發(fā)極化法

激發(fā)極化法是根據(jù)巖石、礦石的激發(fā)極化效應(yīng)來(lái)尋找金屬和解決水文地質(zhì)、工程地質(zhì)等問(wèn)題的一組電法勘探方法。運(yùn)用這種方法在尋找硫化礦時(shí)石墨和黃鐵礦化是主要的干擾因素應(yīng)盡量回避。對(duì)于良導(dǎo)金屬礦的和浸染狀金屬礦床探尋作用突出，例如某地產(chǎn)在石英脈中的鉛鋅礦床及河北省廷慶某銅礦地質(zhì)效果顯著。對(duì)于這種方法，不論其電阻率與圍巖差異如何均有明顯反映，對(duì)其他電法難于找尋的對(duì)象應(yīng)用它更能發(fā)揮其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。

2.3 重力測(cè)量

重力勘探的依據(jù)是礦石中含有大量黃鐵礦等密度比圍巖的大礦石所引起的重力異，實(shí)際中是在測(cè)地質(zhì)體與圍巖間存在密度差才可用此法，實(shí)際測(cè)量中可用此法直接找富鐵礦、含銅黃鐵礦；配合磁法找鉻鐵礦、磁鐵礦；確定基巖頂面的構(gòu)造起伏以及斷層位置及其分布、規(guī)模，借此尋找到金屬礦床；用于區(qū)域地質(zhì)研究，普查石油、天然氣有關(guān)的局部構(gòu)造；此外，還可應(yīng)用它找密度小的礦體。如找鹽類礦床取得顯著地質(zhì)效果。不過(guò)他受地形影響大，干擾因素多，但在深部構(gòu)造研究上，是電法、磁法不可比擬的，而且重磁方法適用于大面積區(qū)域。

2.4 地震法

地震法的原理是利用人工激發(fā)的地震波在彈性不同的地層內(nèi)傳播規(guī)律來(lái)勘探地下的地質(zhì)情況。地震技術(shù)在沉積盆地內(nèi)的構(gòu)造研究中具有其他物探技術(shù)不可比擬的優(yōu)勢(shì)。它在向地下傳播地面某一處激發(fā)的地震波時(shí)，因?yàn)榈貙臃纸缑娴膹椥圆煌跃蜁?huì)產(chǎn)生不同的反射波或折射波，一旦這些波回到地面上，就可以記錄下這些波，通過(guò)對(duì)其特點(diǎn)的分析，比如波在地下的傳播時(shí)間、在地下的振動(dòng)形狀等，經(jīng)專門的儀器處理后，就能較精確把握這些界面的深度和形態(tài)，對(duì)地下巖石圈也能準(zhǔn)確了解，這種方法的運(yùn)用要求地震波阻抗存在差異，對(duì)于地質(zhì)構(gòu)造方面的問(wèn)題的解決十分有效，在查找煤田和石油工作及工程地質(zhì)方面運(yùn)用十分廣泛。

3 地質(zhì)找礦中勘查的發(fā)展方向

許多金屬礦物存在一些山區(qū)，山谷之中，這樣的地形地勢(shì)起伏較大，這就要求許多物理勘測(cè)儀器向著系列化、輕便化、智能化和多用化方向發(fā)展。在地震法中，有一種利用可控震源的方法，它是一種激發(fā)地震勘探信號(hào)的設(shè)備，珍重方法環(huán)保安全，施工靈活，在地形復(fù)雜地區(qū)需高密度勘探的地區(qū)，可控震源作業(yè)將成為首選。目前，它還不能廣泛應(yīng)用，日后體積小、重量輕、便攜式的電磁驅(qū)動(dòng)的高頻可控震源將是研究的一大方向。

在數(shù)據(jù)采集方面，自動(dòng)化技術(shù)被廣泛應(yīng)用，現(xiàn)實(shí)情況中，搬運(yùn)和布設(shè)大線花費(fèi)了許多人力財(cái)力，因而，發(fā)展高靈敏度、大容量、大功率、多功能、多取樣的采樣技術(shù)應(yīng)成為又一發(fā)展方向。

數(shù)據(jù)處理方面，計(jì)算機(jī)技術(shù)配合信息數(shù)字化以及成像模擬等技術(shù)仍有很大的潛力可挖掘，使數(shù)據(jù)處理、資料解釋以及視圖方式實(shí)現(xiàn)圖形可視化及自動(dòng)化也是它的一大目標(biāo)。

還有一種非常規(guī)的物理勘查技術(shù)——層析成像技術(shù)，這種技術(shù)目前還處于試驗(yàn)研究階段，不過(guò)，它能大大提高金屬礦的預(yù)測(cè)精度的功能還是令不少研究者趨之若鶩。不久的未來(lái)，隨著它的技術(shù)完善，相信它能被廣泛運(yùn)用。

4 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)濟(jì)的持續(xù)增長(zhǎng)離不開金屬礦物的支持，現(xiàn)如今的國(guó)內(nèi)采礦技術(shù)以物理和化學(xué)技術(shù)為主，其中，物理方法勘查對(duì)一些地質(zhì)深處隱蔽性較深的礦物更具指導(dǎo)意義，并且在近年來(lái)的地質(zhì)找礦工作中成就顯著。物理方式勘查手段豐富，層出不窮，在未來(lái)的金屬礦物探查中前景更為廣闊。

作者簡(jiǎn)介：趙洪濤（1970-），男，漢族，河南滎陽(yáng)人，河南省地礦局測(cè)繪地理信息院管線分院副院長(zhǎng)，研究方向：城市地下管線探測(cè)。