淺析我國深部找礦對地球物理方法的應用分析

【摘要】隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，礦產(chǎn)資源的需求量在逐漸增長。而許多露天以及近地表的礦產(chǎn)資源基本被查明，而在地表淺層找尋大型的礦床的難度越來越大，而隨著資源需求量的增多造成礦產(chǎn)資源短缺的情況日益加劇。為了緩解資源需求問題，必須向深部尋找礦源。在地殼的深部具有良好的成礦環(huán)境和礦源勘探潛力，而地球物理勘探技術(shù)的發(fā)展是深部找礦成為了可能性，也是目前深部礦產(chǎn)資源勘查中最重要的一種技術(shù)手段，它具有勘查深度大、勘查精度高以及高分辨率的特點。本文將通過實例來探討地球物理方法在深部找礦中的應用。

【關(guān)鍵詞】深部礦源；勘探；地球物理方法

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，大量的資源被耗用，而礦產(chǎn)資源緊缺問題已經(jīng)成為我國乃至世界各國面臨的一個重要問題，并且這種資源緊缺的趨勢還在日益加劇。我國現(xiàn)有的25中金屬礦產(chǎn)中415座大中型礦產(chǎn)已經(jīng)由192座面臨不同程度的資源危機。面對這種資源緊缺問題，必須開展深部以及其外圍的找礦工作，來挖掘新的資源并延長原有礦產(chǎn)的壽命。深部找礦不僅解決了資源緊缺，推進礦產(chǎn)的持續(xù)發(fā)展，還對維護國家資源安全供給方面有著重要的社會意義和經(jīng)濟意義。而近年來發(fā)展的地球物理勘探方法成為了深部找礦的重要技術(shù)和手段，并且地球物理勘探方法具有高效經(jīng)濟、勘探深度大、勘查精度高以及高分辨率的優(yōu)勢，下面將重點探討可控源音頻大地電磁法、瞬變電磁法、頻譜激電法幾種地球物理勘探方法以及它們在深部找礦中的應用。

一、地球物理勘查方法在深部找礦中的主要作用

（一）優(yōu)選深部找礦靶區(qū)。利用地質(zhì)填圖，從區(qū)域成礦背景和成礦規(guī)律來優(yōu)選深部礦源的靶區(qū)。在此過程中利用地球物理方法可以解決以下幾個方面的問題：第一，確定深礦沉積蓋層的厚度，分析其基層的變化情況；第二，建立深部地球物理反演模型，以確定深部地質(zhì)的構(gòu)造環(huán)境；第三，通過進行深部巖性填圖，來確定賦礦層位。因為金屬礦床的形成和分布與花崗巖體、基性- 超基性侵入巖體有著直接或間接的關(guān)系，而利用地球物理方法能夠進行深部巖性填圖，從中來取得不同物理屬性巖體的異常場展布和形態(tài)。

（二）直接尋找深部隱伏盲礦體。對于一些與圍巖有著明顯物性差異的深部隱伏礦體，采用地面地球物理方法能能夠直接尋找礦源。利用已有鉆孔，進行井中地球物理勘查，可以直接探查井旁具有良導體、高密度的金屬礦體。西方國家就很重視井中地球物理方法，如井中激電、井中TEM等方法。加拿大利用井中TEM 在北奇瑟爾（Chisel North）鋅銅礦床500m 左右深度處直接發(fā)現(xiàn)了礦體，為該礦床增加了約300萬噸的礦石資源量。

二、地球物理方法

利用已有的地質(zhì)、物、化探等資料選取具有成礦潛力的靶區(qū)，之后利用地球物理勘查方法在該靶區(qū)內(nèi)進行詳細的勘查、精測和研究。下面將介紹幾種地球物理勘查方法。

（一）頻譜激電法。此地球物理勘查方法是一種新的激電方法，運用此勘查方法能夠在超低頻段進行多頻視復電阻率測量，之后對測量的負電阻率的頻譜特性進行分析，以解決深部物資與能量的交換和物理-力學-化學過程的制約，即熱物質(zhì)在運移和上涌過程中與殼、幔介質(zhì)圍巖的蝕變交代與變質(zhì)作用而逐漸聚積的地質(zhì)問題。利用頻譜激電法進行深部找礦勘探，能夠取得良好的地質(zhì)勘查效果、提供更為豐富的地質(zhì)信息。

（二）瞬變電磁法。該方法主要用來研究電磁場響應隨時間變化的規(guī)律，在運用過程中通過不接地回線或是接地線源向地下發(fā)送一次脈沖電磁場，若是地下存在有導電礦體，則此導電礦體會在一次脈沖電磁場的作用下，在導體內(nèi)部產(chǎn)生渦旋電流。此渦旋電流會在次脈沖電磁場的間歇期間產(chǎn)生交變磁場，此交變磁場被稱為異常場或是二次場。相關(guān)勘查人員通過觀查二次場的變化特征，來分析此磁場與時間的變化關(guān)系，從而確定地下深部導體的電性結(jié)構(gòu)分布和空間形態(tài)。

（三）可控源音頻大地電磁法。此方法是一種主動源頻率域電磁法，它運用人工場源域電磁測深方法來勘查。可控源音頻大地電磁法是利用發(fā)射機向地下發(fā)送不同的電磁波，來觀查測量到的電場分量Ex與磁場分量Ey，依據(jù)相關(guān)的計算公式來得出測試的電阻率：

在根據(jù)計算公式得出其勘探深度：

由上述的計算公式我們可以得出，可控源音頻大地電磁法的勘探深度與電阻率成正比關(guān)系，與頻率成反比關(guān)系。在一定條件下為了達到勘探目的可以通過調(diào)節(jié)此電磁法的頻率來實現(xiàn)。最后從勘測到的視電阻率測深曲線，來確定勘測的高阻基底面的起伏、系分層， 識別斷層及圈定局部構(gòu)造等情況。若是地點條件較好的情況下，利用此方法能夠直接尋找到良好的深部礦體。

三、地球物理勘探方法在深部找礦中的應用

（一）地球物理勘探方法在某斷裂帶金礦深部找礦中的應用。1、該區(qū)地質(zhì)和地球物理概況。此礦帶的上盤是早前寒武紀變質(zhì)巖系，主要巖性為黑云變粒巖、斜長角閃巖、斜長片麻巖等，普遍混合巖化。其下盤屬于玲瓏花崗巖，此地帶的礦體存在與變質(zhì)巖和玲瓏花崗巖相接觸的破碎蝕變帶內(nèi)。礦化與蝕變作用有關(guān)， 主要是由其構(gòu)造活動決定的，在此礦體帶的金屬硫化物大多數(shù)表現(xiàn)為浸染狀、細脈狀產(chǎn)出，以黃鐵礦為主。

通過對大量礦石物性資料的分析發(fā)現(xiàn)，此地段的變質(zhì)巖的電阻率和極化率均最低，花崗巖具有高阻中等極化率的特證，而礦體所處的蝕變巖和碎裂巖具有較高的極化率，并且其極化率隨著礦體中金屬硫化物含量的增加而增大。因此在尋找此地帶的深部礦體時可以采用頻譜激電法來實現(xiàn)深部找礦的目的。

（二）技術(shù)方法。在對此地質(zhì)帶進行深部找礦時采用了V8多功能電法儀中的可控源音頻大地電磁法和頻譜激電法進行綜合勘探。首先，使用可控源音頻大地電磁法對此地段的深部礦體進行勘查如圖1所示，從勘查結(jié)果中顯示出此段的深部的在視電阻率斷面等值線圖上異常明顯，且具有較為清晰的層次感，從勘測結(jié)果中可以看出其上部為低阻電性層，中部為典型的過渡帶，其中梯級帶表現(xiàn)出舒緩的波狀并向下傾伏延伸，底部為高阻電性層。將勘測的結(jié)果與此地帶的地質(zhì)資料進行分析，可得出其上部對應此地質(zhì)帶的上盤早前寒武紀變質(zhì)巖系，中部為變質(zhì)巖和玲瓏花崗巖相接觸的破碎蝕變帶，底部為其下盤的玲瓏花崗巖。金屬礦體在擬斷面等值線圖上表現(xiàn)出低阻梯級帶中的局部高阻異常，此勘測結(jié)果和無形統(tǒng)計結(jié)果中金屬礦石表現(xiàn)出高阻特征的結(jié)果是一致的，根據(jù)礦體特征我們可以做出以下解釋：由于金礦體賦存于構(gòu)造蝕變，金屬礦體中礦物質(zhì)的富集和此地帶的蝕變強度有著密切的聯(lián)系，蝕變強度越大，其金屬礦的礦化就越好。在此礦區(qū)中礦體的形成與鉀長石化、黃鐵絹英巖化、硅化及碳酸鹽化等圍巖蝕變有著密切的聯(lián)系。鉀長石化、黃鐵絹英巖化、硅化及碳酸鹽化等蝕變巖都具有高電阻物性特征，因此此地帶形成的金屬礦體呈現(xiàn)出高阻、高極化率的物理特征。

頻譜激電法是在可控源音頻大地電磁法的基礎(chǔ)上，通過對斷層的傾向和延伸變化規(guī)律的推斷，來設(shè)計深部礦體勘探窗口。通過礦體和礦化蝕變地帶激電效的明顯反應，來證明運用此勘探方法的優(yōu)勢。

通過實例的勘探結(jié)果證明：此斷裂帶的金屬礦體位于破碎蝕變帶，礦體呈現(xiàn)出高電阻、高充電率、高時間常數(shù)， 低相關(guān)系數(shù)、低相位的綜合地球物理特征。而運用地球物理勘查方法對其深部礦體的勘探在該地帶取得了較好的地質(zhì)效果。

四、結(jié)束語

在21世紀經(jīng)濟快速發(fā)展的今天，面對較大的資源消耗量，開展深部礦體勘探是促使經(jīng)濟發(fā)展的必須采用的措施。而在進行深部找礦時需要通過地球物理場響應，穿過地平線深入到地層深處去尋找前者的礦藏。地球物理勘查方法具有勘查深度大、精度高、分別率高的優(yōu)勢，因此成為了深部找礦的重要方法。由于地質(zhì)條件的復雜性，近采用一種地球物理勘探方法未必能夠達到理想的效果，本文通過實例說明了運用地球物理勘查方法在深部找礦中的優(yōu)勢。為了取得較好的勘探效果可以結(jié)合多種地球物理勘查方法來獲取更多的地質(zhì)信息。

參考文獻

[1]張壯，劉建明，于昌明等.綜合地球物理方法在鞍山式鐵礦勘查中的應用——以內(nèi)蒙古敖漢旗四家子鐵礦為例[J].地球物理學進展，2013（04）.

[2]嚴加永，滕吉文，呂慶田.深部金屬礦產(chǎn)資源地球物理勘查與應用[J].地球物理學進展，2008（03）.

[3]田文法，郝俊杰等.綜合地球物理方法在邯邢式鐵礦深部找礦中的應用[J].地球物理學進展，2010（04）.

[4]孫燕，劉建明，曾慶棟，張作倫，張松，汪在聰，褚少雄，葉杰，于昌明.綜合地球物理方法在某金多金屬礦區(qū)找礦中的應用[J].地球物理學進展，2010（6）

作者簡介

劉銘球，（1963.1～），湖南，本科，高級工程師，研究方向：地質(zhì)。