王國田
(河南省航空物探遙感中心,河南 鄭州 450053)
錳礦勘查中綜合物探方法的應(yīng)用探討
王國田
(河南省航空物探遙感中心,河南 鄭州 450053)
在錳礦的勘查過程中,由于錳礦的化學(xué)、物理性質(zhì)與圍巖異區(qū)別較小,因此整體工作難度相對較大。為了準(zhǔn)確探測到錳礦位置,以便后期開采工作的順利進(jìn)行,勘查人員一直在對勘查技術(shù)進(jìn)行著優(yōu)化與完善,并將綜合物探方法應(yīng)用到了該項工作之中。通過對國內(nèi)錳礦地質(zhì)特點的分析,探索出綜合物探方法在錳礦勘查工作中的正確應(yīng)用方式,旨在提高錳礦勘查精準(zhǔn)度,為經(jīng)濟社會發(fā)展發(fā)展提供錳資源保障。
地質(zhì)特征;綜合物探;錳礦;勘查
自然界中的錳礦石資源極為豐富,雖然這些錳礦石資源不可被完全使用,但錳與其化合物卻已經(jīng)廣泛應(yīng)用到工業(yè)領(lǐng)域的各個行業(yè)之中,尤其是在鋼鐵工業(yè)中的作用最為突出。其會被作為脫硫劑以及脫氧劑,應(yīng)用在煉鋼、煉鐵以及合金制造等工程之中[1]。其在我國的國民經(jīng)濟之中,占據(jù)著不可替代的地位。為了對錳礦石進(jìn)行科學(xué)化開采,保證礦石開采水平的穩(wěn)定提升,我們首先應(yīng)弄清國內(nèi)錳礦石地質(zhì)特點。
在我國錳礦成礦最早時間為中晚元古代時期。國內(nèi)70%左右的錳礦資源,都分布在“海西—印支”構(gòu)造階段之中,而在“加里東”構(gòu)造階段內(nèi),分布的錳礦資源在30%左右[2]。地質(zhì)科研人員一直在對錳礦開采技術(shù)以及勘查技術(shù)進(jìn)行著優(yōu)化與完善,希望能夠在地質(zhì)科學(xué)理論的指導(dǎo)下,研究總結(jié)出一套完善的錳礦資源勘查技術(shù)體系,以確保能夠?qū)鴥?nèi)錳礦資源前景、成礦條件以及分布規(guī)律等內(nèi)容進(jìn)行更加深入的研究。
因國內(nèi)錳礦分布以南方地區(qū)為主,因此,南方錳礦地質(zhì)特點能夠代表我國錳礦地質(zhì)特點。由于錳礦石地質(zhì)特點較多,本文將就以下4個主要特點進(jìn)行重點論述。
1) 通過對揚子地臺附近錳礦的研究可以發(fā)現(xiàn),該地區(qū)錳礦時空演化規(guī)律以及成礦規(guī)律與中國南方古大陸地質(zhì)結(jié)構(gòu)演化有著密切關(guān)聯(lián),且受到了成錳盆地環(huán)境與陸地臨近海域性質(zhì)的直接影響。優(yōu)質(zhì)錳礦主要發(fā)育在中晚元古代、中晚奧陶、中晚三疊等時期的含錳層位中。
2) 按照成礦地質(zhì)條件、區(qū)域成礦環(huán)境以及礦床礦帶時空分布情況而言,揚子地臺附近可以劃分出多個級別的礦帶、礦域和礦區(qū)。按照該地區(qū)綜合地質(zhì)數(shù)據(jù)信息,可將該地區(qū)錳礦資源潛力和資源總量以及價值估算出來,為錳礦資源勘查工作部署決策提供依據(jù)。
3) 根據(jù)錳礦成礦時空演化特征,可以對揚子地臺附近錳礦進(jìn)行區(qū)域劃分,且這樣區(qū)域還可以按照地質(zhì)情況、成礦環(huán)境以及條件,進(jìn)行成因類型分類。且通過對該地區(qū)錳礦石中微量元素、化學(xué)特征以及同位素組成等內(nèi)容的研究,證明了該地區(qū)錳礦有著內(nèi)源外生的特征,進(jìn)行進(jìn)一步研究。
4) 通過熱力學(xué)實驗與計算發(fā)現(xiàn),錳礦巖石受到熱液、熱水、海水、地表水等溶液浸取時,溶液的pH值會成為P與Mn分離的重要因素。而含有Mn溶液的沉積海盆,其中溶液pH值變化情況,會直接決定P與Mn的分離。因此想要兩者分離并保證順利沉淀,就需要對環(huán)境中的pH值進(jìn)行合理控制。
2.1 常用的綜合物探方式
2.1.1 高精度地面磁性測量物探技術(shù)
此種物探方式被稱之為“地面高精度磁力測量”,主要是通過對錳礦體與圍巖磁性差異進(jìn)行測量,并根據(jù)磁場異常情況對錳礦進(jìn)行探查的物探技術(shù)。這種檢測方式通常會運用質(zhì)子磁力儀來進(jìn)行。由于錳礦體與圍巖磁性差異不大,決定了由錳礦引起磁異常強度一般較小,不易圍巖區(qū)分,尤其是埋深較大、后期改造強烈的礦床更難區(qū)分[3]。所以應(yīng)與其他物探技術(shù)配合勘查,以提高勘查準(zhǔn)確程度[4]。
2.1.2 甚低頻物探技術(shù)
這種勘查技術(shù)最為顯著的特點,便是勘測速度較快??梢詫ぷ鲄^(qū)進(jìn)行快速掃面,他是以電磁勘探法為基礎(chǔ)的高效勘查方式[5]。其實質(zhì)是利用電磁波(一次場)在傳播過程中遇到導(dǎo)體或磁性感應(yīng)體(如錳礦體)時,激發(fā)出渦旋電流和相應(yīng)的二次場,二次場與一次場合成后,改變了一次場的振幅、方向和相位,研究和測定這種引起一次場的畸變參數(shù)特性,就能反映地下導(dǎo)體或磁性感應(yīng)體的實際存在。再配合其他綜合物探方式,便能高質(zhì)量完成勘查工作。
2.1.3 大地電磁物探技術(shù)
這種物探方法屬于電磁類勘查方法,不僅能夠?qū)ぷ鲄^(qū)域進(jìn)行深度探測,同時其還具有設(shè)備攜帶方便以及橫向分辨率較高等方面的優(yōu)勢[6]。這一技術(shù)的運用,有效改善了以往直流電法無法定量的弊端,能夠?qū)ΦV區(qū)礦石進(jìn)行定性以及定量測量。但其目前并不完備,也需要圍巖與礦體間有較為明顯的物性差異作為技術(shù)使用前提, 因為第四系厚度較大,加之長時期的風(fēng)吹雨淋等環(huán)境影響,巖石表面會出現(xiàn)表面風(fēng)化以及其他方面的變化,會增加探測難度,所以僅僅使用大地電磁物探技術(shù)并不能達(dá)到理想的效果,在這時還是需要其他物探技術(shù)的配合,對其他物理性質(zhì)進(jìn)行探測。
在對錳礦特征體進(jìn)行探測時,勘查人員可以采用該種方式與地面磁測相結(jié)合的方式。首先要運用地面磁測量的方式,對該地區(qū)的磁場異常進(jìn)行圈定。再運用大地電磁物探技術(shù)便能對異常情況進(jìn)行半定量以及定量解釋,并能夠?qū)υ摰劐i礦石資源價值進(jìn)行估算。
陜南漢中某處錳礦,在進(jìn)行勘查時便運用了激電測探、高精度地面磁性測量以及傳統(tǒng)探測相結(jié)合的方式,對該地區(qū)礦體形態(tài)以及礦體產(chǎn)狀等內(nèi)容進(jìn)行了準(zhǔn)確的勘查,為該礦區(qū)的開發(fā)與利用提供了可靠保障。
2.2 勘查技術(shù)運用注意事項
2.2.1 擴充勘查領(lǐng)域
錳礦資源目前需求量大,面臨著資源嚴(yán)重不足的問題,所以各個國家都加大了對該項資源的勘查力度,在這種情況下,勘查工作模式以及相應(yīng)的技術(shù)、設(shè)備等,都需要不斷完善才能滿足現(xiàn)代勘查工作的需要,所以有必要對勘查領(lǐng)域進(jìn)行擴充??辈槿藛T在接到任務(wù)之后,應(yīng)先對任務(wù)所在區(qū)域綜合情況進(jìn)行詳細(xì)探究,做好各項勘查設(shè)計。同時,勘查人員在對綜合物探技術(shù)進(jìn)行使用時,不僅要加大對該項技術(shù)的應(yīng)用推廣力度,還應(yīng)對該項技術(shù)的設(shè)備運用以及技術(shù)技巧進(jìn)行完善,以確保綜合物探技術(shù)的不斷發(fā)展。
2.2.2 規(guī)劃與統(tǒng)籌
由于各區(qū)域地理結(jié)構(gòu)以及地質(zhì)條件都有所不同,所以勘查人員在對錳礦進(jìn)行探測時會遇到諸多困難,必須要對整體勘查工作進(jìn)行合理統(tǒng)籌與規(guī)劃,才能確保探測工作的順利實施。由于綜合物探技術(shù)往往需要多項技術(shù)共同使用,所以勘查人員必須要按照事先調(diào)查結(jié)果,來對勘查方案進(jìn)行確定,確保運用技術(shù)能夠與該區(qū)域?qū)嶋H情況相符合,以便后續(xù)工作的順利開展。
2.2.3 注重技術(shù)創(chuàng)新
綜合物探技術(shù)是建立在多種勘探技術(shù)以及探測設(shè)備基礎(chǔ)之上的,而這些內(nèi)容都在隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高在進(jìn)行完善,在這種環(huán)境之中,綜合物探技術(shù)也必須要隨之做出改變,才能獲得長久性發(fā)展。所以相關(guān)人員應(yīng)對該項技術(shù)的創(chuàng)新予以足夠關(guān)注,要將先進(jìn)技術(shù)有效融合在物探技術(shù)之中,進(jìn)而保證該項技術(shù)水平的切實提升,使其能夠找到正確的發(fā)展方向。
2.2.4 優(yōu)化勘查制度
想要確保綜合物探技術(shù)的優(yōu)勢能夠在錳礦勘查工作中完全呈現(xiàn)出來,需要對相應(yīng)的勘查制度進(jìn)行完善。要對現(xiàn)有勘查制度存在的問題進(jìn)行分析,并要在實際勘查過程中,不斷對該項制度進(jìn)行補充與完善。并要對該項技術(shù)的運用提供相應(yīng)的政策以及技術(shù)支持,要積極吸引更多的社會資源投入到其中,為該項技術(shù)的運用提供出更加理想的環(huán)境。
在對綜合物探法以及其使用原則確定之后,勘查人員就應(yīng)按照勘查礦區(qū)實情,對該種技術(shù)的使用方式以及使用流程進(jìn)行細(xì)化。
2.3 實際應(yīng)用方式
2.3.1 地質(zhì)特征勘探
在進(jìn)行錳礦勘查之前,勘查人員首先應(yīng)對勘查區(qū)的地理環(huán)境、氣候條件以及大地構(gòu)造等資料進(jìn)行搜集。同時要對該地區(qū)地層情況進(jìn)行詳細(xì)探究,還要對區(qū)域內(nèi)部的褶皺展開分析,明確當(dāng)?shù)財嗔亚闆r以及碎裂構(gòu)造,而斷層展布方向以及發(fā)育碎裂特征等內(nèi)容,也都是需要勘查人員掌握的信息數(shù)據(jù)。
2.3.2 巖、礦石物性測量
勘查人員要對需要勘查的錳礦區(qū)域內(nèi)部礦石進(jìn)行多地區(qū)采樣,并要運用綜合物探技術(shù)對每份樣本進(jìn)行測量,并要對測量結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)分析。
按照測量結(jié)果顯示,與該區(qū)域內(nèi)其他巖石相比,錳礦在檢測時所發(fā)出的幅頻率波動相對較大,基本都超過了背景值的2倍。但電阻率方面的差異并不明顯,這就表明,可以運用幅頻率來對錳礦進(jìn)行甄別,而電阻率并不能做到這一點。
勘查人員還應(yīng)運用“高斯第二位置”方式,來對樣本巖石磁性參數(shù)進(jìn)行檢測,且要對巖石樣本剩余磁化強度以及磁化率數(shù)值進(jìn)行統(tǒng)計與分析。通過研究可以發(fā)現(xiàn),錳礦石的磁性相對較弱,其磁化率數(shù)值與其他巖石數(shù)值相比差別較大。如果運用有關(guān)空間公式對其進(jìn)行運算,并將14.9 nT作為異常識別標(biāo)準(zhǔn),將50 000 nT作為地磁場基本數(shù)值,則錳礦石和其他巖石相比的異常數(shù)值已經(jīng)超過了400 nT。這也說明,如果對勘查區(qū)域內(nèi)部磁場進(jìn)行全面性檢測,將錳礦石全部勘查出的機率極大。
2.3.3 技術(shù)應(yīng)用結(jié)果
在完成上述工作之后,相關(guān)人員還應(yīng)對地面磁檢測數(shù)值進(jìn)行“化極”。由于不同區(qū)域地質(zhì)結(jié)構(gòu)以及其他綜合情況并不相同,所以在完成化極之后,各區(qū)域內(nèi)部的化極磁異常也會有所差異,相關(guān)人員必須要按照勘查區(qū)域的設(shè)計化極磁異常分布情況,來對勘查工作進(jìn)行合理安排,找到勘查區(qū)域中異常情況最為明顯的地點,及其周圍河流情況。要對河流對易碎巖石的侵蝕情況進(jìn)行分析,分析異常情況是否與河流流向相吻合,如果情況不符,且與錳礦情況相符,則表明這段地區(qū)屬于錳礦主體地區(qū)。
按照上述論述,磁性特征會直接指示出錳礦所在位置以及礦區(qū)走向情況。同時,相關(guān)人員還要對完成激電面積的工作區(qū)域進(jìn)行勘查,并要對區(qū)域內(nèi)部幅頻率數(shù)值進(jìn)行檢測。若幅頻率在5%以下,則會將其視為是“平緩異?!眳^(qū)域;若該數(shù)值超過5.4%,且其異常情況具有一定的規(guī)律性,與錳礦情況極為相似,且表明激電異常情況是由錳礦所引起的[7]。
通過對激電檢測結(jié)果的運用,勘查人員能夠判斷出該區(qū)域礦體整體結(jié)構(gòu),從而準(zhǔn)確判斷出之前無法對錳礦進(jìn)行查找的原因,并會將勘查結(jié)果客觀呈現(xiàn)出來,提出相應(yīng)的錳礦開采優(yōu)化建議,為開采決策者提供可靠的數(shù)據(jù)支持,以提高錳礦開采的成功機率。同時這樣的勘查結(jié)果,也為錳礦地區(qū)勘查工作提供了新的方向與空間,有效提高了礦區(qū)錳礦石的開采效率,真正帶動了各地區(qū)錳礦勘查工作的不斷開展。
通過本文對綜合物探法相關(guān)內(nèi)容的闡述,使我們對該項技術(shù)有了更加深入的了解。由于此種方式能夠幫助勘查人員準(zhǔn)確分析出測量區(qū)域中錳礦的資源價值與總體數(shù)量,因此相關(guān)人員應(yīng)加大對該項技術(shù)的研究力度,要按照勘查區(qū)域?qū)嵡閷ξ锾郊夹g(shù)進(jìn)行選擇與運用,并要對該項技術(shù)的各項使用原則進(jìn)行分析,以保證勘查人員能夠?qū)﹀i礦所在區(qū)域的地質(zhì)、地球物理性質(zhì)以及其他內(nèi)容進(jìn)行準(zhǔn)確勘測,準(zhǔn)確找到錳礦石所在位置與數(shù)量,從而有效提高錳礦資源勘查質(zhì)量,為我國工業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展提供可靠保障。
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An Application of Comprehensive Geophysical Prospecting Method in Mn-ore Exploration
WANG Guotian
(HenanAeroGeophysicalRemoteSensingCenter,Zhengzhou,Henan450053,China)
Because of difference of chemical and physical properties in manganese ore and other rocks, the whole work is relatively difficult in the process of exploration. To accurately detect the location of manganese ore, the exploration has been optimized for exploration technology to begin in the integrated geophysical method to the work. Through an analysis of the characteristics of domestic manganese ore geology, we have explored the correct application of comprehensive geophysical method in geological exploration work to improve the accuracy of geological exploration in providing protection for the smooth development of the industrial areas.
Geological characteristics; Integrated geophysical prospecting; Manganese ore; Exploration
2017-03-18
王國田(1965-),男,河南葉縣人,高級工程師,研究方向:地球物理勘探、巖土工程等技術(shù)研究,手機:13582163732,E-mail:1175919386@qq.com.
F426.1
A
10.14101/j.cnki.issn.1002-4336.2017.02.052