淺析綜合物探在多金屬礦產(chǎn)勘查中的應(yīng)用及難點(diǎn)

任瑞柱，王守興

（吉林省勘查地球物理研究院，吉林 長(zhǎng)春 130012）

基于遙感、計(jì)算機(jī)等現(xiàn)代科技發(fā)展而來的地球物理勘探技術(shù)簡(jiǎn)化了礦產(chǎn)勘查工作，利用具備數(shù)據(jù)采集、傳輸與處理功能的儀器和設(shè)備，能夠快速完成大范圍、更深層的地質(zhì)勘探，為工程施工、礦產(chǎn)開采以及自然災(zāi)害防控等工作提供信息支撐。在多金屬礦產(chǎn)的勘查領(lǐng)域，運(yùn)用兩種以上的物探技術(shù)結(jié)合傳統(tǒng)的鉆探檢測(cè)，能夠?yàn)榈V產(chǎn)資源開采提供精準(zhǔn)的定性、定量分析。

1 多金屬礦產(chǎn)資源的勘查

目前在多金屬礦產(chǎn)的勘查過程中，通常會(huì)綜合運(yùn)用多種物探技術(shù)，根據(jù)不同金屬電阻率、導(dǎo)磁率差異形成的特殊的電磁感應(yīng)，以天然地磁場(chǎng)做為探測(cè)對(duì)象的大地電磁法適用范圍廣、經(jīng)濟(jì)性良好且勘查效率高，在鐵、銅以及金礦等礦體勘查中應(yīng)用頻率最高。而目前絕大部分隱伏礦體的勘查和開采深度都已經(jīng)超過300m，對(duì)現(xiàn)有礦區(qū)和已知多金屬礦體的延伸、拓展勘查深度更是超過了500m，因此為了保障開采活動(dòng)的安全性與經(jīng)濟(jì)性，必須不斷優(yōu)化和改進(jìn)綜合物探物探技術(shù)，以確保勘查質(zhì)量。

2 物探技術(shù)原理及其在礦產(chǎn)勘查中的應(yīng)用價(jià)值

（1）物探技術(shù)原理及常見方法。物探技術(shù)是利用基于遙感技術(shù)的探測(cè)儀器和設(shè)備，根據(jù)勘探對(duì)象與其周邊地質(zhì)構(gòu)造之間物理性質(zhì)的差異，確定能夠表征其差異的場(chǎng)源與信息采集目標(biāo)。通常情況下不同化學(xué)成分的物質(zhì)會(huì)天然存在密度、導(dǎo)電性與導(dǎo)磁率等差別，而這些差別會(huì)造成電磁波、超聲波以及機(jī)械波在兩種物質(zhì)的邊界處傳導(dǎo)過程中，形成不一樣的反射波，比對(duì)發(fā)射與接收的場(chǎng)源波形以及相關(guān)參數(shù)的變化，便可以通過分析計(jì)算，間接判斷地層當(dāng)中是否存在目標(biāo)礦體。目前在不同領(lǐng)域有多種相對(duì)成熟的物探技術(shù)，包括基于不同地層構(gòu)造密度差異的重力法、利用探測(cè)對(duì)象與周邊圍巖電性差異的電法等[1]。而以大地天然磁場(chǎng)為場(chǎng)源的磁法則是多金屬礦產(chǎn)勘查中最重要的物探技術(shù)，因無需人工激發(fā)場(chǎng)源而擁有最好的抗干擾能力，而且勘查深度、定性定量分析的精確度都能夠滿足目前的多金屬礦產(chǎn)勘查要求。

（2）綜合物探技術(shù)在多金屬礦產(chǎn)勘查中的應(yīng)用價(jià)值。相比于傳統(tǒng)的鉆探技術(shù)，綜合物探技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)無損勘探，不僅有助于保護(hù)地表生態(tài)環(huán)境，而且工作效率得到顯著提升。尤其是在礦產(chǎn)開采過程中針對(duì)已知礦體進(jìn)行拓展勘查時(shí)，基于已經(jīng)掌握的地質(zhì)資料和開采活動(dòng)中積累的數(shù)據(jù)，能夠了解礦體與周邊圍巖的物理特性差異，根據(jù)不同的探測(cè)目標(biāo)選擇具體的勘查方法和相應(yīng)的設(shè)備。綜合物探儀器和設(shè)備可以在短時(shí)間內(nèi)完成大范圍的信號(hào)檢測(cè)和數(shù)據(jù)采集，能夠?qū)Φ刭|(zhì)構(gòu)造做出十分全面的分析，得到多金屬礦產(chǎn)的礦體分布、儲(chǔ)量以及性質(zhì)等方面的精確信息。

3 多金屬礦產(chǎn)資源勘查中物探技術(shù)的應(yīng)用難點(diǎn)

（1）因勘查深度不斷增長(zhǎng)帶來的信號(hào)強(qiáng)度問題。由于目前多金屬礦產(chǎn)的勘查深度日漸增加，而基于遙感技術(shù)接收來自地下勘探對(duì)象反饋信號(hào)的儀器和設(shè)備，會(huì)因?yàn)樾盘?hào)的衰減、受到干擾等原因，導(dǎo)致信息采集的精確度下降。而且由于深度不斷增加，導(dǎo)致電磁波等信號(hào)需要經(jīng)過更加復(fù)雜多樣的地層構(gòu)造和邊界，對(duì)接收到的信息進(jìn)行解釋和研判的難度也相應(yīng)變大。因此目前在多金屬礦產(chǎn)勘查工作中，如何在深度持續(xù)增長(zhǎng)的情況下保障勘查結(jié)果的精確度，是亟需解決的問題。

（2）物探信息的多解性。由于物探技術(shù)是通過對(duì)能夠表征地層構(gòu)造特異性的信息進(jìn)行檢測(cè)，間接判斷特定礦體是否存在，分析、計(jì)算其在地下空間的位置、分布特征等，而由于地層構(gòu)造當(dāng)中化學(xué)成分的復(fù)雜性，同一組物探結(jié)果的地質(zhì)學(xué)解釋往往不唯一。因此在多金屬礦產(chǎn)勘查向地下不斷延伸的背景下，確保對(duì)勘查結(jié)果做出準(zhǔn)確研判也是一大難點(diǎn)。目前基于初步解釋設(shè)計(jì)多種物探技術(shù)方案加以排除，是得出相對(duì)合理、可靠的解釋的主要手段。

4 綜合物探技術(shù)在多金屬礦產(chǎn)勘查中的應(yīng)用

（1）勘查技術(shù)方案的設(shè)計(jì)原則。運(yùn)用綜合物探技術(shù)進(jìn)行多金屬礦產(chǎn)勘查時(shí)，首先應(yīng)根據(jù)待勘查礦體的物理性質(zhì)特征，結(jié)合已掌握的礦區(qū)地表、地下地質(zhì)資料，分析待勘查區(qū)域的圍巖巖性，根據(jù)二者的物理性質(zhì)差異、勘查深度以及地面條件等分析可行的物探技術(shù)。首先由于多金屬礦體與圍巖之間的磁導(dǎo)率和導(dǎo)電性能存在明顯差異，因此磁法或電法都可以取得理想的勘查結(jié)果。其次當(dāng)勘查深度較深時(shí)，為減少外界干擾對(duì)勘查工作的影響，應(yīng)盡量選擇以地磁場(chǎng)為檢測(cè)目標(biāo)的大地電磁法。而且根據(jù)勘查目標(biāo)的不同，綜合利用不同的方法來達(dá)到對(duì)地層構(gòu)造、礦體分布進(jìn)行定性、定量分析的目的。

（2）圍繞大地電磁法合理選擇物探技術(shù)。目前在多金屬礦產(chǎn)勘查領(lǐng)域有MT、AMT以及VLF等多種大地電磁勘探技術(shù)，不同的方法所使用的儀器和設(shè)備的性能特點(diǎn)、適用范圍有所差別。首先MT法是最基礎(chǔ)的磁法物探技術(shù)，勘查深度大且對(duì)橫向電磁信號(hào)的分辨率更高。而AMT法的勘查深度不及前者，但由于相關(guān)設(shè)備和儀器的工作頻帶相對(duì)較高，因此信號(hào)的保真度更好。VLF是甚低頻電磁法的簡(jiǎn)稱，由于其頻段特征使得信號(hào)的衰減得到有效控制，在進(jìn)行深層多金屬礦產(chǎn)的勘查時(shí)，儀器的靈敏度與精確度更高，是一種應(yīng)用十分普遍的物探技術(shù)。

（3）勘查結(jié)果的研判策略。雖然在高度自動(dòng)化與智能化的勘查儀器、設(shè)備的支持下，能夠快速完成目標(biāo)區(qū)域的多金屬礦產(chǎn)勘查。但在獲取相關(guān)數(shù)據(jù)和初步信息處理結(jié)果之后，要想得到確切的礦體空間位置、儲(chǔ)量以及地層構(gòu)造等信息，則需要運(yùn)用科學(xué)的分析方法，輔以后續(xù)勘探、檢測(cè)以及論證，才能得出客觀并接近真實(shí)情況的結(jié)論。首先當(dāng)運(yùn)用某一物探技術(shù)進(jìn)行勘查并發(fā)現(xiàn)信號(hào)異常時(shí)，應(yīng)結(jié)合各方面資料、信息進(jìn)行綜合分析，得出所有可能的結(jié)論。其次應(yīng)用可行的物探或鉆探技術(shù)方案，對(duì)可能的情況進(jìn)行驗(yàn)證和排除，從而保障多金屬礦產(chǎn)勘查結(jié)果的唯一性與準(zhǔn)確性，得到理想的定量和定性分析結(jié)果。

5 結(jié)語

由于物探技術(shù)應(yīng)用了衛(wèi)星遙感以及信息技術(shù)，因此隨著這兩個(gè)領(lǐng)域技術(shù)水平的不斷進(jìn)步，物探儀器、設(shè)備的性能以及相關(guān)信息處理技術(shù)也會(huì)不斷提高，會(huì)逐漸解決目前多金屬礦產(chǎn)勘查工作中的技術(shù)難點(diǎn)，研發(fā)出更加可靠的綜合物探儀器、設(shè)備和方法。