地球物理方法在金屬礦深部找礦中的應(yīng)用及展望

趙顯志

中化地質(zhì)礦山總局河南地質(zhì)局 河南 鄭州 450000

一、深部尋找金屬礦的難度

在地球含有的眾多礦種中，金屬礦所占的比例及在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展下的應(yīng)用價(jià)值都相對(duì)較高。我國(guó)金屬礦具有儲(chǔ)量大、種類多、分布區(qū)域廣等特點(diǎn)，因此，綜合地球物理技術(shù)找礦有著相應(yīng)廣闊空間。進(jìn)入新時(shí)期國(guó)家對(duì)金屬礦的需求也越發(fā)的強(qiáng)烈，但是經(jīng)過(guò)這么多年的應(yīng)用勘探，利用地表現(xiàn)象進(jìn)行深部找礦已經(jīng)沒(méi)有太多優(yōu)勢(shì)。隨著物探技術(shù)的不斷發(fā)展，儀器設(shè)備精度有了較大提高，這為深部找礦提供了技術(shù)支持。探尋深部金屬礦是一項(xiàng)綜合性較強(qiáng)的工作，因?yàn)橐獙⑻綔y(cè)技術(shù)、礦體成因、地層結(jié)構(gòu)、化探理論等知識(shí)融合在一起。尋找金屬礦是多種學(xué)科研究的綜合利用，但是其中最重要的知識(shí)就是地球物理勘探技術(shù)的應(yīng)用。想要精確的預(yù)測(cè)隱伏礦體和深部礦體，結(jié)合地質(zhì)技術(shù)，物性測(cè)試，如何精準(zhǔn)的測(cè)試探測(cè)區(qū)域物性差異，是確定物理探測(cè)技術(shù)成敗關(guān)鍵所在。

金屬礦為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展提供了有力支撐，由此可以看出，金屬礦在國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)中有著很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。最近幾年，在淺部找礦日益枯竭的環(huán)境下，深部找礦越來(lái)越受到國(guó)家重視，但深部找礦因各種因素的限制，并不是一件很容易的事。深部金屬礦的形成，是在特定地質(zhì)條件形成的，地球深部的金屬礦體都存在于深部的地質(zhì)構(gòu)造里，探測(cè)開(kāi)采深部礦體時(shí)，會(huì)把地殼內(nèi)部形成平衡打破，繼而造成自然災(zāi)害發(fā)生，因此，探測(cè)深部礦體是人類向大自然探尋的偉大工程。除此之外，深部找礦是多門(mén)學(xué)科共同研究的成果，比如專業(yè)性極強(qiáng)的鉆探及開(kāi)采技術(shù)與地質(zhì)應(yīng)用學(xué)等，體現(xiàn)出了它的復(fù)雜度。但是目前，探測(cè)深部金屬礦的成功經(jīng)驗(yàn)在我國(guó)還比較缺乏，成熟專業(yè)性的指導(dǎo)規(guī)律還沒(méi)有形成。所以地球深部找礦是一項(xiàng)人類向大自然發(fā)起的長(zhǎng)期性挑戰(zhàn)。

二、地球物理方法尋找礦的應(yīng)用

(一)磁力勘探法。磁力勘探法的特點(diǎn)有使用范圍廣、儀器設(shè)備成熟、起步時(shí)間較早，所以技術(shù)與理論相對(duì)來(lái)說(shuō)比較完善。因?yàn)椴煌饘俚V的磁力場(chǎng)不一樣才產(chǎn)生了磁力勘探方法，想要確定金屬礦的長(zhǎng)度就可以采用這種方法，對(duì)發(fā)現(xiàn)金屬礦有著重要的作用。分析地球地質(zhì)填圖及構(gòu)造也可以使用此方法，因?yàn)檫@個(gè)方法的精確性較高。除了上述作用以外，金屬礦所在的位置深度也可以用這個(gè)方法確定，為金屬礦的尋找提供了指導(dǎo)與方向。

(二)重力勘探法。近些年，在金屬礦床的構(gòu)造及礦體重力異常方面的分析方面，重力勘探技術(shù)做的相對(duì)出色。尋找深部隱伏礦與金屬礦可以使用重力勘探法。在700-2000米深度發(fā)現(xiàn)的金屬礦屬于深度金屬礦，想要發(fā)現(xiàn)這類金屬礦可以使用重力勘探法，可以檢測(cè)深度金屬礦的密度，從而為尋找金屬礦的時(shí)候減少了一定的難度，此方法對(duì)密度的檢測(cè)效率極高。但是，重力勘探法也有限制，比如在深山處的金屬礦，高差成像會(huì)因?yàn)榈貏?shì)的因素而產(chǎn)生誤差。這時(shí)就需要結(jié)合其他的方法一起使用，不然不僅不能體現(xiàn)出重力勘探法的作用，金屬礦的尋找還會(huì)被加大難度。

(三)地震勘探法。在尋找金屬礦中的眾多方法中，發(fā)展較晚的是地震勘探法，因?yàn)榈卣鹂碧椒ǖ睦碚撆c技術(shù)到現(xiàn)在都還不成熟，在實(shí)際找礦的過(guò)程中很少運(yùn)用此方法，也因此，還有較大的發(fā)展空間。地震勘探法的作用就是協(xié)助勘探第二深度空間的金屬礦，這是一點(diǎn)不可代替的優(yōu)勢(shì)。此方法是運(yùn)用地震波幫助尋找超大型及大型的金屬礦，現(xiàn)今，已經(jīng)達(dá)到了2000多米深度的勘探，有利于了解關(guān)于深度礦區(qū)的位置，可以預(yù)測(cè)出隱伏礦的位置，這樣可以減少地質(zhì)結(jié)構(gòu)因采礦因素而遭受到破環(huán)。所以，此方法的發(fā)展?jié)摿€是很大的?，F(xiàn)在，正在不斷地?cái)U(kuò)大此方法的發(fā)展方向，包括在反射技術(shù)基礎(chǔ)上的VSP、3D、2D法，地震散射法等。

(四)激發(fā)極化法。找礦中使用最頻繁的方法就是激發(fā)極化法。此方法的技術(shù)與理論隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步而不斷的完善。激電效應(yīng)是此方法中最重要的一環(huán)。了解或者熟悉當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)情況就需要用到激電效應(yīng)對(duì)其進(jìn)行研究及觀察。在熟悉地質(zhì)情況的前提條件下，用中間梯度及四級(jí)溫納裝置開(kāi)展全面掃面的工作。這樣的好處是不僅可以直觀的解釋低電阻的極化、產(chǎn)狀及形狀的異常形態(tài)，而且測(cè)量的范圍還比較廣泛。為了保證接地正常需要在接通電源以前注滿水在AB極的兩端，一般A、B極有1千米的距離。除了以上提到的以外，為了能盡可能的往深處勘探，AB極的供電量必須得到保證。在這個(gè)過(guò)程中電磁耦合的干擾要盡量避免，極化電位差也要減少，MN高電位也需要增強(qiáng)。此方法提供各層的電參數(shù)、厚度及深度，與礦區(qū)實(shí)際情況相結(jié)合，激電異常的延伸與埋藏的狀況就可以被了解到，一般激發(fā)極化法對(duì)異常點(diǎn)適用。

三、深度尋找礦的展望

(一)數(shù)據(jù)的處理。在探測(cè)深部金屬礦的過(guò)程中，一般使用GPS對(duì)金屬礦區(qū)進(jìn)行測(cè)量跟蹤，要記錄GPS的參數(shù)數(shù)據(jù)。對(duì)于這部分的工作是非常的復(fù)雜且是人工完成，所以必須謹(jǐn)慎仔細(xì)，整個(gè)勘測(cè)過(guò)程會(huì)因數(shù)據(jù)的疏忽而受到很大的影響。但是科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人工記錄數(shù)據(jù)的工作由計(jì)算機(jī)替代。計(jì)算機(jī)記錄數(shù)據(jù)的優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)保存時(shí)間久并且出錯(cuò)機(jī)率非常小。在野外尋找金屬礦十分困難，儀器設(shè)備使用的較多，設(shè)備在搬運(yùn)時(shí)可能導(dǎo)致其損壞并且花費(fèi)很大的物力及人力，使探測(cè)金屬礦的工作難以進(jìn)行。這個(gè)問(wèn)題可以通過(guò)大線的取締來(lái)解決，可以提高工作效率。

(二)儀器的發(fā)展。最近十幾年，探測(cè)金屬礦的地球物理方法因科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步其應(yīng)用也在不斷的完善與發(fā)展并且尋找金屬礦也取得了很好的成績(jī)。在技術(shù)創(chuàng)新過(guò)程中，在地勢(shì)不一致及地形崎嶇的地方，金屬礦很難尋找。以致于尋找金屬礦使用的設(shè)備向多用化、智能化及輕便化發(fā)展。比如尋找金屬礦時(shí)使用地震勘探法的時(shí)候，整個(gè)勘探都受震源信號(hào)的影響，因此就出現(xiàn)了可控震源設(shè)備，此設(shè)備具有高效率、低成本、攜帶方便的特點(diǎn)，此設(shè)備在山區(qū)有較高的實(shí)用價(jià)值。從以上可以看出，使用什么樣的地球物理方法與測(cè)區(qū)內(nèi)的地形、地質(zhì)條件、地球物理特征等各種因素有關(guān)，因此，探測(cè)找礦成果的好壞與儀器的精度和地球物理技術(shù)的創(chuàng)新有著密不可分的關(guān)系。

四、總結(jié)

總的來(lái)說(shuō)，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展在金屬礦的開(kāi)采中可以得到快速提升，所以相關(guān)技術(shù)要不斷地加強(qiáng)。目前，磁力勘探法、重力勘探法、地震勘探法及激發(fā)極化法對(duì)發(fā)現(xiàn)金屬礦提供了很大的便利，在使用以上方法時(shí)，應(yīng)結(jié)合地質(zhì)情況與各個(gè)方法的特點(diǎn)，采用綜合物探技術(shù)與地質(zhì)學(xué)，地球化學(xué)及鉆探施工技術(shù)相互結(jié)合，形成一股合力，對(duì)探測(cè)區(qū)域進(jìn)行多學(xué)科研究分析，才能為物探技術(shù)在深部找礦方面提供廣闊的應(yīng)用空間。