地質(zhì)工作中的地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試技術(shù)研究

韋春林

廣西壯族自治區(qū)地球物理勘察院 廣西柳州 545005

當(dāng)前，影響地質(zhì)部門(mén)地質(zhì)勘探水平的最大因素往往不是人員技能水平不足，而是勘探手段較為落后。因此，相關(guān)部門(mén)在實(shí)際勘探工作的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)將新型的技術(shù)手段應(yīng)用到檢測(cè)工作中，加強(qiáng)勘探工作的準(zhǔn)確性。

1 地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試技術(shù)的主要內(nèi)容

地質(zhì)勘探工作的開(kāi)展，能夠增加人們對(duì)地球的了解。而在地質(zhì)勘探工作的開(kāi)展中如能恰當(dāng)、合理、準(zhǔn)確地選用地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試技術(shù)方法，則能有效地提高勘探工作的準(zhǔn)確性。當(dāng)前，常用的地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試技術(shù)主要包括：鉆探、遙感技術(shù)、地形測(cè)量技術(shù)、地質(zhì)勘探、以及化學(xué)探礦、巖礦測(cè)試等方面的內(nèi)容。通過(guò)上述技術(shù)的應(yīng)用，將使得勘探工作的開(kāi)展能夠更加科學(xué)、高效、可行[1]。要重視數(shù)據(jù)自身的價(jià)值，地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測(cè)量工作獲取到的信息不論是在當(dāng)前還是在未來(lái)，都將為我國(guó)地質(zhì)工作的開(kāi)展提供有利的數(shù)據(jù)支持。

2 地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試技術(shù)與地質(zhì)工作的關(guān)系

8地質(zhì)工作的工作性質(zhì)較為特殊，對(duì)于從業(yè)人員的知識(shí)水平、技能水平與邏輯分析能力方面的要求較高。因?yàn)樵陂_(kāi)展地質(zhì)工作的過(guò)程中，需要檢驗(yàn)人員對(duì)海量的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并能總結(jié)出正確的結(jié)論。例如，在地質(zhì)勘查工作中，工作人員需要預(yù)先調(diào)查當(dāng)?shù)氐乃沫h(huán)境、地質(zhì)環(huán)境、地質(zhì)構(gòu)造及地質(zhì)形態(tài)等方面的數(shù)據(jù)，將全部的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與整合，確定該區(qū)域內(nèi)實(shí)際的地質(zhì)情況。

地質(zhì)勘探工作水平的高低，與應(yīng)用到的地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試技術(shù)有著直接的關(guān)系。合理的應(yīng)用高效率的檢測(cè)技術(shù)，不僅能夠促進(jìn)地質(zhì)勘探行業(yè)的發(fā)展，也能有效的提升地質(zhì)資源的利用率。因此，地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試技術(shù)與地質(zhì)工作間的關(guān)系是相互促進(jìn)，互不可少的，通過(guò)先進(jìn)檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，能夠使人們對(duì)于地球的認(rèn)識(shí)更加透徹，也就能更合理的應(yīng)用地質(zhì)資源，促進(jìn)生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展[2]。

3 地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試技術(shù)在地質(zhì)工作中的具體應(yīng)用

3.1 在巖礦測(cè)試中的具體應(yīng)用

巖石礦物分析技術(shù)在地質(zhì)勘探工作的開(kāi)展中有著較為廣泛的應(yīng)用，這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用能為地質(zhì)勘探人員帶來(lái)可靠的地質(zhì)參考資料。

首先，在地質(zhì)情況勘探中，通過(guò)對(duì)地質(zhì)巖性數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并結(jié)合水文勘探資料的數(shù)據(jù)，能夠?yàn)榻ㄖ┕?、地質(zhì)工程等行業(yè)提供有力的參考資料。相關(guān)人員只需要根據(jù)地質(zhì)報(bào)告數(shù)據(jù)、明確施工時(shí)所需要施加的措施、及時(shí)的做好預(yù)防、因地制宜，就能有效的減少在施工過(guò)程中發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的可能性[3]。

其次，能夠?qū)Ξ?dāng)?shù)氐牡V物開(kāi)采與利用起到相當(dāng)大的推進(jìn)作用。各地地質(zhì)活動(dòng)情況的異同，使得每個(gè)地區(qū)的巖石礦物成分構(gòu)成均有著一定的差異，結(jié)合當(dāng)?shù)厮臈l件、地磁場(chǎng)條件等外部因素的疊加，影響著巖石內(nèi)部礦物元素的種類與含量。如果沒(méi)有相關(guān)的技術(shù)對(duì)當(dāng)?shù)貛r石的礦物成分進(jìn)行分析，那么人們將很難充分的了解到礦物本身的應(yīng)用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。巖石礦物分析技術(shù)的應(yīng)用，使得我國(guó)在礦石的開(kāi)采利用方面，有著顯著的提升。

經(jīng)過(guò)不斷的實(shí)踐表明，巖石的礦物分析工作所涉及到的內(nèi)容較為繁多，需要技術(shù)人員自身具有一定的專業(yè)知識(shí)與操作技術(shù)后才能準(zhǔn)確的控制整個(gè)檢測(cè)操作過(guò)程。通常在巖礦測(cè)試中，包含以下3類礦石樣品：礦石、礦物、巖石。對(duì)上述樣品的檢測(cè)通常會(huì)借助高倍顯微鏡，多普勒粒子測(cè)量?jī)x等先進(jìn)的設(shè)備對(duì)樣品進(jìn)行全面的化學(xué)分析，通過(guò)對(duì)樣品的物理性質(zhì)，化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行分析，能夠?yàn)榭蛻籼峁┫鄳?yīng)的礦石利用建議，客戶也能夠根據(jù)自己的實(shí)際需求，有針對(duì)性的開(kāi)展工作[4]。

3.2 在化學(xué)探礦中的具體應(yīng)用

礦物在長(zhǎng)時(shí)間形成的過(guò)程中，每隔一定時(shí)間，礦物自身的化學(xué)性質(zhì)，物理新性質(zhì)會(huì)發(fā)生不同程度的改變。而專家僅僅需要監(jiān)測(cè)礦石中的化學(xué)元素是否發(fā)生了遷移，即可了解當(dāng)?shù)氐V物真實(shí)的分布情況。

目前較為常用的三種化學(xué)分析方法包括：巖石地球化學(xué)測(cè)量法、土壤化學(xué)地球測(cè)量法、水系沉積物化學(xué)測(cè)量法等[5]。

其中在巖石化學(xué)測(cè)量法中，可以通過(guò)對(duì)巖石的化學(xué)成分進(jìn)行分析，評(píng)估當(dāng)?shù)刂車(chē)h(huán)境的巖石分布情況，用以尋找礦石。對(duì)于部分地質(zhì)情況較為惡劣的地區(qū)，無(wú)法通過(guò)巖石成分測(cè)定法測(cè)量的區(qū)域，則不能單獨(dú)應(yīng)用上述方法，可以應(yīng)用多元素測(cè)定法進(jìn)行綜合分析，分析礦石化學(xué)成分間的相互作用，判斷該區(qū)域是否存在礦產(chǎn)。

在土壤化學(xué)測(cè)量法中，可以通過(guò)對(duì)當(dāng)?shù)赝寥莱煞值娜炕瘜W(xué)成分進(jìn)行檢測(cè)，以便了解當(dāng)?shù)氐V產(chǎn)的儲(chǔ)量及其分布。但是這種檢測(cè)手段受外界因素的影響較大，天氣情況的不同，可能會(huì)對(duì)基層土壤的檢測(cè)結(jié)果造成一定的影響。另外，在檢測(cè)富含有機(jī)質(zhì)的地層時(shí)，為了提高檢測(cè)效果可以使用相關(guān)的輔助技術(shù)，用來(lái)提高檢測(cè)的效率及精確度。

在水系沉積物化學(xué)測(cè)量法中，通過(guò)將礦物質(zhì)放入與水系沉積物較為相似的溶液當(dāng)中，通過(guò)對(duì)溶液內(nèi)沉積的化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行分析，能夠逆推出礦物質(zhì)的化學(xué)成分，從而得知當(dāng)?shù)氐牡V產(chǎn)資源種類情況。這類方法特別適合在富含水資源的地區(qū)進(jìn)行應(yīng)用，且對(duì)于地下水附近或地層中較深的巖石化學(xué)物質(zhì)的測(cè)定結(jié)果同樣顯著。

3.3 在礦產(chǎn)普查中的具體應(yīng)用

在具有成礦條件的區(qū)域內(nèi)，采用各種技術(shù)，對(duì)檢測(cè)區(qū)域內(nèi)的砂床、地層分布、水文數(shù)據(jù)、重金屬、礦石分布等數(shù)據(jù)進(jìn)行全面的檢測(cè)[6]。這項(xiàng)工作的開(kāi)展涉及到方方面面的技術(shù)，是多學(xué)科知識(shí)融合的地質(zhì)工作勘探環(huán)節(jié)。

通常而言，在特定地質(zhì)條件下，地殼表層的礦物質(zhì)含量較多，操作人員可以根據(jù)各種礦物質(zhì)對(duì)檢測(cè)手段的敏感性，開(kāi)展針對(duì)性的勘探。我們可以在巖漿層、有利地層處開(kāi)展勘探，在這類區(qū)域業(yè)內(nèi)稱之為找礦標(biāo)志，此處礦物質(zhì)分布較為豐富，故開(kāi)展勘探工作時(shí)，要從此處入手。

3.4 在地質(zhì)勘探中的具體應(yīng)用

通常在各項(xiàng)工程建設(shè)工作開(kāi)始前，均需要進(jìn)行預(yù)施工區(qū)域的地質(zhì)勘探。其中需要勘探的基本參數(shù)包括：工程所處地質(zhì)條件，地形地貌、地質(zhì)巖性、地質(zhì)構(gòu)造、新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)及地震、水文及水文地質(zhì)情況、不良地質(zhì)等數(shù)據(jù)[7]。

（1）重力勘探法在地質(zhì)勘探中的應(yīng)用。這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用充分借助了重力這一物理現(xiàn)象。由于所勘探的各個(gè)區(qū)域巖石密度分布情況不同，因此，其重力分布也存在著一定的差異。通過(guò)分析上述區(qū)域巖石重力分布情況的差異，可以全面了解當(dāng)?shù)氐牡V產(chǎn)分布情況及地質(zhì)構(gòu)造。

（2）古地磁方法在礦物普查中的應(yīng)用。通過(guò)對(duì)巖芯內(nèi)的同位素C12進(jìn)行測(cè)定，結(jié)合碳原子半衰期的時(shí)間，能夠得出巖層所存在的時(shí)間，這類方法由于檢測(cè)時(shí)間的跨度較大，因此，在新生地層中應(yīng)用此項(xiàng)探測(cè)技術(shù)將會(huì)造成極大的誤差。而對(duì)于遠(yuǎn)古地層應(yīng)用此項(xiàng)技術(shù)有著較大的優(yōu)勢(shì)。

（3）電法勘探。電法勘探是根據(jù)不同巖層具有不同的導(dǎo)電性的特點(diǎn)，來(lái)研究地下構(gòu)造形態(tài)的方法。通過(guò)分析巖石與礦石的電學(xué)性能間數(shù)據(jù)，比較兩者間的異同。當(dāng)前有多種方法能夠?qū)崿F(xiàn)地質(zhì)的勘探。

例如：巖土電阻率測(cè)試技術(shù)的應(yīng)用，能夠快速準(zhǔn)確的測(cè)定出不同區(qū)域的巖土電阻率，技術(shù)人員可以通過(guò)對(duì)不同巖性的劃分做出相應(yīng)的處置；

三維直流電法，是在傳統(tǒng)直流電法監(jiān)測(cè)技術(shù)上的升級(jí)版本，這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了時(shí)間換取空間上的高分辨率，能夠進(jìn)一步提升勘探的精度。但是這項(xiàng)技術(shù)受限于勘探時(shí)工程量較大的缺點(diǎn)，因此，在較小的區(qū)域內(nèi)，三維直流電法才更加適用；

高密度電法的應(yīng)用，加之以智能化技術(shù)的融入，使得電法勘探自動(dòng)化，智能化的水平有了極大的提升。這項(xiàng)技術(shù)集多種優(yōu)勢(shì)與一身：勘探能力強(qiáng)、解釋方便、效率高、成本低、數(shù)據(jù)量豐富、自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)，且能夠在短時(shí)間內(nèi)獲取較為豐富的數(shù)據(jù)。隨著智能化時(shí)代的來(lái)臨，未來(lái)這項(xiàng)技術(shù)必將在地質(zhì)勘探行業(yè)有著廣闊的應(yīng)用前景。

4 地震勘探方法在礦物普查中的應(yīng)用

類似于蝙蝠超聲波測(cè)距的原理，通過(guò)對(duì)聲波折射、反射，歷經(jīng)的時(shí)間進(jìn)行計(jì)算，獲取到大致的距離與礦產(chǎn)的大致形態(tài)分布情況。而地震勘探技術(shù)通過(guò)對(duì)地震波反饋的信息進(jìn)行測(cè)量，并代入相關(guān)的公式進(jìn)行計(jì)算，能夠大致確定當(dāng)?shù)厮械牡V物質(zhì)種類，距離勘探地點(diǎn)的距離情況等等[8]。

這類技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)點(diǎn)在于能直接勘探到其他勘探技術(shù)難以勘探到的礦體，例如盲礦體。通常來(lái)說(shuō)，在含有固定熔巖礦石的區(qū)域，采用這項(xiàng)技術(shù)最為適用，不僅操作方便，同時(shí)獲得的結(jié)果反饋較為全面。因此，當(dāng)今不僅僅在礦產(chǎn)的地質(zhì)勘探中有著這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用，在金屬礦產(chǎn)的勘探中，也廣泛的應(yīng)用到這項(xiàng)技術(shù)[9]。

5 地質(zhì)勘探技術(shù)在實(shí)際工作中的具體應(yīng)用實(shí)例

案例一：V8技術(shù)在煤層勘探中的應(yīng)用。

地質(zhì)勘探地點(diǎn)位于福建省三明市，從目前獲取的勘探報(bào)告與最新數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，我們得出如下結(jié)論：此處火山巖下方存在的煤炭層已經(jīng)出現(xiàn)了大面積的碳化，但是仍存有部分區(qū)域未碳化的情況。為了方便后續(xù)煤礦開(kāi)采工作的開(kāi)展，我們應(yīng)用了V8技術(shù)以便測(cè)量更為精確的煤層分布情況。在測(cè)量工作開(kāi)始前，技術(shù)人員預(yù)先鋪設(shè)了兩條測(cè)量線路，兩線間距為1000m，兩條線路上共設(shè)有48個(gè)頻點(diǎn)，數(shù)據(jù)采集頻譜范圍設(shè)置為7700～0．125HZ。為使采集的數(shù)據(jù)能夠與時(shí)間一一對(duì)應(yīng)，我們應(yīng)用了對(duì)時(shí)法來(lái)進(jìn)行時(shí)間上的統(tǒng)一。

線路鋪設(shè)完畢后，下一步工作時(shí)開(kāi)展對(duì)上地層的電性監(jiān)測(cè)工作，以便能初步的了解測(cè)量區(qū)域地質(zhì)的構(gòu)造。在測(cè)量的中途，發(fā)現(xiàn)當(dāng)?shù)卮嬖谝坏妥鑵^(qū)域，經(jīng)過(guò)深入的分析與探究，我們大致能夠確定，當(dāng)?shù)氐V化帶與煤炭層經(jīng)常進(jìn)行接觸的情況很大。當(dāng)?shù)赜捎诖嬖谥旱V地層，所以在檢測(cè)中出現(xiàn)了低阻力情況。

相較于其他類型的檢測(cè)技術(shù)來(lái)說(shuō)，這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用較為便捷，同時(shí)能夠在短時(shí)間內(nèi)獲得大量的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，通過(guò)相應(yīng)的軟件進(jìn)行分析，當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)勘探情況即可直觀的展現(xiàn)在人們面前[10]。

案例二：廣西合浦盆地油氣勘探工作。

合浦盆地位于廣西壯族自治區(qū)合浦縣、浦北縣境內(nèi)。該盆地生油條件良好，最大埋深為2800m，為可再生油巖。通過(guò)近幾年地震勘探和油氣綜合研究工作的開(kāi)展，使得人們對(duì)盆地內(nèi)油氣資源的儲(chǔ)量更加了解。

在油田開(kāi)發(fā)的初期，主要應(yīng)用地震勘探技術(shù)對(duì)油藏進(jìn)行描述。在油田開(kāi)發(fā)的中晚期，應(yīng)用高分辨率地震資料與三維地震資料結(jié)合礦井資料找尋其他區(qū)域的油藏。應(yīng)用四維地震資料研究油田注水注氣及開(kāi)采效果。

綜上，在油田開(kāi)發(fā)的全過(guò)程中，均應(yīng)用了地震勘探技術(shù)，提升了當(dāng)?shù)氐挠蜌赓Y源可采儲(chǔ)量。盡管如此，要做好開(kāi)發(fā)地震并非易事，仍需提高地震方法的分辨率并進(jìn)行綜合解釋。目前此項(xiàng)技術(shù)正處在研究和發(fā)展之中。

6 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)開(kāi)展的一些大型工程，例如煤礦開(kāi)采，礦石挖掘、隧道建設(shè)、道路橋梁的建設(shè)等工作的開(kāi)展，都需要預(yù)先經(jīng)過(guò)相關(guān)的地質(zhì)勘探檢查，只有各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)標(biāo)后，方可開(kāi)展工作。隨著國(guó)家對(duì)于地質(zhì)行業(yè)的調(diào)控力度逐漸升級(jí)，未來(lái)我國(guó)地質(zhì)事業(yè)的發(fā)展將以技術(shù)為導(dǎo)向，依靠自身的優(yōu)勢(shì)技術(shù)轉(zhuǎn)型，國(guó)家將優(yōu)先支持有價(jià)值課題或重大領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展，加強(qiáng)關(guān)鍵地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試技術(shù)與方法的研究，是進(jìn)一步促進(jìn)地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試發(fā)展的重要方向。