深部金屬礦產(chǎn)資源地球物理勘查與應(yīng)用的探討

張登貴 劉倩

（1.畢節(jié)市礦產(chǎn)資源勘查中心，貴州畢節(jié) 551700；2畢節(jié)市夾巖水利樞紐工程建設(shè)處，貴州畢節(jié) 551700）

0 引言

我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展使得多種能源的消耗量與消耗速度增加，大幅提升了對(duì)能源的需求量。為了滿(mǎn)足經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求，深部金屬礦產(chǎn)資源勘查工作受到了重點(diǎn)關(guān)注。在近幾年的勘查實(shí)踐中，地球物理勘查技術(shù)發(fā)揮出重要作用，提升了深部金屬礦產(chǎn)資源勘查的效率效果，一定程度的緩解了我國(guó)礦產(chǎn)資源短缺的問(wèn)題。

1 地球物理勘查技術(shù)的概述

地球物理勘查技術(shù)主要利用了具有不同物理性質(zhì)（如密度，磁性、電性，彈性波傳播速度、放射性等）的巖層和煤層對(duì)地球物理場(chǎng)所產(chǎn)生的異常，以此達(dá)到尋找礦體的作用，且可以實(shí)現(xiàn)含煤區(qū)域的圈定以及地質(zhì)構(gòu)造的推斷，完成多種地質(zhì)問(wèn)題的解決處理[1]。在當(dāng)前的地質(zhì)勘察實(shí)踐中，常用的物理手段包括重力勘探、地震勘探、電法勘探、磁法勘探等。

2 地球物理勘查技術(shù)在深部金屬礦產(chǎn)資源勘察中的作用分析

（1）礦產(chǎn)結(jié)構(gòu)的分析。利用地球物理勘查技術(shù)，能夠幫助相關(guān)勘探人員對(duì)地下區(qū)域的地質(zhì)結(jié)構(gòu)、地層厚度等進(jìn)行確定，為地質(zhì)起伏變化的研究提供有力支持，實(shí)現(xiàn)礦產(chǎn)結(jié)構(gòu)的分析，完成對(duì)深部礦區(qū)的優(yōu)化選定。為了實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的地下地質(zhì)起伏變化情況的確定的，需要結(jié)合現(xiàn)有資料與地球物理勘查技術(shù)展開(kāi)勘測(cè)，明確區(qū)域內(nèi)不同物理巖層的分布狀態(tài)、形態(tài)，以此選定具備明顯深部礦產(chǎn)資源特征的產(chǎn)區(qū)。

（2）深部隱藏巖石的探尋。在深部金屬礦產(chǎn)資源勘查實(shí)踐中，要求相關(guān)人員完成與確定巖層存在不同物理屬性巖石探測(cè)，且要保證探測(cè)結(jié)果的高度精準(zhǔn)，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)深部隱藏巖石的探尋。而使用地球物理勘查技術(shù)就能夠達(dá)到上述效果，更加之間完成礦區(qū)尋找。實(shí)踐中，依托電、磁方法可以明確深部金屬礦產(chǎn)資源的分布與構(gòu)造，以此構(gòu)建起地下分布模型[2]；結(jié)合重力方法測(cè)量數(shù)據(jù)，為三維模型的構(gòu)建提供支持，最終達(dá)到明確相應(yīng)區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造、巖石（礦石）分布范圍等參數(shù)的效果。

（3）深部地球物理模型的模擬。受到巖漿的作用，在地殼斷裂區(qū)域普遍富含大量且種類(lèi)多樣的金屬礦產(chǎn)資源。在相應(yīng)區(qū)域的礦產(chǎn)資源勘查中，需要相關(guān)人員完成深部大斷裂延伸的位置與方向確定，以此確?？辈榕c后續(xù)開(kāi)采工作的順利落實(shí)。而使用地球物理勘查技術(shù)就能夠達(dá)到上述效果，如其中包含的磁力方法與重力方法，均可以為相應(yīng)區(qū)域金屬礦產(chǎn)資源的勘查開(kāi)采提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。

（4）金屬礦產(chǎn)資源形成原因的探查。在傳統(tǒng)的地下淺層金屬礦產(chǎn)資源開(kāi)采中，提取的礦產(chǎn)資源普遍來(lái)源于地殼運(yùn)動(dòng)、地球內(nèi)部物質(zhì)能量交換，并非為地表的物質(zhì)形成與堆積。因此，在相應(yīng)區(qū)域深部金屬礦產(chǎn)資源的勘查時(shí)，就必須依靠地球物理勘查技術(shù)，并以此實(shí)現(xiàn)對(duì)資源形成原因的查明。

3 地球物理勘查技術(shù)在深部金屬礦產(chǎn)資源勘查中的應(yīng)用實(shí)例

3.1 項(xiàng)目概述

某勘查區(qū)域的地勢(shì)結(jié)構(gòu)為丘陵與平原，開(kāi)發(fā)位置的海拔范圍為95~310m，包含的礦產(chǎn)資源主要為鐵質(zhì)。結(jié)合實(shí)際情況，將開(kāi)發(fā)區(qū)域的地形分為四層，發(fā)現(xiàn)第二層的鐵質(zhì)含量最大，在80%以上，選定其作為本次研究的主體。第二層的長(zhǎng)度為350m、寬度為496m、厚度為31m，存在極強(qiáng)的地磁異?，F(xiàn)象。檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，第二層包含的閃長(zhǎng)巖、泥灰?guī)r以及鐵礦石，證實(shí)此區(qū)域內(nèi)存在鐵礦體。

3.2 勘查方法

3.2.1 選定儀器

本次勘查中主要使用的國(guó)外引進(jìn)的接收機(jī)，其擁有多通道的探測(cè)功能，在電磁法與可控源的支持下，能夠更好的保證勘查結(jié)果的準(zhǔn)確性。

3.2.2 勘查技術(shù)選擇

在本次勘查中，主要使用可控源音頻大地電磁法完成勘查。該方法主要利用了人工控制的場(chǎng)源做頻率測(cè)深，在人工場(chǎng)源的支持下，天然場(chǎng)源信號(hào)微弱的缺點(diǎn)得到有效克服，相對(duì)應(yīng)的，數(shù)據(jù)處理的復(fù)雜程度也所有上升。為了盡可能獲取更為精準(zhǔn)勘察結(jié)果，使用功人工場(chǎng)源的效果更好。

可控源音頻大地電磁法的應(yīng)用原理為：依托不同種類(lèi)巖石存在的差異性電導(dǎo)率，完成一次場(chǎng)電位與磁場(chǎng)強(qiáng)度變化觀測(cè)的電磁勘探方法。相比于其他勘查技術(shù)來(lái)說(shuō)，可控源音頻大地電磁法的技術(shù)優(yōu)勢(shì)如下：由于使用了可控性強(qiáng)的人工場(chǎng)源，因此抗干擾能力更強(qiáng)，能夠有效緩解地形對(duì)勘查的影響；探測(cè)的深度范圍更大，通?？梢赃_(dá)到1~2km；橫向的分辨率更高，可以更為靈敏的確定出斷層；工作效率更高，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)7個(gè)測(cè)點(diǎn)的勘測(cè)等。

3.2.3 布置測(cè)線

測(cè)線布置為后續(xù)勘查工作的展開(kāi)提供了指導(dǎo)，關(guān)系著勘查工作的質(zhì)量與效率。在實(shí)踐中，應(yīng)當(dāng)使用綜合測(cè)量方法，結(jié)合現(xiàn)實(shí)地質(zhì)條件完成測(cè)線位置確定。其中，第一層橫向貫穿了正負(fù)異常結(jié)果最大的區(qū)域；第二層延長(zhǎng)到異常區(qū)域結(jié)束。對(duì)兩層中布設(shè)的測(cè)點(diǎn)數(shù)量具體有：第一層設(shè)置41個(gè)測(cè)點(diǎn)；第二層設(shè)置40個(gè)測(cè)點(diǎn)。兩個(gè)相鄰測(cè)點(diǎn)之間的距離控制在40cm。

3.2.4 勘查與質(zhì)量評(píng)價(jià)

本次研究中在選取第一層內(nèi)的2個(gè)測(cè)點(diǎn)以及第二層的5個(gè)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行分析。為了確保結(jié)果質(zhì)量，落實(shí)了相同位置、相同場(chǎng)源、相同時(shí)間間隔的勘查；為了達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，主要將兩次勘查之間的電阻率相對(duì)誤差穩(wěn)定在5%以?xún)?nèi)。

3.2.5 數(shù)據(jù)處理

經(jīng)過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，在地下298m區(qū)域存在的異常高阻是造成第一層發(fā)生強(qiáng)烈正負(fù)異常的主要因素。同時(shí)，在第一層中，還存在較厚的低電阻區(qū)域，厚度為250m左右，結(jié)合對(duì)大電阻率性質(zhì)以及巖石特性進(jìn)行分析，得出該低電阻區(qū)域內(nèi)主要成分為閃長(zhǎng)巖。

結(jié)合第二層勘查中獲取的反演電阻率斷面進(jìn)行分析，存在11-78號(hào)測(cè)點(diǎn)的下599m以?xún)?nèi)視電阻率的形態(tài)保持一致；在1-11號(hào)測(cè)點(diǎn)的下99m區(qū)域，也存在較高的視電阻率。在600~1100m的區(qū)域內(nèi)檢測(cè)出層狀高阻體，且能夠勘測(cè)到的電阻率增長(zhǎng)明顯的情況，由此得出，在11-21號(hào)測(cè)點(diǎn)區(qū)域內(nèi)具備含水結(jié)構(gòu)。

3.3 數(shù)據(jù)解釋

勘查中發(fā)現(xiàn)，在地下350m厚度區(qū)域內(nèi)，存在磁強(qiáng)度為800×0.01A/m的圓形強(qiáng)磁體，直徑為400m。依托正演模擬的方法進(jìn)行分析可得出，該強(qiáng)磁體的埋深不高，但是磁強(qiáng)度較大，致使相應(yīng)區(qū)域的出現(xiàn)異常。

在地下350m厚度區(qū)域內(nèi)，存在磁強(qiáng)度為700×0.01A/m的狹長(zhǎng)體，長(zhǎng)度為500m，向著偏北方向發(fā)生傾斜。依托正演模擬的方法進(jìn)行分析可得出，該狹長(zhǎng)體的埋深不高，致使相應(yīng)區(qū)域的出現(xiàn)異常。

3.4 地球物理信息綜合處理

本次勘查中主要使用了可控源音頻大地電磁法，測(cè)線方向均為由南向北，且未發(fā)現(xiàn)明顯礦體。對(duì)采集的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行整理與分析，能夠得到以下勘查結(jié)果：對(duì)于第一層來(lái)說(shuō)，其300m以?xún)?nèi)區(qū)域主要包含第四系的砂土、黃土以及粘土；在300~1000m區(qū)域，主要包含閃長(zhǎng)巖、具一定量片麻巖的混合片麻巖；推測(cè)鐵礦石存在于閃長(zhǎng)巖的右下方區(qū)域。對(duì)于第二層來(lái)說(shuō)，其300m以?xún)?nèi)區(qū)域主要包含第四系的砂土、黃土以及粘土；在300~900m區(qū)域，主要包含皇崗巖、片麻巖；在900m以下的區(qū)域，主要包含閃長(zhǎng)巖；推測(cè)鐵礦石存在于靠近閃長(zhǎng)巖的區(qū)域。在800m處勘查到了鐵礦體，證實(shí)了在深部金屬礦產(chǎn)資源中應(yīng)用地球物理勘察技術(shù)的高度可行。

4 總結(jié)

綜上所述，地球物理勘查技術(shù)在深部金屬礦產(chǎn)資源勘察中有著極高的應(yīng)用價(jià)值，特別是可控源音頻大地電磁法，其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)更強(qiáng)。在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，依托地球物理勘查技術(shù)展開(kāi)深部金屬礦產(chǎn)資源勘查所得到的結(jié)果準(zhǔn)確性更高，該技術(shù)的分辨率也更好，且具有極高的可行性，值得重點(diǎn)應(yīng)用與推廣。