地球物理方法在深部鐵礦勘查中的綜合應(yīng)用研究

喻佑順

摘 要：在我國地球?qū)W的研究中，有一種技術(shù)被廣泛的應(yīng)用，同時也是現(xiàn)代地球?qū)W研究的主要技術(shù)，“地球物理勘探技術(shù)”。應(yīng)用地球物理方法進(jìn)行地質(zhì)內(nèi)部勘探工作可以有效的檢測地球內(nèi)部的異常物體深度，同時可以精準(zhǔn)的計算出異常物體所占據(jù)的面積范圍，從而確定該地區(qū)的地球內(nèi)部物質(zhì)組成結(jié)構(gòu)，為我國地質(zhì)勘探工作做出了巨大的貢獻(xiàn)。下面本文將簡單的介紹地球物理方法的含義，然后簡要闡述地球物理方法的應(yīng)用種類，最后將地球物理方法在深部鐵礦勘察工作的綜合應(yīng)用進(jìn)行探討，以供參考。

關(guān)鍵詞：地球物理方法;深部鐵礦勘查;綜合應(yīng)用

中圖分類號：P618 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2020）01-0173-03

0 引言

現(xiàn)階段隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，使用于地球深度的物理勘探技術(shù)類型不斷增多，同時這些不同類型所應(yīng)用的技術(shù)原理也有所不同。在進(jìn)行地質(zhì)深部物質(zhì)勘探工作時應(yīng)當(dāng)根據(jù)實際情況采用適合的方法，精確的探測出需要研究的物質(zhì)信息。另外在實際的進(jìn)行地球物理勘探技術(shù)工作時，往往會因為各種客觀因素導(dǎo)致勘探的數(shù)據(jù)不夠準(zhǔn)確，這樣很容易誤導(dǎo)工作人員的判斷，從而使正常的深度物質(zhì)探測工作無法實際的進(jìn)行下去。因此，我們要根據(jù)實際情況掌握好每一種方法的具體應(yīng)用，從而實現(xiàn)勘探工作的有效進(jìn)行。

1 地球物理方法

地球物理勘探簡稱物探，它是通過檢測和分析各種地球物理場的變化來探測地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造等地質(zhì)條件。組成地殼的不同巖層介質(zhì)一般會在密度、彈性、導(dǎo)電性、磁性、放射性以及導(dǎo)熱性等方面存在較大差異，并且這些差異將會引起相應(yīng)的地球物理場的局部變化。因此通過量測這些物理場的分布和變化特征，結(jié)合已經(jīng)擁有的地質(zhì)資料進(jìn)行分析研究，進(jìn)而推斷地質(zhì)性狀的狀態(tài)。該方法具有勘探與試驗兩種功能，和鉆探相比，具有設(shè)備輕便、成本低、效率高、工作空間廣等優(yōu)點(diǎn)。但是由于其不能夠直接的取樣觀察，所以經(jīng)常與鉆探技術(shù)相互配合進(jìn)行工作研究。

地球物理勘探是以巖石、礦石（或地層）與圍巖的物理性質(zhì)差密度、磁化性質(zhì)、導(dǎo)電性、放射性差異為基礎(chǔ)，應(yīng)用現(xiàn)代物理學(xué)的原理和方法，對地球的各種物理場分布以及變化進(jìn)行檢查和觀測。地球物理勘探是探索地球本體及近地空間的介質(zhì)結(jié)構(gòu)、物質(zhì)組成、形成和演化，并且同時研究與其相關(guān)的各種自然現(xiàn)象及其變化規(guī)律的一種勘探技術(shù)。在未來的發(fā)展中，在此技術(shù)中引進(jìn)先進(jìn)的計算機(jī)技術(shù)，提高信息分辨能力以及抗干擾能力，從中提取更多有用的信息，將地質(zhì)深部各種物質(zhì)的問題進(jìn)行科學(xué)的物理解釋，最終不斷的提高物理數(shù)據(jù)處理的效率與圖像分析技術(shù)，為地質(zhì)勘探工作的科學(xué)實施提供科學(xué)的數(shù)據(jù)依據(jù)。

2 地球物理勘探技術(shù)的主要利用因素

地球物理勘探方法主要是利用地質(zhì)中的巖石物理性質(zhì)，其中包括巖石的密度、磁導(dǎo)率、電導(dǎo)率、彈性、熱導(dǎo)率、放射性等特性。所以根據(jù)這些特性所應(yīng)用的勘探方法有重力勘探、磁法勘探、電磁法勘探以及放射性勘探等等，下面我們分別來詳細(xì)的探討這些勘探方法。

2.1 重力勘探

據(jù)已知的物理知識中，之所以能夠在穩(wěn)定的在地球上進(jìn)行各種活動，就是因為地球的重力因素。所以在進(jìn)行地質(zhì)勘探工作時，地球重力因素也將成為一種重要的研究參照手段[1]。在進(jìn)行地球深度構(gòu)造勘探工作中，首先利用地球內(nèi)部的巖石所具有的密度特性來進(jìn)行重力勘探。但是由于很多沉積巖石的密度變化會對具體的勘探點(diǎn)造成影響，同時在地球深部的莫霍面積也具有著較大的密度變化，所以，在應(yīng)用重力探測時應(yīng)當(dāng)做特殊的處理，保證勘探工作的有效進(jìn)行。

另外在進(jìn)行地球內(nèi)部的金屬探測時，應(yīng)當(dāng)首先了解一個特點(diǎn)就是只有當(dāng)?shù)厍蛏钐幍漠愇锫癫氐纳疃冗h(yuǎn)遠(yuǎn)的大于其物質(zhì)本身的大小時才可以利用重力因素來進(jìn)行物理探測，所以在傳統(tǒng)的勘探技術(shù)中，需要對金屬物質(zhì)的填埋深度保持在500m范圍內(nèi)，只有對于大于500m范圍的金屬物質(zhì)才能夠選取精準(zhǔn)的種類因素來進(jìn)行勘探工作，這些都屬于是地球深部異物的重力情況進(jìn)而采取的重力因素，然而還有一種利用航空重力來探測地球深度的方法，隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和創(chuàng)新，在21世紀(jì)初期，這種技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)?shù)某墒欤⑶彝ㄟ^與鉆探技術(shù)的相互結(jié)合，發(fā)揮出良好的勘探效果。

2.2 磁法勘探

在磁法勘探中，分為地面磁法干預(yù)和航空磁法干預(yù)。由于現(xiàn)代我國在地球深度勘探上面的技術(shù)方法種類越來越多，對于地球物理勘探的準(zhǔn)確度也在逐漸提高，因此深度勘探涉及的范圍也在加大[2]。首先在地面磁法勘探技術(shù)實施過程中，技術(shù)人員可以通過分辨率極高的探頭進(jìn)行實際勘探工作，當(dāng)勘探到地面磁力的時候?qū)τ诘厍騼?nèi)部金屬礦物的填埋深度和擴(kuò)深部位進(jìn)行詳細(xì)的了解，從而分析出金屬的具體性質(zhì)，供科學(xué)探討。

同時，航空磁法干預(yù)物理勘探深度技術(shù)也是磁法勘探中常用的一種技術(shù)。由于地面磁法深度勘探只能在500m以內(nèi)的范圍進(jìn)行，所以想要在500m之外的范圍來勘探深度金屬礦，就需要航空磁法勘探技術(shù)。近些年，我國科學(xué)研究部門在不斷的更新對于航空磁法技術(shù)的輔助儀器設(shè)備，可以從根本上解決航空磁性信號在500m以外的范圍逐漸減弱的問題，為我國地質(zhì)深層勘探做出了突出的貢獻(xiàn)。

2.3 電磁法勘探

對于電磁法因素勘探技術(shù)而言，同樣存在兩種形式，第一是激發(fā)極化法干預(yù)地球物理勘探深度技術(shù)。在我國現(xiàn)階段利用該技術(shù)的方法具體為“IP”法，學(xué)名激發(fā)極化法，在此方法中主要是針對硫化物的礦產(chǎn)資源的開發(fā)[3]。在此方法應(yīng)用的工作原理是先進(jìn)的激電中梯原理，所以在利用此方法進(jìn)行地球物理勘探工作時可以不受任何地形的影響，并且在對于深部掃描得到的數(shù)據(jù)各種參數(shù)的時候也是十分準(zhǔn)確的，極大的提高了勘探的工作效率。但是此方法也會受到其他的一些因素的影響，導(dǎo)致其具有一定的局限性，例如電阻和噪音，這兩種因素都會對其造成本質(zhì)上影響，導(dǎo)致勘探工作難以進(jìn)行。

第二種是瞬變電磁法干預(yù)地球物理勘探技術(shù)，該技術(shù)屬于時間域電磁法的范圍，使用的波形形態(tài)是“階躍波”。同時受到脈沖電流場源的作用，使瞬變電磁法的波形形態(tài)也可以在其中所產(chǎn)生的過渡過程場中轉(zhuǎn)變形態(tài)，在技術(shù)實施過程之中，一旦發(fā)生斷電感應(yīng)，會瞬間在其中形成渦旋交變電磁場，隨著該電磁場的磁力衰減，技術(shù)人員可以根據(jù)這種衰減感應(yīng)來判斷地球深處金屬礦物的填埋狀態(tài)，從而分析金屬礦物的具體特性和形態(tài)[4]。根據(jù)實際實驗，瞬變電磁干預(yù)地球物理勘探技術(shù)的勘探范圍一般在地下700m以上。

2.4 放射性勘探

對于利用放射性因素勘探地球地下物質(zhì)的方法存在兩種形式，γ測量干預(yù)和射氣測量干預(yù)地球物理勘探技術(shù)。首先利用γ測量來進(jìn)行地球物理勘探工作時，主要是利用地下巖石所發(fā)射的γ射線強(qiáng)度來判斷金屬礦物的異常位置，其具有精確度極高的特點(diǎn)，因此被金屬礦資源的勘探工作廣泛的應(yīng)用，但是該技術(shù)在金屬探測中也具有一定的局限性，雖然其不受地質(zhì)條件的影響，但是金屬種類方面，有些金屬不能采用該技術(shù)進(jìn)行勘探工作，例如鈾元素、鉀元素以及釷元素，同時該技術(shù)只能探測對于金屬填埋深度較淺的勘探工作。

另外一種就是利用射氣測量干預(yù)地球物理勘探技術(shù)探測金屬礦物。其原理是根據(jù)地球底層表面所產(chǎn)生的放射性氣體，進(jìn)而對該氣體的放射性濃度進(jìn)行分析，通過技術(shù)分析可以判斷區(qū)域內(nèi)部是否存在含有放射性的金屬礦物填埋，同時還可以來確定地球內(nèi)部破碎帶的具體位置，目前我國主要被應(yīng)用于氡元素衰變的檢測[5]。另外一旦放射性氣體發(fā)生轉(zhuǎn)移，可以利用射氣儀測量技術(shù)對更加深入的放射性礦產(chǎn)資源進(jìn)行勘探工作，保證工作的具體效率和質(zhì)量。

3 地球物理方法在深部鐵礦中的具體應(yīng)用

3.1 案例背景

在我國某地區(qū)存在這樣的鐵礦床位，該床位位于長江中下游，其中的金、銅等金屬成帶的西段，礦體主要愛是位于鐵山巖體南源閃長巖和下三疊大冶群大理巖和白云武大理巖技術(shù)斷裂的復(fù)合部位。對于該地質(zhì)類型的深部找礦難度極大，地形的主要特點(diǎn)就是礦區(qū)為老礦山，并且需要的工作以及研究程度有極高的要求，并且具有極強(qiáng)的探索性質(zhì)。在礦山地表具有巨大的露天礦場，內(nèi)部存在大量的回填廢石堆，開采工程難度極大，并且在作業(yè)井下面的建筑物和機(jī)械、鐵軌等影響因素對物探的技術(shù)干擾比較大，這樣通過分析，在此工程中想要在深部尋找礦物，必須要查明該地區(qū)深部接觸帶的特征，然后根據(jù)所研究的資料結(jié)合鉆探工程驗證以及物探技術(shù)，來實行礦物勘探的具體工作[6]。

3.2 具體應(yīng)用分析

首先確定勘探手段，根據(jù)地球物理勘探技術(shù)的主要因素影響，應(yīng)當(dāng)利用相應(yīng)的勘探手段進(jìn)行鐵礦的勘探工作。由于鐵礦的放射性較弱，所以在實際的勘探工作中可以利用除放射性干預(yù)因素勘探技術(shù)以外的方法實施勘探工作。具體可以利用航空物探和地面磁法勘探技術(shù)相互融合。航空物探可以高效抑制地面一些其他客觀因素的影響;同時地面磁法獲取礦物信息能力強(qiáng)，使用方法多樣化，運(yùn)用較為靈活，二者技術(shù)在現(xiàn)階段研發(fā)的比較成熟，精準(zhǔn)性比較強(qiáng)。

在磁法測量的特點(diǎn)中可以發(fā)現(xiàn)，磁法可以比較精確的反映出具體區(qū)域中巖體基礎(chǔ)帶的變化趨勢，為具體的礦體預(yù)測提供了實際的依據(jù)基礎(chǔ)。所以根據(jù)以上分析，對于該工程礦體勘探工作采用的方法是通過航空磁法測量來精確的尋找礦區(qū)，然后配合地面可控源電法進(jìn)行地面礦物性質(zhì)驗證，將深部的礦產(chǎn)資源所存在的有利地段位置精準(zhǔn)確定，然后利用鉆探技術(shù)進(jìn)行驗證，在驗證的同時，在作業(yè)井中進(jìn)行磁法測量工作，排除作業(yè)井旁邊或者是底部一些隱伏異物的干擾。

其次，對于該工程的具體情況而言，利用1比1的萬航磁法測量確定四個一級礦區(qū)，并且該測量數(shù)據(jù)需要與地面的高精度磁法測量的數(shù)據(jù)繼續(xù)對比，將發(fā)現(xiàn)的異?；緦?yīng)，找到礦區(qū)中金屬礦存在的情況進(jìn)行判斷。在測量出的具體礦段之后，用具體的數(shù)值等值線來進(jìn)行精準(zhǔn)連接，確定礦帶走向趨勢，然后確定開采辦法。在礦區(qū)地表和淺部開采完畢之后，如果測量還具有上述異常的此現(xiàn)象異常，說明這一礦段存在磁性礦體物質(zhì)，然后進(jìn)行后續(xù)工作。

在后續(xù)工作進(jìn)行之前，需要對于深部找礦工作進(jìn)行計劃并實施。例如該案例中，將深部見礦利用鉆探技術(shù)打下第一孔，并且根據(jù)數(shù)據(jù)計算孔深深度，在深度確定下可以發(fā)現(xiàn)磁鐵礦體，然后根據(jù)探測儀探測出鐵的品位和性質(zhì)。同時在另一處鉆孔的工作中實行上述操作，保證磁鐵礦能夠有效的勘探出來，從而增加鐵礦開采工作的效率。其他兩個礦區(qū)也是同樣的操作方式，最終確定礦區(qū)中有磁性鐵礦的存在。第一礦區(qū)鉆孔深度300m以內(nèi);第二礦區(qū)鉆孔深度792-819300m，磁鐵礦體厚度26.65m;第三礦區(qū)鉆孔深度600-1000m，磁鐵礦體厚度30.55m;第四礦區(qū)礦區(qū)鉆孔深度600-1000m，磁鐵礦體厚度36.70m。根據(jù)這些數(shù)據(jù)將實際的勘探成果進(jìn)行記錄和分析，并且為后續(xù)的其他勘探工作做出相應(yīng)的依據(jù)。

4 未來對于深部找礦的綜合地球物理方法的發(fā)展展望

在上述對于地球物理方法的簡要介紹和相關(guān)的案例中可以看出，現(xiàn)階段我國在該技術(shù)中所應(yīng)用的方法可以具有多樣化的性質(zhì)。利用地質(zhì)巖石所表現(xiàn)的不同性質(zhì)，可以在是的勘探工作中應(yīng)用不同的工作原理，同時在技術(shù)不斷成熟的基礎(chǔ)上，可以將地質(zhì)探測深度不斷加大，從而提高實際勘探工作的高校性。

對于不同原理的地球物理方法，具體可以根據(jù)實際礦區(qū)的巖石特性來判斷其中金屬礦物的準(zhǔn)確存在位置。對于一些礦石磁性高于周圍巖石磁性的情況，利用相應(yīng)的磁法勘探可以更加高效且準(zhǔn)確的判斷礦石位置，對于礦區(qū)下部的掃描工作具有較高的工作效率[7]。但是隨著深度的增加，礦物的磁性會相對的減弱，這樣對于深部的礦物探測將會有所阻礙;另外該技術(shù)不能夠?qū)ふ乙恍╇[藏的礦體，因此在勘探工作中，應(yīng)當(dāng)對礦區(qū)內(nèi)部的斷裂系統(tǒng)等一些結(jié)構(gòu)構(gòu)造特點(diǎn)進(jìn)行間接找礦。對于對礦區(qū)不同深度的地球物理方法，如航天重力等，這類探測深度較大，但是同時精度較低，對于礦區(qū)的尋找難度也會相應(yīng)的增加。這樣的情況就可以研究具體礦床的成礦模式，將其中一系列的因素進(jìn)行強(qiáng)度分析，從而選擇更加符合深度尋礦的精準(zhǔn)度和其他的工作要求，進(jìn)而完成相關(guān)的礦質(zhì)勘探工作[8]。

在我國實際的鐵礦勘探工作中，相關(guān)的勘測技術(shù)已經(jīng)比較成熟，現(xiàn)階段重要的是如何利用這些技術(shù)根據(jù)實際的地質(zhì)條件選擇更好的結(jié)合方法。對于未來的金屬勘探工作而言，依舊還有很長的路要走。因此地質(zhì)勘探工作應(yīng)當(dāng)結(jié)合實際，選擇適合的方式，提高勘探工作的效率[9]。

5 結(jié)語

綜上所述，對于現(xiàn)代地球物理方法在金屬礦探測中的應(yīng)用，結(jié)合實際案例可以看出，我國現(xiàn)階段的勘探技術(shù)種類繁多，并且形式多樣化，對于我國很多礦區(qū)的開采都具有著較大的影響作用。對于勘探技術(shù)而言，首先要熟悉對應(yīng)礦區(qū)的地質(zhì)條件，然后取樣進(jìn)行分析，利用相應(yīng)的勘探技術(shù)進(jìn)行實驗，實驗結(jié)果符合要求時再考慮結(jié)合相應(yīng)的技術(shù)來具體的實行勘探、開采工作，這樣可以有效的提高金屬礦物的勘探效率，同時每一次勘探工作的結(jié)束，都在為后續(xù)其他區(qū)域的勘探提供寶貴的依據(jù)和借鑒。

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