地面高精度磁測(cè)在金礦勘查中的應(yīng)用效果研究

傅 冬

（甘肅省地礦局第二地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，甘肅 蘭州 730020）

地面高精度磁測(cè)作為一種常用的物探方法，不但可準(zhǔn)確尋找鐵磁相關(guān)礦物，還可應(yīng)用到其他金屬礦物的勘查之中。隨著科技的不斷發(fā)展，磁測(cè)技術(shù)不斷更新優(yōu)化，當(dāng)前磁測(cè)精度已經(jīng)達(dá)到1nT，且此種方式的效率較高、簡(jiǎn)單方便、可靠性強(qiáng)，將其應(yīng)用到金礦勘查中可取得理想的效果。

1 地面高精度磁測(cè)技術(shù)基礎(chǔ)

1.1 原理

磁測(cè)是指在地面觀察地下物質(zhì)間的磁性差異引發(fā)的磁場(chǎng)變化，屬于物理勘查領(lǐng)域的探測(cè)手法。對(duì)于地下磁性物質(zhì)來(lái)說(shuō)，彼此之間的感應(yīng)磁性與剩余磁性不盡相同，由此可產(chǎn)生異常磁場(chǎng)，與常規(guī)磁場(chǎng)疊加起來(lái)。通過(guò)使用相關(guān)探測(cè)儀器，可對(duì)地下物質(zhì)的特性進(jìn)行研究，由此尋找埋藏在地下的金礦。在相關(guān)規(guī)程中指出，地面磁測(cè)的總誤差精度不可超過(guò)5nT，可見(jiàn)將高精度磁測(cè)應(yīng)用到金礦勘查中，可取得良好的勘查效果。

1.2 應(yīng)用流程

對(duì)于金礦來(lái)說(shuō)，礦脈寬度較窄、磁性較低，采用常規(guī)方式效果甚微。根據(jù)金礦勘查特征，將地面磁測(cè)的方式引入其中，可使金礦勘查效果得到顯著提升，主要的操作流程如下：一是設(shè)備檢驗(yàn)，在野外磁測(cè)之前，應(yīng)對(duì)儀器噪聲、高度與一致性等進(jìn)行調(diào)試，將探頭調(diào)整到最佳高度；二是構(gòu)建測(cè)試點(diǎn)，根據(jù)金礦特點(diǎn)設(shè)置磁測(cè)精度高，嚴(yán)格按照技術(shù)規(guī)程的內(nèi)容進(jìn)行測(cè)試。在探測(cè)區(qū)建立日變站、儀器校正點(diǎn)，與總基站之間構(gòu)建聯(lián)系；三是選擇日變采樣時(shí)間，該儀器數(shù)據(jù)采集時(shí)間間隔較短，噪聲逐漸增加，磁測(cè)精度下降。技術(shù)人員分別對(duì)2s、10s、20s和30s間隔進(jìn)行測(cè)試，最終選出最佳采樣間隔，使儀器噪聲得到有效抑制，探測(cè)精度得以提高；四是對(duì)設(shè)備日變、高度、正常場(chǎng)進(jìn)行校正。在數(shù)據(jù)采集過(guò)程中，日變改正由相應(yīng)的觀測(cè)和生產(chǎn)儀器來(lái)完成，利用RS232接口連接，使內(nèi)部數(shù)據(jù)之差得以校正；在高斯球諧的基礎(chǔ)上，對(duì)高度與正常場(chǎng)進(jìn)行分析，計(jì)算得出經(jīng)緯、高度等方面的校正值，再對(duì)相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行校正；五是合理選定比例尺與測(cè)網(wǎng)。大量磁測(cè)實(shí)踐表明，磁測(cè)的關(guān)鍵在于從低信噪信息中提取有效的弱磁異常，并選擇合理的比例尺與測(cè)網(wǎng)，對(duì)測(cè)試地段開展剖面實(shí)驗(yàn)，明確信噪比，以此為依據(jù)確定測(cè)網(wǎng)密度；六是采集巖石樣本。在金礦區(qū)勘測(cè)過(guò)程中對(duì)巖石標(biāo)本進(jìn)行采集和分析，并利用高精度磁力儀，對(duì)磁化率數(shù)值進(jìn)行測(cè)定。

1.3 數(shù)據(jù)處理

當(dāng)前金礦的磁測(cè)精度逐漸提升，根據(jù)原始數(shù)據(jù)繪制的圖紙較為粗糙，究其原因，主要由淺層磁性不均產(chǎn)生噪聲，強(qiáng)度范圍在幾nT與幾十nT之間，對(duì)礦區(qū)探測(cè)產(chǎn)生較大負(fù)面影響，并將弱異常進(jìn)行掩埋。對(duì)此，需要技術(shù)人員對(duì)原數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，否則將會(huì)影響金礦的探測(cè)效果。通常情況下，對(duì)資料中的干擾因素進(jìn)行過(guò)濾，對(duì)有效信息進(jìn)行提取，尤其是礦區(qū)內(nèi)的高精度磁測(cè)。根據(jù)探測(cè)結(jié)果可知，采用插值切割法可獲得更好的效果，有助于快速準(zhǔn)確的尋找弱異常圖；將提取的信息進(jìn)行處理后，使有效與無(wú)效信息分離，便于更好的分析磁測(cè)資料，以向上延拓法為主，可對(duì)相關(guān)定量進(jìn)行計(jì)算，準(zhǔn)確描述地質(zhì)問(wèn)題[1]。

2 高精度磁測(cè)在金礦勘查中的應(yīng)用

與其他物探方式相比，高精度磁測(cè)在金礦中的應(yīng)用可快速準(zhǔn)確的體現(xiàn)地質(zhì)條件，反映該區(qū)域內(nèi)的磁性特征。對(duì)此，本文以雜恰勒布金礦為例，對(duì)該技術(shù)在金礦勘查中的具體應(yīng)用與效果進(jìn)行分析和研究。

2.1 礦區(qū)概況

雜恰勒布金礦區(qū)位于夏河縣城以南，行政區(qū)劃屬夏河縣拉卜楞鎮(zhèn)管轄?？辈閰^(qū)面積為3.41km2。礦區(qū)為典型的高原中高山地貌，海拔2800m～4000m，最高峰4179m，相對(duì)高差300m～1000m，地形切割較強(qiáng)烈。在地層方面，礦區(qū)地層處于中秦嶺地層分區(qū)，出露地層以三疊系為主，地層總體展布方向?yàn)榻蔽飨?，與區(qū)域構(gòu)造線一致。在構(gòu)造方面，區(qū)內(nèi)主體褶皺為新堡-力士山復(fù)背斜，其軸部位于力士山-德合茂北一帶，軸線方向?yàn)楸蔽鳎瑑A伏端位于力士山西側(cè)，兩側(cè)二疊系，三疊系地層呈NW向分布。地層強(qiáng)烈變形，次級(jí)尖棱褶皺，倒轉(zhuǎn)褶皺十分發(fā)育，層間板、劈理發(fā)育。區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造普遍發(fā)育，以北西向斷裂為主，對(duì)區(qū)內(nèi)的巖漿活動(dòng)及礦點(diǎn)分布，具有十分重要的控制作用。

2.2 磁性特征

為了對(duì)礦區(qū)內(nèi)的巖石特點(diǎn)進(jìn)行探究，在該區(qū)域范圍內(nèi)較為系統(tǒng)的采集巖礦石標(biāo)本，重點(diǎn)放在已知礦化帶、異常區(qū)與激電異常區(qū)中，在野外采集時(shí)明確實(shí)地采集點(diǎn)坐標(biāo)，并對(duì)標(biāo)本姓名與編號(hào)進(jìn)行記錄。在礦區(qū)范圍內(nèi)對(duì)磁性參數(shù)進(jìn)行測(cè)定，利用SM30型磁化率儀器得出標(biāo)本的磁化率，每個(gè)樣本從三個(gè)不同的方向進(jìn)行檢測(cè)，取三次檢測(cè)的平均值。

2.2.1 巖石物性特點(diǎn)

在本次勘測(cè)工作中，共計(jì)對(duì)164塊物性標(biāo)本進(jìn)行采集，磁性參數(shù)如下表1所示。根據(jù)磁性參數(shù)可知，該區(qū)域范圍內(nèi)巖性變化較為簡(jiǎn)單，磁化率的變化特點(diǎn)為：板巖相對(duì)較高，平均值為11×10-5SI，區(qū)內(nèi)砂巖與石英閃長(zhǎng)玢巖較低，平均值為3×10-5～6×10-5SI，巖性變化不夠顯著[2]。

表1 雜恰勒布金礦巖（礦）石標(biāo)本磁性參數(shù)

2.2.2 剖面異常特點(diǎn)

在本礦區(qū)中共計(jì)設(shè)置6條磁測(cè)剖面，通過(guò)曲線圖體現(xiàn)出該區(qū)磁場(chǎng)數(shù)值情況，△T的范圍處于-10nT～10nT之間，這意味著該區(qū)域內(nèi)地層巖性的磁性差異相對(duì)較小，無(wú)法以此為參考對(duì)地層界線進(jìn)行劃分。在剖面Ⅱ-Ⅱ＇在520點(diǎn)～640點(diǎn)、剖面Ⅲ在200點(diǎn)～280點(diǎn)、剖面Ⅳ在220點(diǎn)～280點(diǎn)、剖面Ⅴ在220點(diǎn)～280點(diǎn)間板巖與砂巖接觸帶上均體現(xiàn)出斷裂帶中反映出的正異常，剩余地段沒(méi)有明顯的體現(xiàn)，這意味著該區(qū)域范圍內(nèi)磁異常在斷裂帶尋找中具有一定幫助作用。

2.3 磁測(cè)勘查

2.3.1 儀器性能檢驗(yàn)

按照物理勘查規(guī)范中的規(guī)定，在野外作業(yè)之前應(yīng)對(duì)全部?jī)x器的質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)，在完成生產(chǎn)工作的同時(shí)，針對(duì)儀器性能與噪聲情況進(jìn)行檢查。在本次研究中，采用GSM-19T型號(hào)的質(zhì)子磁力儀，在正式開工之前，對(duì)儀器的噪聲情況進(jìn)行測(cè)定，時(shí)間為下午17點(diǎn)～20點(diǎn)。在操作過(guò)程中，將儀器放置在礦區(qū)平穩(wěn)場(chǎng)中，儀器之間的距離超過(guò)20m，以日變觀測(cè)的方式，秒級(jí)同步，每間隔5s進(jìn)行一次觀測(cè)，每個(gè)儀器觀測(cè)數(shù)量為100，對(duì)觀測(cè)結(jié)果進(jìn)行整理和統(tǒng)計(jì)，并利用一下公式對(duì)噪聲均方根數(shù)值進(jìn)行計(jì)算，公式為：

式中，?Xi代表的是第i時(shí)觀測(cè)值與起始值Xo之差；n代表的是總觀測(cè)數(shù)；?Xi代表的是全部?jī)x器在相同時(shí)間的觀測(cè)均值。

2.3.2 野外觀測(cè)方法

通過(guò)對(duì)比和探勘，將總基點(diǎn)設(shè)置在礦區(qū)周圍的平穩(wěn)場(chǎng)中，參數(shù)為x=3884529，y=550164，h=3576，T0=53150nT。對(duì)T0值進(jìn)行確定，日變觀測(cè)器在基點(diǎn)中24h連續(xù)日變觀測(cè)，在此過(guò)程中，選擇2h磁場(chǎng)平穩(wěn)段對(duì)其均值進(jìn)行計(jì)算，由此得出T0的數(shù)值；在野外觀測(cè)方面，利用型號(hào)為GSM-19T的質(zhì)子磁力儀，以測(cè)量模式，探頭高度為1.7m，且全區(qū)一致；針對(duì)可疑點(diǎn)或者突變點(diǎn)，可開展2次～3次的重復(fù)觀測(cè)。在日變觀測(cè)方面，采用相同型號(hào)的質(zhì)子磁力儀，調(diào)節(jié)為自動(dòng)循環(huán)模式，采樣的間隔為20s，時(shí)間上涵蓋全部野外儀器的觀測(cè)時(shí)間。

2.3.3 磁性參數(shù)測(cè)定

為了對(duì)礦區(qū)范圍內(nèi)巖石的物性特點(diǎn)進(jìn)行深入分析，在區(qū)域內(nèi)采集多種巖石標(biāo)本，尤其是在礦致異常區(qū)、激電異常區(qū)、礦化帶等方面更應(yīng)重點(diǎn)采集。在野外采集時(shí)明確實(shí)地采集點(diǎn)坐標(biāo)，并對(duì)標(biāo)本姓名與編號(hào)進(jìn)行記錄。在礦區(qū)范圍內(nèi)對(duì)磁性參數(shù)進(jìn)行測(cè)定，利用SM30型磁化率儀器得出標(biāo)本的磁化率，每個(gè)樣本從三個(gè)不同的方向進(jìn)行檢測(cè)，取三次檢測(cè)的平均值。

2.3.4 質(zhì)量檢查

根據(jù)設(shè)計(jì)書與物理勘查規(guī)范中的規(guī)定，在野外作業(yè)之前應(yīng)對(duì)全部?jī)x器的質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)，在完成生產(chǎn)工作的同時(shí)，堅(jiān)持一同三不同原則，對(duì)磁法、電法等多種測(cè)量方式進(jìn)行質(zhì)量檢查。在本礦中，布設(shè)點(diǎn)位對(duì)Ⅱ剖面線0點(diǎn)～600點(diǎn)設(shè)置61個(gè)點(diǎn)，并對(duì)點(diǎn)位設(shè)置情況進(jìn)行質(zhì)量檢查，對(duì)Ⅰ剖面0點(diǎn)～270點(diǎn)，Ⅱ剖面1000點(diǎn)～1190點(diǎn)，Ⅳ剖面10點(diǎn)～200點(diǎn)進(jìn)行高精度磁測(cè)質(zhì)檢，在Ⅲ剖面設(shè)置67個(gè)點(diǎn)位，利用激電測(cè)深的方式進(jìn)行質(zhì)量檢查。由于儀器的供電周期較短，該區(qū)域范圍內(nèi)巖性極化率較小，極化率中除低質(zhì)量數(shù)據(jù)之外，剩余各項(xiàng)指標(biāo)均與規(guī)范要求相符，質(zhì)量檢驗(yàn)結(jié)果如下表2所示。

表2 雜恰勒布金礦物探測(cè)量質(zhì)量結(jié)果

2.4 應(yīng)用效果

在金礦勘查方面，根據(jù)勘查與研究結(jié)果顯示，巖漿巖與區(qū)域內(nèi)產(chǎn)礦關(guān)系緊密。在勘查區(qū)范圍內(nèi)，全部?jī)?nèi)生礦產(chǎn)均是巖體與周圍接觸帶附件所衍生。因此，在金礦勘查過(guò)程中，對(duì)巖性接觸帶進(jìn)行劃分十分必要。在高精度磁測(cè)應(yīng)用中，對(duì)礦區(qū)地面進(jìn)行測(cè)量后，根據(jù)磁場(chǎng)總強(qiáng)度T，對(duì)日變與正常場(chǎng)、高程進(jìn)行校正之后，通過(guò)基點(diǎn)差值對(duì)礦區(qū)測(cè)點(diǎn)磁異常進(jìn)行計(jì)算，并對(duì)其進(jìn)行濾波和化極后，繪制磁異?；瘶O等值線圖。該金礦區(qū)域內(nèi)的磁異常分帶較為顯著，整體由西向東遞減；在勘查區(qū)域內(nèi)，利用磁測(cè)方式找礦時(shí)，還應(yīng)利用該技術(shù)對(duì)當(dāng)?shù)匚g變斷裂破碎帶進(jìn)行推測(cè)，結(jié)合當(dāng)?shù)氐V化帶受斷裂構(gòu)造的影響特點(diǎn)，對(duì)金礦進(jìn)行找尋。最后，因勘查區(qū)為斷裂帶金礦分布帶，根據(jù)勘查結(jié)果可知，礦頭磁性特點(diǎn)相對(duì)不夠明顯，低值帶中磁性提升較為顯著。由此可確定金礦化帶，對(duì)磁測(cè)剖面線進(jìn)行分析，借助低值磁場(chǎng)中局部異常的找礦標(biāo)志，使金礦化帶最終被確定。

3 結(jié)論

綜上所述，隨著礦產(chǎn)資源的日益匱乏，金礦勘查找礦工作受到廣泛關(guān)注。高精度磁測(cè)技術(shù)在金礦勘查中具有突出優(yōu)勢(shì)，可幫助探測(cè)者發(fā)現(xiàn)更多隱伏的破損蝕變與控礦巖體，對(duì)強(qiáng)干擾異常進(jìn)行過(guò)濾，為金礦尋找提供更多幫助，便于準(zhǔn)確勘查金礦位置，促進(jìn)我國(guó)礦產(chǎn)行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。