淺談物化探技術在礦產(chǎn)地質(zhì)勘查中的應用研究

王立濤

（甘肅省地礦局第二地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，甘肅 蘭州 730000）

礦產(chǎn)資源作為保障社會發(fā)展和進步的一類重要資源，因為其形成需要歷經(jīng)數(shù)萬年的時間，因此常常被埋藏在地下，開采難度較大。雖然我國礦產(chǎn)資源豐富，但是人口眾多，從整體上看依然處于礦產(chǎn)資源短缺的現(xiàn)狀。而礦產(chǎn)資源作為人類賴以生存與經(jīng)濟發(fā)展的重要物質(zhì)保障，如何采取科學的手段提升地質(zhì)勘查中礦產(chǎn)的數(shù)量與質(zhì)量至關重要。但是由于不同的地質(zhì)環(huán)境決定了其物化特征也不盡相同，而利用這些物化特征勘查，從而獲得理想的勘查效果。當前，物化探技術已經(jīng)被廣泛應用在黑色金屬礦、非金屬礦、有色金屬礦的勘查中，該技術可以結(jié)合礦產(chǎn)獨具的特征選擇對應的物化探技術，以便更加準確地掌握勘查區(qū)域中礦產(chǎn)信息，從而為接下來的開發(fā)工作提供指導。

1 物化探技術概述

物化探技術即物探技術與化探技術的總稱。

1.1 物探技術概述

物探技術指的是在物理手段的輔助下勘查礦產(chǎn)地質(zhì)，當前該技術主要被應用于勘查金屬類礦產(chǎn)，常見的有以下幾類。

1.1.1 電磁法技術

該技術主要指的是將由廣播或者軍事電臺等發(fā)射出的頻率非常低的電磁波作為場源，通過全方位測量地下、地面以及空中關于電磁場空間的分布狀況，根據(jù)測量的結(jié)果制作出淺層地質(zhì)體的局部異常圖。電池法技術勘查的深度只能達到50m左右。這種技術是在上個世紀八十年代被我國應用于確定斷裂破碎帶中。由于電磁法應用的設備比較輕便，因此獲得數(shù)據(jù)所需時間較短，能夠及時對數(shù)據(jù)展開處理。但是該技術的最大缺點為：在勘查過程中非常容易遭受外界因素的影響，從而影響勘查的順利進行或者勘查結(jié)果的準確性。電磁法技術不適用于勘查深層礦產(chǎn)資源，這主要是因為在對深層礦產(chǎn)資源勘查過程中很難獲得準確的勘查數(shù)據(jù)，從而降低了勘查結(jié)果準確性。

1.1.2 地震層析成像技術

這類技術主要指的是技術工作者運用醫(yī)學理論和地震波數(shù)據(jù)全面分析地下結(jié)構(gòu)屬性，在此基礎上根據(jù)結(jié)果繪制出相應的圖像，通過對該圖像分析獲得礦產(chǎn)地質(zhì)勘查分析結(jié)果。在具體實踐中，發(fā)現(xiàn)地區(qū)不同時，底層結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出的彈性波阻抗也不盡相同，根據(jù)這一原理便可以利用地震層析技術全面了解并分析地下空間，從而確保獲得的數(shù)據(jù)準確。通常情況下，該技術主要適用于深層礦產(chǎn)資源勘查中，當前被廣泛應用在煤田、石油化工、建筑等領域中。

1.1.3 大地電磁勘探技術

大地電磁勘探技術主要有兩類：

（1）電法勘探技術。這類技術主要指的是技術工作者勘查礦產(chǎn)資源時是將巖石和礦石之間的電性差異作為依據(jù)的，并對當?shù)氐乃牡刭|(zhì)條件展開分析。

（2）磁法勘探技術。作為大地電磁勘探技術中的一類，該技術主要是通過自然界巖石與礦石二者磁性不同這一特征，使用磁力儀對磁場的變化情況進行觀察，開展礦產(chǎn)資源的勘查以及對基礎地質(zhì)問題進行研究。磁法勘探技術的最大優(yōu)勢為儀器輕便，設備費用低、工作效率高[1]。

1.1.4 重力勘探技術

重力勘探技術主要是根據(jù)礦體的密度與地層二者之間的目的差異較大，因此重力場發(fā)生改變，技術工作者應用機械設備勘查礦體的技術。

1.2 化探技術概述

化探技術主要指的是由專業(yè)的技術工作者應用介質(zhì)具有差異的樣品分析地下的微量元素，根據(jù)分析結(jié)果進行找礦的技術，化探技術也常常被叫做地球化學勘查技術。按照采集介質(zhì)的差異，化探技術又可以劃分成土壤測量、多目標地球化學調(diào)查、巖石測量、水系沉積物測量、生物地球化學等等，根據(jù)工作的詳細程度則可以分成化探詳查、化探普查以及區(qū)域化探等等技術種類，下面列舉幾類最常見的技術。

1.2.1 土壤地球化學測量技術

某些礦體因為分布在地表中，在歷經(jīng)長時間的風化后，便會在地表上形成殘坡織物，同時在礦體的四周土壤中也會存在一定的金屬元素。地表上的殘坡織物因為在重力的影響力下，會逐漸朝下運動，最終形成富金屬區(qū)域。而土壤地球化學測量技術便可以將地表上這些金屬分布的密度測定出來，弄清哪些區(qū)域的密度存在異常，然后再對礦物的成分進行分析。當前土壤地球化學測量技術已經(jīng)成為當前找礦技術中最為成熟的一種，特別適用于風化嚴重、氣候干燥的地區(qū)。土壤地球化學測量技術按照采樣密度不同又可以將其分成土壤化探普查技術以及土壤化探詳查技術。前者的比例尺為1：5萬，通過對礦產(chǎn)勘查的十余種元素開展分析，當前主要被應用在有色金屬礦中，能夠快速地確定找礦的靶區(qū)。后者則是應用1:1萬或者更大的比例尺，對樣品中涉及找礦的幾種元素予以分析，適用于詳查識別難度高的微粒型金屬礦的勘查。

1.2.2 巖石測量技術

首先將巖石作為樣品，對其中含有的各種微量元素含量進行分析，從而為找礦提供指導。這類技術主要適用于隱伏礦的勘查。

1.2.3 水系沉積物測量技術

水系沉積物測量技術屬于一類對一類或者多類水系物質(zhì)進行系統(tǒng)采集的勘測技術，常?？梢苑譃閮深?，分別是測量水系沉積物和地表水系。其中前者主要是對水系物樣品進行系統(tǒng)采集，然后對該樣品中含有的微跡元素或者其他地球化學特征進行測定和分析，從而發(fā)現(xiàn)礦化相關的異常，根據(jù)該異常進行追溯，確定礦產(chǎn)。而后者則是通過對水系中微跡元素與地球化學特征予以分析來分析涉及礦化的水化學異常，根據(jù)該異常尋找礦產(chǎn)。這類技術操作方法如下：將水系中的細砂、淤泥作為采集樣品，然后對樣品中的各個微量元素含量進行分析，根據(jù)結(jié)果開展礦產(chǎn)的勘查和研究地質(zhì)。根據(jù)采集到的樣品的密度不同又可以將其分為兩類，分別是區(qū)域化探技術與化探普查技術[2]。

2 物化探技術在礦產(chǎn)勘查中的應用分析

礦產(chǎn)資源的勘查作為礦產(chǎn)開發(fā)的基礎性工作，同時也是一項十分繁瑣和復雜的工作，這一環(huán)節(jié)開展如何直接影響著整個礦業(yè)的發(fā)展。特別是當?shù)刭|(zhì)環(huán)境非常復雜時，在勘查過程中必須十分嚴謹，嚴格按照勘查的相關原則和規(guī)定開展，以免加大礦產(chǎn)勘查的難度，造成人力、物力、財力等方面不必要的損失。在礦產(chǎn)資源勘查中應用物化探技術時，必須遵循以下原則。

2.1 確定礦區(qū)，面中求點

這一原則是由無數(shù)礦區(qū)勘查工作者總結(jié)自身的實踐經(jīng)驗得出的。在各種環(huán)境中開展礦產(chǎn)資源勘查，勘查的范圍較廣，因此尋找到礦產(chǎn)所需的時間較長，而應用確定區(qū)域，面中求點這一原則的最大優(yōu)勢在于能夠縮短勘查的區(qū)域，從而降低了礦產(chǎn)資源勘查的時間。雖然，根據(jù)重力的異常改變同樣能夠勘查出礦產(chǎn)資源，但是該方法只能輔助礦產(chǎn)的勘查，無法準確的確定礦產(chǎn)所在的位置。另外，根據(jù)重力的異常改變還能分析、測量礦產(chǎn)資源四周的巖層分布情況、地質(zhì)構(gòu)造等等。由此可見，在礦產(chǎn)資源勘查過程中應用物化探技術，遵循確定礦區(qū)，面中求點的原則有助于縮小找礦的區(qū)域，節(jié)約找礦所需的時間[3]。

2.2 通過礦找礦，攻深找盲

結(jié)合我國礦區(qū)勘查工作現(xiàn)狀來看，常常存在著在開采一種礦產(chǎn)的過程中發(fā)現(xiàn)其他礦產(chǎn)的情況。特別是近幾年，伴隨著我國礦業(yè)飛速發(fā)展，采礦的的規(guī)模也不斷擴大，這一成就離不開物化探技術，在礦產(chǎn)資源勘查中通過利用物化探技術，能夠在開采完之前發(fā)現(xiàn)其他的礦產(chǎn)資源。當前很多找礦技術已經(jīng)被廣泛應用在礦產(chǎn)資源勘查中，絕大部分是結(jié)合當?shù)氐娜罕姷姆从巢玫刭|(zhì)勘探的手段來勘查到新的礦產(chǎn)區(qū)域。但是，在具體找礦中，首先應該在物化探技術輔助下勘查區(qū)域中的地質(zhì)環(huán)境，獲得所需信息后才能開展進一步的勘查工作，假如無重要信息進行支撐，那么找礦難以進行。當前，我國絕大部分的礦點都是從小變大的，借助勘查技術便可以勘查出更多的礦產(chǎn)，但是需要注意的是：假如礦產(chǎn)資源位于已經(jīng)開發(fā)出的礦產(chǎn)附近或者儲藏較深時，則需要進一步擴大找礦的區(qū)域。

2.3 將物化探技術貫穿于整個勘查過程中

在礦產(chǎn)資源的勘查過程中，物化探技術的應用至關重要。例如：在礦產(chǎn)資源的預查環(huán)節(jié)中，應用物化探技術有利于迅速尋找到礦產(chǎn)；在礦產(chǎn)資源的普查過程中，應用物化探技術能夠?qū)φ麄€礦點的礦量和分布范圍勘查到；在結(jié)束礦產(chǎn)資源的普查后，應用物化探技術有助于減少在礦產(chǎn)資源勘查過程中人力、物力、財力等方面的投入，同時還能減少勘查所需的時間。以我國陜西三岔銅銅山鉛鋅礦的勘查過程中，因為在那個時候物化探技術還未推廣，因此產(chǎn)量較低，但是在應用物化探技術后，短短的32年時間里，該礦區(qū)的鉛鋅礦總量由1959年的20多萬噸逐漸增長到110多萬噸，并且后續(xù)發(fā)現(xiàn)該礦區(qū)的礦產(chǎn)儲存量遠遠不止110多萬噸，礦床的長度也達到了700多米。但是因為物化探技術還未出現(xiàn)，傳統(tǒng)技術落后，導致不能準確地勘查到礦產(chǎn)總量，導致整個采礦所需的時間延長。

2.4 直接與間接勘查并舉

因為礦區(qū)地理環(huán)境復雜，在一定程度上限制了勘查技術的應用，很多時候直接勘查是無法開展的，此時便需要聯(lián)合間接勘查來開展。以金屬礦與非金屬礦勘查為例，在礦業(yè)發(fā)展的初期，勘查的方式以直接勘查為主，但是自1950年后，越來越多的企業(yè)意識到間接勘查的重要性。例如：在1954年，我國云南省第一個舊錫礦在礦區(qū)應用了磁力和重力異常的手段來直接勘查，但是勘查的效果不盡人意，而后在1962年，在大極距電測探技術輔助下勘查出了隱伏的接觸帶，結(jié)合相關資料和信息，最終勘查出大型接觸帶型錫多金屬礦。由此可見，間接勘查與直接勘查的手段極大地提高礦產(chǎn)資源的勘查效率。

2.5 多種技術優(yōu)化組合

因為礦區(qū)勘查環(huán)境復雜，在一定程度上限制了各種勘查技術的應用，每一種勘查技術均擁有自身的優(yōu)缺點，很多時候采用一種勘查手段常常不能滿足復雜地質(zhì)環(huán)境的需求，此時便需要結(jié)合地質(zhì)情況將多種勘查技術組合起來應用。以我國的新疆磁海鐵礦為例，在開采礦產(chǎn)資源之前便發(fā)現(xiàn)該礦區(qū)的重力和磁力非常強，但是電阻率卻非常低，針對這一特征將三種勘查方法結(jié)合起來使用，最終確定了礦體所在的位置，極大地提升了礦產(chǎn)資源開采的效率。需要主要的是，將多種勘查方法組合雖然各具優(yōu)點，但是也存在一些問題，各種技術之間容易發(fā)生重合，不能將其作用充分發(fā)揮出來[4]。

3 結(jié)語

綜上所述，在地質(zhì)資源的勘查中應用物化探技術，極大地提升了礦產(chǎn)資源勘查的準確性，需要注意的是在應用物化探技術時，需要結(jié)合礦區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)的特征，嚴格遵循相關原則，通過應用物化探技術獲得相應的數(shù)據(jù)，結(jié)合這些數(shù)據(jù)制定礦產(chǎn)資源的保護與開發(fā)制度，從而實現(xiàn)礦產(chǎn)資源的合理開發(fā)與利用，推動我國礦業(yè)可持續(xù)發(fā)展。