多尺度綜合地球物理法在河北張家口礦產(chǎn)地質(zhì)勘探中的應用研究

袁雪超

（河北省地球物理勘查院，河北 廊坊 065000）

為了確保河北張家口地區(qū)礦床找礦工作實施的有效性，應在工程實施前，做好對礦區(qū)的水文地質(zhì)環(huán)境調(diào)查工作，明確該地區(qū)地質(zhì)層礦體埋藏深度與地層物質(zhì)性質(zhì)。同時，考慮到礦區(qū)局部泥巖為軟巖類型，此種巖體與水層發(fā)生接觸后極易出現(xiàn)塌陷或地質(zhì)層軟化現(xiàn)象，針對此種地質(zhì)結(jié)構層進行采礦，由于勘探技術選擇不當，出現(xiàn)局部塌方、冒頂?shù)刭|(zhì)災害等問題。因此，此礦區(qū)屬于重點支護礦區(qū)，適宜地下坑道開采。礦區(qū)內(nèi)斷層發(fā)育，其開發(fā)的環(huán)境影響主要是礦山廢水排泄污染附近的地表水地下水，采礦坑道排水行為極易造成地下水位下降，其中含有的大量礦產(chǎn)資源類型為錳方解石、鈣薔薇輝石及鐵錳凝膠混合物，實驗室流程選礦試驗研究推薦“重選—磁選”聯(lián)合流程[1]。因此，有必要結(jié)合區(qū)域地質(zhì)情況，選擇科學合理的采礦手段，進行區(qū)域礦山地質(zhì)勘探工作。但綜合目前有關單位對河北張家口礦床的地質(zhì)研究發(fā)現(xiàn)，相關區(qū)域的采礦工作仍處于一個相對初步的階段，與之相關的采礦作業(yè)行為尚未完全落實，造成此種現(xiàn)象的原因是技術單位對礦產(chǎn)地質(zhì)勘探工作尚未完成。因此，在本章的研究中，引進多尺度綜合地球物理法，開展針對河北張家口地區(qū)的礦產(chǎn)地質(zhì)勘探工作，以此種方式，為地區(qū)礦山開發(fā)指示方向。

1 多尺度綜合地球物理法在河北張家口礦產(chǎn)地質(zhì)勘探中的應用研究

1.1 設置多尺度綜合地球物理法應用技術指標

為了確保對河北張家口礦產(chǎn)地質(zhì)勘探工作實施的有效性，此次研究將多尺度綜合地球物理法作為地質(zhì)勘探作業(yè)的核心技術，通過設置技術指標的方式，對勘探行為進行規(guī)范。

在此過程中，使用無人機飛行設備作為航空勘探的信息采集設備，在定位待勘探區(qū)域后，向目標區(qū)域發(fā)射電磁信號，對地質(zhì)結(jié)構進行掃描后，終端將會接收到反饋的電磁差異信號。為了確保反饋信息具有一定時效性，需要將發(fā)射的信號設定一個連續(xù)域，根據(jù)連續(xù)域內(nèi)電磁波的交換，進行信號的精準反饋。

綜合有關地質(zhì)單位對該地區(qū)的地質(zhì)勘查可知，區(qū)域內(nèi)礦體存在高品位黃銅礦[2]。在掌握礦區(qū)基本信息后，定位礦區(qū)內(nèi)與礦床呈現(xiàn)直接接觸的礦帶，使用三頻航空電磁測量儀器，進行信號波的前端發(fā)射、后端接收、中心控制、集成輔助。在此基礎上，測量儀器的前端多個探頭，要求每個探頭的勘查尺度＞120.0°，并在航空儀器的尾翼區(qū)域進行探頭的集成，控制每個探頭的信號發(fā)射端與另一探頭的發(fā)射端呈現(xiàn)垂直狀態(tài)，以此確保獲取的河北張家口礦產(chǎn)地質(zhì)勘探信息具有較強的覆蓋性。綜合上述分析，對多尺度綜合地球物理法應用技術指標進行描述，如表1所示。

表1 多尺度綜合地球物理法應用技術指標

按照上述方法，進行多尺度綜合地球物理法應用技術指標的設計，在此過程中，應同步控制無人機在獲取信息過程中的起飛載重、續(xù)航航程等參數(shù)，避免在反饋勘探結(jié)果過程中出現(xiàn)信息異常等問題。

1.2 確定礦產(chǎn)地質(zhì)勘探深度與標準

在完成對多尺度綜合地球物理法應用技術指標的設置后，應在地質(zhì)勘探過程中，進行礦產(chǎn)地質(zhì)勘探深度與標準的確定。在此過程中，應當全面考慮到區(qū)域地質(zhì)結(jié)構中的巖土層無論在形狀上或是在結(jié)構性能上均存在差異，因此，針對不同地區(qū)的地質(zhì)勘探過程，需要設定不同深度的鉆孔勘探點。

例如，當區(qū)域礦層的埋深深度較淺或地質(zhì)狀態(tài)良好時，可將鉆孔勘探點的深度控制在3.0m～8.0m范圍內(nèi)；當區(qū)域礦層的埋深深度較深或地質(zhì)狀況較為復雜時，可根據(jù)實際情況，將鉆孔勘探點的深度控制在8.0m～15.0m范圍內(nèi)。針對地質(zhì)結(jié)構中存在松散雜石的問題，需要先進行現(xiàn)場的清理后，再根據(jù)地層結(jié)構，進行鉆孔勘探點深度的確定。

在確定鉆孔勘探點的深度后，需要根據(jù)地質(zhì)基層結(jié)構的復雜度，將勘探點之間的距離進行縮小處理。通常情況下，將多個勘探點之間的間距控制在5.0m范圍內(nèi)，只有滿足地質(zhì)勘探的實際需求，才能避免或降低勘探過程中反饋結(jié)果失真的問題出現(xiàn)。

1.3 基于礦區(qū)剖面磁性參數(shù)的出礦預測

在完成上述研究后，將接收端與反饋端進行對接，獲取礦區(qū)剖面磁型信息，獲取信息時，應當結(jié)合地下礦體類型，進行信號進入磁場的傾斜角、磁場發(fā)生磁化現(xiàn)象的強度、橫向延伸距離、磁偏角等綜合信息的確定。此次礦產(chǎn)地質(zhì)勘探以河北張家口區(qū)域一帶的礦床為例，按照此種方式，進行地質(zhì)勘探結(jié)果的描述[3]。如表2所示。

表2 礦產(chǎn)地質(zhì)勘探結(jié)果描述

綜合上述表2中信息可知，區(qū)域內(nèi)表層礦床存在顯著礦體，且已知礦層的下部空間具有產(chǎn)礦能力。因此，可將地質(zhì)勘探點作為找礦點，進行區(qū)域的找礦。

2 實例應用分析

將河北張家口某礦山區(qū)域作為研究對象，針對該區(qū)域的礦山地質(zhì)進行勘探作業(yè)，同時，在作業(yè)過程中引入多尺度綜合地球物理法，按照本文上述論述內(nèi)容完成整個應用實驗。在勘探過程中，將該礦區(qū)原始礦產(chǎn)資源、巖層物理性質(zhì)等歷史勘探數(shù)據(jù)作為基礎。已知該礦山礦產(chǎn)資源賦存區(qū)域內(nèi)巖石的密度在1.36g/cm3～1.82g/cm3，通過物探得出其三側(cè)向電阻率為423.25Ωm、自然電位為-12mV，自然伽馬為0.16pA/kg。在上述勘探信息的基礎上，選擇該礦區(qū)從1500m～2000m位置作為勘探區(qū)域，對其磁場特征進行記錄，得出的異常磁場變化特征即為礦產(chǎn)資源賦存的區(qū)域。已知在勘探區(qū)域當中，存在三個礦產(chǎn)資源賦存區(qū)域，分別在區(qū)域I：1562m～1598m；區(qū)域II：1692m～1753m；區(qū)域III：1783m～1824m。在勘探過程中使用上述選擇的三頻航空電磁測量儀器對磁場變量進行測量，并將測量結(jié)果記錄，得到如圖1所示的勘探結(jié)果。

圖1 礦區(qū)礦產(chǎn)資源賦存勘探結(jié)果

從圖1可以看出，通過對該區(qū)域進行勘探后，從勘探結(jié)果中可以找出三個礦產(chǎn)資源賦存的區(qū)域，并且區(qū)域位置與上述相關資料信息給出的區(qū)域一一對應。因此，通過得出的應用效果進一步證明了多尺度綜合地球物理法在礦產(chǎn)資源地質(zhì)勘探當中的可行性。在實際找礦過程中，通過利用本文上述方法通過對磁場變化特征的分析，可以實現(xiàn)對勘探區(qū)域礦產(chǎn)資源賦存區(qū)域的精準劃分，進而明確后續(xù)找礦的區(qū)域位置，減少不必要的找礦工作，在提高找礦效率的同時，為礦山開采企業(yè)帶來更高的經(jīng)濟效益。

3 結(jié)語

本文以河北張家口一帶礦床作為研究對象，結(jié)合多尺度綜合地球物理法的應用，開展礦產(chǎn)地質(zhì)勘探方法的設計研究。并在完成此次研究后，通過實驗證明了此方法有效，但此次研究由于只選擇了一處礦床作為研究對象，難免會出現(xiàn)實驗結(jié)果存在偶然性的問題，因此，可在后期的研究中，選擇多處礦床作為研究對象，進行此方法的進一步驗證，以此為本文設計的成果提供更多數(shù)據(jù)作為支撐。