綜合物探技術(shù)在找有色金屬礦中的作用探析

夏 麗，陳旭日，張海東

（江蘇省有色金屬華東地質(zhì)勘查局，江蘇 南京 210007）

綜合物探技術(shù)是有色金屬找礦中常用的技術(shù)方法，其技術(shù)水平的高低，直接關(guān)系到一個(gè)國(guó)家礦產(chǎn)資源的發(fā)展水平。我國(guó)地大物博，運(yùn)用豐富的金屬礦產(chǎn)資源，但很多金屬礦產(chǎn)資源都深埋地下，常規(guī)探測(cè)技術(shù)很難準(zhǔn)確獲知有色金屬地下儲(chǔ)量和分布情況。綜合物探技術(shù)融合了先進(jìn)的探測(cè)技術(shù)，在找礦效率、質(zhì)量、速度等有很大優(yōu)勢(shì)，可有效提高找礦的可信度和準(zhǔn)確性。基于此，開展綜合物探技術(shù)在找有色金屬礦中作用的探析就顯得尤為必要。

1 綜合物探技術(shù)在找有色金屬礦中的作用

將綜合物探技術(shù)應(yīng)用到找有色金屬礦中，在很多方面都有非常顯著的優(yōu)勢(shì)，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1.1 可提升找礦效率

就我國(guó)有色金屬分布和賦存情況而言，多數(shù)有色金屬的地表埋深以500m為界限，埋深小于500m的為淺層有色金屬礦，埋設(shè)超過(guò)500m的為深層有色金屬礦。在找礦中，針對(duì)淺層有色金屬礦可采用的找礦方法比較多，常用的用鉆探法、物探法等，經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，我國(guó)淺層有色金屬礦幾乎已經(jīng)全部探明。后續(xù)找礦多趨向于埋設(shè)超過(guò)500m的深層找礦，由于鉆探深度有限，難以滿足深層找礦的需求。此時(shí)就需要用到綜合物探技術(shù)，可快速找到深層有色金屬礦的位置和儲(chǔ)量，多處應(yīng)用效果表明，找礦效果顯著，是目前找有色金屬中常用的技術(shù)。

1.2 具有良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能

從多年尋礦實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)中表明，在找有色金屬礦中科學(xué)合理的應(yīng)用綜合找礦技術(shù)，具有良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能。主要是利用先進(jìn)的物探設(shè)備和儀器，采用多種物探技術(shù)相互結(jié)合的方法來(lái)完成有色金屬礦的探尋。在找礦之前通過(guò)多方位技術(shù)論證，選擇有針對(duì)性的、先進(jìn)的物探技術(shù)，來(lái)精確定位有色金屬礦的位置和埋藏范圍。比如：采取礦山磁性差異、高精度重力測(cè)量、可控音頻大地電磁勘探技術(shù)，可快速探測(cè)出500m～2000m埋深之間有色金屬礦的賦存情況，多種物探技術(shù)相互結(jié)合的方法，既能實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)找礦，而且在技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能等方面的效果顯著[1]。

1.3 操作便捷

在采用綜合物探技術(shù)進(jìn)行金屬礦找礦中，經(jīng)常會(huì)用到大量先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備，在這些技術(shù)和設(shè)備的輔助之下，勘探人員能夠快速、便捷地掌握勘探區(qū)域的電阻率、極化率、磁化強(qiáng)度等深部地球物理信息和異常信息，通過(guò)對(duì)這些數(shù)據(jù)的分析和地質(zhì)-地球物理異常綜合研究，就能方便快捷的判斷出礦體的位置。尤其是在信息時(shí)代，科學(xué)技術(shù)飛發(fā)展，可將計(jì)算機(jī)技術(shù)、人工智能技術(shù)等融入綜合物探中，取得的效果越來(lái)越好。

2 有色金屬礦找礦中常用的綜合物探技術(shù)

在有色金屬礦找礦中，可通過(guò)現(xiàn)有的地質(zhì)、物探、化探以及相關(guān)資料，選擇有勘探和成礦靶區(qū)，再利用綜合物探技術(shù)，就能進(jìn)一步對(duì)有色金屬礦的埋藏深度、種類、賦存量等進(jìn)行精準(zhǔn)定位。常用的綜合物探方法有以下幾種：

2.1 CSAMT

CSAMT是目前有色金屬礦找礦中比較常用的人工場(chǎng)源頻率域電磁測(cè)探方法，勘探機(jī)理為：利用發(fā)射機(jī)向地下發(fā)送不同頻率的電磁波，在地面觀測(cè)電場(chǎng)分量Ex和磁場(chǎng)分量Hy，再通過(guò)以下公式得到視電阻率：

勘探深度和電阻率之間呈現(xiàn)正相關(guān)，和電磁波的頻率呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)。所以，在有色金屬找礦中，采用CSAMT技術(shù)，可采用降低頻率的方法來(lái)提升探測(cè)的深度。在按照視電阻率測(cè)探曲線就能確定高阻基底面的起伏、沉積巖系分層情況，從而識(shí)別出斷層和圈定局部構(gòu)，在那些地電條件良好的情況下，利用CSAMT技術(shù)可直接找到良好的導(dǎo)電礦體。和其他物探找礦技術(shù)相比，CSAMT技術(shù)具有非常明顯的優(yōu)勢(shì)，其一是勘探范圍可按照不同地質(zhì)條件以及實(shí)地地電條件進(jìn)行合理調(diào)整，CSAMT技術(shù)勘探的深度靈活可控，在具體應(yīng)用中可按照地電性特征設(shè)定測(cè)量頻點(diǎn)的上下限來(lái)調(diào)整收發(fā)距離；其二是利用CSAMT技術(shù)在電性層或者是目標(biāo)地質(zhì)體厚度的埋深之比可達(dá)到10%；其三是低敏感性，CSAMT技在找礦中應(yīng)用時(shí)，出現(xiàn)交變電磁場(chǎng)，可穿透高阻蓋層或者是淺部高低阻間雜地層，有效探測(cè)深部地質(zhì)體高低阻電性分布變化特征，反映出礦體深部空間形態(tài)和結(jié)構(gòu)，從而有效確定礦體的深部分布特征。

2.2 TDEM技術(shù)

TDEM技術(shù)是目前有色金屬礦找礦中比較常用的技術(shù)，主要機(jī)理是通過(guò)研究和分析電磁場(chǎng)響應(yīng)隨時(shí)間變化的規(guī)律來(lái)獲得地下有色金屬的埋藏情況。主要利用了不接地回線或者接地線源向地下發(fā)送一次脈沖電磁場(chǎng)，如果地下存在良導(dǎo)電礦體，該礦體會(huì)在一次場(chǎng)的激勵(lì)下在內(nèi)部形成渦旋電流。并在一次脈沖電磁場(chǎng)的間歇期間形成交變電磁場(chǎng)，通過(guò)觀測(cè)和分析，二次場(chǎng)的變化情況，就能獲知地下導(dǎo)體電性分布情況和結(jié)構(gòu)分布的空間形態(tài)[2]。其主要優(yōu)點(diǎn)是使用起來(lái)便宜方便、使用領(lǐng)域廣泛且在深部找礦中發(fā)揮著重要的作用，在尋找深部隱伏礦中發(fā)揮著不可替代的作用。其存在著的問題和缺陷是信號(hào)弱和抗干擾能力差，為了適應(yīng)各種觀測(cè)環(huán)境，可控源音頻大地電磁法和提高分辨率混合源電磁法兩項(xiàng)變種方法相繼問世，經(jīng)過(guò)綜合物探探測(cè)，能更好地反映深部電性異常特征，較好地反映深部地質(zhì)體或礦體的分布特征，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位礦體分布的目的。

2.3 SIP技術(shù)

SIP技術(shù)是一種新型的激電方法，和其他物探技術(shù)相比，SIP技術(shù)可在超低頻段進(jìn)行多頻視復(fù)電阻率測(cè)量。通過(guò)研究復(fù)電祖率的實(shí)際頻譜特性，可有效解決地質(zhì)問題。SIP技術(shù)應(yīng)用在有色金屬礦找礦中，可提供更加豐富多彩的地質(zhì)信息，尤其是在深部找礦中具有良好的地質(zhì)勘探效果。但勘探成本比較高，而且效率低，多應(yīng)用在有色金屬礦成礦有利地段的精測(cè)研究中。SIP技術(shù)和傳統(tǒng)激電法相比，最顯著的特點(diǎn)是觀測(cè)某一時(shí)間段的極化場(chǎng)，在供電電流比較小時(shí)就能探測(cè)很大的激電效應(yīng)信息，而且具有很高的分辨率。在具體應(yīng)用中，通常采取了偶極裝置，大大提升了找礦勘探的抗電磁干擾能力，穿透覆蓋層的深度大，提升極化體的分辨能力。而且接收機(jī)也具有選頻和濾波系統(tǒng)，接收固定頻率信號(hào)，可有效克服電極化不穩(wěn)和不良的接地條件，能夠觀測(cè)研究的參數(shù)比較多，可實(shí)現(xiàn)多參數(shù)組合解釋，組合使用電導(dǎo)性參數(shù)、IP譜強(qiáng)度參數(shù)以及IP譜的形態(tài)參數(shù)，多途徑評(píng)價(jià)激點(diǎn)異常源。該方法技術(shù)可有效獲取深部地球物理異常特征，確定地質(zhì)體和礦體分布特征，能取得較好的勘探效果。

3 綜合物探技術(shù)的應(yīng)用原則

綜合物探技術(shù)是有色金屬找礦中應(yīng)用最多的技術(shù)，其應(yīng)用效果直接關(guān)系到整個(gè)找礦的效率和準(zhǔn)確性，每種物探技術(shù)都有其獨(dú)特的優(yōu)缺點(diǎn)和應(yīng)用范圍，需要結(jié)合地質(zhì)條件，采取多種物體技術(shù)相互結(jié)合的方法，減少地質(zhì)勘探的多解性，提高勘探的準(zhǔn)確率，進(jìn)而獲得良好的勘探效益。在具體應(yīng)用綜合物探找礦技術(shù)時(shí)，要嚴(yán)格遵循以下原則：

3.1 科學(xué)推測(cè)

科學(xué)推測(cè)是保證綜合物探技術(shù)收集的各類信息能夠準(zhǔn)確運(yùn)用到有色金屬找礦中的關(guān)鍵步驟，也是應(yīng)用綜合物探技術(shù)時(shí)需要遵循的首要原則。在具體找礦中，勘探人員選擇物探技術(shù)進(jìn)行勘探之后，會(huì)形成大量的數(shù)據(jù)、圖表等信息資料。這些資料有的是對(duì)有色金屬找礦有用的信息數(shù)據(jù)，有的則毫無(wú)用處的冗余數(shù)據(jù)，這就需要勘探人員借助豐富的地質(zhì)材料分析經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)的分析預(yù)測(cè)能力，對(duì)各種數(shù)據(jù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)膭h減和整理，再通過(guò)科學(xué)的分析和推測(cè)，來(lái)判斷深部有色金屬礦體空間分布特征的準(zhǔn)確性。

3.2 擇優(yōu)原則

在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的大環(huán)境下，高精度地球物理等高新技術(shù)和設(shè)備被廣泛應(yīng)用有色金屬中，物探技術(shù)的種類愈發(fā)多樣化，不同物探技術(shù)的原理，所用的設(shè)備各不相同，適用的對(duì)象的也不相同。這就需要在實(shí)際的勘探工作中，選擇綜合物探技術(shù)時(shí)，要做好則優(yōu)選擇，按照地質(zhì)條件和成礦規(guī)律，綜合進(jìn)行地質(zhì)-地球物理綜合研究，研究不同地質(zhì)體的物性差異，重點(diǎn)研究礦體與圍巖的物性差異，對(duì)有色金屬礦分辨率，可識(shí)別程度進(jìn)行綜合研究和效果分析，從而選擇出最佳的綜合物探找礦技術(shù)組合，以提升找礦的準(zhǔn)確率。

3.3 綜合勘探原則

無(wú)論何種物探技術(shù)，都有一定的優(yōu)缺點(diǎn)，沒有還有一種萬(wàn)能的勘探技術(shù)，這就要求在有色金屬找礦中，僅憑一種或者是兩種物探找礦技術(shù)難以準(zhǔn)確、快速地找到有色金屬。這就要求充分發(fā)揮不同物探方法的優(yōu)勢(shì)，針對(duì)不同礦區(qū)的地質(zhì)條件和成礦規(guī)律，進(jìn)行綜合研究，采取遵循綜合物探的原則，多方法、多角度、多方法靈活選擇和應(yīng)用綜合物探找礦技術(shù)，從而獲得更加準(zhǔn)確地勘探結(jié)果。

4 綜合物探技術(shù)在找有色金屬礦中的應(yīng)用實(shí)例分析

某有色金屬礦區(qū)，通過(guò)巖（礦）石物性資料統(tǒng)計(jì)研究顯示，變質(zhì)巖的電阻率和極化率物性參數(shù)都相對(duì)較低，和其他巖石物性特征有顯著差別。此礦區(qū)中的花崗巖、花崗閃長(zhǎng)巖都屬于高阻中等極化率的特征。而碎裂巖、蝕變花崗巖的極化率非常高，其中含有大量硫化物，為礦體的主要賦存部位。在找礦時(shí)采取了綜合物探技術(shù)，較好放映出深部地球物理異常信息，圈定了礦體深部分布特征，取得了良好效果。比傳統(tǒng)的定鉆方式更具有明顯優(yōu)勢(shì)。這次的深部找礦應(yīng)用的高極化率和高電阻的綜合物探異常特征的方法,完成了對(duì)地質(zhì)礦物的尋找,達(dá)到了良好的找礦效果。

在案例礦區(qū)找礦中采用了CSAMT、TDEM、SIP技術(shù)相互結(jié)合的綜合勘探技術(shù)。其中CSAMT勘探結(jié)果表明，該礦區(qū)在視電阻率反演斷面等值線圖上存在明顯電阻率異常，而且反演電阻率異常特征為層狀分布，較好反映了深部地層的分布特征，其中上部地層對(duì)應(yīng)似層狀低阻電性異常，下部電阻率異常為高阻特征，上下部高低電阻率異常之間存在明顯的過(guò)渡帶，梯級(jí)帶主要呈現(xiàn)出舒緩波狀，并向下一側(cè)有傾伏延伸的趨勢(shì)。通過(guò)地質(zhì)結(jié)構(gòu)勘探發(fā)現(xiàn)，該礦區(qū)上部低阻電性層為早前寒武紀(jì)變質(zhì)巖系，下部為二長(zhǎng)花崗巖。梯級(jí)帶等值線從上到下，呈現(xiàn)出漸變的關(guān)系。這兩種巖性之間為斷裂蝕變帶。礦區(qū)在擬斷面等值線圖上主要表現(xiàn)為低阻梯級(jí)帶，局部顯示出高阻異常特征，這和巖石物性統(tǒng)計(jì)結(jié)果呈現(xiàn)的高阻特征一致。推測(cè)該礦體中賦存在構(gòu)造蝕變巖中，有色金屬富集和蝕變的強(qiáng)度有密切相關(guān)，二者之間的關(guān)系主體呈現(xiàn)出蝕變?cè)綇?qiáng)，則礦化程度越好的關(guān)系，并且在此礦區(qū)和成礦密切相關(guān)的圍巖蝕變，主要包括四種，一種是鉀長(zhǎng)石化，一種是黃鐵絹英巖化，一種是硅化，另一種是碳酸鹽化。這些蝕變巖普遍具有高電阻的特點(diǎn)，這也是該礦區(qū)CSAMT勘探礦體呈現(xiàn)出高阻、高極化率的主要物理特征[3]。

該礦區(qū)地理位置特殊，電法探測(cè)接地條件比較差，為快速探明主要控礦構(gòu)造分布特征以及深部變化規(guī)律，還采取了TEDM技術(shù)進(jìn)行全面勘探。主要是按照礦區(qū)成礦特征，選擇有色金屬礦成礦有利部位，布置SIP精測(cè)剖面，以便快速圈定出多金屬硫化物富集的空間賦存部位，并在圈定好的深部成礦預(yù)測(cè)區(qū)達(dá)到富礦體，取得了良好的地質(zhì)效果，最大的見礦深度達(dá)到800m。

在有色金屬找礦中，不同物探技術(shù)有其獨(dú)特的優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍，比如：SIP物探技術(shù)在深部有色金屬找礦中具有顯著優(yōu)勢(shì)，SIP物探技術(shù)可獲得具有多參數(shù)地球物理異常組合解釋的功能，可為有色金屬找礦提供豐富的地質(zhì)信息，雖然成本高，但隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，這一缺點(diǎn)將會(huì)得到改善，利用SIP物探技術(shù)功率大、抗干擾能力強(qiáng)、異常單一的優(yōu)勢(shì)，可大幅度提升有色金屬礦找礦的能力，將會(huì)成為未來(lái)有色金屬礦找礦主流技術(shù)。依據(jù)礦區(qū)的具體地質(zhì)情況以及相應(yīng)的地形條件，通過(guò)實(shí)驗(yàn)，分別選擇剖面的布置與樣線布設(shè)，在礦區(qū)內(nèi)實(shí)現(xiàn)中梯式激電測(cè)量，發(fā)射極距以600、700、800這樣的形式進(jìn)行布設(shè)，選擇剖面17條。通過(guò)激電測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行原始整理，繪制出的極化率圖就可以清楚地圈定出激電異常范圍或區(qū)域共4處。而得出的結(jié)論基本與地表地質(zhì)出露面的礦脈走向一致，這為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)詳細(xì)地質(zhì)探礦奠定了基礎(chǔ)。

CSAMT物探技術(shù)和TDEM物探技術(shù)，具有“勘探成本低，效率高、深度大、分辨率高”等優(yōu)勢(shì)?？煽焖倬_判斷出隱伏有色金屬礦體斷裂構(gòu)造的變化規(guī)律、細(xì)節(jié)等[4]。將SIP物探技術(shù)、CSAMT物探技術(shù)、TDEM物探技術(shù)結(jié)合到一起使用，可選擇成礦地質(zhì)條件有利的部位，在立足隱伏礦體構(gòu)造變化規(guī)律和細(xì)節(jié)情況的基礎(chǔ)上，對(duì)斷裂構(gòu)造的礦化蝕變程度進(jìn)行定向分析，取長(zhǎng)補(bǔ)短，效果顯著，值得大范圍推廣應(yīng)用。

通過(guò)分析綜合物探技術(shù)在實(shí)際有色金屬找礦中的具體應(yīng)用，能夠看出，雖然很多先進(jìn)技術(shù)及設(shè)備的應(yīng)用，大大提升了有色金屬找礦的效率和準(zhǔn)確性，但是受到目前科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平的限制，依然存在很多問題亟待解決。同時(shí)有色金屬找礦難度極大，影響因素多，人文、設(shè)備、環(huán)境、技術(shù)、地質(zhì)水文等，都會(huì)影響找礦的準(zhǔn)確性。再加上找礦深度地不斷加大，通過(guò)物探設(shè)備在地面發(fā)現(xiàn)小尺寸礦體所能引起的異常，難度越來(lái)越大。因此，作為有色金屬找礦關(guān)鍵技術(shù)的綜合物探技術(shù)，在實(shí)際應(yīng)用中面臨著兩個(gè)問題，其一是信息弱，其二為干擾大。為解決這兩個(gè)問題，可從以下三個(gè)方面同時(shí)入手：

第一，正確設(shè)計(jì)探測(cè)對(duì)象。在進(jìn)行有色金屬綜合物探找礦中，必須充分了解和掌握工作區(qū)和周圍地質(zhì)的成礦規(guī)律，明確和有色金屬成礦相關(guān)的重要地質(zhì)因素，對(duì)地質(zhì)-地球物理物性特征進(jìn)行深入研究，并建立起間接找礦思想。

第二，加大綜合找礦技術(shù)的應(yīng)用力度。要全面了解工作區(qū)及其周邊巖礦石的物理特征，在找礦之前，需要充分調(diào)研工作區(qū)域和周邊自然條件、人文活動(dòng)造成的干擾。同時(shí)也要了解和掌握綜合物探設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)，充分調(diào)研不同方法的有效性和分辨率，選擇正確的勘探方法和裝置。

第三，為提升有色金屬找礦的效率和準(zhǔn)確性，在應(yīng)用綜合找礦技術(shù)時(shí)，必須開展基于本地區(qū)成礦模式下的物探多參量綜合研究，充分利用已知資料和物探成果，多方法、多角度綜合研究，來(lái)推斷解釋相關(guān)工作。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文采用理論結(jié)合實(shí)踐的方法，探析了綜合物探技術(shù)在找有色金屬礦中的作用，探析研究結(jié)果表明，有色金屬在各行各業(yè)都有廣泛的應(yīng)用，是促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展，人民生活水平不斷提升的重要資源。雖然我國(guó)擁有大量的有色金屬儲(chǔ)備，但大多深埋地下，早期鉆探技術(shù)勘探深度有限，在深部有色金屬礦找礦中存在一定的局限性[5，6]。采用綜合物探技術(shù)可聯(lián)合使用多種先進(jìn)的物探技術(shù)，對(duì)有色金屬礦進(jìn)行全方位勘探，可快速探明有色金屬礦深部的賦存情況、埋深、厚度及種類等礦體信息，從而為有色金屬礦的勘探、開采和利用提供良好的參考和指導(dǎo)，促使我國(guó)礦產(chǎn)事業(yè)持續(xù)健康的發(fā)展。