地球物理方法在金屬礦深部找礦中的應(yīng)用及展望

周 權(quán)，王莉蓉

（新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局地球物理化學(xué)探礦大隊，新疆 昌吉 831100）

當(dāng)前經(jīng)濟社會高速發(fā)展背景下，社會各個層面在礦產(chǎn)資源方面的需求量日漸增加，特別是金、銀、銅、鈾等各類金屬礦產(chǎn)資源需求量與日俱增，導(dǎo)致市場供需矛盾問題變得更加突出。與此同時，分布于地表淺層的很多金屬礦產(chǎn)資源經(jīng)過不斷開展，儲量明顯下降，擴大深部找礦工作為重要的發(fā)展方向。而為了提高深部找礦工作水平，研究有效的深部找礦勘探手段越發(fā)凸顯出其重要性[1]?；诖?，下文主要對金屬礦深部找礦當(dāng)中地球物理方法應(yīng)用與展望進行探討以供參考。

1 地球物理勘探方法概述

地球物理勘探是在物理方法原理基礎(chǔ)上，來對地址問題進行研究和解決的重要技術(shù)方法，借助一些儀器測量，對于研究區(qū)的物理信息進行收集，通過一些科學(xué)有效的技術(shù)方法，來對其中所需的信息進行提取，并充分考慮構(gòu)造、圍巖和巖（礦）體具有的放射性、彈性、磁性、密度、電性等特征，綜合研究地質(zhì)資料，對地下地質(zhì)構(gòu)造展開詳細的研究和分析，了解和掌握礦產(chǎn)分布情況[2]。近年來，伴隨科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展，地球物理勘探技術(shù)也獲得了巨大提升，成為現(xiàn)代獲取地球內(nèi)部信息資料重要的技術(shù)學(xué)科之一，不僅探測深度深，精度高，而且方法手段多元化，探測深度能夠達到1000m～2000m以上，同時對于一些隱伏礦床構(gòu)造空間，結(jié)構(gòu)特點也能準(zhǔn)確的開展定位預(yù)測，正因如此，地球物理勘探方法成為礦產(chǎn)資源勘探工作當(dāng)中最為重要的技術(shù)手段也引起了人們的廣泛重視。

2 地球物理方法在深部找礦中的應(yīng)用及研究現(xiàn)狀

重力、磁法、 電法、地震、放射性等地球物理勘探方法。

（1）磁法勘探過程當(dāng)中，是根據(jù)礦石礦物具有的不同磁性特征，來高效的開展測量工作，如磁黃鐵礦具有明顯的磁異常。

（2）重力勘探過程當(dāng)中，是根據(jù)礦石當(dāng)中含有很多黃鐵礦，相比圍巖存在一定的重力異常來實現(xiàn)重力勘探。

（3）電法勘探過程當(dāng)中，是把礦體作為一個良性的導(dǎo)體，能夠引發(fā)不同的電法異常。

（4）地震勘探是在勘探過程當(dāng)中對礦體和圍巖存在的波阻抗以及速度差異進行勘探。

地質(zhì)結(jié)構(gòu)構(gòu)造以及物理屬性，可以充分利用重、磁、電法開展精確的勘探工作，大地電磁法以及人工震源地震法，能夠探測到地下數(shù)10km精細結(jié)構(gòu)。

電法是目前地面方法當(dāng)中應(yīng)用最為普遍的一種方法，激發(fā)極化法這種方法過去應(yīng)用最為普遍，而瞬變電磁法是當(dāng)前最具代表性的電磁方法。伴隨科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展。電磁探測技術(shù)，近年來也獲得了巨大提升，如連續(xù)電導(dǎo)率成像技術(shù)以及瞬變電磁法還有甚低頻法、激發(fā)極化法、可控音頻大地電磁法這些地球物理方法，在勘探磁性鐵礦方面都發(fā)揮著十分重要的作用[3]。

重力儀近年來其探測精度也在不斷提高，已經(jīng)從之前的mgaI級提升至現(xiàn)在的umaI級，在尋找隱伏礦體過程當(dāng)中，重力勘探技術(shù)發(fā)揮著越來越重要的作用。在勘探金屬礦勘探時，利用重力法進行勘探，主要包括的途徑有兩個，條件具備的利用重力測量儀器，對于重力異常反應(yīng)于地表情況進行檢測，對礦體直接的進行尋找，二是對金屬礦體賦存的構(gòu)造以及巖體進行研究，對礦體的位置做出準(zhǔn)確的判斷。

在井旁和井底盲礦勘探過程當(dāng)中，可以利用井中物探法進行勘探，這種勘探方法有多種，主要包括井中激化法，以及井中磁測法和井中瞬變電磁法等。在一些發(fā)達國家，井中瞬變電磁法有著十分普遍的應(yīng)用，而且在找礦工作當(dāng)中發(fā)揮了巨大的作用，能夠?qū)ι疃?500m～3000m的進行精準(zhǔn)探測，還可以對達到300m井周半徑當(dāng)中的良導(dǎo)體進行探測?，F(xiàn)如今井中物探方法在探測深部礦產(chǎn)資源方面發(fā)揮了巨大的作用。

地震勘探作為一種重要的勘查技術(shù)手段，其分辨率非常的高，現(xiàn)如今在金屬礦深部礦產(chǎn)資源找礦工作當(dāng)中，這一找礦技術(shù)手段發(fā)揮了越來越重要的作用，礦體在小于500m埋藏深度時，運用電法、磁法、重力法勘探效果較好，然而由于方法原理當(dāng)中有一些缺陷存在，伴隨勘探深度的不斷增加勘探能力也會出現(xiàn)很大的降低。而地震勘探方法在探測深度礦產(chǎn)資源過程當(dāng)中，不僅有著很大的探測深度，而且也有的非常高的探測精度，分辨率非常的高，可以大幅提高探測結(jié)果的精準(zhǔn)性，目前這一方法已經(jīng)成為深部金屬礦找礦工作的重要勘探技術(shù)手段。

物探方法的不同自身方面也有一定的局限性存在，這也導(dǎo)致勘探工作開展過程當(dāng)中，造成解釋勘探目標(biāo)，有多解性的情況出現(xiàn)，而且由于勘探目標(biāo)深度，以及復(fù)雜地下構(gòu)造因素影響，在勘探過程當(dāng)中只運用一種方法進行勘探，很難全面的解釋地下實際情況[4]。所以對勘探目標(biāo)體的不同物性進行綜合的分析和研究，可以通過各種層面來描述目標(biāo)體，使解釋結(jié)果和實際地質(zhì)情況更加相符，控制和減少多解性，國內(nèi)外在深部找礦工作當(dāng)中也運用綜合性的物探方法來開展找礦工作，可以大幅提高找礦精度和效率。

3 地震層析成像方法的優(yōu)勢

3.1 與電磁波層析成像比較

近年來，層析成像技術(shù)受到了人們的普遍重視，特別是電磁波層析成像技術(shù)，不僅發(fā)展速度較早，而且發(fā)展也非常快，特別是歐洲運用電磁波ct探測技術(shù)，來對核廢料進行尋找并對基地口進行處理，相比較電磁波層析成像技術(shù)，地震層析成像技術(shù)具有的優(yōu)勢體現(xiàn)在以下幾個方面。

（1）和巖性相比，地震波在巖石當(dāng)中的傳播速度有著比較穩(wěn)定的相關(guān)性，所以地球內(nèi)部成像，可以利用地震層析成像技術(shù)來完成。巖石的介電系數(shù)以及電阻率等電學(xué)性質(zhì)存在非常大的變化特點，和流體在巖石空隙當(dāng)中的關(guān)系有著非常緊密的聯(lián)系，所以不應(yīng)當(dāng)利用構(gòu)造以及巖性進行成像。相反，如果在對空隙流體飽和度以及找水過程當(dāng)中遇到問題的解決，相比地震層析成像技術(shù)，電磁反演法效果更好。

（2）對于勘探深度來說，由于電磁波在探測頻段出現(xiàn)大幅衰減，相比較地震波更快，探測目標(biāo)約為幾米到幾百米的尺度，而地震波的波長在幾十米，如果頻率在數(shù)十赫茲，地震波在這種頻帶不松散巖石經(jīng)過幾公里傳播之后，出現(xiàn)的衰減一般在120dB以下，極易被接收到，如果電磁波頻段在相應(yīng)波長巖石當(dāng)中進行傳播，會出現(xiàn)100dB的衰減，很難把厚度達到幾百米的巖層給穿破。

（3）在傳播速度上，地震波每秒達到幾公里，而且很容易觀測到振幅與到時，而且可以在地震記錄當(dāng)中對于各種震相有效區(qū)分，信息非常的豐富。但是電磁波由于在傳播速度上相對較快，很難測量到波速以及到時相關(guān)參數(shù)。

3.2 與傳統(tǒng)反射地震勘探方法相比

通過原理層面進行分析，地震層析成像技術(shù)在探測過程當(dāng)中，不對曾撞地球模型進行依賴，對于地下不均勻體的檢測發(fā)揮著非常重要的作用，可以嘗試應(yīng)用于探測金屬礦產(chǎn)資源，而且金屬礦體相比于圍巖縱波速度要低10%～30%，這一條件有利于進行地震波層析成像研究。所以相比較高分辨率地震方法，地震層析成像法可以獲取更加精準(zhǔn)的地下速度結(jié)構(gòu)，而且復(fù)雜的地表條件不會影響反演結(jié)果。在分辨率方面，反射地震方法具有非常高的分辨率，但橫向分辨率相對不高。地層傾角較大的或者地質(zhì)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的都可以運用地震層析成像技術(shù)來進行勘探，在隱伏礦體尋找過程當(dāng)中發(fā)揮著重要的作用。

4 金屬礦深部找礦中地球物理方法技術(shù)及儀器的發(fā)展趨勢

大量的金屬礦區(qū)主要在山區(qū)地帶分布，這里的地形非常復(fù)雜，應(yīng)用地球物理勘測儀器必須要有輕便化、智能化、系列化、多用化的特點才能發(fā)揮重要的作用。實施地震勘探，地震信號的產(chǎn)生主要是以震源為源頭，這是組成地震勘探技術(shù)的重要內(nèi)容，震源產(chǎn)生的信號質(zhì)量，對于地震勘察成果有著至關(guān)重要的影響。在地震勘探過程當(dāng)中，可控震源作為一種重要的激發(fā)設(shè)備，應(yīng)用于地震勘探。不僅環(huán)保安全，而且成本投入較低，能夠靈活地開展施工工作，所以高密度地震勘探過程當(dāng)中，可控震源作業(yè)可以當(dāng)做首選。同時由于山地地帶地形復(fù)雜，車輛很難進入，這就需要一些便攜式，重量輕，體積小的可控高頻振源應(yīng)用來提高金屬礦勘查效率和質(zhì)量。

在采集數(shù)據(jù)方面，應(yīng)當(dāng)向容量大，功能多，靈敏度高，功力大，采樣多樣，具有較高智能化方向發(fā)展。特別是進行野外施工過程當(dāng)中。大線的開展搬運和布設(shè)，人力物力方面的消耗是非常大的，這也給金屬礦勘查工作帶來很大的難度。因此可以利用天然地震采集站機制，針對山地復(fù)雜地質(zhì)條件，對于山地?zé)o攬三分量檢波器加強研究，在檢波器儲存設(shè)備當(dāng)中保存相應(yīng)的信號，將大線傳輸信號給取消。

處理數(shù)據(jù)方面，發(fā)揮信息技術(shù)與計算機技術(shù)優(yōu)勢，并結(jié)合模擬技術(shù)優(yōu)勢，科學(xué)合理的處理數(shù)據(jù)解釋資料，確保圖形自動化與可視化。

針對固體礦產(chǎn)資源勘查過程當(dāng)中地震層析以及高頻地震等非常規(guī)的方法進行研究，在金屬礦預(yù)測精度方面，正是由于層析成像技術(shù)的高速發(fā)展，取得了很大的成績，現(xiàn)如今在預(yù)測隱伏礦體過程當(dāng)中，該項技術(shù)依然處在實驗研究階段，未來該項技術(shù)的配套設(shè)施將逐步完善，為進一步提高隱伏礦的勘查水平。

總之，地球物理勘探技術(shù)的高速發(fā)展成為金屬礦勘查過程當(dāng)中的重要技術(shù)手段，而且今后將會更加邁向定量化，輕便化，系統(tǒng)化，精準(zhǔn)化，智能化的方向發(fā)展，通過綜合的運用地球物理，地球化學(xué)以及綜合地質(zhì)方面的研究，并結(jié)合微觀層面的分析，來科學(xué)高效的預(yù)測隱伏大型礦床，更好地推動找礦勘查工作高效發(fā)展。