物探技術(shù)在地質(zhì)找礦與資源勘查中運(yùn)用研究

文／張波 中材地質(zhì)工程勘查研究院有限公司 北京 100102

引言：

礦產(chǎn)資源是國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的命脈，但是礦產(chǎn)資源深埋在地下，只有應(yīng)用先進(jìn)的技術(shù)才能夠高效勘探出它們的具體位置和數(shù)量，因此在進(jìn)行礦產(chǎn)資源的勘探時，需要對技術(shù)進(jìn)行合理的優(yōu)化，從而保證相關(guān)人員可以高質(zhì)量地完成工作，體現(xiàn)出物探技術(shù)的獨(dú)特優(yōu)勢，并為后期的開采工作提供便利。

1、物探技術(shù)的概念及原理

1.1 物探技術(shù)的概念

不同的物質(zhì)其物理性質(zhì)不同，在密度、導(dǎo)電性、磁化性以及放射性等方面都存在一定的差異，而這種差異正好可以成為物探技術(shù)應(yīng)用的前提條件，物探技術(shù)就是利用這種差異，從而使用各種勘探的儀器，對地球表面的各種地質(zhì)條件的分布情況以及它們的變化進(jìn)行詳細(xì)的觀測，最終得到各種信息數(shù)據(jù)，再對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，就能夠得出找礦的預(yù)測結(jié)果。物探技術(shù)從本質(zhì)上是利用物質(zhì)的各種性質(zhì)差異，從而對其進(jìn)行觀測，得出觀測結(jié)果的一項技術(shù)。

1.2 物探技術(shù)的原理

在應(yīng)用物探技術(shù)的時候，主要應(yīng)用的原理有體波信號原理和面波信號原理。體波信號和面波信號都是地表進(jìn)行震動時產(chǎn)生的信號，由于地表的條件總是處于變化之中，因此體波的信號經(jīng)常會出現(xiàn)折射與反射的現(xiàn)象，而且體波信號在地表傳播時，會出現(xiàn)分層的現(xiàn)象，折射信號的出現(xiàn)是由于在體波傳播的時候上層的信號震動較下層信號的速度較小。面波則是由于地表的介質(zhì)存在著不均勻的現(xiàn)象，最終導(dǎo)致面波較為分散，影響面波的速度以及拐點(diǎn)的移動情況。如果信號的頻率發(fā)生了變化，探測的深入加大，面波的速度就會改變，而探測的精準(zhǔn)度也會出現(xiàn)不同，而如果地層的厚度發(fā)生了變化，頻散曲線及其對應(yīng)的拐點(diǎn)方向就會發(fā)生變化，從而出現(xiàn)拐點(diǎn)移動的現(xiàn)象，移動的方向一般向低頻移動。通過這項研究可以發(fā)現(xiàn)，地層的厚度對拐點(diǎn)的位置變化有非常重要的影響。

2、物探技術(shù)應(yīng)用的原則

2.1 勘查區(qū)域要明確

在進(jìn)行地質(zhì)找礦以及資源勘查工作的時候應(yīng)用物探技術(shù)，需要明確幾點(diǎn)基本的要求和原則，因為礦產(chǎn)資源的開采并不是隨意的，而是要與國家的規(guī)定、當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展以及現(xiàn)實的開采條件相適應(yīng)，否則就會導(dǎo)致開采的失敗。首先，國家的產(chǎn)業(yè)規(guī)劃要求開采的礦產(chǎn)資源，需要相關(guān)人員重點(diǎn)前去勘探；其次，在勘探的時候，礦產(chǎn)資源的開發(fā)還需要關(guān)注當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展情況，需要能夠滿足資源開采的條件；最后，在開采之前，勘探人員應(yīng)盡量將礦產(chǎn)資源的方位和范圍確定好，提高開采的效率和質(zhì)量。

2.2 勘查過程要應(yīng)用合適的方法

由于各種礦物質(zhì)其物理性質(zhì)各有不同，而在應(yīng)用物探技術(shù)的時候其原理就是根據(jù)不同礦物質(zhì)的密度以及放射性等的不同，通過儀器測得它們的反射波，從而確定地下是否存在礦物質(zhì)，存在哪種礦物質(zhì)。因此，勘探人員需要對各種礦石的物理性質(zhì)有詳細(xì)的掌握，從而能夠通過對測量結(jié)果的分析而準(zhǔn)確判定礦石的種類。在勘探礦石的時候，由于各個地方的礦石種類并非只有一種，因此在實際應(yīng)用時，可以將各種物探技術(shù)結(jié)合起來應(yīng)用，一方面提高探測的精準(zhǔn)度，另一方面可以對礦產(chǎn)資源進(jìn)行全面的探測。

2.3 勘察態(tài)度要嚴(yán)謹(jǐn)

在進(jìn)行找礦工作與地質(zhì)資源的勘探時，需要秉承科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，對地表之下的礦石進(jìn)行全面、細(xì)致的探測，并對礦石的儲存環(huán)境以及各種儲備信息進(jìn)行深化統(tǒng)計，應(yīng)用物探技術(shù)進(jìn)行實地勘察，在勘察的時候注意勘測的方法，對礦石的存在環(huán)境進(jìn)行具體的確認(rèn)。在勘探的過程中，相關(guān)工作人員應(yīng)對勘探的各方面工作進(jìn)行詳細(xì)的確認(rèn)，以科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度確保關(guān)鍵數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確性。在勘探中，工作人員應(yīng)對地下的礦石進(jìn)行明確的核實，從而保證數(shù)據(jù)的真實有效，這樣才能夠?qū)崿F(xiàn)對礦產(chǎn)資源的高質(zhì)量開發(fā)。

2.4 勘察信息要綜合運(yùn)用

在進(jìn)行找礦工作的時候勘察人員的勘探方法主要是應(yīng)用物理法，也就是通過對不同的礦石的物理特性進(jìn)行確定，從而分析地下礦石的信息。但是有一些礦石的某些物理特性相差不大，在應(yīng)用同一種物探技術(shù)進(jìn)行勘探的時候，可能會存在著干擾，因此需要在具體的勘探中應(yīng)用多種物探技術(shù)，從而對各種礦石進(jìn)行準(zhǔn)確的區(qū)分。應(yīng)用多種物探技術(shù)對礦石進(jìn)行全面的分析，是為了避免勘探的結(jié)果出現(xiàn)較大的偏差，從而造成開采的不科學(xué)。因此在應(yīng)用物探技術(shù)的時候，工作人員應(yīng)該多方面考慮問題，利用各方面的信息，從而使物探技術(shù)能夠有效發(fā)揮出效果，提升我國地質(zhì)找礦以及資源勘查的水平。

3、物探技術(shù)在地質(zhì)找礦與資源勘查中的應(yīng)用

3.1 磁法勘探技術(shù)的應(yīng)用

地球是存在磁場的，如果地球磁場和磁場重合了，就會導(dǎo)致相關(guān)的磁場出現(xiàn)不平衡的狀態(tài)，有關(guān)的專家就可以通過對磁場以及測量出的磁異常進(jìn)行分析，從而發(fā)現(xiàn)磁異常和礦石的關(guān)系，這樣就可以對地下的重要地質(zhì)構(gòu)造和可能存在的礦石進(jìn)行準(zhǔn)確的評估。應(yīng)用磁法勘探技術(shù)，可以將帶有磁性的礦石很好地檢測出來，并能夠提高檢測的效果。例如，在勘探人員進(jìn)行含鐵礦石的測量時，可以應(yīng)用磁法勘探技術(shù)，這種技術(shù)相比于其他的物探技術(shù)的效果更好，還可以對勘探的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而利用磁性的差異來確定鐵礦石的儲備量，同時獲取鐵礦石的分布信息。在具體的應(yīng)用中，磁法勘探技術(shù)也會受到限制，由于不同礦石之間的磁性不同，同時不同礦石之間的磁隙存在差異，因此在磁隙較小的礦石之間應(yīng)用，就無法發(fā)揮出此技術(shù)的效果，故而在應(yīng)用時需要考慮到地質(zhì)環(huán)境的磁差，應(yīng)該在磁差較大的環(huán)境中應(yīng)用。磁法勘探技術(shù)分為航空磁法、鉆井磁法以及地磁法三種具體的方法，應(yīng)用最廣的是航空磁法，可以確定雷場中的磁的密度和異常情況，并利用三維概率反演的方式和曲線位場處理的方法處理數(shù)據(jù)。鉆井磁法則是用于驗證勘探的數(shù)據(jù)，從而提升工作效率，節(jié)省勘探的成本。在應(yīng)用鉆探技術(shù)進(jìn)行地質(zhì)勘探時，需要對想要勘探的區(qū)域進(jìn)行前期的觀察，從而對礦產(chǎn)的數(shù)量以及現(xiàn)有的礦石的各種問題，從而對鉆井探測技術(shù)進(jìn)行合理的應(yīng)用，尋找到最佳的鉆探區(qū)域。

3.2 電法勘探技術(shù)的應(yīng)用

電法勘探技術(shù)的原理是礦石中含有電化學(xué)性質(zhì)，應(yīng)用特殊的儀器對此進(jìn)行探測，得到相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，再根據(jù)數(shù)據(jù)信息分析其屬于何種礦石。不同的礦石其有著不同的介電性質(zhì)以及電磁學(xué)的性質(zhì)，因此在應(yīng)用電法勘探技術(shù)的時候，通常是根據(jù)儀器中探測到的各項數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行認(rèn)真的分析，再確定探測出的礦石性質(zhì)和形態(tài)。不僅如此，在應(yīng)用電法勘探技術(shù)進(jìn)行金屬礦石的勘探時，還可以探測出礦石的深度和大小，從而對金屬礦石進(jìn)行可靠的探測[1]。在應(yīng)用電法勘探技術(shù)的時候需要滿足兩個應(yīng)用的條件，首先礦石需要存在電化學(xué)性質(zhì)，其次在勘探現(xiàn)場需要有能夠滿足監(jiān)測自然磁場的條件，這樣工作人員就可以對自然磁場的時間、空間等進(jìn)行勘測，然后再對勘測的結(jié)果進(jìn)行分析，確定金屬礦石的具體情況。在具體的應(yīng)用中，還可以使用聲音進(jìn)行勘探，從而確定礦石的方位和范圍，然后再使用三維可視化方法對探測的目標(biāo)范圍進(jìn)一步縮小，最終確定具體的礦石區(qū)域。在應(yīng)用此項技術(shù)之前，勘探人員還需要科學(xué)、仔細(xì)地劃分地質(zhì)分區(qū)，從而使電法勘探技術(shù)的應(yīng)用效果更好。例如，在采用電法勘探技術(shù)的時候，應(yīng)該在傾斜角度較小的礦石區(qū)域或者是水平區(qū)域的礦石進(jìn)行勘探，因為電法技術(shù)在此時的應(yīng)用效果最佳，對礦石的勘探準(zhǔn)確性最高。

3.3 重力勘探技術(shù)的應(yīng)用

重力勘探技術(shù)的應(yīng)用原理是受到萬有引力的影響，在工作中勘探人員可以將地表下的礦石和土壤的密度差異等所產(chǎn)生的重力振動進(jìn)行分析，從而解決和重力振動相關(guān)的問題進(jìn)行解決。在勘探人員勘探不同密度的巖石時，萬有引力會發(fā)生作用，大密度的巖石引力會增加，小密度巖石引力會減少，而引力的變化所引起的重力變化規(guī)律，可以幫助勘探人員找到礦產(chǎn)資源。由于重力勘探技術(shù)在應(yīng)用的時候有強(qiáng)大的理論支撐，因此在對重力的變化進(jìn)行研究時，可以準(zhǔn)確地判斷出礦石的埋藏地點(diǎn)及其具體的形態(tài)，同時勘探人員還可以確定探測地點(diǎn)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)。重力勘探法以萬有引力為依據(jù)，只要需要勘探的礦石具有重力，就可以對其進(jìn)行深度、形態(tài)等的探測，在勘探的時候需要使用到精密的重力儀器，對于測量結(jié)果，工作人員在分析的時候還需要根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡刂凡牧希瑥亩鴮Τ霈F(xiàn)的重力異常情況進(jìn)行分析，確定礦石的種類、埋深以及形態(tài)。例如，在具體的探測中，重力勘探法需要經(jīng)過四個步驟：首先，需要進(jìn)行預(yù)查，也就是對測量區(qū)域進(jìn)行大面積的測量，獲取地質(zhì)構(gòu)造的大致輪廓資料；其次，要進(jìn)行普查，也就是對在預(yù)查中發(fā)現(xiàn)的有價值的區(qū)域展開調(diào)查，從而了解區(qū)域的地質(zhì)構(gòu)造和巖體的大致范圍；再次，應(yīng)進(jìn)行詳查，對重點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行重力測量，并對出現(xiàn)異常的地方進(jìn)行詳細(xì)的分析，最終確定局部的構(gòu)造和礦石的形態(tài)；最后，要對已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的異常構(gòu)造和礦石進(jìn)行精細(xì)的測量，確定巖體和礦石的特征。

3.4 地震勘探技術(shù)的應(yīng)用

地震勘探技術(shù)在應(yīng)用的時候需要應(yīng)用到不同巖石以及土壤存在著彈性差異的原理，應(yīng)用相關(guān)的測量儀器，測量出礦石邊界上的地震波的物理現(xiàn)象，并對其進(jìn)行分析，從而了解測量地點(diǎn)的地質(zhì)構(gòu)造和礦石的情況[2]。例如，在具體的測量時，勘探人員可以利用地震波的輻射，將地震波傳到地下，然后再應(yīng)用探測器對探測的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，如傳播的時間，波頓等，然后再使用機(jī)密的儀器進(jìn)行數(shù)據(jù)以及波的分析，從而得到地下礦石的特點(diǎn)、性質(zhì)、埋深以及形態(tài)等條件。地震勘探技術(shù)的應(yīng)用時間較短，但是與其他的勘探技術(shù)相比，在速度、成本上占有一定的優(yōu)勢，而且此項技術(shù)操作起來更加簡單，測量的精準(zhǔn)度更高，不會占用較大的空間，能夠直接得到測量的數(shù)據(jù)信息，因為具有諸多優(yōu)點(diǎn)，因此在地質(zhì)找礦和礦產(chǎn)資源的勘探中的應(yīng)用較為廣泛。在應(yīng)用時，如果表面波的信號出現(xiàn)了速度的變化，則意味著它剛好被散射，而研究的深度對表面波的速度影響較大，因此在應(yīng)用此項技術(shù)進(jìn)行地質(zhì)勘探時，需要對表面波的速度進(jìn)行分析，從而分析出礦石的藏深?？碧近c(diǎn)的成分厚度會影響面波信號的反射點(diǎn)的位置，在測量的時候工作人員應(yīng)對此進(jìn)行明確，從而對面波信號進(jìn)行科學(xué)的分析。

3.5 地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)的應(yīng)用

地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)是使用電磁波進(jìn)行地質(zhì)測量的一種技術(shù)，利用電磁波的反射和折射作用，對地質(zhì)條件進(jìn)行詳細(xì)的勘探。在具體的應(yīng)用過程中，主要利用到天線，當(dāng)天線把電磁波傳到地下的時候，如果電磁波沒有遇到阻礙物就會一直向下傳播，如果遇到了阻礙物就會被出現(xiàn)不同的變化，而這些變化都會被記錄下來，同時電磁波還會被反射回來，工作人員在對電磁波的波長以及反射情況等進(jìn)行分析的時候，就可以分析出地下的礦石結(jié)構(gòu)以及分布情況。地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)多用于礦床地質(zhì)、礦井勘探以及工程的檢驗中，在地質(zhì)找礦和礦產(chǎn)資源的勘探中的應(yīng)用也較為廣泛。例如，在進(jìn)行鹽類礦床的勘探時，應(yīng)用地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)可以通過圖像分析，對礦石的分布進(jìn)行判斷，了解礦石的儲量等信息。在一般情況下，地質(zhì)雷達(dá)圖像的亮度大就說明鹽類礦石的儲量高，而地質(zhì)雷達(dá)圖像的黑色區(qū)域多，就表示此處沒有鹽類礦石。地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)是一種新型技術(shù)，在應(yīng)用這種技術(shù)進(jìn)行檢測時可以利用新型的地質(zhì)雷達(dá)儀，提高發(fā)射和掃描的速度，從而提升工作的效率。地質(zhì)雷達(dá)測量到的原始數(shù)據(jù)需要應(yīng)用REFLEXM 軟件進(jìn)行處理，經(jīng)過四個步驟，去掉零點(diǎn)漂移，校正移動的初始時間，完成增益設(shè)置以及去除虛假信號、保留有效信號。

3.6 瑞雷波技術(shù)的應(yīng)用

瑞雷波技術(shù)是一種應(yīng)用相關(guān)設(shè)備進(jìn)行地層中的各種地質(zhì)結(jié)構(gòu)、礦石以及巖體的瑞雷波的狀態(tài)的一種技術(shù)，瑞雷波的瞬間動態(tài)以及穩(wěn)定的狀態(tài)會使勘探人員敏感地發(fā)現(xiàn)地下的巖石結(jié)構(gòu)的變化，或者發(fā)現(xiàn)礦石的存在。在勘探中，工作人員使用與地面相互垂直的沖擊地震波檢測瑞雷波信號，然后再對其進(jìn)行反射波實驗，通過正演與反演的形式，確定地質(zhì)的相關(guān)信息。瑞雷波技術(shù)在應(yīng)用的時候可以提升探測的效率，使探測的結(jié)果更加清晰，對于工作人員來說可以減輕大量的工作量，但是這項技術(shù)的應(yīng)用成本比較高，探測的設(shè)備也較為龐大，在應(yīng)用的時候較為不便。因此在實際的應(yīng)用中，需要勘探人員對需要勘探的區(qū)域進(jìn)行提前的觀察，然后再確定是否使用此項技術(shù)。最后，在應(yīng)用瑞雷波技術(shù)進(jìn)行地質(zhì)勘探時，可以幫助勘探人員對后期的工作進(jìn)行研究。例如，在進(jìn)行煤礦資源的勘探時，應(yīng)用瑞雷波技術(shù)進(jìn)行勘探，有利于工作人員根據(jù)瞬間面波以及落重震源的技術(shù)分析煤礦工程的具體情況，并對比鉆孔的位置，確定巖層的走向。

4、在應(yīng)用物探技術(shù)時需要注意的事項

4.1 遵循應(yīng)用物探技術(shù)的原則

在應(yīng)用物探技術(shù)進(jìn)行礦產(chǎn)資源的勘測時，需要遵循從簡到難的原則，也就是先從點(diǎn)開始，然后到線，再到面，從一個點(diǎn)出發(fā)最終獲得全面的信息，在勘探的時候還需要完整記錄各項數(shù)據(jù)信息，為以后的工作提供依據(jù)。完整的數(shù)據(jù)信息收集完以后，就需要建立一個物理模型，對相關(guān)的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析，從而優(yōu)化數(shù)據(jù)處理的方法，并為地質(zhì)勘探工作提供更科學(xué)的依據(jù)。同時，還需要遵循做好測前準(zhǔn)備的原則，勘探人員應(yīng)該對地質(zhì)巖層等進(jìn)行了解，然后再選擇合適的技術(shù)進(jìn)行勘查，提高勘探的效率。

4.2 優(yōu)化物探技術(shù)的準(zhǔn)備工作

在進(jìn)行地質(zhì)找礦工作以及礦產(chǎn)資源的勘探工作時，工作人員應(yīng)該逐步拓寬相關(guān)工作的范圍，滿足更高的勘探要求，從而實現(xiàn)更高的目標(biāo)，這就需要對物探技術(shù)進(jìn)行合理的優(yōu)化。在前期的準(zhǔn)備中，工作人員應(yīng)全面考察當(dāng)?shù)氐淖匀画h(huán)境與地質(zhì)條件，根據(jù)環(huán)境條件更新物探技術(shù)，選擇合適的技術(shù)，使勘探的效率和質(zhì)量都得到提升。同時，還需要對當(dāng)前的工程情況進(jìn)行了解，優(yōu)化物探設(shè)備，避免由于外界環(huán)境的干擾導(dǎo)致物探設(shè)備在實際應(yīng)用中存在問題，造成數(shù)據(jù)勘測的不準(zhǔn)確，影響相關(guān)工作的順利進(jìn)行?？碧饺藛T還需要根據(jù)實際條件，組建勘探團(tuán)隊，全面分析與總結(jié)當(dāng)前的工程環(huán)境，制定任務(wù)流程，保證勘探任務(wù)的高效完成。

4.3 根據(jù)勘探結(jié)果進(jìn)行科學(xué)推測

在實際的勘探工作中，勘探人員需要對探測到的各項數(shù)據(jù)信息進(jìn)行科學(xué)的分析，并運(yùn)用各種方法對信息進(jìn)行處理，然后將虛假的信息清除出去，這樣可以確保探測信息的準(zhǔn)確性，但是這項工作需要根據(jù)科學(xué)的原則，保證在分析各項數(shù)據(jù)信息時的準(zhǔn)確性?？碧饺藛T在應(yīng)用物探技術(shù)進(jìn)行礦產(chǎn)資源的勘探時，需要對礦石、巖體等的性質(zhì)進(jìn)行詳細(xì)的了解，然后對勘探到的數(shù)據(jù)進(jìn)行展開分析，最后確定出正常的情況。然后需要對技術(shù)的參數(shù)進(jìn)行合理的運(yùn)行，連接出勘察所需要的數(shù)據(jù)信息，建立相關(guān)模型。在進(jìn)行礦產(chǎn)資源的勘探時，工作人員需要確保數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確性，以及在分析時應(yīng)時刻保持嚴(yán)謹(jǐn)性，從而提高勘探的效果。

4.4 加強(qiáng)物探技術(shù)的可行性研究

在進(jìn)行礦產(chǎn)資源的勘探時，需要對正確的信息加以分析，從而找到地層中的不同物質(zhì)的各自屬性，然后再對不同的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析，最終確定地下的情況。在進(jìn)行地質(zhì)狀況以及資源勘探的時候，工作人員首先應(yīng)對項目的可行性進(jìn)行分析，一方面確定礦產(chǎn)資源周邊的環(huán)境，然后分析在開采的過程中是否會造成生態(tài)破壞，然后再明確未來的經(jīng)濟(jì)發(fā)展的方向，確保在進(jìn)行礦石的開采時，不會對社會以及生態(tài)環(huán)境造成較大的負(fù)面影響。其次，在勘探礦產(chǎn)資源的時候還需要關(guān)注開采的技術(shù)，對于無法開采的礦石應(yīng)該予以保留，避免不合理開采造成的資源浪費(fèi)。最后，在礦產(chǎn)資源的開發(fā)過程中，應(yīng)注意勘探的技術(shù)，確保應(yīng)用最佳的勘測技術(shù)，優(yōu)化礦產(chǎn)資源開發(fā)的過程，保證物探技術(shù)應(yīng)用的效果。

結(jié)語：

總之，在進(jìn)行地質(zhì)找礦和礦產(chǎn)資源的勘探工作的時候，需要應(yīng)用到各種物探技術(shù)，尤其是在油氣和金屬礦產(chǎn)的勘探中，需要應(yīng)用到的物探技術(shù)更加先進(jìn)和系統(tǒng)。在科學(xué)技術(shù)發(fā)展的同時，物探技術(shù)也在不斷進(jìn)步，物探設(shè)備也更加先進(jìn)，因此相關(guān)工作的效率和質(zhì)量都有所提升，但是在以后的發(fā)展中，在進(jìn)行礦產(chǎn)資源的勘探時，需要更加遵循相關(guān)原則，確保物探技術(shù)應(yīng)用的科學(xué)性。