金屬礦產(chǎn)勘查中地質(zhì)找礦技術(shù)的應(yīng)用創(chuàng)新

李 韜，孫 楊

（江西省地質(zhì)局贛南地質(zhì)調(diào)查大隊，江西 贛州 341000）

目前礦產(chǎn)資源的科學(xué)開采與使用是支持社會經(jīng)濟建設(shè)的重要組成部分，隨著我國礦山開采行業(yè)的快速發(fā)展，找礦難度大的問題已經(jīng)嚴重影響了礦產(chǎn)行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，而針對傳統(tǒng)找礦技術(shù)的不足，則需要尋找一種新的找礦技術(shù)方案，在技術(shù)創(chuàng)新的同時尋找到一條全面提升找礦質(zhì)量的技術(shù)路徑，這也是本文研究的重點內(nèi)容。

1 礦區(qū)基本情況介紹

某礦區(qū)區(qū)域內(nèi)褶皺基底為新元古代淺編織層，為海底火山噴發(fā)產(chǎn)物的深海盆地相夾濁流沉積的泥砂質(zhì)建造。在燕山時期劇烈的巖漿活動影響下，逐漸將地層分為多個斷裂盆地，盆地中存在大量石炭——三疊紀地層，其中含有大量的鉛、鋅、銅、鎢等礦物，具有極高的開采價值。而近些年隨著當?shù)亻_采的深入，現(xiàn)有礦區(qū)面臨資源枯竭等問題影響，為了能夠更好的適應(yīng)礦山可持續(xù)發(fā)展要求，就必須要積極開展找礦工作，了解礦藏的分布情況。

結(jié)合該礦區(qū)生產(chǎn)的實際情況可以發(fā)現(xiàn)，近些年礦床發(fā)現(xiàn)率明顯下降，礦產(chǎn)資源勘查從淺表向深部的變化已經(jīng)成為不可阻擋的趨勢，在這個過程中，地球物理勘查作為一種常見技術(shù)，其勘查能力影響著整個行業(yè)的發(fā)展情況[1]。結(jié)合該礦區(qū)的實際情況可發(fā)現(xiàn)，該礦區(qū)礦產(chǎn)具有高極化以及低阻的物理特征，滿足地球物理探測的基本條件，當時當勘探的深度達到1000m以下之后，該方法的探測結(jié)果將會大打折扣，且目前國內(nèi)外的相關(guān)經(jīng)驗也顯示，隨著深度的增加，該方法能否取得預(yù)期效果已經(jīng)成為相關(guān)學(xué)者重點關(guān)注的問題。

2 地球物理探測技術(shù)應(yīng)用

從前文的研究結(jié)果可知，為了能夠充分適應(yīng)1000m以下的金屬礦藏勘探要求，傳統(tǒng)的地球物理技術(shù)可能存在差異，所以為了保障相關(guān)技術(shù)的嚴謹性，本文在地球物理探測方法的選擇上，需要根據(jù)礦區(qū)的物理特性做出調(diào)整，其中磁法用于測量矽卡巖，重力法用于測量深部花崗巖，激發(fā)極化法可用于測量淺部含礦矽卡巖及熱液脈狀礦體

2.1 重力剖面的反演解釋

從現(xiàn)階段全世界各地區(qū)的實踐經(jīng)驗來看，在重力測量中普遍選擇2.3g/cm3為地殼表面平均密度的修正值，而結(jié)合我國大部分地區(qū)的實際情況來看，該數(shù)值明顯偏大，導(dǎo)致布格重力隨地形的升高而出現(xiàn)下降情況。結(jié)合該礦區(qū)的實際情況，本文將該段中間層密度設(shè)置在1.6～2.8的區(qū)間內(nèi)，通過中間層的改正實驗來獲得布格重力異常剖面情況。最終計算結(jié)果顯示，隨著改正密度的增加，布格重力異常與地形之間的關(guān)系開始從正相關(guān)發(fā)展為負相關(guān)。

在本次項目中，通過對比項目重力觀測值的各項數(shù)據(jù)做修正之后，而低修改變后五明顯的正量變化，處于0～0.358×10～5/ms范圍內(nèi)，具有變化強烈以及跳躍明顯的特征。項目中地形區(qū)域改正量靠近區(qū)域地形位置的改正量較大，且有明顯的局部起步跳躍變化情況，且該位置的變化幅度與地形之間校正較小，起步跳躍特征與布格重力異常跳躍之間的變化不明顯[2]。

2.2 地球物理基本特征分析

在本次實驗中分別收集若干個區(qū)域內(nèi)巖石電參數(shù)測量結(jié)果，使用DZD-6或者DDC-2B；選擇小四極的測量方法，其供電時間為15s，斷電延時為200ms；在取計劃參數(shù)后，測量巖芯的電阻率參數(shù)，此時的測量方法為直流電路歐姆定律法。在對部分區(qū)域的巖芯做極化率參數(shù)測量后，最終的測試結(jié)果如表1所示。

表1 測量結(jié)果

2.3 磁法剖面的反演解釋

對該礦山某一線磁異常剖面的觀察后，在測量磁異常期間選擇歐拉齊次方程法、物理反演法、功率譜分析法獲得磁體模型，并根據(jù)模型做人際交互反演。

本次研究中物性反演計算出磁體埋藏深度約為163m，呈現(xiàn)出向北傾斜的特征。在將物性反演結(jié)果做參考結(jié)果后，按照磁異常地質(zhì)特征將地質(zhì)磁性看做傾斜體模型，在人工交互反演后獲得磁性體狀態(tài)，其埋深約為243-1900m。在人際交互反演后，結(jié)果顯示磁性體落在中元古界的編制砂巖地層中，提示該礦產(chǎn)中磁異常與含磁黃鐵礦化以及矽卡巖之間存在相關(guān)性，而花崗巖本身無磁性，最終檢測結(jié)果如圖1所示。

圖1 磁性體的測量結(jié)果

2.4 可控源大地電磁剖面反演

（1）地球物理探測技術(shù)的預(yù)處理。在本次研究發(fā)現(xiàn)，在CSAMT（野外可控源大地電磁）的實測結(jié)果中往往包含少部分隨機干擾信號，在數(shù)據(jù)處理中需要對大地電磁信號做實測數(shù)據(jù)處理后，再排除其中的干擾信號，數(shù)據(jù)預(yù)處理的工作內(nèi)容包括：①刪除人文干擾數(shù)據(jù)。需要按照原始數(shù)據(jù)記錄測繪的深度曲線計算其中的數(shù)據(jù)離差情況，按照曲線狀態(tài)、數(shù)據(jù)離差等確定有明顯干擾的數(shù)據(jù)塊，再人工刪除其中的影響數(shù)據(jù)。②做剖面數(shù)據(jù)的拼接。③原始數(shù)據(jù)的濾波與重排。為進一步強化數(shù)據(jù)處理效果，本次研究中選擇CAAMT數(shù)據(jù)預(yù)處理軟件完成數(shù)據(jù)加工，在對原始數(shù)據(jù)做重新排列后，經(jīng)三點滑動濾波實現(xiàn)磁場數(shù)據(jù)的圓滑處理。④對圖像質(zhì)量做評價。為了解工作區(qū)域內(nèi)巖體的電性根部情況，在制作相位似斷面圖后，根據(jù)技術(shù)規(guī)范標準對數(shù)據(jù)做圖像評價[3]。

（2）不同地帶的三維反演。為了能夠更好的評估礦區(qū)的礦產(chǎn)資源分布情況，本文在改進地球物理技術(shù)中添加了CSAMT以及AMT兩種方法，其中CSAMT主要在原有數(shù)據(jù)中添加人工場源，AMT則是要利用天然場源。這樣在數(shù)據(jù)解釋以及反演過程中，在野外測量期間使用CSAMT為了能夠有效消除其中的進場效應(yīng)情況，所以可考慮在遠區(qū)進行測量。同時結(jié)合本次勘探現(xiàn)場的實際情況，在本次研究中選擇三維共軛梯度反演方法，通過設(shè)置三條可控源獲得的數(shù)據(jù)做反演后，通過反復(fù)調(diào)整反演參數(shù)，所獲得反演結(jié)果如圖2所示。

圖2 反演結(jié)果

在圖2中，所獲得的反演結(jié)果中用綠色虛線繪制鉆孔信息、紅色實現(xiàn)代表鉆孔控制深度下的礦藏分布情況，紅色虛線為淺部銅礦礦體的分布情況。

根據(jù)本礦區(qū)的實際情況可知，對于地表以下500m的位置中可發(fā)現(xiàn)大量低阻或者高阻的異常體；礦區(qū)東南側(cè)存在兩個大規(guī)模高阻體（被分開），此結(jié)構(gòu)為低阻帶斷裂構(gòu)造的反應(yīng)。在橫向500-1000m范圍內(nèi)存在大量低阻體；深度為1000m～2000m范圍內(nèi)有大規(guī)模低阻層，結(jié)合鉆探結(jié)果認為此處為礦藏的反應(yīng)；針對所有深度大于2000m的情況，可發(fā)現(xiàn)大規(guī)模高阻體，這一結(jié)果被認為是深部花崗巖的反應(yīng)。該礦藏中淺部銅礦主要集中在淺部高阻體內(nèi)，并且按照深部低阻體以及礦藏分布的對應(yīng)關(guān)系，認為鉆探在遇到金屬礦藏后需要繼續(xù)延伸。

2.5 雙向三極測深剖面的反演解釋

（1）雙向三極裝置研究。本次實驗中選擇雙向三極電測探方法，該裝置采用了時間域模式，測量電極可以布置在中央位置，供電電極選擇在不同范圍內(nèi)供電，當供電電極發(fā)射信號后，可以采用多通道接收機詳細識別其中的記錄信號情況[3]。

（2）數(shù)據(jù)處理以及反演。在數(shù)據(jù)處理以及反演過程中，針對測線雙向三極激電數(shù)據(jù)經(jīng)地形二維反演推算后，獲得電阻率以及極化率模型，根據(jù)模型的分析結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，在淺地表位置，電阻率出現(xiàn)在連續(xù)的低阻異常以及高阻異常情況，這些異常信息與CSAMT的探測結(jié)果基本類似，但是探測結(jié)果更加精細。

從極化率斷面中可以發(fā)現(xiàn)，在測量區(qū)域的東北部位置可發(fā)現(xiàn)明顯的異常體，規(guī)模較大；根據(jù)地質(zhì)地表勘探的信息，發(fā)現(xiàn)該位置可以發(fā)現(xiàn)大量黃鐵礦化，由此可以認為大規(guī)模的提倡提是因為黃體礦化引起的，并且其中不能排除含存在黃銅礦。在左側(cè)位置有大范圍極化率偏高值分布情況，根據(jù)鉆探結(jié)果，發(fā)現(xiàn)了黃銅礦。所以本文認為，可以在該區(qū)域內(nèi)尋找黃銅礦。

（3）礦體勘查的綜合解釋。在本次分析中，結(jié)合CSAMT成果能夠有效圈定中元古界、石炭系、三疊系新地層的界限為主。通過探測，發(fā)現(xiàn)了深部巖體與含礦巖體的分布情況；最后，本次研究中發(fā)現(xiàn)磁法探測淺部的矽卡巖與礦化帶，磁異常與激電測深反映的低阻、高極化異常體相對應(yīng)后，該方法滿足深部礦體勘探的技術(shù)要求。

3 重磁資料分析

3.1 衛(wèi)星布格重力異常

根據(jù)地球重力場模型的模擬結(jié)果，本次研究中發(fā)現(xiàn)礦區(qū)為巖漿活動帶，結(jié)合各種地球物理資料，該礦區(qū)在深部構(gòu)造下的特征主要表現(xiàn)為：①上地幔厚度大、且地殼薄，反映出該礦區(qū)為路內(nèi)地殼的最薄位置；②根據(jù)自西向東的方向出發(fā)，發(fā)現(xiàn)上地幔以及地殼在厚度分布上呈現(xiàn)出遞減的變化趨勢，軸向為向北→北東向的變化情況；③地區(qū)內(nèi)有低重力與高重力的交替異常變化情況，其中重力低異常位置集中在東南位置。

3.2 重力資料處理

根據(jù)區(qū)域布格重力異常情況后，其重力部分呈現(xiàn)出北東方向低且南西測高的特征，在此趨勢下疊加條狀帶異常情況，可以發(fā)現(xiàn)一個重力低異常區(qū)，該區(qū)域的半徑約為7.5km，屬于圓形，其幅值超過10×10-5m/s2，在布格重力異常圖上來看，為北東向的條狀高重力情況，并且在該條狀帶上也可以發(fā)現(xiàn)明顯的異常帶，而根據(jù)鉆孔等勘查結(jié)果可知，該異常帶不僅與低密度地層有關(guān)也與深度花崗巖體存在關(guān)系。

從地質(zhì)上來看，該地區(qū)兩個明顯的北東向重力低異常帶位于北東向展布的三疊-石炭系地層之上，該位置的密度與周圍兩側(cè)相比更低，可能是引發(fā)重力低異常帶的重要原因。同時進一步勘查結(jié)果可知，該重力異常帶的東部為山脈巖體所產(chǎn)生的重力變化情況，所以低重力異常帶無法排除低密度巖體的影響。所以根據(jù)這一結(jié)果可以認為，在采用窗口滑動平均方法提取異常重力信息后，能夠發(fā)現(xiàn)深部巖體重力受北東向動力的影響，可能會影響成礦的遠期預(yù)測。

為提高研究結(jié)果的精準性，本文采用濾波方向方法來消除其中的地層異常情況，在選擇平行于地層走向的濾波后，該濾波的角度為北東向45°，而根據(jù)濾波方向的變化情況，方向濾波在壓制地層的北東向重力低異常問題，在濾波后會產(chǎn)生以下變化：①多金屬礦點圍繞以山體為中心的低重力異常區(qū)分布情況；②針對重力低異常以及山脈巖體所造成的重力異常區(qū)之間連接。

4 結(jié)語

在金屬礦區(qū)的地質(zhì)找礦技術(shù)中，物理地球方法在技術(shù)上具有可行性，本文所介紹的案例證明該方法滿足金屬礦區(qū)的找礦要求，通過該方法能夠有效預(yù)測深度地層下的礦藏資源變化，在技術(shù)上具有可行性，因此為了能夠進一步提高找礦效率，相關(guān)人員應(yīng)該深入了解地球物理方法的技術(shù)要點，在了解該技術(shù)的要點后，能夠結(jié)合礦區(qū)實際情況作出合理勘探，這樣才能顯著提高找礦質(zhì)量，滿足未來工作需求。