深部金屬礦勘查中常用物探方法與展望

李 鍵，姚 強(qiáng)，賀 真

（1.江蘇省有色金屬華東地質(zhì)勘查局八〇七隊(duì)，江蘇 南京 210041；2.江蘇省有色金屬華東地質(zhì)勘查局八一四隊(duì)，江蘇 鎮(zhèn)江 212005）

大量先進(jìn)的物探技術(shù)應(yīng)用于深部金屬礦勘查，對(duì)促進(jìn)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查發(fā)展，提高勘查工作質(zhì)量和效率起到了一定作用。目前的勘探工作采用的先進(jìn)技術(shù)，與傳統(tǒng)技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)勢(shì)[1]。先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用對(duì)深部金屬礦勘查的要求具有良好的適應(yīng)性。

1 中國(guó)金屬礦的找礦問(wèn)題

1.1 找礦技術(shù)問(wèn)題

我國(guó)地質(zhì)礦產(chǎn)的開(kāi)采工作，需要對(duì)礦產(chǎn)資源所在的地理環(huán)境進(jìn)行勘查，勘察的內(nèi)容要具體和全面，而且保證勘察技術(shù)具備較高的精準(zhǔn)度，得到精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)，以此數(shù)據(jù)選擇開(kāi)采技術(shù)以及設(shè)計(jì)方案。要保證地質(zhì)礦產(chǎn)的勘查質(zhì)量，提高勘察效率并獲得高精準(zhǔn)度的結(jié)果，需要對(duì)地質(zhì)勘查工作進(jìn)一步強(qiáng)化。

在這個(gè)過(guò)程中，建立礦井生產(chǎn)的時(shí)候，不同程度地影響地質(zhì)構(gòu)造，造成地層缺乏穩(wěn)定性，因此，需要具有針對(duì)性地制定保障措施。經(jīng)過(guò)深入研究勘察技術(shù)并在實(shí)踐中驗(yàn)證，其中三維地震勘測(cè)技術(shù)具有很高的分辨率，在地址礦產(chǎn)勘察中，其被作為核心技術(shù)，但是，在應(yīng)用該技術(shù)的時(shí)候，其受到斷層落差高度的影響，采集的數(shù)據(jù)存在一定偏差。如果落差不足5米的時(shí)候，會(huì)降低精度；如果當(dāng)落差不足3米，所獲得的勘測(cè)結(jié)果的精準(zhǔn)度較低。相比較而言，在應(yīng)用其他各種井下地質(zhì)探測(cè)技術(shù)的時(shí)候，均會(huì)受到各種影響因素的影響，很難達(dá)到實(shí)際要求的精準(zhǔn)度，因此，需要保證定位探測(cè)的精準(zhǔn)性。經(jīng)過(guò)實(shí)踐研究并予以總結(jié)，發(fā)現(xiàn)各種勘測(cè)儀器設(shè)備具備的性能以及結(jié)構(gòu)均存在缺陷。

1.2 找礦工作問(wèn)題

我國(guó)礦產(chǎn)資源的需求量逐年增加，但是，在地質(zhì)領(lǐng)域中的投入受到諸多因素的影響，在市場(chǎng)資源配置上，依然采用傳統(tǒng)的模式，實(shí)際需求就很難滿(mǎn)足，并且礦業(yè)權(quán)缺乏調(diào)控力度，雖然將地質(zhì)找礦機(jī)制建立起來(lái)，但是沒(méi)有根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行調(diào)整和完善，導(dǎo)致該機(jī)制缺乏科學(xué)有效性，這樣就會(huì)出現(xiàn)地質(zhì)工作市場(chǎng)主體缺位的問(wèn)題，行業(yè)秩序受到影響，地質(zhì)勘查及找礦領(lǐng)域無(wú)法得到社會(huì)資金的支持，在行業(yè)發(fā)展的進(jìn)程中，缺乏資金保障，產(chǎn)量已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足社會(huì)需要，因此，需要加快改革地質(zhì)找礦工作，從而彌補(bǔ)找礦工作的不足之處，并且及時(shí)降低風(fēng)險(xiǎn)。

地質(zhì)找礦行業(yè)沒(méi)有堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，缺乏專(zhuān)業(yè)的地質(zhì)技術(shù)人才，且企業(yè)存在較高的人員流失率，導(dǎo)致在地質(zhì)勘查工作過(guò)程中，無(wú)法獲得準(zhǔn)確可靠的地質(zhì)資料，并且之各方面投入不足，進(jìn)而增加了找礦工作的難度。由于基礎(chǔ)地質(zhì)資料不夠完整，不能很好地發(fā)揮其保證作用。同時(shí)，一些工作人員在工作中缺乏積極意識(shí)，未充分發(fā)揮其價(jià)值以及潛在能力，導(dǎo)致行業(yè)發(fā)展受到制約，地勘行業(yè)的各項(xiàng)工作受到影響，不能實(shí)現(xiàn)健康、持續(xù)發(fā)展。

2 深部金屬礦勘查中采用的物化探技術(shù)

2.1 物化探技術(shù)概述

在進(jìn)行深部找礦的時(shí)候，需要解決的重點(diǎn)問(wèn)題是明確礦區(qū)成礦的規(guī)律，通常而言，通過(guò)分析礦區(qū)的成礦演化情況，可以確定礦床深度信息。

在掌握整個(gè)區(qū)域范圍的成礦系統(tǒng)后，達(dá)到初步認(rèn)識(shí)礦床的形成情況，可以確保后續(xù)工作順利開(kāi)展。通常而言，采用的物化探技術(shù)主要分為兩種方式：一種方式是通過(guò)物探技術(shù)進(jìn)行深部找礦。所謂的“物探技術(shù)”，是地球物理勘探，主要是勘探磁效應(yīng)和重力，在金屬礦床的實(shí)際找礦工作中能夠獲得良好的效果。需要注意的是，在利用這項(xiàng)技術(shù)之前，需要掌握地層、礦石等基本情況，掌握相關(guān)參數(shù)；另一種方式，發(fā)揮化探技術(shù)的先進(jìn)作用進(jìn)行深部找礦，所謂的“化探技術(shù)”，是地球化學(xué)勘查，各種類(lèi)型的礦床勘查工作均采用這種方法。由于當(dāng)前已經(jīng)基本開(kāi)發(fā)完成地表下淺層礦床以及露頭礦，因此，需要深層找礦，特別是勘察隱伏礦體以及找礦的時(shí)候，要深入研究隱伏礦體的存在形式以及遷移機(jī)制，對(duì)深層找礦工作的順利展開(kāi)起到一定的促進(jìn)作用。

2.2 物化探技術(shù)

2.2.1 重力法物化探技術(shù)

重力法物化探技術(shù)除了用于密度大的礦產(chǎn)資源尋找之外，可以用于尋找的超基性巖伴生礦產(chǎn)資源以及高密度基巖。具體的應(yīng)用中需要查明斷層，明確基巖的起伏情況以及隱伏的巖體等，并做好詳細(xì)記錄，進(jìn)而根據(jù)該情況，配合其它的物探方法，實(shí)現(xiàn)勘察。進(jìn)入到二十世紀(jì)90年代，中國(guó)的油氣勘探領(lǐng)域提出有關(guān)技術(shù)的新概念，即高精度重力勘探，而且該技術(shù)在勘探工作被大量應(yīng)用。現(xiàn)在應(yīng)用的重力儀觀測(cè)精度較高，讀數(shù)的分辨率可以達(dá)到每平方秒0.001×10-5m，如果進(jìn)行重復(fù)觀測(cè)，精度不會(huì)超過(guò)每平方秒0.005×10-5m。

2.2.2 磁法物化探技術(shù)

在物探方法中，磁法的理論上是比較完備的，而且能夠獲得良好的找礦效果。有很多的金屬礦與基性超基性巖密切相關(guān)，當(dāng)巖漿活動(dòng)的時(shí)候，會(huì)伴隨有熱液活動(dòng)，金屬礦與其具有密切相關(guān)性[2]。

包括控礦構(gòu)造、地層、礦床和有關(guān)的蝕變巖石都是磁測(cè)的時(shí)候需要具備的條件，也是保證磁法技術(shù)合理應(yīng)用的關(guān)鍵。在高精度磁測(cè)的時(shí)候，其不僅具有非常廣的應(yīng)用范圍，而且工作精度達(dá)到5nT和分辨率達(dá)到0.1nT，該原因是可以通過(guò)絕對(duì)測(cè)量獲得地磁場(chǎng)的總量異常（△T）情況。中國(guó)的航遙中心將新一代的磁測(cè)設(shè)備研制出來(lái)，即航空氦光泵磁力儀（HC-2000型），其具有非常高的靈敏度，能夠達(dá)到0.0025nT，與二十世紀(jì)50年代所使用的進(jìn)口儀器相比較，靈敏度是非常高的，已經(jīng)達(dá)到了上萬(wàn)倍。將這種儀器用于地質(zhì)調(diào)查中，在深部找礦的過(guò)程中能夠很好地發(fā)揮作用，且效果良好。

井中三分量磁測(cè)技術(shù)的探測(cè)效果良好，但是并沒(méi)有大范圍推廣，如果強(qiáng)磁性礦床距離鉆井非常遠(yuǎn)，應(yīng)用該技術(shù)可以獲得良好的效果。

2.2.3 電法物化探技術(shù)

從二十世紀(jì)80年代以來(lái)，進(jìn)行金屬礦勘查的過(guò)程中主要采用瞬變電磁法、激發(fā)極化法和可控源音頻大地電磁法等，這些方法在找礦工作中取得了一定的成果。隨著找礦工作的不斷增加深度，這些物探技術(shù)依然能夠發(fā)揮較大的作用。其中瞬變電磁法是在電磁感應(yīng)法的基礎(chǔ)上轉(zhuǎn)變而來(lái)，其在尋找深部隱伏礦方面，具備較大的優(yōu)勢(shì)。瞬變電磁法在大地電磁測(cè)深中是比較常用的，其分辨能力和生產(chǎn)效率高，而且抗干擾能力更強(qiáng)，在面積性區(qū)域普查以及詳查的過(guò)程中采用這種方法能夠獲得良好的效果。

3 物探技術(shù)的展望

從中國(guó)金屬礦的分布情況來(lái)看，有關(guān)物探技術(shù)的未來(lái)發(fā)展需要重點(diǎn)關(guān)注以下三個(gè)方面：

其一，重視瞬變電磁測(cè)量法，重點(diǎn)探究該技術(shù)在應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展情況。高溫超導(dǎo)技術(shù)在地球物理探測(cè)中地應(yīng)用，獲得了一定的成效，使得單分量高溫超導(dǎo)磁強(qiáng)計(jì)更加實(shí)用，同時(shí)，研制成功高溫超導(dǎo)三分量磁強(qiáng)計(jì)，其不僅可以手動(dòng)操作，而且可以實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)控制，操作簡(jiǎn)單易懂，并且夠?qū)嵙烁呔葴y(cè)量。

其二，重視地下物探的發(fā)展情況，通過(guò)應(yīng)用100瓦的大功率無(wú)線(xiàn)電波法地面發(fā)射極，使地-井方式無(wú)線(xiàn)電波很好地發(fā)揮作用[3]。

其三，在電磁探測(cè)技術(shù)的發(fā)展中，大深度高分辨率是也是未來(lái)的發(fā)展方向。技術(shù)在發(fā)展和應(yīng)用中不斷地積累經(jīng)驗(yàn)，以此實(shí)現(xiàn)多頻等幅同步供電。還有一些關(guān)鍵的技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)密集頻點(diǎn)供電、實(shí)現(xiàn)高精度混合同步和實(shí)施大功率勵(lì)磁穩(wěn)流供電，各項(xiàng)技術(shù)均得到改善，從而滿(mǎn)足深部找礦的發(fā)展要求。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)上面的研究可知，在新形勢(shì)下，我國(guó)的快速發(fā)展和社會(huì)能源需求呈現(xiàn)出快速增長(zhǎng)的趨勢(shì)，因此，需要技術(shù)改革和必要的資金支持，以此滿(mǎn)足需求。雖然，我國(guó)地勘行業(yè)的資金投入嚴(yán)重短缺，但是這并不意味著我國(guó)不重視地勘行業(yè)，而是注重地質(zhì)科技，實(shí)現(xiàn)了供給側(cè)改革。地質(zhì)礦產(chǎn)勘查工作具有長(zhǎng)期性和可持續(xù)性，為了保障行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，需要持續(xù)關(guān)注勘察技術(shù)的發(fā)展情況。在具體工作中，深部金屬礦勘查需要采用物探方法，結(jié)合礦井所在區(qū)域的實(shí)際情況，合理選用物探方法，比如重力法物化探技術(shù)、磁法物化探技術(shù)和電法物化探技術(shù)等。同時(shí)，加大技術(shù)裝備制造的資金投入，重視配套設(shè)施地建設(shè)，做好新技術(shù)的宣傳推廣工作，提高行業(yè)的整體技術(shù)水平。