胡家源

（甘肅省有色金屬地質(zhì)勘查局蘭州礦產(chǎn)勘查院，甘肅 蘭州 730070）

由于我國(guó)的礦產(chǎn)資源重點(diǎn)分布于高山地區(qū)，危險(xiǎn)性較高，且采集較困難，所以要想更好的利用地球深部礦產(chǎn)資源，必須借助于各種新技術(shù)的運(yùn)用，其中地球物探作為當(dāng)前深部資源勘測(cè)的關(guān)鍵技術(shù)方法，隨著它的不斷發(fā)展，已給未來在深部礦資源探測(cè)上指明了方向，對(duì)今后在探明深部超大型或大型礦產(chǎn)資源上提供了有力的技術(shù)支持，從而對(duì)于緩解我國(guó)當(dāng)前的礦產(chǎn)短缺危機(jī)等都有著重要意義[1]。

1 地球物探技術(shù)分析和工程選擇

地球物探方法的運(yùn)用，有效確保了礦產(chǎn)勘測(cè)和找礦效率的提升，對(duì)于解決在以往地質(zhì)找礦中勘探質(zhì)量較低、物力、人力資源耗費(fèi)過多等方面具有重要意義。文中對(duì)地球物探在地質(zhì)勘查和找礦工程中的運(yùn)用，重點(diǎn)結(jié)合電法勘測(cè)法、磁法勘測(cè)法等技術(shù)展開研究[2]。

1.1 電法勘測(cè)技術(shù)

電法勘測(cè)技術(shù)是地球物探的關(guān)鍵手段之一，其使用要點(diǎn)包括：利用音頻大地電磁測(cè)深可控源方法來實(shí)現(xiàn)找礦功能，尤其在勘產(chǎn)鐵礦床方面效果更為顯著。在以往的分析中，針對(duì)此技術(shù)已開展了許多的研究，結(jié)果表明該技術(shù)可將剖面整體細(xì)化成18條，且每一條的勘測(cè)均能保持在≥21m。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，可取多尺度小波分解、3D可視化、正反演方法來確定出勘探磁場(chǎng)的異常部位，如果所獲得結(jié)果表明平面狀態(tài)存在不規(guī)則的“扁豆形”，則此刻便可判斷出在-600m～1000m的接觸帶區(qū)域，極可能存有鐵礦床。應(yīng)注意的是，為了具體明確其真實(shí)存有與否，通常還應(yīng)在井內(nèi)展開磁探工作，從而實(shí)現(xiàn)判定異常狀況的功效。同時(shí)，在找礦時(shí)一般需要與鉆孔驗(yàn)證相結(jié)合，如有的地區(qū)在電法勘測(cè)下的異常狀況十分顯著，此時(shí)開展鉆孔驗(yàn)證可有效確保深部找礦的最終目的的完成。

1.2 磁法勘測(cè)技術(shù)

在地球物探中，磁法勘測(cè)技術(shù)的運(yùn)用十分普遍，雖然此技術(shù)可使得勘測(cè)結(jié)果更加精準(zhǔn)，然而其具有特定的使用條件，如巖石或礦體間磁性存在較大差別，這時(shí)運(yùn)用磁法可以保障勘探工作的有效完成。由采用磁法的實(shí)際表現(xiàn)而言，可將其細(xì)化成航磁檢測(cè)、地面磁測(cè)、井中磁測(cè)等。航空磁測(cè)技術(shù)重點(diǎn)用在所勘測(cè)礦區(qū)的區(qū)域較大，并存在復(fù)雜地貌地形特性，需通過直升機(jī)等實(shí)現(xiàn)勘測(cè)。同時(shí)，在具體勘測(cè)中為了符合工程需要，應(yīng)確保數(shù)據(jù)精確性，從而使數(shù)據(jù)可以在指導(dǎo)實(shí)際工作中發(fā)揮作用。如含鎳硫化物礦，在探明礦體后要進(jìn)行測(cè)定，可通過檢測(cè)礦物中的鎳含量進(jìn)行判定，此數(shù)據(jù)可引入鉆孔驗(yàn)證之中。

2 地球物探在礦產(chǎn)資源勘查中的具體應(yīng)用

以我國(guó)西北部地區(qū)某磁鐵礦區(qū)為例，分析了磁法和電法綜合勘探技術(shù)在礦產(chǎn)資源勘查中的具體應(yīng)用。

2.1 礦區(qū)的地球物理特性

此礦區(qū)的地質(zhì)勘查工作在前期僅開展了少量磁法測(cè)量，巖（礦）石的物理特性等資料短缺，該次物探在探槽、坑道或露頭巖（礦）石的表面，選擇對(duì)稱小四極設(shè)備檢測(cè)了自然狀況下的幅頻率與電阻率，共收集該礦區(qū)的主要巖礦石標(biāo)本28個(gè)，獲得了一手物理特性參數(shù)。

整個(gè)測(cè)區(qū)電阻率都相對(duì)不高，這可能和該區(qū)域地表屬于鹽碘地相關(guān)。為使得勘測(cè)結(jié)果參考性更強(qiáng)，對(duì)磁鐵礦檢測(cè)了20個(gè)標(biāo)本，其電阻率ρ在30Ωm～70Ωm內(nèi)，明顯比周圍巖石要低，幅頻率在0.6～7.3內(nèi)，變化偏大。對(duì)凝灰?guī)r檢測(cè)5個(gè)標(biāo)本，其電阻率ρ在80Ωm～300Ωm內(nèi)，比磁鐵礦高，幅頻率在0.1～2.0內(nèi)，變化較小。由此可知，該測(cè)區(qū)的巖石之間存在電性差異，所以可利用磁法和電法結(jié)合的方式開展勘測(cè)工作，以更好的探明該測(cè)區(qū)的異常狀況并做出解譯。

2.2 音頻大地電磁測(cè)深

該工程的音頻大地電磁測(cè)深選用EH-4 StrataGem電磁裝置，是由美國(guó)EMI與Geometrics聯(lián)合開發(fā)的新型電磁儀設(shè)備。因測(cè)區(qū)的干擾偏小，所以可選擇天然磁場(chǎng)作為場(chǎng)源，該工程共采用四電極，且使每?jī)呻姌O構(gòu)成電偶極子，設(shè)定電極之間的距離為20m，以利于比對(duì)所勘測(cè)到的電磁信息。

2.3 激電測(cè)深

該工程的激電測(cè)深重點(diǎn)集中于大地電磁勘測(cè)異常的區(qū)域，在測(cè)深時(shí)選用SQ-3C便捷式雙頻數(shù)字激電設(shè)備，此設(shè)備的找礦準(zhǔn)確性高，能有效保證野外勘測(cè)的要求。在物探時(shí)，選擇四極對(duì)稱測(cè)深形式，將四電極設(shè)置于一條線上，中部?jī)蓚€(gè)是量測(cè)電極，兩端電極是供電電極，固定中部?jī)呻姌O位置不變，利用兩端電極大小變化以測(cè)量其電阻率變化，從而得到地電數(shù)據(jù)。在獲得野外信息后，需要先將其導(dǎo)進(jìn)電腦，去除存在干擾偏大相關(guān)數(shù)據(jù)，接著給出初始模型以實(shí)施反演，再通過surfer系統(tǒng)成圖并進(jìn)行解譯。

3 物探成果解釋

該次物探勘測(cè)工程基于此前的磁法勘測(cè)圖來設(shè)置勘測(cè)剖面，然后開展勘測(cè)地區(qū)的電磁、激電等測(cè)深活動(dòng)。

3.1 音頻大地電磁法測(cè)深解釋分析

此次采用的音頻大地電磁法測(cè)深工作共設(shè)置21個(gè)測(cè)線，有16條長(zhǎng)600m測(cè)線，并按次序記錄為-2線～13線，4條長(zhǎng)240m測(cè)線，以及1條長(zhǎng)180m的對(duì)比剖面線。處理數(shù)據(jù)程序是預(yù)先處理每條原始剖面數(shù)據(jù)實(shí)，再基于此開展二維反演和成圖。經(jīng)過綜合研究所有測(cè)線結(jié)果，可知此區(qū)域存在顯著的低阻異常地帶，并且也存在一定的深度延展，低阻異常地帶重點(diǎn)布置在：線-2處180m，線-1處160m，線0處180m，線1處140m，線3處140m，線7處280m，線8處280m，線9處280m，線10處280m，線12處300m，13線300m處。由圖1可知，線3的0m～200m點(diǎn)處存在全頻低阻異常，電阻率約60Ωm；200m～600m剖面點(diǎn)的低頻率電阻偏大，電阻率約150Ωm；在260m～420m點(diǎn)的中頻率電阻偏心，電阻率約60Ωm；并且在140m點(diǎn)處出現(xiàn)一個(gè)低阻異常地帶，寬為20m，其電阻率約40Ωm，西北向傾斜，產(chǎn)狀陡，約為85°，向深部延展350m。從圖2可知，線8剖面的高頻區(qū)電阻率總體偏小，大約20Ωm，低、中頻的電阻率偏大，大約150Ωm；并且在280m點(diǎn)處出現(xiàn)了一個(gè)低阻異常區(qū)，寬為20m～40m，電阻率約40Ωm，西北向傾斜，傾角大約為85°，向深部延展200m。

圖1 線3的EH4測(cè)深反演剖面

3.2 激電磁測(cè)深的解釋分析

激電磁測(cè)深工作重點(diǎn)是要探明硫化物在200m內(nèi)的分布情況，該次測(cè)線設(shè)計(jì)是按音頻大地電磁的測(cè)深數(shù)據(jù)設(shè)置，共設(shè)置線0、線1、線3和線8共4個(gè)測(cè)線。

利用統(tǒng)計(jì)分析收集的樣本數(shù)據(jù)可得，此區(qū)域的FS幅頻率總體值相對(duì)不高，測(cè)區(qū)的總體數(shù)據(jù)滿足正態(tài)函數(shù)，用基數(shù)外加3倍的均方差可對(duì)成果劃分出其異常的界限值，可算得：其基數(shù)值為0.55，其均方差為0.44，因此FS可取1.8。根據(jù)勘測(cè)數(shù)據(jù)和分析，線4不存在顯著的激電異常，而線8存在大范圍的剖面激電異常，且數(shù)值偏高，最高FS值可達(dá)4.9，異常區(qū)域重點(diǎn)集中在40m～100m、140m～180m以及240m～280m區(qū)段，在-100m～-200m深處，呈現(xiàn)條帶形垂直向布置。經(jīng)過比較和研究以往激電數(shù)據(jù)，此區(qū)域除了線8激電異常之外，其它各條線異常部位和音頻大地電磁測(cè)深異常部位沒有較好對(duì)應(yīng)，這是由于在勘測(cè)區(qū)域中不僅存在磁鐵礦，同時(shí)也存有其它的硫化礦等，該類礦表現(xiàn)出低阻強(qiáng)激化的物理特性，且因該類礦的分布和含量均勻性差，造成激電異常狀態(tài)規(guī)則性不強(qiáng)。因磁鐵礦的物理特性呈中等激化，所以增大了辨別磁鐵礦的困難程度。

圖2 線8的EH4測(cè)深反演剖面

3.3 綜合物探成果解釋

一般來說，磁鐵礦物理特性是低阻、高磁，但因此礦區(qū)的磁鐵礦Si、S含量較高，因此在設(shè)計(jì)中增大了激電勘測(cè)量，同時(shí)因此礦區(qū)存有其他類型的硫化礦，也增加了單由激電勘測(cè)結(jié)果圈定出磁鐵礦部位的難度，因此該解譯是以磁法、大地電磁測(cè)量成果為主，以激電測(cè)深為輔對(duì)測(cè)深成果展開解譯：①圈定5個(gè)異常地帶：1號(hào)是由線-2處180m點(diǎn)和線-1處160m點(diǎn)控制，約長(zhǎng)為60m，北西傾向；2號(hào)是由線0處180m點(diǎn)和線1處140m點(diǎn)控制，約長(zhǎng)為60m，北西傾向；3號(hào)是由線3處140m點(diǎn)和線4處140m點(diǎn)控制，約長(zhǎng)為50m，北西傾向；4號(hào)是由線7處280m點(diǎn)、線8處280m點(diǎn)、線9處280m點(diǎn)和線10處260m點(diǎn)控制，約長(zhǎng)為160m，北西傾向；5號(hào)是由線12處300m點(diǎn)、線13處300m點(diǎn)控制，約長(zhǎng)為50m，南東傾向。而線7、線3、線12可鉆孔實(shí)施驗(yàn)證。②由磁法勘測(cè)的剖面圖而言，曲線相對(duì)圓潤(rùn)不尖銳，這表明該礦體存在一定深度，這和大地電磁法測(cè)深低阻帶特性基本一致。③由上可推測(cè)，在線4～線7間和線5周圍可能存在南北傾向斷裂帶；并且在線10～線12間也可能存在南北傾向斷裂帶。

4 結(jié)論

綜上可得，在地質(zhì)找礦中運(yùn)用地球物探是提升勘測(cè)質(zhì)量的核心所在。在地球物探技術(shù)具體應(yīng)用中，需正確把握如電法、磁法等物探技術(shù)的運(yùn)用原則和機(jī)理，以確保地球物探技術(shù)在勘測(cè)礦產(chǎn)資源中的高效性和準(zhǔn)確性，并針對(duì)現(xiàn)階段物探技術(shù)使用中的相應(yīng)問題，制定合理的改進(jìn)措施，以推動(dòng)地球物探技術(shù)的使用效果得以不斷完善，從而促進(jìn)我國(guó)勘探水平和找礦質(zhì)量的逐步提升。