袁雪超

（河北省地球物理勘查院，河北 廊坊 065000）

為了確保河北張家口地區(qū)礦床找礦工作實施的有效性，應(yīng)在工程實施前，做好對礦區(qū)的水文地質(zhì)環(huán)境調(diào)查工作，明確該地區(qū)地質(zhì)層礦體埋藏深度與地層物質(zhì)性質(zhì)。同時，考慮到礦區(qū)局部泥巖為軟巖類型，此種巖體與水層發(fā)生接觸后極易出現(xiàn)塌陷或地質(zhì)層軟化現(xiàn)象，針對此種地質(zhì)結(jié)構(gòu)層進(jìn)行采礦，由于勘探技術(shù)選擇不當(dāng)，出現(xiàn)局部塌方、冒頂?shù)刭|(zhì)災(zāi)害等問題。因此，此礦區(qū)屬于重點支護礦區(qū)，適宜地下坑道開采。礦區(qū)內(nèi)斷層發(fā)育，其開發(fā)的環(huán)境影響主要是礦山廢水排泄污染附近的地表水地下水，采礦坑道排水行為極易造成地下水位下降，其中含有的大量礦產(chǎn)資源類型為錳方解石、鈣薔薇輝石及鐵錳凝膠混合物，實驗室流程選礦試驗研究推薦“重選—磁選”聯(lián)合流程[1]。因此，有必要結(jié)合區(qū)域地質(zhì)情況，選擇科學(xué)合理的采礦手段，進(jìn)行區(qū)域礦山地質(zhì)勘探工作。但綜合目前有關(guān)單位對河北張家口礦床的地質(zhì)研究發(fā)現(xiàn)，相關(guān)區(qū)域的采礦工作仍處于一個相對初步的階段，與之相關(guān)的采礦作業(yè)行為尚未完全落實，造成此種現(xiàn)象的原因是技術(shù)單位對礦產(chǎn)地質(zhì)勘探工作尚未完成。因此，在本章的研究中，引進(jìn)多尺度綜合地球物理法，開展針對河北張家口地區(qū)的礦產(chǎn)地質(zhì)勘探工作，以此種方式，為地區(qū)礦山開發(fā)指示方向。

1 多尺度綜合地球物理法在河北張家口礦產(chǎn)地質(zhì)勘探中的應(yīng)用研究

1.1 設(shè)置多尺度綜合地球物理法應(yīng)用技術(shù)指標(biāo)

為了確保對河北張家口礦產(chǎn)地質(zhì)勘探工作實施的有效性，此次研究將多尺度綜合地球物理法作為地質(zhì)勘探作業(yè)的核心技術(shù)，通過設(shè)置技術(shù)指標(biāo)的方式，對勘探行為進(jìn)行規(guī)范。

在此過程中，使用無人機飛行設(shè)備作為航空勘探的信息采集設(shè)備，在定位待勘探區(qū)域后，向目標(biāo)區(qū)域發(fā)射電磁信號，對地質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行掃描后，終端將會接收到反饋的電磁差異信號。為了確保反饋信息具有一定時效性，需要將發(fā)射的信號設(shè)定一個連續(xù)域，根據(jù)連續(xù)域內(nèi)電磁波的交換，進(jìn)行信號的精準(zhǔn)反饋。

綜合有關(guān)地質(zhì)單位對該地區(qū)的地質(zhì)勘查可知，區(qū)域內(nèi)礦體存在高品位黃銅礦[2]。在掌握礦區(qū)基本信息后，定位礦區(qū)內(nèi)與礦床呈現(xiàn)直接接觸的礦帶，使用三頻航空電磁測量儀器，進(jìn)行信號波的前端發(fā)射、后端接收、中心控制、集成輔助。在此基礎(chǔ)上，測量儀器的前端多個探頭，要求每個探頭的勘查尺度＞120.0°，并在航空儀器的尾翼區(qū)域進(jìn)行探頭的集成，控制每個探頭的信號發(fā)射端與另一探頭的發(fā)射端呈現(xiàn)垂直狀態(tài)，以此確保獲取的河北張家口礦產(chǎn)地質(zhì)勘探信息具有較強的覆蓋性。綜合上述分析，對多尺度綜合地球物理法應(yīng)用技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行描述，如表1所示。

表1 多尺度綜合地球物理法應(yīng)用技術(shù)指標(biāo)

按照上述方法，進(jìn)行多尺度綜合地球物理法應(yīng)用技術(shù)指標(biāo)的設(shè)計，在此過程中，應(yīng)同步控制無人機在獲取信息過程中的起飛載重、續(xù)航航程等參數(shù)，避免在反饋勘探結(jié)果過程中出現(xiàn)信息異常等問題。

1.2 確定礦產(chǎn)地質(zhì)勘探深度與標(biāo)準(zhǔn)

在完成對多尺度綜合地球物理法應(yīng)用技術(shù)指標(biāo)的設(shè)置后，應(yīng)在地質(zhì)勘探過程中，進(jìn)行礦產(chǎn)地質(zhì)勘探深度與標(biāo)準(zhǔn)的確定。在此過程中，應(yīng)當(dāng)全面考慮到區(qū)域地質(zhì)結(jié)構(gòu)中的巖土層無論在形狀上或是在結(jié)構(gòu)性能上均存在差異，因此，針對不同地區(qū)的地質(zhì)勘探過程，需要設(shè)定不同深度的鉆孔勘探點。

例如，當(dāng)區(qū)域礦層的埋深深度較淺或地質(zhì)狀態(tài)良好時，可將鉆孔勘探點的深度控制在3.0m～8.0m范圍內(nèi)；當(dāng)區(qū)域礦層的埋深深度較深或地質(zhì)狀況較為復(fù)雜時，可根據(jù)實際情況，將鉆孔勘探點的深度控制在8.0m～15.0m范圍內(nèi)。針對地質(zhì)結(jié)構(gòu)中存在松散雜石的問題，需要先進(jìn)行現(xiàn)場的清理后，再根據(jù)地層結(jié)構(gòu)，進(jìn)行鉆孔勘探點深度的確定。

在確定鉆孔勘探點的深度后，需要根據(jù)地質(zhì)基層結(jié)構(gòu)的復(fù)雜度，將勘探點之間的距離進(jìn)行縮小處理。通常情況下，將多個勘探點之間的間距控制在5.0m范圍內(nèi)，只有滿足地質(zhì)勘探的實際需求，才能避免或降低勘探過程中反饋結(jié)果失真的問題出現(xiàn)。

1.3 基于礦區(qū)剖面磁性參數(shù)的出礦預(yù)測

在完成上述研究后，將接收端與反饋端進(jìn)行對接，獲取礦區(qū)剖面磁型信息，獲取信息時，應(yīng)當(dāng)結(jié)合地下礦體類型，進(jìn)行信號進(jìn)入磁場的傾斜角、磁場發(fā)生磁化現(xiàn)象的強度、橫向延伸距離、磁偏角等綜合信息的確定。此次礦產(chǎn)地質(zhì)勘探以河北張家口區(qū)域一帶的礦床為例，按照此種方式，進(jìn)行地質(zhì)勘探結(jié)果的描述[3]。如表2所示。

表2 礦產(chǎn)地質(zhì)勘探結(jié)果描述

綜合上述表2中信息可知，區(qū)域內(nèi)表層礦床存在顯著礦體，且已知礦層的下部空間具有產(chǎn)礦能力。因此，可將地質(zhì)勘探點作為找礦點，進(jìn)行區(qū)域的找礦。

2 實例應(yīng)用分析

將河北張家口某礦山區(qū)域作為研究對象，針對該區(qū)域的礦山地質(zhì)進(jìn)行勘探作業(yè)，同時，在作業(yè)過程中引入多尺度綜合地球物理法，按照本文上述論述內(nèi)容完成整個應(yīng)用實驗。在勘探過程中，將該礦區(qū)原始礦產(chǎn)資源、巖層物理性質(zhì)等歷史勘探數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)。已知該礦山礦產(chǎn)資源賦存區(qū)域內(nèi)巖石的密度在1.36g/cm3～1.82g/cm3，通過物探得出其三側(cè)向電阻率為423.25Ωm、自然電位為-12mV，自然伽馬為0.16pA/kg。在上述勘探信息的基礎(chǔ)上，選擇該礦區(qū)從1500m～2000m位置作為勘探區(qū)域，對其磁場特征進(jìn)行記錄，得出的異常磁場變化特征即為礦產(chǎn)資源賦存的區(qū)域。已知在勘探區(qū)域當(dāng)中，存在三個礦產(chǎn)資源賦存區(qū)域，分別在區(qū)域I：1562m～1598m；區(qū)域II：1692m～1753m；區(qū)域III：1783m～1824m。在勘探過程中使用上述選擇的三頻航空電磁測量儀器對磁場變量進(jìn)行測量，并將測量結(jié)果記錄，得到如圖1所示的勘探結(jié)果。

圖1 礦區(qū)礦產(chǎn)資源賦存勘探結(jié)果

從圖1可以看出，通過對該區(qū)域進(jìn)行勘探后，從勘探結(jié)果中可以找出三個礦產(chǎn)資源賦存的區(qū)域，并且區(qū)域位置與上述相關(guān)資料信息給出的區(qū)域一一對應(yīng)。因此，通過得出的應(yīng)用效果進(jìn)一步證明了多尺度綜合地球物理法在礦產(chǎn)資源地質(zhì)勘探當(dāng)中的可行性。在實際找礦過程中，通過利用本文上述方法通過對磁場變化特征的分析，可以實現(xiàn)對勘探區(qū)域礦產(chǎn)資源賦存區(qū)域的精準(zhǔn)劃分，進(jìn)而明確后續(xù)找礦的區(qū)域位置，減少不必要的找礦工作，在提高找礦效率的同時，為礦山開采企業(yè)帶來更高的經(jīng)濟效益。

3 結(jié)語

本文以河北張家口一帶礦床作為研究對象，結(jié)合多尺度綜合地球物理法的應(yīng)用，開展礦產(chǎn)地質(zhì)勘探方法的設(shè)計研究。并在完成此次研究后，通過實驗證明了此方法有效，但此次研究由于只選擇了一處礦床作為研究對象，難免會出現(xiàn)實驗結(jié)果存在偶然性的問題，因此，可在后期的研究中，選擇多處礦床作為研究對象，進(jìn)行此方法的進(jìn)一步驗證，以此為本文設(shè)計的成果提供更多數(shù)據(jù)作為支撐。