于 爽
(黑龍江省有色金屬地質(zhì)勘查七O七隊,黑龍江 綏化 152000)
基于當下現(xiàn)代化地質(zhì)勘探技術的不斷更新與完善,市場對于礦區(qū)的勘探深度逐年提升、勘探規(guī)模不斷擴大,盡管此種發(fā)展趨向在一定程度上做到了為市場提供更加豐富的礦產(chǎn)資源,但在地質(zhì)勘探過程中也常出現(xiàn)由于技術應用不規(guī)范、地質(zhì)勘探手段不合理等問題,造成的地質(zhì)勘探效果不理想[1]。為此,有關單位提出對礦區(qū)深部地質(zhì)的多種物探方法,此種勘探方法在市場內(nèi)目前仍屬于領先于產(chǎn)業(yè)的技術,不僅可實現(xiàn)對靶區(qū)的精準化定位,同時也可以做到對礦產(chǎn)資源的有效勘察[2]。當下,礦產(chǎn)行業(yè)在進行地質(zhì)工程施工時,常用的物探勘探方法包括:重力勘探法、磁場勘探法、放射性物理勘探法等,提出的勘探方法在實際應用中,均對礦產(chǎn)資源的勘探具備顯著效果。在上述提出的多種方法中,其中重力勘探法、磁場勘探法主要用于定位礦區(qū)地裂縫;放射性物理勘探法主要用于定位含硫的金屬巖礦。總之,不同的物探方法對于礦區(qū)深部地質(zhì)勘探所產(chǎn)生的效果是不同的。為了深層次的掌握地區(qū)礦產(chǎn)資源賦存情況,本文將綜合多種物探方法目前的應用,對多種物探方法在礦區(qū)深部地質(zhì)勘探中的應用效果對比展開分析[3]。并希望通過對此次課題的分析,為我國礦山工程的實施打下更為堅實的基礎,以此滿足市場經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)建設與礦山工程兩者的平衡發(fā)展。
磁法勘探是礦區(qū)深部地質(zhì)勘探中最常見的一種物理勘探方法,其主要勘探原理,時通過對礦區(qū)內(nèi)多種不同類型的巖礦石在地磁當中出現(xiàn)的變化參數(shù)進行測量。巖礦石可能產(chǎn)生在地磁環(huán)境當中可能產(chǎn)生的變化參數(shù)包括:磁場變化、異常特征變化、分布特征變化等。將上述測量得到的各類變化參數(shù)進行采集,并分析其相互之間的內(nèi)在聯(lián)系,以此找出礦區(qū)深部的礦產(chǎn)資源,并對其隱伏地質(zhì)構(gòu)造規(guī)律進行歸納總結(jié),從而為后續(xù)礦產(chǎn)資源開發(fā)提供可靠的數(shù)據(jù)支撐[4]。在進行磁法勘探的過程中,測量得到的主要數(shù)據(jù)為磁場強度,其計算公式如下:
公式(1)中,U表示為礦區(qū)深部地質(zhì)次長力做的功既磁位;m表示為深部地質(zhì)勘探區(qū)域內(nèi)的場源磁量;T表示為深部地質(zhì)勘探區(qū)域內(nèi)磁場強度。根據(jù)礦區(qū)深部不同地質(zhì)目的,將磁場劃分為正常磁場和異常磁場。當消除了各個短期磁場的變化后,得到的實測磁場若與正常場的主磁場存在差異性現(xiàn)象,則可將該勘探區(qū)域看作是磁異常區(qū)域,以此實現(xiàn)對礦區(qū)深部地質(zhì)的勘探。
音頻大地電磁測探時大地電磁法勘探中的分支,該方法的基本原理時根據(jù)宇宙空間電磁波理論完成對礦區(qū)深部地質(zhì)勘探。該方法屬于交流電法勘探范疇當中,在勘探過程中測量的數(shù)據(jù)為趨膚深度,其計算公式為:
公式(2)中,δ表示為礦區(qū)深部地質(zhì)勘探區(qū)域趨膚深度;γ表示為礦區(qū)深部地質(zhì)勘探區(qū)域地面電磁;T表示為礦區(qū)深部地質(zhì)勘探區(qū)域時間域;μ表示為磁導率;σ表示為磁場強度。根據(jù)上述公式對趨膚深度進行計算。同時在勘探的過程中,當工作頻率越高,則勘探的深度越小,隨著工作頻率的逐漸降低,相應的勘探深度也會隨之增大。因此,根據(jù)公式(2)計算結(jié)果,以及勘探過程中工作頻率的變化情況,實現(xiàn)對礦區(qū)深部地質(zhì)勘探。
激發(fā)極化勘探是一種結(jié)合機電效應理論提出的勘探方法,由于礦區(qū)深部地質(zhì)存在差異性,因此電化學作用產(chǎn)生的時間會出現(xiàn)改變,根據(jù)其具體變化情況實現(xiàn)對礦區(qū)深部的地質(zhì)勘探[5]。對于礦區(qū)深部存在層狀巖體結(jié)構(gòu)時,通過激發(fā)極化勘探能夠呈現(xiàn)出明顯的面極化特征。對于礦區(qū)深部存在浸染狀礦體時,則通過激發(fā)極化勘探能夠呈現(xiàn)出明顯的體極化特征。在進行激發(fā)極化勘探時,主要觀測和計算的物理量包括視電阻率和視極化率,其計算公式為:
公式(3)中,ρ表示為礦區(qū)深部地質(zhì)勘探的視電阻率;K表示為激發(fā)極化勘探裝置系數(shù);I表示為兩個供電電極方向上的電流接入量;η表示為計算得出的視極化率;U表示為礦區(qū)深部地質(zhì)勘探區(qū)域總場;U1表示為礦區(qū)深部地質(zhì)勘探區(qū)域激發(fā)電位差。在實際勘探過戶車呢過中,通過建立地下人工直流電場的方式,以此對勘探區(qū)域增加供電電機以及電極之間的距離,從而測量出礦區(qū)深部區(qū)域不同層度下的地層電阻率數(shù)據(jù),并根據(jù)數(shù)據(jù)的變化情況,分析其規(guī)律,實現(xiàn)對礦區(qū)深部礦產(chǎn)資源含量及類型的勘探。
為進一步探究上述三種不同物探方法的應用效果,本文選擇以某礦區(qū)的深部地質(zhì)作為研究對象,分別利用上述三種不同物探方法對其進行勘探,表1為該研究區(qū)域礦產(chǎn)資源、巖層物理性質(zhì)特征表。
表1 研究區(qū)域礦產(chǎn)資源、巖層物理性質(zhì)特征表
在需要進行勘探區(qū)域的礦體出露位置上步驟一個物探綜合剖面,為保證應用效果具有一定的說服力,該剖面需要與以往該區(qū)域地質(zhì)工作勘探線剖面的位置完全重合。根據(jù)研究區(qū)域內(nèi)的施工條件,對上述三種不同物探方法進行合理的設置:
首先,針對磁法勘探,在勘探時采用GSM-5989-20T型號標準質(zhì)子磁力設備進行勘探;
其次,針對音頻大地電磁測探,將電極距離設置在55m,對相關數(shù)據(jù)進行采集;
最后,針對激發(fā)極化勘探,設置供電極距離分別為500m、1500m和2000m,將接收極距離設置為25m,點距為15m。
根據(jù)上述研究準備,將上述三種物探方法得出的勘探結(jié)果統(tǒng)一繪制在如圖1所示的礦區(qū)深部地質(zhì)勘探高精度探測磁場特征變化結(jié)果圖當中。
圖1 礦區(qū)深部地質(zhì)勘探磁場特征變化結(jié)果
圖1 中A表示為磁法勘探方法勘探結(jié)果;B表示為音頻大地電磁測探方法勘探結(jié)果;C表示為激發(fā)極化勘探方法勘探結(jié)果。通過對圖1中的磁場特征變化結(jié)果進行綜合分析得出,A曲線與其他兩種勘探結(jié)果相比,更加穩(wěn)定、平緩,在勘探過程中沒有出現(xiàn)明顯的磁異常顯示,因此說明磁法勘探方法在針對礦區(qū)深部進行地質(zhì)勘探時對礦體推斷以及對控礦構(gòu)造的標記存在時效性較差的問題[6]。同時,通過三種不同物探方法能夠看出,研究區(qū)域的控礦構(gòu)造均發(fā)育在三疊系底層當中,并且整體呈現(xiàn)出較低的視電阻率,并且各個巖性之間并沒有明顯的差異,因此音頻大地電磁測探方法得出的反演成果,無法實現(xiàn)對研究區(qū)域礦體以及巖性的劃分,在這一點上其他兩種勘探方法具有更加明顯的優(yōu)勢。
針對礦區(qū)深部地質(zhì)勘探研究,一直是我國地質(zhì)勘察單位關注重點,如何實現(xiàn)在地質(zhì)勘探過程中,降低對勘探過程中人力資源、物力資源的損失等,成為了地質(zhì)單位的焦點話題?;诖?,本文對多種物探方法在礦區(qū)深部地質(zhì)勘探中的應用效果對比展開分析,通過分析得出,音頻大地電磁測探方法和激發(fā)極化勘探方法的磁異常顯示明顯,能夠?qū)崿F(xiàn)對勘探區(qū)域控礦構(gòu)造和礦體的推斷,而磁法勘探方法和激發(fā)極化勘探方法具備視電阻率測量,能夠在巖性劃分上體現(xiàn)更大優(yōu)勢。