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

        2021-11-02 08:32:58韜,孫
        中國金屬通報 2021年10期
        關鍵詞:重力反演礦區(qū)

        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)資源的科學開采與使用是支持社會經(jīng)濟建設的重要組成部分,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)找礦技術的不足,則需要尋找一種新的找礦技術方案,在技術創(chuàng)新的同時尋找到一條全面提升找礦質(zhì)量的技術路徑,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,其勘查能力影響著整個行業(yè)的發(fā)展情況[1]。結合該礦區(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,該方法的探測結果將會大打折扣,且目前國內(nèi)外的相關經(jīng)驗也顯示,隨著深度的增加,該方法能否取得預期效果已經(jīng)成為相關學者重點關注的問題。

        2 地球物理探測技術應用

        從前文的研究結果可知,為了能夠充分適應1000m以下的金屬礦藏勘探要求,傳統(tǒng)的地球物理技術可能存在差異,所以為了保障相關技術的嚴謹性,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,導致布格重力隨地形的升高而出現(xiàn)下降情況。結合該礦區(qū)的實際情況,本文將該段中間層密度設置在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系開始從正相關發(fā)展為負相關。

        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,最終的測試結果如表1所示。

        表1 測量結果

        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。在將物性反演結果做參考結果后,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性,而花崗巖本身無磁性,最終檢測結果如圖1所示。

        圖1 磁性體的測量結果

        2.4 可控源大地電磁剖面反演

        (1)地球物理探測技術的預處理。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情況,所以可考慮在遠區(qū)進行測量。同時結合本次勘探現(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,通過設置三條可控源獲得的數(shù)據(jù)做反演后,通過反復調(diào)整反演參數(shù),所獲得反演結果如圖2所示。

        圖2 反演結果

        在圖2中,所獲得的反演結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)東南側存在兩個大規(guī)模高阻體(被分開),此結構為低阻帶斷裂構造的反應。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,結合鉆探結果認為此處為礦藏的反應;針對所有深度大于2000m的情況,可發(fā)現(xiàn)大規(guī)模高阻體,這一結果被認為是深部花崗巖的反應。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關系,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的探測結果基本類似,但是探測結果更加精細。

        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。在左側位置有大范圍極化率偏高值分布情況,根據(jù)鉆探結果,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后,該方法滿足深部礦體勘探的技術要求。

        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果,本次研究中發(fā)現(xiàn)礦區(qū)為巖漿活動帶,結合各種地球物理資料,該礦區(qū)在深部構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)鉆孔等勘查結果可知,該異常帶不僅與低密度地層有關也與深度花崗巖體存在關系。

        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測。

        為提高研究結果的精準性,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 結語

        在金屬礦區(qū)的地質(zhì)找礦技術中,物理地球方法在技術上具有可行性,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測深度地層下的礦藏資源變化,在技術上具有可行性,因此為了能夠進一步提高找礦效率,相關人員應該深入了解地球物理方法的技術要點,在了解該技術的要點后,能夠結合礦區(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。

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