張海東，夏 麗，陳旭日

（江蘇省有色金屬華東地質(zhì)勘查局，江蘇 南京 210007）

就我國(guó)有色金屬礦產(chǎn)資源分布情況而言，隱伏礦體的儲(chǔ)存量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于裸露礦體的儲(chǔ)存量。因此，選擇隱伏礦體，對(duì)我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)持續(xù)健康的發(fā)展有非常重要的意義，但隱伏礦體通常深埋地下，找礦難度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于裸露礦體的尋找難度。采用地下物探技術(shù)，可有效降低隱伏礦體的找礦難度，而且技術(shù)比較先進(jìn)，技術(shù)水平含量比較高，可快速?gòu)膹?fù)雜的地質(zhì)條件中找到隱伏礦體?；诖耍_展地下物探在有色金屬礦山尋找隱伏礦體的應(yīng)用就顯得尤為必要。

1 尋找隱伏礦體的必要性

隱伏礦體通常深埋地下，儲(chǔ)量比較大，尋找隱伏礦體的必要性主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

其一是尋找隱伏礦體，有助于發(fā)展更大的有色金屬資源儲(chǔ)量，增加能源的可開采量，為我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和基礎(chǔ)設(shè)施的完善提供更多的能源支持。

其二是通過尋找隱伏礦體，可進(jìn)一步擴(kuò)大有色金屬采礦的規(guī)模。那些裸露在地表上的礦床，都會(huì)受到礦床環(huán)境的影響和限制，勘探和開挖的深度通常在500m之內(nèi)。而隱伏礦體多位于地下，受到侵蝕比較輕，其存儲(chǔ)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于裸露礦體，受到環(huán)境的影響比較小。尋找隱伏礦體，可進(jìn)一步擴(kuò)大開挖面積，促使礦體的開挖工作更加簡(jiǎn)單。

其三是社會(huì)的進(jìn)步，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民生活水平的提升，對(duì)礦產(chǎn)資源的需求量與日俱增。需要尋找到更多的新礦體，才能滿足持續(xù)發(fā)展的需求。近年來，我國(guó)在尋找隱伏礦體方面取得了良好成績(jī)，如個(gè)舊錫礦、廣東凡口鉛鋅礦等隱伏礦體的發(fā)現(xiàn)，無不標(biāo)志著我國(guó)隱伏礦體資源潛力豐富。

2 地下物探的原理和特點(diǎn)

2.1 原理

地下物探的基本原理是研究地球物理場(chǎng)或者是某些物理現(xiàn)象，如：地磁場(chǎng)、地電場(chǎng)、放射性場(chǎng)等，而不是對(duì)巖石特性、礦產(chǎn)的種類等進(jìn)行研究。地下物探和地質(zhì)學(xué)方法在應(yīng)用原理上有本質(zhì)的區(qū)別。地下物探主要是通過對(duì)場(chǎng)的研究來掌握和了解整個(gè)掩蓋區(qū)域的地質(zhì)結(jié)構(gòu)以及產(chǎn)狀。因此，在尋找隱伏礦體時(shí)主要用到物理學(xué)方法或者地區(qū)物理學(xué)方法，將地電學(xué)、地磁學(xué)等應(yīng)用到隱伏礦體找礦中可大幅度提上找礦的效率和精度。地下物探包括多種探測(cè)方法，包括各種坑道物探和測(cè)井方法坑道無線電波透視法、坑道地質(zhì)雷達(dá)測(cè)量、坑道重力測(cè)量、電測(cè)井、放射性測(cè)井、聲波測(cè)井、重力測(cè)井、井中磁測(cè)、井中無線電波透視法等。這些物探方法的確定可以對(duì)地下資源進(jìn)行檢測(cè)和發(fā)展，地下物探多應(yīng)用于煤田、金屬與非金屬勘探和水文地質(zhì)、工程地質(zhì)。在有色金屬礦山尋找隱伏礦體工作中，地下物探更是起到了關(guān)鍵性的作用，通過對(duì)地下礦體測(cè)試的分析，可以確定異常體的性質(zhì)和特點(diǎn)，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)隱伏礦體的位置和深度并設(shè)計(jì)一系列的開挖工作。

2.2 特點(diǎn)

和其他尋找隱伏礦體的方法相比，地下物探具有非常顯著的特點(diǎn)，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

第一，需要通過兩個(gè)轉(zhuǎn)化才能完成隱伏礦體尋找，需要先將地質(zhì)問題轉(zhuǎn)化地球物理探礦問題，再使用地下物探技術(shù)，得到一些數(shù)據(jù)之后，再進(jìn)行分析、研究確定地質(zhì)體，明確地質(zhì)體和物理現(xiàn)象之間的關(guān)系，將物探的結(jié)果轉(zhuǎn)化為地質(zhì)上的語(yǔ)言和圖示，進(jìn)而推斷出隱伏礦體的埋藏情況以及成礦地質(zhì)問題。

第二，地下物探具有多解性，在使用地下物探尋找隱伏礦體，通常會(huì)得到很多異常數(shù)據(jù)，此種數(shù)據(jù)通常多樣的，這是因?yàn)橄嗤刭|(zhì)體可能擁有不同的物理場(chǎng)，不同的地質(zhì)體也可能擁有相同的物理場(chǎng)。這就使得地下物探異常推斷具有多解性，比如：磁鐵礦、磁黃鐵礦或者是超基質(zhì)巖，都會(huì)引起磁異常。所以，僅采用一種物探方法，通常難以得到肯定的地質(zhì)結(jié)論，需要對(duì)中物探方法聯(lián)合使用，才能得到肯定的結(jié)論[1]。

第三，每一種地下物探方法，都有非常嚴(yán)格的應(yīng)用條件和使用范圍，這是因?yàn)榈V產(chǎn)地質(zhì)、地球物理特性在不同地區(qū)，不同地質(zhì)條件下，有不同的體現(xiàn)，會(huì)影響地下物探方法應(yīng)用的有效性。

3 地下物探在有色金屬礦山尋找隱伏礦體的應(yīng)用方法

3.1 礦區(qū)概述

某礦區(qū)，巖性主要為燧石條帶白云質(zhì)灰?guī)r，總體走向?yàn)镹W，略有向SW傾斜的趨勢(shì)，從巖性條件和結(jié)構(gòu)的角度而言，屬于比較穩(wěn)定的單斜巖層。整個(gè)區(qū)域中斷裂構(gòu)造發(fā)育，由北西西向斷裂帶和北北東向斷裂帶相互作用，控制著該礦區(qū)的展布。

3.2 磁法的應(yīng)用

該礦區(qū)各類礦體的磁性差異明顯，磁鐵礦（巖芯）樣品數(shù)為71，視磁化率為268×10-5SI，剩余磁化強(qiáng)度為125×10-3A/m；磁鐵礦（地表）的樣品數(shù)為24，視磁化率為7830×10-5SI，剩余磁化強(qiáng)度為380×10-3A/m；含礦矽卡巖的樣品數(shù)為75，視磁化率為150×10-5SI，剩余磁化強(qiáng)度為88×10-3A/m；磁鐵礦化大理巖的樣品數(shù)為45，視磁化率為8700×10-5SI，剩余磁化強(qiáng)度為1000×10-3A/m。該礦區(qū)眾多礦體中磁鐵礦具有磁性最大，其與巖石為弱磁性，磁性條件決定了可以采用磁法來尋找和磁鐵礦有關(guān)的隱伏礦體。

通過磁法探測(cè)發(fā)現(xiàn)該礦區(qū)存在一處類似“花生狀”的二度異常體，總體走向?yàn)镹W，貫徹整個(gè)礦區(qū)。100nT以上等值線范圍的長(zhǎng)度為3000m，寬度達(dá)到1500m。而600nT以上等值線兩個(gè)獨(dú)立的異常用，用C1區(qū)和C2區(qū)進(jìn)行表示。通?，F(xiàn)場(chǎng)勘查和開采經(jīng)驗(yàn)表明，C1區(qū)引起磁異常的主要原因是在200m以下的地下，隱伏著多個(gè)磁鐵礦體。而C2區(qū)域磁異常的面積比較大，但多被灰?guī)r覆蓋，長(zhǎng)度約590m，寬度約230m，其中SE向的寬度略大于NW向，等值線中部比較密集，并且略微向兩側(cè)擴(kuò)張。從前人研究結(jié)果上來看，C2區(qū)中展布的細(xì)粒閃長(zhǎng)巖并不是引起磁異常的關(guān)鍵因素，因此，在C2區(qū)的深部一定還隱伏著強(qiáng)磁性地質(zhì)體[2]。通過分析磁法形成的延拓剖面可知，隨著下延深度的增加，磁場(chǎng)梯度愈發(fā)陡峭，下延曲線的梯度和負(fù)值呈現(xiàn)出右支大于左支的效果，且各條下延曲線和斷面圖上下延400m的距離之后，等值線相交在距離基本相同的兩個(gè)畸點(diǎn)之上。這就可以充分說明，C2區(qū)磁異常400m以下必然隱伏著強(qiáng)磁性地質(zhì)體，其形狀近似橢圓，埋深在597m左右。

在具體應(yīng)用中為最大限度上發(fā)揮出磁法的作用，找礦的效率和準(zhǔn)確性，要盡量采取低頻簡(jiǎn)諧場(chǎng)或者不穩(wěn)定場(chǎng)，要通過鉆孔為測(cè)量線來研究鉆孔周圍空間，從而發(fā)現(xiàn)鉆孔周圍的良導(dǎo)電性礦體，并進(jìn)一步確定礦體的展布情況和延伸性。以鉆孔為中心，在鉆孔四周布設(shè)大激發(fā)回線，并在鉆孔中布設(shè)探頭，來實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)接收和測(cè)量。鉆頭通常情況下，由EM傳感器和定向儀共同組成。其中EM傳感器有感應(yīng)線圈場(chǎng)回饋感應(yīng)線圈和磁通門磁力計(jì)等幾種。其中回饋感應(yīng)線圈具有良好的增益效果，而且信號(hào)保真度比較高。磁通門磁力計(jì)是目前比較先進(jìn)的電磁傳感器，具有很高的靈敏度和精度。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，很多高新技術(shù)和設(shè)備被廣泛應(yīng)用到有色金屬礦山尋找隱伏礦體中，大大提升了找礦的速度和準(zhǔn)確性，尤其是電磁探測(cè)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了通電時(shí)間段內(nèi)的測(cè)量，而且能夠以很低的頻率進(jìn)行測(cè)量，在有色金屬礦山尋找隱伏礦體中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)愈發(fā)明顯，不但成本低，信噪比比較小，大大提升了有色金屬礦山尋找隱伏礦體的效率和準(zhǔn)確性。即使在干擾因素較復(fù)雜的近礦勘查區(qū)對(duì)目標(biāo)體的探測(cè)能力也大為增強(qiáng)。目前，井中電磁法可用于探測(cè)圈定并描述表征鉆孔周邊的良導(dǎo)體，特別是應(yīng)用于塊狀硫化物的勘探，它可以有效延伸和擴(kuò)展對(duì)塊狀硫化物的探測(cè)孔徑可達(dá)幾百米。

3.3 電法的應(yīng)用

案例礦區(qū)礦產(chǎn)資源的電性差異也比較明顯，磁鐵礦（地表）樣品數(shù)為22，視極化率為30%，視電阻率為15×102Ω·m；含礦矽卡巖的樣樣品數(shù)為11，視極化率為8%；含黃鐵礦輝長(zhǎng)輝綠巖的樣品數(shù)為30，視極化率為13.4%；輝長(zhǎng)輝綠巖的樣品數(shù)為31，視極化率為2.10%，視電阻率為2.2×102Ω·m。其中磁鐵礦的視極化率最高，含黃鐵礦輝長(zhǎng)輝綠巖的視極化率次之，但都大于3%。其與礦產(chǎn)的視電阻率比較相近。電性差異明顯，可采用電法來尋找隱伏礦體。

激發(fā)極化異常在該礦區(qū)和出露的NW向含礦構(gòu)造帶以及粗面斑巖位置有明顯表現(xiàn)，這些和磁異常的情況基本相同。這就可以充分說明，表明斑巖體自身就是極化體。而激發(fā)極化異常向SE的強(qiáng)度逐步減弱，表明該礦區(qū)巖體向SE灰?guī)r覆蓋厚度逐步加大，限制了電法尋找隱伏礦體[3]。為探究礦區(qū)成礦地質(zhì)意義，沿著整體異常軸部布置了CD垂向電阻率測(cè)定測(cè)探剖面，再結(jié)合現(xiàn)有的地質(zhì)勘探結(jié)果，發(fā)現(xiàn)巖體接觸界線非常明顯，其中C1異常區(qū)域斑巖體的東部接觸帶深部向SE側(cè)隱伏。而C2礦區(qū)異常的地下深部存在和C1礦區(qū)相近的低阻地質(zhì)體。

在進(jìn)行有色金屬礦山尋找隱伏礦體中電法也比較常用的探測(cè)方法，能夠全方位反應(yīng)自然電位的空間分布情況，按照自然電位的空間分布情況就能獲得存在異常的具體性質(zhì)、空間位置、產(chǎn)狀要素、形態(tài)等。

大量研究和應(yīng)用實(shí)例表明，在有色金屬礦山尋找隱伏礦體，雖然巷道對(duì)自然電位有一定的影響，但此種影響也僅僅限制在電位絕對(duì)值的變化上，并不會(huì)影響實(shí)際的分布情況。所以，在有色金屬礦山尋找隱伏礦體中，坑道的存在通常不會(huì)影響異常的定向分析，而且由于其觀測(cè)方法多樣，可發(fā)現(xiàn)全空間、不同方位的全面觀測(cè)，從而更好的判定隱伏礦體的空間賦存位置，提升有色金屬礦山尋找隱伏礦體的效率和準(zhǔn)確性。

3.4 CSAMT的應(yīng)用

為處理該礦區(qū)激發(fā)極化法探測(cè)深度不足的問題，還同時(shí)采用了CSAMT探測(cè)方法，探測(cè)結(jié)果表明，磁鐵礦和其他巖體存在多個(gè)級(jí)次的電性差異，尤其是石英細(xì)粒閃長(zhǎng)巖的結(jié)構(gòu)比較緊密，含有大量的金屬硫化物，這和該礦區(qū)礦產(chǎn)資源的成礦有密切關(guān)系。通過CSMAT探測(cè)結(jié)果顯示，該礦區(qū)存在500m～800m深度不等低電阻帶，視電阻率的數(shù)值低于700Ω·m，主要分布在8線到3線之內(nèi)，分布的面積比較大，主要是以0線為中心，逐步向北西、南東擴(kuò)展。而且在低阻帶的上部分部高電阻率場(chǎng)區(qū)，電阻率的值普遍在2000Ω·m以上，下部為中阻率場(chǎng)區(qū)，電阻率值在700Ω·m～1000Ω·m之間。從這些數(shù)值中可以清楚看出，該礦區(qū)主要的巖性為物迷山組白云巖，且電阻率比較高。磁鐵礦和含有鉬銅矽卡巖的電阻率比較低，僅在100Ω·m～200Ω·m之間。

在應(yīng)用此種方法進(jìn)行有色金屬礦山尋找隱伏礦體中，主要是以不同巖體和礦石的激電效應(yīng)的不同為基礎(chǔ)，觀察激電效應(yīng)來探測(cè)地下金屬隱伏礦的埋藏情況。井中激發(fā)極化法是地面激發(fā)極化法應(yīng)用的延伸和擴(kuò)展。通常應(yīng)用在地下激發(fā)極化異常的評(píng)價(jià)中。和磁法以及電法相比，激發(fā)極化法既能應(yīng)用在電阻率的勘查中，也可以很好的應(yīng)用在圍巖差異比較顯著的塊狀硫化物礦床探測(cè)中，尤其是在浸染狀斑巖性金屬礦床找礦中具有的優(yōu)勢(shì)是磁法和電法無法比擬的。對(duì)地面激發(fā)極化探測(cè)方法而言，幾乎不會(huì)形成假異常的問題，同時(shí)按照供電及測(cè)量電極位置的不同這種方法可分為井-井、井-地、地-井3種工作方式。井-井方式可用于追索和研究深部礦體和2個(gè)鉆孔之間礦體的相互關(guān)系；井-地方式可沿礦體走向在地表圈定礦體的范圍；地-井方式用于發(fā)現(xiàn)井旁或井底的盲礦體并確定其位置。

3.5 尋找尋找隱伏礦體的效果分析

地下物探在尋找隱伏礦體中應(yīng)用時(shí)，主要通過地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)和地質(zhì)體因物性差異引起的異常作為找礦標(biāo)準(zhǔn)，因此，地下物探獲得結(jié)果其實(shí)是一種間接的、非實(shí)物性的結(jié)果，要進(jìn)一步驗(yàn)證分析，才能準(zhǔn)確獲知隱伏礦體的具體位置和實(shí)際情況[4]。通常采用鉆探法來驗(yàn)證地下物探。就案例工程而言，為嚴(yán)重地下物探的準(zhǔn)確，采用鉆探對(duì)地下901.5m內(nèi)的地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行分析，鉆探結(jié)果表明，在360m～554m的范圍中出現(xiàn)了多層鉬礦體，平均品位為0.108%；在598m～882m的范圍中出現(xiàn)了鐵礦體賦存段，平均品位為25.16%。在686～742范圍內(nèi)鐵礦化連續(xù)集中，平均品位達(dá)到30.98%。表明采用磁法、電法、CSAMT多種地下物探相互的方法，可有效解決隱伏礦體多解性的問題，可為鉆探工程提供更加真實(shí)有效的勘察結(jié)果。

4 物探異常的驗(yàn)證分析

在有色金屬礦山尋找隱伏礦體應(yīng)用地下物探技術(shù)時(shí)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)物探異常的問題，引起此問題的主要原因是地下地質(zhì)構(gòu)造以及地質(zhì)體的不同，可看做是一種間接的、非實(shí)物性的物體結(jié)果，需要進(jìn)行異常驗(yàn)證分析，來獲得物探結(jié)果的真實(shí)性。

就案例金屬礦山而言，通過多種地下物探的聯(lián)合探測(cè)可知，此金屬礦床的一般規(guī)律體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

第一，該金屬礦山探測(cè)區(qū)域內(nèi)，矽卡巖型磁鐵礦及其礦化體的上下盤附近，存以鉬為主的工業(yè)礦體，此種巖性中金屬硫化物的含量比較高，屬于成礦的有利地段。

第二，巖體中黃鐵礦化雖然也比較普遍，但邊部，要強(qiáng)于內(nèi)部，并且在黃鐵礦的細(xì)脈中，存在銅礦體，主要表現(xiàn)為“兩高一低”的特征，也是成礦的有利地段。存在高磁場(chǎng)值、高視極化率值等。因此，該礦山隱伏礦的埋藏深度比較大，可用鉆探法進(jìn)行進(jìn)一步驗(yàn)證。

第三，每種地下物探技術(shù)都有其獨(dú)特的優(yōu)缺點(diǎn)，在具體應(yīng)用中，可進(jìn)行相互補(bǔ)充和相互驗(yàn)證，才能發(fā)揮出各自的優(yōu)勢(shì)，克服找礦的難度，提升找礦的準(zhǔn)確性。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文采用工程實(shí)例結(jié)合理論實(shí)踐的方法，分析了地下物探在有色金屬礦山尋找隱伏礦體的應(yīng)用，分析結(jié)果表明，尋找隱伏礦體是我國(guó)礦產(chǎn)資源開采事業(yè)發(fā)展的主要方向。但隱伏礦體埋深大，存在多解性，傳統(tǒng)探測(cè)技術(shù)，難以準(zhǔn)確、有效尋找到隱伏礦體。采取多種地下物探技術(shù)相互結(jié)合的方法，可快速找到隱伏礦體的位置，并確定埋藏深度，為進(jìn)一步進(jìn)行鉆探提供真實(shí)有效的參考，值得大范圍推廣應(yīng)用。