王憲鎮(zhèn)

在大范圍的礦產(chǎn)勘查中深部地質(zhì)填圖是地質(zhì)工作不可缺少的內(nèi)容之一。在無(wú)法確定礦產(chǎn)覆蓋范圍，以及礦區(qū)巖層發(fā)育或風(fēng)化程度的情況下，深部地質(zhì)勘查工作一般都難以妥善進(jìn)行。對(duì)于解決這類(lèi)情況問(wèn)題，研究探索其他深部找礦方法是很有必要的工作任務(wù)。除了現(xiàn)有的傳統(tǒng)深部找礦放射性物探方法外，新型的物探和化探方法能譜測(cè)量也慢慢被融入在找礦工作之中。地球物理勘探是以巖土物質(zhì)之間不同的物理性質(zhì)差異為根本，采用物理學(xué)中最基本的理論，在時(shí)空分布規(guī)律下，觀測(cè)研究地球物理場(chǎng)，從而解決深部地質(zhì)找礦中存在的問(wèn)題，地球物理勘探式有很多種類(lèi)，重力勘探、電磁法勘探、地震勘探、放射性勘探和地?zé)峥碧降榷及ㄆ渲?。通過(guò)地球物理勘查深部找礦，在不斷升級(jí)之中減少資源的短缺問(wèn)題，確保資源的可持續(xù)發(fā)展，尤其是在尋找深部礦物的放射性物探方法研究上提出對(duì)策。

1 深部找礦中放射性物探的具體作業(yè)方法

1.1 XRF 物探中的干擾因素

地質(zhì)工作自1970 年代中期以來(lái)，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展中出現(xiàn)了重大的轉(zhuǎn)變，礦業(yè)生產(chǎn)任務(wù)的焦點(diǎn)涵蓋的固體礦物質(zhì)從鐵礦石延伸到各種各樣的礦物質(zhì)，尤其是貴金屬、有色金屬和稀有金屬礦石。深部找礦可以獲得數(shù)百米的地下礦化元素信息，解決了傳統(tǒng)放射性地球物理勘探深度不足的技術(shù)瓶頸問(wèn)題。其工作原理是在斷層提供的通道中，斷層上方及附近土壤中存在鈾相關(guān)成礦元素異常，為土壤x 射線熒光測(cè)量提供了地質(zhì)勘查依據(jù)。捕獲的土壤x 射線熒光異常有助于解釋地質(zhì)異常的性質(zhì)，提高地質(zhì)異常解釋的準(zhǔn)確性和可靠性。在眾多金屬礦區(qū)之中，其航空衛(wèi)星深度測(cè)量結(jié)果顯示，一些存在的放射性元素一般都可以根據(jù)強(qiáng)度做出確認(rèn)，即便是比較微小的暈圈也可以捕捉。有些情況下，因?yàn)榈V床的規(guī)模不是很大，出露面積有限，從而這種方法的效果比較微弱。在成礦過(guò)程中，其相關(guān)的作用交代一般發(fā)育范圍較大，普遍金礦區(qū)的航空放射性測(cè)量會(huì)展現(xiàn)一種孤立的異常情況，還有可能在含有礦層構(gòu)造的上部，發(fā)現(xiàn)不少的片面異常情況。一般可以依照航空測(cè)量結(jié)果中看到的強(qiáng)度變化結(jié)構(gòu)和形態(tài)來(lái)規(guī)劃線型構(gòu)造范圍?？v、橫向斷裂構(gòu)的存在與絕大多數(shù)的金礦化有著不可分割的關(guān)聯(lián)。所以可以看到中亞金礦區(qū)會(huì)根據(jù)強(qiáng)度來(lái)圈定部位，西北方向的成礦與東北方向的向斷裂區(qū)域交叉部位產(chǎn)生復(fù)合狀況，而交代巖礦化帶的存在位置一般都是由等軸異?？刂频摹?/p>

在深部找礦中探尋預(yù)測(cè)內(nèi)的物探模式，從而尋求最為直接的經(jīng)濟(jì)收益，為持續(xù)優(yōu)化深部找礦提供基于先進(jìn)技術(shù)的幫助。假使深部找礦找不到所需礦產(chǎn)資源規(guī)模，可以為及時(shí)進(jìn)行礦業(yè)權(quán)選擇爭(zhēng)取時(shí)間，節(jié)省大量的鉆探和開(kāi)發(fā)成本。電勘探方法解決地質(zhì)問(wèn)題通過(guò)觀察和研究自然和人工電場(chǎng)的時(shí)空變化規(guī)律，在此基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)導(dǎo)電巖石和金礦，物探異常的關(guān)鍵問(wèn)題是信號(hào)信噪比較微小，導(dǎo)致找礦的難度也會(huì)大幅度提高。尤其是在一些干擾強(qiáng)度比較大的地區(qū)，常規(guī)物探方式一般都會(huì)效果折損，從而難以捕捉信息。對(duì)于這樣的問(wèn)題，必須提高物探工作的深度、靈敏度以及分辨度，爭(zhēng)取能夠發(fā)現(xiàn)深部位置的有效物探訊息。磁勘探方法解決地質(zhì)問(wèn)題，是通過(guò)觀察和研究自然磁場(chǎng)的變化規(guī)律，重力勘探的方法是利用巖礦密度差，觀測(cè)研究自然重力場(chǎng)變化規(guī)律，從而解決地質(zhì)問(wèn)題。物探方法技術(shù)路線如圖1所示。

圖1 物探方法技術(shù)路線圖

近年來(lái)，通過(guò)對(duì)深部礦區(qū)的找礦勘查，國(guó)內(nèi)放射性物探方法正在不斷進(jìn)步。對(duì)綜合物探方法在多金屬礦找礦中的選擇進(jìn)行了研究和探討，物探方法在找礦中的應(yīng)用有望在鐵礦找礦中取得新的突破。在放射性物探中，誤差主要出在儀器的測(cè)量當(dāng)中，誤差一般都以測(cè)點(diǎn)的偏差最具有代表性。如果對(duì)于這些誤差不加以糾正或處理，將極大地影響測(cè)量最終結(jié)果。相比較而言，儀器測(cè)量誤差是主要代表，關(guān)鍵來(lái)源有矩陣效應(yīng)、被量測(cè)點(diǎn)的幾何效應(yīng)、被量測(cè)點(diǎn)中元素分布的影響等原因?？梢?jiàn)，用儀器進(jìn)行物探測(cè)量時(shí)，存在的誤差的原因是矩陣效應(yīng)導(dǎo)致，在譜線和測(cè)點(diǎn)重疊時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，待測(cè)元素的X 射線計(jì)數(shù)率。

物探勘查中所得到的比例常數(shù)與目標(biāo)元素含量相乘所得結(jié)果，除以初級(jí)射線、特征X 射線與散射射線的質(zhì)量吸收系數(shù)相乘數(shù)值，得到X 射線率。由于深部巖體中不同點(diǎn)的元素含量是一個(gè)服從正態(tài)分布的隨機(jī)變量，因此在現(xiàn)場(chǎng)XRF 物探過(guò)程中，測(cè)量結(jié)果獨(dú)立于測(cè)量序列，在某一點(diǎn)測(cè)量也是隨機(jī)的。因此，XRF 物探實(shí)際上是一個(gè)隨機(jī)分布、隨機(jī)抽樣的過(guò)程，可以用統(tǒng)計(jì)或抽樣分布的數(shù)學(xué)模型來(lái)描述。

在含金、少硫化物脈和礦化帶中，地球物理勘探主要用于解決以下地質(zhì)問(wèn)題：在工程與鉆孔之間圈出非礦巖塊和電子導(dǎo)線，沿走向追蹤裸露礦帶，確定其連續(xù)性、延長(zhǎng)性和非礦塊段，明確礦體段對(duì)應(yīng)關(guān)系，發(fā)現(xiàn)并圈定礦體與礦柱，確定其夾緊位置，比較不良導(dǎo)體和波導(dǎo)層等。輻射地球物理方法與微震、電剖面、激發(fā)極化等方法相結(jié)合，發(fā)現(xiàn)和研究了網(wǎng)狀脈中石英單硫化物礦化的形態(tài)，并圈定了礦床。裂縫帶和構(gòu)造裂縫帶（包括宿主礦）可以通過(guò)Hz 和HP 分量的局部極小值和變量，或者通過(guò)場(chǎng)的垂直和水平極化傾角的極小值（零值）來(lái)確定。利用超長(zhǎng)波射電地球物理對(duì)比的地下變化（基于高壓特征異常、極小值和傾角標(biāo)志變化等）也可以進(jìn)行構(gòu)造破碎填圖。在許多礦區(qū)，只有采用微震法和無(wú)線電波透視法，結(jié)合無(wú)線電波測(cè)深法和無(wú)線電波剖面法來(lái)解決構(gòu)造問(wèn)題，才能確定項(xiàng)目間的無(wú)采段，并對(duì)礦體進(jìn)行追蹤和范圍規(guī)劃。

1.2 深部找礦X 熒光物探測(cè)量

雖然深部找礦中相同元素占有率有些偏差，但是當(dāng)差異大于均方差值時(shí)，巖性才會(huì)被區(qū)分出來(lái)，特征元素含量的均方差值也就成為了分界點(diǎn)。為了確定深部礦床的位置，提前繪制了該區(qū)的地圖。表1 的結(jié)果是根據(jù)凝視儀所測(cè)量的某地區(qū)數(shù)據(jù)整理所得。

表1 不同巖石元素?zé)晒馕锾綌?shù)據(jù)比值表

由此可見(jiàn)，高As 值可用于判別雜砂巖與其他巖石，高Cu 值可用于判別角礫巖與其他巖石，低Cu 值可用于判別花崗巖與其他巖石。根據(jù)調(diào)查結(jié)果，對(duì)礦區(qū)深部找礦進(jìn)行測(cè)繪可以得到較好的結(jié)果。

在激發(fā)極化的探尋中，尋找硫化物含量低的金礦不是一個(gè)簡(jiǎn)單的問(wèn)題。存在異常的范圍內(nèi)一般會(huì)看到Au、Ba、Pb 以及別的元素金屬分散，而且位置的中心高點(diǎn)與激發(fā)極化異常的高值區(qū)相似。檢驗(yàn)暈圈內(nèi)的異常情況，中央位置打入4 個(gè)鉆孔都沒(méi)有看到礦體的存在。根據(jù)剖面觀測(cè)結(jié)果，在50 點(diǎn)～150 點(diǎn)上進(jìn)行梯度準(zhǔn)置工作，物探出現(xiàn)的K 曲線與雙層曲線相對(duì)照，上下部分別對(duì)應(yīng)了其低極化與高極化的存在，高級(jí)化的最高值在7.895%。把極距增加到1885m 時(shí)，供電極要求在200 之上，K 值存在明顯的剖面下降，這就證明是有更深的介質(zhì)層存在，且其極化率偏低。因此，介質(zhì)的極化率控制在均勻狀態(tài)下，三層構(gòu)成中部一層構(gòu)成北部，并且第一層的趨勢(shì)向東北方向做出傾斜。

土壤測(cè)量可分為取樣回基測(cè)量和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量?jī)煞N方法。測(cè)量各粒徑樣品的x 射線熒光強(qiáng)度，并繪制各粒徑樣品目標(biāo)元素的x射線熒光強(qiáng)度與樣品自然粒徑之間的關(guān)系曲線。從曲線中選擇目標(biāo)單元強(qiáng)度最大或接近最大的點(diǎn)對(duì)應(yīng)的粒度作為測(cè)量粒度。在深部找礦XRF 物探測(cè)量中，取樣位置的合理分布尤為重要。在每個(gè)測(cè)點(diǎn)上，將多個(gè)采樣點(diǎn)均勻分布在一個(gè)直徑為5m 左右的圓內(nèi)進(jìn)行XRF 采樣測(cè)量，取其平均值作為該測(cè)點(diǎn)的結(jié)果。如果非現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，則會(huì)收集一些巖石作為樣品進(jìn)行測(cè)定，且對(duì)每一個(gè)樣品進(jìn)行多方面測(cè)量，測(cè)量結(jié)果應(yīng)取各試樣在同一測(cè)點(diǎn)的平均值。

2 深部找礦中XRF物探的應(yīng)用效果研究

在某礦區(qū)，由于深部找礦軌跡下坡巷道含水量的影響，底板承受壓力。根據(jù)礦區(qū)防治水方針，需要降低巷道底板的排水壓力，以達(dá)到較好的排水效果。在布置鉆孔前，必須查明巷道底板灰?guī)r埋深，確定結(jié)構(gòu)發(fā)育情況。最后為深部富水區(qū)勘探布置提供參考資料。巖層電阻率的一般規(guī)律是泥巖電阻率低，砂巖電阻率高，灰?guī)r電阻率高，如圖2 所示的地球物理解釋圖。

圖2 綜合剖面圖

在深部找礦區(qū)域的綜合剖面附近，電阻率曲線呈階梯狀，為低值異常特征，反映了不同巖石性質(zhì)的接觸帶。表觀極化率振幅為2.22%，平均后視值為1.09%。衰減是0.55。異常具有低阻、高極化、高衰減的典型地球物理特征。據(jù)推測(cè)測(cè)點(diǎn)附近存在含水?dāng)鄬訕?gòu)造，富水構(gòu)造良好。對(duì)應(yīng)的氡濃度為7500bq/m3，異常有一定的寬峰；地溫在2.95℃存在異常，呈尖峰狀態(tài)。氡氣和地溫的異常特征反映了強(qiáng)烈的構(gòu)造活動(dòng)。

XRF 物探測(cè)量方法反演結(jié)果表明，地層邊界明顯，灰?guī)r界面清晰，垂向分離良好。從深部礦層巷道提取的材料可以準(zhǔn)確定義灰?guī)r界面，如斷面虛擬線所示。根據(jù)電阻率分布形態(tài)分析，其平均埋深石灰?guī)r水平在本節(jié)巷道是35.5m，巖石表面上升350m，下降450m。根據(jù)開(kāi)采數(shù)據(jù)顯示這里有斷層，XRF 物探測(cè)量方法勘探剖面的電阻率沿水平方向變化較大。低阻區(qū)斷層為含水異常區(qū)，形成了XRF 測(cè)量勘探結(jié)果。斷層線存在于4 個(gè)含水異常區(qū)。分析范圍為154.5m ～189.6m、288.7m ～329.9m、415.5m ～477.8m。

XRF 物探測(cè)量熒光異?？梢苑譃閮煞N類(lèi)型，土壤礦化異常和未知的異常，由X 射線熒光的礦體上部附近是熒光異常，未知的異常是礦體的上部附近未發(fā)現(xiàn)的異常X 射線熒光。當(dāng)擴(kuò)散到碳酸鹽時(shí)，衰減的能量很少，因?yàn)榈谒南蹈采w層粘土含水率高，因此X 射線能量下降明顯。在勘探碳酸鹽巖巖溶裂縫時(shí)能量被土層吸收，因此效果不明顯，所以綜合物探是一種綜合的縱向空間。通過(guò)一些參數(shù)可以看出，蝕變影響著磁化率，蝕變?cè)礁叽呕示蜁?huì)越低。由此看出，可以用蝕變程度來(lái)表示巖石的物性差異，磁場(chǎng)的低值重疊在一起，礦化相伴的熱液蝕變是負(fù)磁異常的主要原因之一，其余還有很多有可能出現(xiàn)的問(wèn)題。根據(jù)許多問(wèn)題綜合得出，大部分的脈狀裂隙回填沖蓋，以及網(wǎng)狀的鈷石礦化都和重要的淺成熱液礦體都分布在各個(gè)區(qū)域的等值線周?chē)?。原因?yàn)橐恍┏傻V變化而產(chǎn)生破壞或者位移的礦點(diǎn)礦區(qū)，高梯度帶總磁化強(qiáng)度與強(qiáng)度低區(qū)域值之間，其空間關(guān)系會(huì)更加明顯。將精度較高的深部找礦物探方式加以應(yīng)用，依照一些磁測(cè)最終結(jié)果進(jìn)行規(guī)定和劃分，根據(jù)弱磁性巖的各種狀態(tài)和測(cè)試數(shù)據(jù)，以便于進(jìn)一步研究金礦區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造，使物探方面的應(yīng)用效果成為可以實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。

利用雷達(dá)物探方法在灰質(zhì)基巖中探測(cè)深部找礦空洞和破碎帶，基本確定了礦洞的位置和大小，但第四系覆蓋層中礦產(chǎn)空洞的探測(cè)分辨率較低。在此基礎(chǔ)上，利用探地雷達(dá)對(duì)第四系蓋層進(jìn)行低速異常圈定。通過(guò)雷達(dá)剖面和XRF 測(cè)量結(jié)果的比較，其中在沒(méi)有精確勘探的情況下存在低速異常，兩種物探方法相結(jié)合彌補(bǔ)了單一方法在深部找礦勘查應(yīng)用中的不足，互為補(bǔ)充，互相印證，提高了深部找礦的確定性。

3 結(jié)語(yǔ)

本文研究了綜合物探方法在物探組合、工作參數(shù)、資料處理和解釋等方面的應(yīng)用，為深部找礦的勘查提供了更加科學(xué)的手段。物探地位受到波動(dòng)的大問(wèn)題也就出在物探多解上，若想通過(guò)物理變量得出結(jié)論，其最終結(jié)果比較困難。深部找礦應(yīng)采用XRF 測(cè)量物探法，對(duì)物理量的測(cè)量分析進(jìn)行綜合，從各個(gè)方向說(shuō)明工作區(qū)的地質(zhì)情況。構(gòu)造的確定是深部找礦物探方式選擇的主要問(wèn)題。目前，對(duì)于XRF 測(cè)定結(jié)構(gòu)還沒(méi)有系統(tǒng)的研究，怎樣提取XRF 的熒光信息是下一步的重中之重。依靠人工方法編制成果圖，用圖像來(lái)確定巖性界線解釋資料。如果能在未來(lái)的工作開(kāi)發(fā)出一種利用XRF 熒光測(cè)量結(jié)果直接確定深部找礦邊界的方法，將大幅度提高XRF 測(cè)量物探技術(shù)地質(zhì)填圖的速度，不僅可以提升找礦的效率，還可以讓測(cè)量結(jié)果更加精準(zhǔn)。