呂文博

1 緒論

1.1 選題背景及意義

1.1.1 選題背景

隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和世界主要礦產(chǎn)出口國價(jià)格的上漲，我國礦產(chǎn)資源開發(fā)逐步加快。隨著礦產(chǎn)資源的快速利用，礦產(chǎn)資源的消耗量也隨之增加。然而，隨著地質(zhì)找礦難度的不斷加大，礦產(chǎn)勘查與物化探方法的結(jié)合已成為地質(zhì)學(xué)家開展地質(zhì)勘查不可缺少的手段。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，人們的生活水平和生產(chǎn)水平不斷提高，但伴隨著巨大的能源危機(jī)和資源危機(jī)，在當(dāng)前的能源形勢下，這一現(xiàn)象已經(jīng)蔓延到世界各地。為了滿足人們對礦產(chǎn)資源的需求，人們逐漸加大了對礦產(chǎn)的勘探開發(fā)力度。然而，在現(xiàn)代地質(zhì)勘探中，隨著礦產(chǎn)的不斷開采，地表、淺層和可識別的礦產(chǎn)逐漸減少。為了滿足礦產(chǎn)資源的需求，有必要開采深部隱伏、難以識別的礦山，以實(shí)現(xiàn)社會礦產(chǎn)資源的穩(wěn)定供給。物化探方法具有勘探效率高、儀器操作相對簡單等特點(diǎn)，是地質(zhì)找礦數(shù)據(jù)的重要組成部分。

1.1.2 選題意義

隨著現(xiàn)代化的發(fā)展，經(jīng)濟(jì)建設(shè)需要大量的資源。礦產(chǎn)資源是最重要的資源之一。在礦產(chǎn)資源開發(fā)過程中，需要結(jié)合有效的勘探技術(shù)。物化探作為一種常用的勘探方法，近年來也得到了發(fā)展。在技術(shù)改造過程中，有效的技術(shù)創(chuàng)新不僅提高了企業(yè)的發(fā)展能力，而且有助于提高人們的積極性。在現(xiàn)代化建設(shè)的需要下，必須結(jié)合有效的物化探技術(shù)，積極開發(fā)礦產(chǎn)資源。從實(shí)際出發(fā)，認(rèn)真對待各項(xiàng)勘查工作，明確勘查技術(shù)的應(yīng)用，積極推進(jìn)礦產(chǎn)資源開發(fā)。

1.2 中國地質(zhì)找礦的實(shí)際情況

今天，資源和能源的穩(wěn)定和匹配正逐漸成為一個(gè)國家繁榮和富強(qiáng)的必要條件。地質(zhì)找礦在資源開發(fā)利用中發(fā)揮著越來越重要的作用。采取建立健全資源開發(fā)機(jī)制的辦法是堅(jiān)持資源環(huán)境可持續(xù)發(fā)展方針，實(shí)現(xiàn)社會建設(shè)與環(huán)境資源的有機(jī)結(jié)合?；诮?jīng)濟(jì)和環(huán)境的合理、科學(xué)的設(shè)計(jì)和規(guī)劃同時(shí)，地質(zhì)找礦必須開發(fā)利用新技術(shù)，提高科技水平，避免單一的傳統(tǒng)勘查形式，注重技術(shù)與人才的結(jié)合，同時(shí)，要適應(yīng)工作的具體需要，使勘查部門與投資機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)雙贏，建立完善的地質(zhì)勘查工作體系。物化探技術(shù)是勘探技術(shù)的一部分，主要包括電法、磁力、重力勘探技術(shù)。作為一個(gè)通稱，它在實(shí)踐探索中得到了廣泛的應(yīng)用。

2 物化探勘查方法理論概述

2.1 地球物理勘探方法

2.1.1 磁法勘探

通過探測不同巖石之間的磁性差異來了解地下巖石狀態(tài)的一種方法稱為磁法勘探。它基于地殼中巖石之間的磁差以及正常磁場（即磁異常）變化引起的巖石和礦石之間的磁差，可以發(fā)現(xiàn)有用的礦物或確定地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)。磁法勘探可以圈定磁性地質(zhì)體的范圍，確定地質(zhì)體的性質(zhì)。如果某些地殼的磁偏角和傾角與背景值不一致，可以通過磁勘探直接發(fā)現(xiàn)磁鐵礦礦床。可勘探與磁鐵礦共存的弱磁鐵礦和砂礦，可勘探鋁土礦、錳礦、褐煤和菱鐵礦等弱磁鐵礦，可勘探油氣田構(gòu)造。研究磁性基底控制的油田構(gòu)造，圈定沉積覆蓋層的局部構(gòu)造。

2.1.2 電法勘探

電法勘探是根據(jù)巖石和礦物之間的電性差異，研究自然電磁場和人工電磁場空間分布的地球物理方法。如果地下電導(dǎo)率均勻，則電流和電流分布均勻。當(dāng)然，在大多數(shù)情況下，地下物質(zhì)的分布是不均勻的。此時(shí)，電場將發(fā)生畸變，電流線分布將不均勻。通過對現(xiàn)狀線路的分析，可以判斷各種地下條件。根據(jù)異常電磁場產(chǎn)生的原因，采用了一些人工操作方法，如自然電場法、金屬和非金屬礦物電法、油氣電法、水文技術(shù)電法、直流電法和交流電法。電法勘探參數(shù)多，應(yīng)用范圍廣。主要用于水資源勘查、油氣勘查、金屬和非金屬礦產(chǎn)勘查、深部地下地質(zhì)構(gòu)造勘查、地質(zhì)構(gòu)造勘查等地質(zhì)勘查的基本問題和各種工程建設(shè)問題。

（1）中間梯度法（簡稱中梯法）。這是電阻率剖面的一種重要方法。中間梯度裝置沿Mn 測量電極，并沿縱向距離a 和B（1/3 ～2/3）鋪設(shè)饋電電極距離a 和B。中梯法是恢復(fù)高強(qiáng)度、強(qiáng)傾斜脈沖體的有效方法。因?yàn)樵S多熱液礦床與高阻脈沖體的成因或空間關(guān)系密切，中梯法對找礦具有直接意義。

（2）激發(fā)極化法。激發(fā)極化法是一種較新的地球物理方法，主要用于有色金屬的勘探和地下水的研究。根據(jù)巖石和礦石的不同激發(fā)極化效應(yīng)，安裝方法為地下人工直達(dá)距離布置。為了確定地下礦產(chǎn)資源和相關(guān)地質(zhì)方法，研究地下激發(fā)極化效應(yīng)的變化特征和空間分布。

2.1.3 重力勘探

重力勘探是一種測量密度差引起的重力異常，確定異常地質(zhì)體空間分布特征的地球物理勘探方法，據(jù)此判斷勘查區(qū)地質(zhì)構(gòu)造及礦產(chǎn)分布。地質(zhì)體與圍巖密度不同，體積大，埋藏條件好。重力勘探廣泛應(yīng)用于油氣勘探、區(qū)域構(gòu)造識別、基底起伏、鹽丘、鉻、銅、各種金屬等金屬礦產(chǎn)。還可以發(fā)現(xiàn)大型、地表或近地表致密礦物，并通過識別相關(guān)構(gòu)造和地層以及間接勘探計(jì)算其儲量。

2.2 地球化學(xué)方法簡介

地球化學(xué)方法（化探）是以地球化學(xué)和礦物學(xué)為基礎(chǔ)，以地球化學(xué)彌散暈為主要對象，研究相關(guān)元素在地殼中的分布、彌散和富集。礦化元素的原生暈和次生暈遠(yuǎn)大于礦體，可提供較大的找礦靶區(qū)。通過對地球化學(xué)暈的研究，發(fā)現(xiàn)了新的難以識別的深部礦床和礦體。因此，化探方法在尋找隱伏礦床方面是非常有效的。該方法適用于大多數(shù)金屬礦床，特別是尋找有色金屬和稀有金屬，如銅、鉛、鋅、鎳、鉆、錫、鎢、汞、砷、銻、銀、金等，是一種有效的方法。

2.2.1 土壤地球化學(xué)法

土壤地球化學(xué)勘查方法主要用于進(jìn)一步縮小勘查靶區(qū)，一般為1/10000 ～1/25000，以總結(jié)元素的分散富集規(guī)律。該方法在鉛、鋅、銻、金、銅等礦產(chǎn)勘查中具有良好的找礦效果，能有效縮小找礦靶區(qū)，突出找礦靶區(qū)，具有較高的工作價(jià)值。土壤地球化學(xué)勘查是一種成熟有效的常規(guī)地球化學(xué)勘查方法，可應(yīng)用于礦山地質(zhì)勘查，區(qū)域勘探階段，即普查階段、詳查階段，特別是大覆蓋面積的勘探階段，是一種有效的勘探方法。

2.2.2 同位素地球化學(xué)

幾十年來，隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展和銅、鐵、鋅、鎂和硒的地質(zhì)應(yīng)用，穩(wěn)定同位素（如s、O、h 和C）和放射性同位素（如U-Pb、Rb-Sr 和Sm-Nd）不斷增加，但非傳統(tǒng)同位素也發(fā)展迅速，雖然這些元素很少用于地下礦床勘探。與傳統(tǒng)同位素相比，非常規(guī)同位素在礦床應(yīng)用中的優(yōu)勢在于其利用成礦元素自身對抗物質(zhì)本身的超強(qiáng)能力。

2.2.3 電吸附地球化學(xué)勘查方法

電吸附法是一種新的勘探方法。室內(nèi)專用設(shè)備，添加專用溶劑配方，通電釋放地球化學(xué)異常中的活性組分，豐富吸附介質(zhì)，用其數(shù)據(jù)指導(dǎo)找礦。

3 物化探方法在地質(zhì)找礦中的應(yīng)用

3.1 物化探方法找礦原則

3.1.1 與地質(zhì)調(diào)查相關(guān)經(jīng)驗(yàn)的結(jié)合

在采用物化探方法進(jìn)行勘探之前，應(yīng)結(jié)合地質(zhì)勘探經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行礦產(chǎn)勘查。在區(qū)域地質(zhì)調(diào)查和老礦區(qū)評價(jià)之前，必須進(jìn)行物化探。在開采過程中，要認(rèn)真勘探各個(gè)領(lǐng)域，不要因勘探不足或勘探失誤而錯(cuò)失許多潛在礦產(chǎn)資源。

3.1.2 按最佳方式組合

在地質(zhì)勘查中，物探與化探應(yīng)合理結(jié)合，更好地開展勘查工作。根據(jù)物理?xiàng)l件、交通條件和地形特點(diǎn)，合理選擇物化探方法。

3.1.3 區(qū)域展開 面中求點(diǎn)

在具體實(shí)施過程中，區(qū)域?qū)碧焦ぷ饔杏绊懀碧竭^程中應(yīng)明確區(qū)域環(huán)境地質(zhì)因素，重點(diǎn)抓好區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)資源的綜合開發(fā)和統(tǒng)計(jì)工作。結(jié)合勘探戰(zhàn)略成果，根據(jù)勘探儀器數(shù)據(jù)及相關(guān)統(tǒng)計(jì)內(nèi)容，不斷縮小勘探范圍，認(rèn)真研究金、鐵礦等可能有礦產(chǎn)資源的地區(qū)，結(jié)合其固有的特殊物性，在具體實(shí)施過程中，可利用放射性、航磁異常等技術(shù)手段，積極校準(zhǔn)檢測儀器，準(zhǔn)確定位儀器位置或采取技術(shù)改進(jìn)措施，從改進(jìn)物化勘探方法入手，積極尋找準(zhǔn)確有效的勘探距離點(diǎn)，確定礦產(chǎn)資源分布位置。

3.1.4 由礦找礦 攻深找盲

礦產(chǎn)資源的分布具有地質(zhì)特征。例如，在我國礦產(chǎn)資源分布中，北方油產(chǎn)區(qū)相對集中，南方有色金屬資源分布廣泛，銅、金資源豐富。受地質(zhì)變化和地質(zhì)活動(dòng)的影響，一些礦產(chǎn)資源伴隨著它們的分布，應(yīng)注意在礦產(chǎn)資源周圍勘探和尋找其他相關(guān)礦產(chǎn)資源，物化探技術(shù)的使用應(yīng)以足夠的地質(zhì)知識為指導(dǎo)，對土壤地質(zhì)成分進(jìn)行科學(xué)分析，從巖層分布和金屬含量入手，在綜合判斷分析的基礎(chǔ)上，對一些關(guān)鍵領(lǐng)域進(jìn)行深入探索。

3.1.5 綜合調(diào)查原則

任何方法都有其自身的局限性。在地質(zhì)調(diào)查中，必須充分利用各種方法的優(yōu)點(diǎn)，靈活運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜地質(zhì)的準(zhǔn)確勘查。

3.1.6 求異原則

在前人研究的基礎(chǔ)上，類比是獲取未知礦物信息的常用方法，但在應(yīng)用中存在著典型的缺陷。由于對未發(fā)現(xiàn)礦床缺乏判斷和預(yù)測，物探和地質(zhì)應(yīng)用不足，隱蔽信息缺乏直接反饋，信息相對封閉，綜合性不足，因此必須堅(jiān)持求異原則。

3.2 物化探方法在地質(zhì)找礦中的具體應(yīng)用

3.2.1 區(qū)域規(guī)劃下探測范圍點(diǎn)的確定

物化探方法在地質(zhì)勘查中的應(yīng)用需要結(jié)合環(huán)境地質(zhì)因素、地質(zhì)類型和礦產(chǎn)資源規(guī)劃勘查范圍，結(jié)合勘探資料確定礦產(chǎn)資源勘探范圍，勘探概率高。采用合理的勘探方法，及時(shí)調(diào)整勘探儀器，提高礦產(chǎn)資源發(fā)現(xiàn)概率。

3.2.2 基于地質(zhì)特征的深入勘探

中國幅員遼闊，復(fù)雜多樣。在這一背景下，我們必須首先了解地質(zhì)礦產(chǎn)資源的分布特征。中國北方的油田相對集中，南方的有色金屬礦產(chǎn)資源分布相對廣泛。熟悉不同礦床的特征，結(jié)合地質(zhì)成巖規(guī)律進(jìn)行礦產(chǎn)資源找尋。要了解各種礦產(chǎn)資源的形成過程，重視周邊地質(zhì)、巖層、土壤金屬、稀土元素的調(diào)查分析。在科學(xué)判斷的基礎(chǔ)上，對勘探范圍內(nèi)的多個(gè)區(qū)域進(jìn)行綜合勘探，避免遺漏。

3.2.3 多種物化探技術(shù)組合

在大多數(shù)礦產(chǎn)資源勘查過程中，要結(jié)合實(shí)際情況，合理化勘查技術(shù)，使地質(zhì)找礦更加方便、準(zhǔn)確。在實(shí)踐中，礦產(chǎn)資源的分布往往受到復(fù)雜地質(zhì)條件的制約，具體的勘探工作不能一蹴而就，必須結(jié)合物化探技術(shù)進(jìn)行。這將提高找礦效率，大大提高區(qū)域礦產(chǎn)資源的勘探能力。物化探組合的目標(biāo)是充分利用環(huán)境，提高勘探效率，還應(yīng)特別注意技術(shù)參考過程的再現(xiàn)性，以減少不必要的資金浪費(fèi)和人力投資，保證礦產(chǎn)勘查的準(zhǔn)確性。

3.3 物化探方法在地質(zhì)找礦中的應(yīng)用實(shí)例

3.3.1 物化探在吉林省六批葉金礦找礦中的應(yīng)用

吉林省六批葉金礦區(qū)位于華北地臺北緣東段龍崗陸核北端，屬板廟子—夾皮溝金礦帶的南東延長部，該區(qū)構(gòu)造比較發(fā)育，主體有淺層次線性斷裂，不同時(shí)期的構(gòu)造疊加復(fù)合，為該區(qū)成礦物質(zhì)活化—遷移—富集起到了主導(dǎo)作用。在對已控制礦體地球物理、地球化學(xué)場特征總結(jié)的基礎(chǔ)上，對礦區(qū)實(shí)施激電掃面工作，本區(qū)施工的34 個(gè)鉆孔、14 個(gè)見礦鉆孔均位于綜合異常上，其余無綜合異常地段的鉆孔未見礦?？傊?，本區(qū)采用物化探綜合方法找礦很有效果；地球物理找礦模式的建立在本區(qū)起到了指導(dǎo)找礦作用；鑒于綜合方法找礦應(yīng)用的有效性，依據(jù)從已知到未知，為礦區(qū)外圍找礦提供了有效的地球物理場、化學(xué)場信息。

3.3.2 物化探在西藏芒納礦區(qū)找礦中的應(yīng)用

西藏芒納礦區(qū)地層屬岡底斯一騰沖地層區(qū)，出露地層主要為中生界、新生界。部署物化探測網(wǎng)，實(shí)施的是差分信號GPS定位系統(tǒng)。野外GPS 測點(diǎn)數(shù)據(jù)采集采用北京坐標(biāo)系統(tǒng)，經(jīng)緯度坐標(biāo)、公里網(wǎng)格坐標(biāo)和高程GPS 坐標(biāo)構(gòu)成了每個(gè)測點(diǎn)的數(shù)據(jù)。除用于物化探測量布網(wǎng)外，還輸入surfer 軟件繪制實(shí)測地形及工作部署圖。利用物化探方法，在本礦區(qū)開展銅礦和磁鐵礦效果明顯，經(jīng)土壤剖面測量，異常具明顯的濃集中心，其它伴生元素亦有異常顯示，礦區(qū)內(nèi)磁鐵礦點(diǎn)品位較高，規(guī)模較大，平面上呈橢圓形。在后期，可展開進(jìn)一步工作，進(jìn)行磁法和直接投入鉆探工程的驗(yàn)證。

3.3.3 物化探在遼寧撫順棋盤山礦區(qū)找礦中的應(yīng)用

遼寧撫順棋盤山礦區(qū)位于華北板塊，是我國重要的多金屬礦產(chǎn)資源礦區(qū)之一，運(yùn)用土壤地球化學(xué)測量和激電中梯測量法，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)背景，對礦區(qū)的地質(zhì)特征、物化探特征以及礦化體特征進(jìn)行了大量論述，結(jié)果表明，花崗斑巖體具有良好的分帶性，為低阻高極化體，且與土壤地球化學(xué)異常吻合。運(yùn)用物化探方法，還對Au、Mo 礦化體的空間分布規(guī)律、原生暈的分帶規(guī)律以及礦化體與蝕變之間的關(guān)系進(jìn)行分析，總結(jié)出礦區(qū)的地質(zhì)、物化探異常以及蝕變等找礦標(biāo)志，物化探異常地段以及巖體接觸帶將成為下一步找礦的重點(diǎn)方向。

3.3.4 物化探在黑龍江佳木斯礦區(qū)找礦中的應(yīng)用

礦區(qū)位于黑龍江省佳木斯興東期一燕山期貴金屬、有色多金屬成礦帶的南部，本區(qū)所處大地構(gòu)造位置屬張廣才嶺邊緣隆起帶的中北部，寧安盆地西邊緣，南鄰敦一密深大斷裂帶，成礦地質(zhì)條件十分優(yōu)越。運(yùn)用物化探方法中的高精度磁測以及激電中梯測量等對該礦區(qū)進(jìn)行分析，從磁場所反映的特征上看，本區(qū)構(gòu)造及巖漿活動(dòng)比較發(fā)育，基本與區(qū)域地質(zhì)背景相吻合，具有較好的成礦背景。從電場電阻率特征上看，利用電阻率尋找斷裂構(gòu)造和硅化脈體效果是很明顯的。綜合研究地球物理、地球化學(xué)特征結(jié)合區(qū)內(nèi)地質(zhì)，確定找礦標(biāo)志進(jìn)行驗(yàn)證是本區(qū)取得找礦成功的有效方法。

4 地質(zhì)找礦中應(yīng)用物化探的改善措施

4.1 設(shè)備和設(shè)施的持續(xù)更新

設(shè)備和儀器是物化探的關(guān)鍵。先進(jìn)的設(shè)備和儀器可以促進(jìn)物化探事業(yè)的發(fā)展，落后的設(shè)備和設(shè)施將阻礙物化探事業(yè)的發(fā)展。找礦地質(zhì)的關(guān)鍵是找到隱伏的礦井，沒有先進(jìn)的設(shè)備很難找到它們。因此，最重要的是更新物化探技術(shù)人員的設(shè)備。

4.2 物化探信息的二次開發(fā)

在收集了大量物化探信息數(shù)據(jù)后，合理科學(xué)地利用，充分發(fā)揮數(shù)據(jù)信息的功能和價(jià)值，將先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)與新的信息數(shù)據(jù)相結(jié)合，完成物化探信息數(shù)據(jù)的二次開發(fā)。利用新方法調(diào)查分析前人資料，進(jìn)而研究成礦規(guī)律，掌握新的物化探方法，對找礦具有重要意義。

4.3 完善地質(zhì)找礦管理制度

物化探方法在地質(zhì)找礦中的應(yīng)用，需要相關(guān)人員對物化探過程中的異常進(jìn)行分析，并結(jié)合相關(guān)資料對礦產(chǎn)資源進(jìn)行分析。礦產(chǎn)資源的開發(fā)必須符合生態(tài)環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)。政府根據(jù)礦產(chǎn)資源勘查的實(shí)際情況，制定相應(yīng)的礦產(chǎn)資源開發(fā)保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)行為管理制度，實(shí)現(xiàn)礦產(chǎn)資源的合理開發(fā)。

5 結(jié)論

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，現(xiàn)代地質(zhì)找礦中出現(xiàn)了各種先進(jìn)的勘探方法和設(shè)備。通過物化探方法在地質(zhì)找礦中的具體應(yīng)用，對物化探也有了更深的了解。同時(shí)，找礦過程中，應(yīng)充分考慮地質(zhì)條件和物質(zhì)特征，根據(jù)礦區(qū)地質(zhì)背景準(zhǔn)確掌握物化探技術(shù)，創(chuàng)新勘查思維模式，構(gòu)建綜合找礦分析方法，可以有效地掌握礦產(chǎn)分布信息，使找礦工作更有價(jià)值。物化探方法在地質(zhì)找礦中的應(yīng)用對我國礦產(chǎn)資源開發(fā)和勘查的準(zhǔn)確性有著重要影響，有效地減少了油氣田勘探的資金投入和時(shí)間投入?？傊锘酱胧┰诘刭|(zhì)找礦中起著關(guān)鍵作用。在地質(zhì)找礦工作中，要加強(qiáng)物化探技術(shù)的引進(jìn)，提高技術(shù)水平，促進(jìn)地質(zhì)找礦事業(yè)的發(fā)展，為促進(jìn)我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展提供資源保障。