李緒彬，高君茹(山東省地礦工程勘察院，山東 濟南 250014)

0 引言

在我國社會經(jīng)濟體系改革深入發(fā)展背景下，現(xiàn)代城市受到經(jīng)濟體系、功能結(jié)構(gòu)需求的影響，對礦產(chǎn)資源的需求量隨之上升。結(jié)合目前礦產(chǎn)資源開采情況，我國淺層礦產(chǎn)資源儲備量已經(jīng)無法滿足社會發(fā)展要求，導(dǎo)致礦產(chǎn)尋找工作重點放在深層礦產(chǎn)資源上。而如何選擇適宜的找礦技術(shù)，讓深層礦產(chǎn)資源得到充分開發(fā)，是當(dāng)前找礦過程中重點關(guān)注的內(nèi)容。

1 物探技術(shù)的基本概述

物探技術(shù)指的是地球物理勘探技術(shù)，也就是對地球中各種物理場分布和變化情況進行勘測，進一步分析地球本體和近地空間介質(zhì)結(jié)構(gòu)、物質(zhì)組成、發(fā)展變化等，了解與其相關(guān)的自然現(xiàn)象和發(fā)展規(guī)律，根據(jù)獲得的相關(guān)信息，進一步探究地球內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)、尋找礦物資源，為災(zāi)害預(yù)警提供依據(jù)。在對不同地質(zhì)對象進行勘測的過程中，需要采用對應(yīng)的勘探技術(shù)。不同勘探技術(shù)在不同地質(zhì)對象上展現(xiàn)出的物理性差異明顯，不同礦物具有不同的物理性特點?？碧郊夹g(shù)就是依據(jù)該原理完成地質(zhì)找礦工作，通過地球物理勘探對各個地區(qū)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)進行分析，利用地球物理理論進行地質(zhì)找礦。在地球物理中，不同的地質(zhì)礦山也展現(xiàn)出不同的物理場，從而展現(xiàn)出多解性物理異常[1]。

目前物探技術(shù)應(yīng)用方式比較多，無論是綜合勘探，還是綜合物探，都需要采用對應(yīng)的方式、方法，實現(xiàn)物探方式的優(yōu)化設(shè)計，讓物探技術(shù)在應(yīng)用上展現(xiàn)出經(jīng)濟合理和真實可靠的特點。不同物探技術(shù)在使用要求和范圍上有一定差異，需要結(jié)合現(xiàn)場實際情況和地質(zhì)條件，選擇適宜的物探技術(shù)。通過深入調(diào)查，根據(jù)地球物理基本特點，可按照工作區(qū)具體情況投入適當(dāng)?shù)馁Y金，對成礦理論、成礦規(guī)律等加以分析與總結(jié)，不斷摸索，從而找到物探技術(shù)發(fā)展的突破口。

2 地質(zhì)找礦中常用的物探技術(shù)

在地球物理勘探技術(shù)中，涉及內(nèi)容比較多，任何一種地球物理技術(shù)都存在一定的優(yōu)勢和不足，在勘探重點上也存在差異。因此在具體操作中，需要結(jié)合探測區(qū)域具體情況，選擇對應(yīng)的物探技術(shù)。

2.1 電磁法

電磁法指的是集合巖層中的導(dǎo)電性特點完成勘測工作，從而獲得理想的地質(zhì)勘查效果。電磁法結(jié)合對應(yīng)的工作原理，可以劃分為兩類：一個是連續(xù)電磁法；另一個是瞬變電磁法。不管哪種方式，都可以在地質(zhì)結(jié)構(gòu)勘查和金屬礦床尋找中應(yīng)用。隨著現(xiàn)代找礦工作的全面發(fā)展，勘探難度和復(fù)雜性隨之提高，由于淺部礦和表露礦數(shù)量不斷減少，在某種程度上增加了地質(zhì)勘探難度。甚低頻電磁法(VLF法)就是在這種環(huán)境下出現(xiàn)的，可以更好地滿足深部地質(zhì)勘探要求，保證勘探結(jié)果的精準(zhǔn)性。甚低頻電磁法可以對地下不均勻介質(zhì)下的綜合畸變場分布情況進行探測，在電磁感應(yīng)工作原理下，以大功率長波導(dǎo)航臺發(fā)射頻率作為一次場源。在遠離導(dǎo)航臺的位置，可以把甚低頻電磁作為垂直地面?zhèn)鞑サ钠矫娌?，地下不均勻地質(zhì)受到其影響，將會產(chǎn)生渦旋電流和相應(yīng)的二次場，讓均勻的一次場產(chǎn)生一定變化。甚低頻電磁法能夠了解到綜合畸變場中電場強度水平情況、磁場強度水平情況以及垂直分量等，依據(jù)這些參數(shù)能夠得出大地電阻率ρv，用于勘察斷層中的破碎帶、暗河等情況。這種方式在操作上比較便利，能夠獲得精準(zhǔn)的勘探結(jié)果，在一半隱伏礦體空間定位中獲得理想的勘探效果[2]。但是在使用這種方式的過程中，需要滿足一個條件，也就是不管在地球上任何一點，都要具備接收甚低頻電臺所發(fā)射電磁信號的能力，這是保證該方法功能得到充分發(fā)揮的關(guān)鍵。

2.2 天然磁場法

因為巖石自身具有一定磁場，所以在地質(zhì)勘查過程中，可以利用天然磁場來完成檢測工作。天然磁場法主要是根據(jù)巖石自身磁場特點實施的一種地質(zhì)勘探方法。這種探測技術(shù)能夠在巖石磁場頻率的作用下完成數(shù)據(jù)測量，從而對每層地質(zhì)結(jié)構(gòu)進行分析和調(diào)查。但是在實際地質(zhì)勘查過程中，這種物探技術(shù)將會受到各種因素影響。從磁法角度來說，需要精準(zhǔn)地計算出異常數(shù)值，并對其進行調(diào)整。在日變改正方面，受到太陽輻射等各種因素的影響，相同測點的磁場值是隨著時間改變的。如果沒有及時調(diào)整，即便使用了精準(zhǔn)的設(shè)備，得出的數(shù)據(jù)也會存在誤差。同時，還要做好對應(yīng)的輔助工作，在保證數(shù)據(jù)質(zhì)量的情況下，需要在室內(nèi)設(shè)有日變站，從而對磁場中的變化進行觀察，日變站最好設(shè)置在地下，保證溫度不會發(fā)生改變，并且不會受到人工場的影響。如果是野外，需要認(rèn)真記錄每個觀測點時間，之后在圖紙中查明該時間段的日變值變化，并及時調(diào)整。如果沒有記錄觀測點時間，則不能確定測量該點磁場值日變數(shù)據(jù)，無法對其進行修改。

2.3 地震法

地震法的工作原理是，在人工激發(fā)的地震波作用下，在不同彈性地層中傳遞，對地下地質(zhì)情況進行勘測。地震技術(shù)在沉積盆地研究方面和其他物探技術(shù)相比，有著明顯優(yōu)勢，其在向地下傳遞地面某個位置產(chǎn)生的地震波時，因為底層分界面彈性存在差異，一次產(chǎn)生的反射波也會有所不同，如果這些波被傳遞到地面上，可以將這些波的數(shù)據(jù)進行記錄，同時對其特點進行分析，如波在地下傳播時間、在地下振動情況。在相關(guān)設(shè)備的處理下，可以精準(zhǔn)理解這些界面的深度和形態(tài)，對地下巖石圈有一定的了解。在使用這種方法時，需要地震波阻抗之間有所差異，對地質(zhì)結(jié)構(gòu)方面的問題處理有著理想效果，其在找礦和石油工作上應(yīng)用廣泛。

2.4 相位激電測深法

在地質(zhì)找礦勘查過程中，利用相位激電測深法，可以增強抗干擾能力。對不同地質(zhì)環(huán)境，應(yīng)采用不同密度的相位激電測深方法，在使用相位激電測深過程中，不同電阻率和極化率可以把礦體孔徑分布情況真實展現(xiàn)出來。要想獲得理想的工作效果，將有色金屬礦勘查中的地質(zhì)問題全面處理，需要在應(yīng)用激電測深法時，對電阻率和極化率科學(xué)管控，從而減少斷層、斷裂等地質(zhì)問題。任何一種地球物理技術(shù)都存在優(yōu)缺點，每種方式在使用要求上各不相同[3]。所以，在單一的地球物理方法作用下，無法真正實現(xiàn)地質(zhì)勘探。在對地質(zhì)勘探方法選擇時，需要結(jié)合實際情況和工作要求靈活選擇，充分發(fā)揮地質(zhì)勘探法價值，以獲得精準(zhǔn)的勘探結(jié)果。

3 物探技術(shù)在找礦工作中的有效應(yīng)用

隨著我國社會經(jīng)濟發(fā)展水平的不斷提高，我國地質(zhì)勘察行業(yè)得到了穩(wěn)定發(fā)展，發(fā)展步伐不斷加快。地球物理勘探技術(shù)是地質(zhì)勘探和地質(zhì)資源勘探中一種常用的技術(shù)，需要引起地勘部門的廣泛關(guān)注。礦產(chǎn)資源作為促進社會經(jīng)濟全面發(fā)展的基礎(chǔ)，其開發(fā)是否合理將對國民經(jīng)濟的發(fā)展產(chǎn)生一定的影響。作為地質(zhì)找礦和資源勘查中的核心要素，合適的物探技術(shù)能夠促進采礦水平和質(zhì)量的提升，對促進地質(zhì)行業(yè)穩(wěn)定發(fā)展有著重要意義。

3.1 應(yīng)用方法

3.1.1 磁法

第一，大地電磁法。在大地電磁法中，電磁場是該地區(qū)最獨特的電磁場源，利用風(fēng)的頻率和強度測量目標(biāo)地質(zhì)。大地電磁法可以探測極低頻電磁場中的電磁情況，分析低頻電磁場中電磁，判斷是否含有金屬磁場，以及是否可以進行進一步的測量，是測量初期廣泛采用的測量技術(shù)；第二，瞬變電磁法。瞬變電磁法是根據(jù)電磁波和時間變化來進行地質(zhì)勘查，主要是根據(jù)礦井中不同礦石的導(dǎo)電性、不同的電磁感應(yīng)強度來分析磁場隨時間的變化規(guī)律，從而確定礦井下礦石分布情況。

3.1.2 電法

電法是一種廣泛應(yīng)用的地球物理技術(shù)。電法勘探在某大型鐵礦取得了良好的應(yīng)用效果，據(jù)統(tǒng)計，電法應(yīng)用已完成20條測深剖面和950個工作點，勘測工作人員選擇了三維可視化、正演和反演建模以及小波多尺度分解等先進技術(shù)進行目標(biāo)測量。鉆后法傾向于低電阻率區(qū)，驗證和找礦效果較差[4]。本次勘探充分利用了高極化率、高電阻率的綜合地球物理異常特征，取得了很好的地質(zhì)勘探效果。

3.2 實際案例應(yīng)用分析

在地質(zhì)勘查和找礦過程中，為保證地質(zhì)勘查結(jié)果的精準(zhǔn)性，需要結(jié)合勘查地質(zhì)特點和工程具體情況進行。地球物理勘探技術(shù)作為一項新技術(shù)，在地質(zhì)勘探和找礦過程中應(yīng)用廣泛。文章以某鐵礦石區(qū)為例進行分析。該區(qū)主要構(gòu)造為碳酸鹽巖，碎屑巖和煤巖較少，鐵山礦區(qū)下三疊統(tǒng)大冶群灰?guī)r為出露地層，在靠近鐵山(不到2 km)的侵入體中含有大理巖、白云質(zhì)大理巖和角巖。

鐵山鐵礦是一個多成因、多階段的大型礦床，位于-400 m以上，主礦體由六個主體組成，礦體長度約4 300 m。磁鐵礦是該礦的基本類型，顏色以鋼灰色為主，磁性強，結(jié)構(gòu)形式為自形、半自形或粒狀。礦石成分復(fù)雜，鐵和銅具有良好的可選擇性。平均元素含量為：鐵52.13%、銅0.507%、硫2.68%、鈷0.024%[5]。

對于磁法，這種地球物理技術(shù)在使用過程中，需要將其建立在具有磁隙的礦石和巖石之間，能夠探測到深部礦體產(chǎn)生的磁異常，在磁測方法中，廣泛采用的磁測技術(shù)有三種，即航空磁測、地面磁測和鉆孔磁測。要求快速確定找礦靶區(qū)，在鐵山礦區(qū)(300 km2以內(nèi))開展航磁測量。采用地表位置處理方法和無約束三維概率層析成像反演方法完成數(shù)據(jù)處理。通過數(shù)據(jù)調(diào)查，大冶鐵礦區(qū)共有4處磁異常，磁異常強度高，梯度陡，勘探目標(biāo)區(qū)共圈定了13個位置，其中4個為主要目標(biāo)。

對于電法，大冶鐵礦采用可控源音頻大地電磁測深法找礦，共完成18個測深段，全長21.88 m，946個工作點。分析結(jié)果表明，該區(qū)域南部的平面形狀呈不規(guī)則的“扁豆”形狀，表明接觸帶(-600～1 000 m)內(nèi)可能有鐵礦，需要在所有施工鉆孔中確定井內(nèi)磁測量，井內(nèi)大部分磁異常符合已知礦體。在驗證異常鉆孔之前，應(yīng)對異常進行詳細解釋，鉆孔驗證應(yīng)選擇具有重要找礦價值的異常區(qū)域，以提高找礦效率，節(jié)約成本，快速完成深部找礦目標(biāo)。

3.3 找礦新突破措施

使用物探技術(shù)時，應(yīng)該結(jié)合找礦具體要求，對實際工作中存在的問題有充分了解，分析工作現(xiàn)場情況，采取綜合性對策，獲得理想的找礦使用效果。首先，精準(zhǔn)定位，謀取條件。近幾年，社會經(jīng)濟發(fā)展水平提高，自然資源數(shù)量減少，人們對找礦工作給予高度重視，期待可以通過各種措施尋找更多的礦產(chǎn)資源，特別是一些稀缺資源。所以，地質(zhì)勘查部門應(yīng)結(jié)合時代發(fā)展需求，加強各部門之間交流，了解當(dāng)前地質(zhì)勘察團隊情況和指標(biāo)，掌握當(dāng)前技術(shù)發(fā)展情況，注重物探技術(shù)應(yīng)用，尋找突破口。其次，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)思想理念，加強對物探技術(shù)和相關(guān)設(shè)施的探究。當(dāng)前，大部分人員對物探技術(shù)的了解不全面，沒有意識到其在找礦過程中的價值，忽略對物探技術(shù)應(yīng)用探究，普遍認(rèn)為當(dāng)前物探技術(shù)發(fā)展水平已經(jīng)滿足實際需求。因此，應(yīng)該轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)思想理念，了解物探技術(shù)在找礦中的價值，分析和其他國家之間的差距，加強對物探技術(shù)探究，注重相關(guān)儀器精度，提高物探技術(shù)使用率。最后，加強找礦人才團隊建設(shè)。

在找礦活動中應(yīng)用物探技術(shù)，需要得到專業(yè)人員的支持與配合，提高勘查團隊人員專業(yè)水平和綜合能力，加強對地質(zhì)相關(guān)知識的學(xué)習(xí)，提高自身職業(yè)素養(yǎng)。在實際工作中，要保證勘查人員嚴(yán)格按照找礦要求，正確使用相關(guān)設(shè)備和儀器，減少工作中由于人為操作失誤而導(dǎo)致的測量誤差，提高勘查團隊綜合水平，保證地質(zhì)找礦工作質(zhì)量。

4 結(jié)語

總而言之，隨著中國國民經(jīng)濟發(fā)展水平的不斷提高，我國地質(zhì)勘查工作穩(wěn)步發(fā)展。地球物理勘探技術(shù)作為一種新技術(shù)，被廣泛運用在地質(zhì)勘探和地質(zhì)資源勘探等活動中，獲得的使用效果比較理想。為了保證地質(zhì)勘查的精準(zhǔn)性和有效性，應(yīng)該給予物探技術(shù)高度重視，結(jié)合工作具體情況，完成相關(guān)試驗，保證各項指標(biāo)都滿足地質(zhì)找礦相關(guān)要求，從而給地質(zhì)勘探行業(yè)工作開展提供支持。