物探技術(shù)中地質(zhì)找礦的新突破

孫 睿

(河南省有色地質(zhì)礦產(chǎn)局五大隊(duì)，河南 鄭州 450000)

對(duì)于一個(gè)國家來說，礦產(chǎn)資源這一因素很大程度的決定了國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，而對(duì)于一個(gè)礦產(chǎn)資源豐富的國家，開發(fā)礦產(chǎn)無疑將成為這個(gè)國家的一大經(jīng)濟(jì)支柱。如中東某些石油國家之所以會(huì)成為世界上的發(fā)達(dá)國家，其經(jīng)濟(jì)命脈就是石油。此外，開發(fā)礦產(chǎn)成為國家一大經(jīng)濟(jì)支柱的典型國家如俄羅斯、美國、印度、澳大利亞、馬來西亞等等，這些國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展很大程度都是依靠礦產(chǎn)資源的開發(fā)。如此說來，礦產(chǎn)資源的豐富與匱乏，直接關(guān)系到一個(gè)地方的富有與貧窮，而這則說明了礦產(chǎn)資源的可貴價(jià)值。

因此，在礦產(chǎn)開采中需要利用先進(jìn)的技術(shù)，進(jìn)行合理開發(fā)，才能更加有效的利用大自然留給我們的財(cái)富，實(shí)現(xiàn)人類的富裕。下文中將對(duì)物探技術(shù)，做一個(gè)全面的介紹。并舉例說明地質(zhì)找礦中對(duì)物探技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用。

1 物探技術(shù)

1.1 什么叫物探技術(shù)

物探技術(shù)，其全稱是地球物理勘探技術(shù)，是用于探測(cè)地質(zhì)水文地理情況的。由于在利用儀器來對(duì)不同地質(zhì)對(duì)象進(jìn)行探測(cè)時(shí)，儀器中會(huì)顯示出不同對(duì)象各自不同的物性差異，每一種礦物質(zhì)都有與其對(duì)應(yīng)的物性特征，而物探技術(shù)就是利用這一工作原理實(shí)現(xiàn)地質(zhì)勘測(cè)的。物探技術(shù)，通過先進(jìn)的儀器精確測(cè)量出所測(cè)對(duì)象的物理場(chǎng)分布情況，根據(jù)物理場(chǎng)分布的指數(shù)、差異與特征，判斷地質(zhì)的實(shí)際結(jié)構(gòu)、分布以及探測(cè)出工程中可能出現(xiàn)的問題。

1.2 技術(shù)分類

物探技術(shù)按照測(cè)試的不同參數(shù)，探測(cè)分為多種不同的方法，有地震勘探、點(diǎn)法勘探、物探測(cè)井、彈性測(cè)波、地質(zhì)雷達(dá)、水聲勘探、層析成像、綜合測(cè)井以及放射性勘探等等。

而一般來說，每一項(xiàng)地質(zhì)勘探項(xiàng)目或是水文工程的檢測(cè)，都是綜合利用多種方法來完成地質(zhì)勘探作業(yè)的。因此，把兩種以上的(包括兩種)的物探方法進(jìn)行結(jié)合使用，就稱為綜合物探。在實(shí)際的工程建設(shè)中，往往都是采用的綜合物探，從而更好地完成地質(zhì)勘探和工程檢測(cè)。

1.3 物探技術(shù)的使用原則

1.3.1 擇優(yōu)原則

物探技術(shù)分為很多不同的種類，每一種物探技術(shù)都有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，正因?yàn)榭碧降膫?cè)重點(diǎn)不同，因此在實(shí)際的地質(zhì)勘探中，要根據(jù)具體探測(cè)區(qū)域的特征，選擇更加適合的技術(shù)進(jìn)行探測(cè)。

1.3.2 科學(xué)推測(cè)原則

對(duì)探測(cè)區(qū)域進(jìn)行勘探后，會(huì)生成具體的數(shù)據(jù)、報(bào)表、圖像之類的資料，這時(shí)候就需要技術(shù)人員對(duì)這些資料進(jìn)行分析總結(jié)。這個(gè)材料的分析環(huán)節(jié)，是整個(gè)勘探過程的關(guān)鍵。所以，技術(shù)人員要具備豐富的地質(zhì)材料分析經(jīng)驗(yàn)，并且要科學(xué)利用地質(zhì)分析預(yù)測(cè)的方法，對(duì)材料進(jìn)行去偽存真的資料刪選，科學(xué)推測(cè)，準(zhǔn)確判斷，做到地質(zhì)的精準(zhǔn)勘探。

1.3.3 綜合勘探原則

由于每一種物探技術(shù)都有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，即每一種方法都是存在其局限性的，所以單一的物探方法很難完成一項(xiàng)實(shí)際的地質(zhì)勘探工程，因此在選擇物探方法的時(shí)候，應(yīng)該靈活選擇，采用綜合物探的方法，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜工程的精準(zhǔn)探測(cè)。

2 物探技術(shù)在地質(zhì)找礦中的應(yīng)用

物探技術(shù)在地質(zhì)找礦中的應(yīng)用，主要利用的基本原理是:通過激發(fā)地層表面從而產(chǎn)生一種振動(dòng)信號(hào)，這種信號(hào)又以地層為傳播介質(zhì)，向地表上的勘探儀器發(fā)送信號(hào)，信號(hào)在地層的傳播過程中，由于地層中不同礦物質(zhì)的地質(zhì)物性的不同，反映的體波、面波相關(guān)信號(hào)也會(huì)存在差異。正是利用信號(hào)與地質(zhì)物性的對(duì)應(yīng)關(guān)系，從而判斷出地層的地質(zhì)結(jié)構(gòu)與屬性。

其中面波信號(hào)包括love 波和Rayleigh 波，而體波信號(hào)包括縱波與橫波。

2.1 面波

儀器發(fā)出的信號(hào)，在地層的傳播中，當(dāng)經(jīng)過的傳播介質(zhì)不均勻時(shí)，反映出的面波信號(hào)會(huì)表現(xiàn)出頻散現(xiàn)象。面波信號(hào)表現(xiàn)出頻散現(xiàn)象時(shí)，有如下特征:①面波速度的變化規(guī)律:當(dāng)信號(hào)的頻率發(fā)生變化的時(shí)候，面波速度(VR)會(huì)因?yàn)榭碧缴疃鹊淖兓l(fā)生變化，當(dāng)勘探深度發(fā)生變化時(shí)，面波速度也會(huì)逐漸趨近所勘探的深度層，從而使勘探信號(hào)更加準(zhǔn)確。②拐點(diǎn)移動(dòng)的規(guī)律:當(dāng)勘探的地層厚度發(fā)生變化時(shí)，表現(xiàn)的頻散曲線中與其相對(duì)應(yīng)的拐點(diǎn)的位置也會(huì)隨著厚度的變化移向低頻的方向。這個(gè)規(guī)律表明，拐點(diǎn)位置與地層厚度是密切相關(guān)的。

2.2 體波

體波信號(hào)，會(huì)依據(jù)不同的地層條件而反射或折射出不同的現(xiàn)象。很明顯，地震信號(hào)在地層的傳播過程中，所通過的地層不是單一屬性的，而是多層的，多地質(zhì)物性的。①波速:當(dāng)上覆層的比下覆層的要小時(shí)，地震信號(hào)在經(jīng)過分層地層傳播時(shí)，會(huì)出現(xiàn)顯著的折射現(xiàn)象。②波阻抗:當(dāng)上覆層的比下覆層的要小時(shí)，地震信號(hào)在經(jīng)過分層地層傳播時(shí)，會(huì)出現(xiàn)顯著的反射現(xiàn)象。

而折射波又分為兩種，一種是初至折射波，另一種是對(duì)比折射波。初至折射波，只負(fù)責(zé)對(duì)初至區(qū)的個(gè)別界面的折射波進(jìn)行跟蹤，所以很容易辨認(rèn)，其識(shí)別率也很高。而對(duì)比折射波，卻要負(fù)責(zé)初至區(qū)與續(xù)至區(qū)的折射波跟蹤，因此探測(cè)能力不強(qiáng)，而且對(duì)于地質(zhì)速度的逆轉(zhuǎn)層探測(cè)也不適用。

3 物探技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例

廣東物探院在引進(jìn)物探技術(shù)方面一直表現(xiàn)的十分先鋒，其中引進(jìn)的“成像光譜儀”，就是目前國際上十分先進(jìn)的儀器。這一儀器，它能夠從所收集的復(fù)雜無無序的巖礦石光譜信息中，準(zhǔn)確的分辨出三十到五十種之多的礦物(包括礦物組合物)。

此外，廣東物探院同時(shí)還引進(jìn)了大地電磁測(cè)深法，而且是標(biāo)配了美國的GDP32 儀器，以及一系列的相關(guān)配套設(shè)備、軟件的。大地電磁測(cè)深法，被成功地應(yīng)用在廣東韶關(guān)大寶山的危礦尋礦中，當(dāng)時(shí)所要勘探的地層深度深達(dá)一千米。

4 我國物探技術(shù)在地質(zhì)找礦中取得的突破

地質(zhì)勘探中，物探技術(shù)自引進(jìn)的十幾年以來，已經(jīng)取得了很大的進(jìn)步，盡管相對(duì)國外的物探技術(shù)還存在較大的差距，但是我國的物探技術(shù)也在實(shí)際的地質(zhì)鑿礦中取得了突破性的進(jìn)展。

4.1 高精度儀器的研制

在物探技術(shù)的儀器研發(fā)中，我國已經(jīng)成功研制了首臺(tái)高精度的質(zhì)子磁力儀。該質(zhì)子磁力儀口徑小十分輕便，井中儀器的直徑是45mm，下井深度深達(dá)1000m，測(cè)量的精度高達(dá)±5nT，為我國的地質(zhì)高精度測(cè)量工作提供了可靠的技術(shù)手段。

4.2 先進(jìn)技術(shù)的研發(fā)

基于國內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)的吸納，“重、磁三維解釋系統(tǒng)”得以成功改進(jìn)和開發(fā)。該系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)平臺(tái)和Windows 的操作中把曲面延拓、重磁數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、三維物性反演、三維體反演、界面正反演等這些先進(jìn)都進(jìn)行優(yōu)化與集成，從而形成一個(gè)實(shí)用的軟件系統(tǒng)。該軟件系統(tǒng)適合于起伏地形下或是曲面觀測(cè)中的數(shù)據(jù)處理與數(shù)據(jù)解釋，為區(qū)域地質(zhì)與資源勘探提供了一個(gè)人機(jī)結(jié)合的三維可視化解釋平臺(tái)，在地質(zhì)鑿礦中取得了很好的應(yīng)用效果。

5 結(jié)語

一直以來，我國在金屬探礦過程中，都缺乏對(duì)物探技術(shù)充分而全面的認(rèn)識(shí)。而在這一點(diǎn)上，外國的很多礦業(yè)公司就做得十分到位，外國礦業(yè)公司在地質(zhì)找礦的選區(qū)、選點(diǎn)、定位工作上都十分重視對(duì)物探技術(shù)的應(yīng)用。對(duì)此，我國應(yīng)該在金屬礦的開礦工程中充分利用物探技術(shù)。此外，我國還需要對(duì)已經(jīng)成功應(yīng)用過的物探技術(shù)進(jìn)行工作總結(jié)，使本國的物探技術(shù)得到不斷的完善和成熟。

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