深部金屬礦產(chǎn)資源地球物理勘查探析

廉春姬

【摘 要】隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速持續(xù)發(fā)展，需要大量資源的消耗，而當(dāng)今常用性金屬大宗礦產(chǎn)資源的緊缺形勢正在日益加劇。因此，急需加強(qiáng)危機(jī)礦山的深部和外圍的找礦工作，發(fā)現(xiàn)接替資源，延長礦山壽命。實(shí)踐證明，采用地球物理勘查技術(shù)進(jìn)行深部金屬礦產(chǎn)資源勘查具有良好的效果，本文即通過實(shí)例重點(diǎn)探討了地球物理在深部金屬礦產(chǎn)資源勘查中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】深部金屬礦產(chǎn)；地球物理；找礦；成礦

一、地球物理勘查技術(shù)應(yīng)用于深部金屬礦產(chǎn)資源中的作用

（一）開展深部地學(xué)填圖，優(yōu)選深部找礦靶區(qū)

1、確定沉積蓋層構(gòu)造和風(fēng)化層的厚度，研究基底的起伏變化。俄羅斯奧羅尼日結(jié)晶地塊的銅、鎳礦床與前寒武紀(jì)結(jié)晶基底的基性一超基性侵入巖有密切相關(guān)，而該基底上普遍覆蓋有300m左右的中一新生代沉積建造。為探明基底起伏變化，利用1：5萬重磁資料進(jìn)行深部填圖、并結(jié)合鉆孔資料查明了基底起伏，圈定了多個(gè)重要的具有深部找礦潛力的有利靶區(qū)。

2、進(jìn)行深部巖性填圖，確定賦礦層位

基于金屬礦床的形成與分布與花崗巖體、基性一超基性侵入巖體有著直接或間接的關(guān)系，故利用地球物理方法可以進(jìn)行深部巖性填圖，確定不同物理屬性巖體的異常場展布和形態(tài)。

（二）直接尋找深部隱伏盲礦體

對(duì)一些與圍巖有著明顯物性差異的深部隱伏礦體，航空和地面地球物理方法可以用來直接找礦，特別是低空飛行、或利用直升機(jī)進(jìn)行的高精度地球物理探測。國土資源部航遙中心在大冶鐵礦區(qū)進(jìn)行的大比例尺直升機(jī)航空磁法和電磁法測量，并依據(jù)精細(xì)解釋結(jié)果布設(shè)的鉆孔，已有三孔見礦。

利用已有鉆孔，進(jìn)行井中地球物理勘查，可以直接探查井旁具有良導(dǎo)體、高密度的金屬礦體。西方國家非常重視井中地球物理方法，如井中激電、井中TEM 等方法。

二、深部金屬礦產(chǎn)資源地球物理勘查技術(shù)的研究現(xiàn)狀

在我國貴重、有色金屬礦產(chǎn)資源探測方面，地球物理勘探是最重要的技術(shù)手段之一，在該領(lǐng)域的技術(shù)水平直接關(guān)系到我國有色金屬新世紀(jì)資源探測的水平。因此，研究開發(fā)有色金屬地球物理勘查新技術(shù)是我國資源調(diào)查的重要技術(shù)保證之一。我國有色礦產(chǎn)資源勘探的找礦重點(diǎn)地區(qū)多集中在中高山區(qū)，而銅、鎳、鉛、鋅等金屬硫化物礦床及與硫化物有關(guān)的金銀礦床是這些重點(diǎn)找礦區(qū)的重點(diǎn)礦種，重力、地面磁法、電法、大功率充電、電磁法等是尋找這類礦產(chǎn)資源的最常用的勘探方法。

三、我國應(yīng)用地球物理勘查技術(shù)在深部金屬礦產(chǎn)資源勘察中的應(yīng)用實(shí)例

（一）大冶銅綠山礦床

1、礦區(qū)概況及地質(zhì)背景

銅綠山礦區(qū)位于長江中游南岸，長江中下游的鄂城—大冶—瑞昌鐵、銅、金成礦帶的西北部、陽新巖體的西北端，且?guī)r體以低硅、富堿質(zhì)、低鐵鎂為特征，屬于淺-超淺成侵入的巖株。礦區(qū)地層主要為下三疊統(tǒng)大冶組碳酸鹽巖（T1dy1～7），呈隱伏狀沿NNE向構(gòu)造排列的斷塊狀出現(xiàn)，與成礦關(guān)系最為密切的主要有第5、第6巖性段的大理巖和白云質(zhì)大理巖；主要控礦構(gòu)造為印支期的NWW向斷裂-破碎帶構(gòu)造和NNE向褶皺-斷裂構(gòu)造帶。

該礦床以富銅鐵、伴生（共生）金、銀、鈷、規(guī)模大而著稱。隨著大規(guī)模的開采，可采礦量銳減。據(jù)保守估計(jì)，銅綠山礦床保有儲(chǔ)量僅能維持12～15年，特別是大露天采礦場即將閉坑，全部轉(zhuǎn)為地下坑采，生產(chǎn)成本將大幅度上升，故對(duì)礦山的可持續(xù)發(fā)展形成了嚴(yán)重的威脅。因此，在礦區(qū)深部、外圍找到接替資源，增加礦山工業(yè)儲(chǔ)量已成為銅綠山礦床壽命能否延伸所面臨的重要任務(wù)。

2、地球物理方法在深部金屬礦勘查中的效果

由于礦區(qū)第四系及人為覆蓋嚴(yán)重，常規(guī)地質(zhì)方法已很難發(fā)揮作用，所以，物探工作就顯得格外重要，在找礦勘探進(jìn)程中，具有大探測深度的混合場源電磁儀2EH24發(fā)揮了關(guān)鍵作用。該儀器是大地電磁（MT）和可控源音頻大地電磁（CSAMT）的結(jié)合體，采用可控源以彌補(bǔ)天然場信號(hào)微弱及不穩(wěn)定性，并且克服了天然場源在1kHz和10Hz附近信號(hào)差（噪聲洞）的固有問題。通過采集地下地質(zhì)體對(duì)天然場源或人工場源的電磁響應(yīng)，并經(jīng)相應(yīng)處理建立地下電性結(jié)構(gòu)，其有效探測深度達(dá)1km以上。

根據(jù)鉆孔打到實(shí)際礦體情況分析，28線23點(diǎn)以西未封閉的異常為礦致異常的可能性極大。在銅綠山其他礦體上進(jìn)行的EH24探測，亦取得了較好的效果。

（二）遼寧紅透山礦床

1、礦區(qū)概況及地質(zhì)背景

遼寧清原地區(qū)太古宙花崗綠巖體發(fā)育，是我國最早界定的太古宙綠巖帶.紅透山礦床就產(chǎn)出在該綠巖帶中，該礦床為海底火山噴發(fā)型塊狀硫化物銅、鋅礦床。紅透山礦床屬層控類型，由于礦體所處的構(gòu)造部位和空間位置不同，以及在多期復(fù)雜的變質(zhì)作用下產(chǎn)生部分塑性流變、重熔、遷移、富集，部分形成了脈狀、桶狀、扁豆?fàn)睢⒚}群狀等形狀礦體。紅透山礦床具有延深大于延長的特點(diǎn)，目前礦山的開采深度已大于1300m，是一個(gè)典型的深部礦床。具有50年開采歷史的紅透山銅礦曾形成四個(gè)生產(chǎn)坑口，但目前僅有紅透山坑口在維持生產(chǎn)，礦山陷入“硐老山空”的局面，已屬于資源危機(jī)礦山，進(jìn)行深部找礦已勢在必行。

2、地球物理方法在深部金屬礦勘查中的效果

由于自然電位法的探測能力較淺，隨著找礦程度的不斷提高，找礦難度越來越大，勘探方法也由淺部向深部轉(zhuǎn)變。因此，需要勘探深度更大、穿透性更強(qiáng)的方法，如大功率TEM和CSAMT在紅透山相繼開展探測.在紅透山礦區(qū)東部的小西堡、果園和樹基溝等區(qū)進(jìn)行的TEM工作，使用加拿大Geonics公司生產(chǎn)的TM67大功率瞬變電磁系統(tǒng)，配有3D接受線圈，最大發(fā)射功率可達(dá)4500W，采用定源回線裝置，大大增加了探測深度，最深可達(dá)1000m。

四、深部金屬礦地球物理勘查技術(shù)的最新進(jìn)展

地質(zhì)找礦是一項(xiàng)周期長、難度大、風(fēng)險(xiǎn)大和回報(bào)大的復(fù)雜系統(tǒng)工程。這些特點(diǎn)在尋找隱伏深部金屬礦床時(shí)表現(xiàn)尤為明顯。隨著地質(zhì)工作的研究程度的提高，大多數(shù)出露和近地表礦床已被發(fā)現(xiàn)，尋找隱伏的和埋藏較深的礦床就成為急待解決的問題。

（一）基于GIS的成礦預(yù)測技術(shù)

如何從各種不同來源的信息中提取有用信息進(jìn)行綜合處理和綜合分析，達(dá)到礦產(chǎn)預(yù)測目的，一直是地學(xué)界探討的問題。地理信息系統(tǒng)（簡稱GIS）的空間多源信息處理技術(shù)為信息找礦提供了有力的工具，它是用多源信息復(fù)合技術(shù)對(duì)不同來源的地學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理與綜合分析，能夠極大提高找礦預(yù)測的工作效率，這主要體現(xiàn)在高質(zhì)量高效率的成圖、高水平的數(shù)據(jù)管理及強(qiáng)大的空間分析能力。

GIS在地質(zhì)找礦領(lǐng)域中的初步應(yīng)用始于80年代中期，一些數(shù)學(xué)地質(zhì)專家、遙感地質(zhì)專家如AgterbergAP、Bonham-Canter等人應(yīng)用GIS技術(shù)從多源信息數(shù)據(jù)中提取找礦信息，通過綜合分析研究，進(jìn)行礦產(chǎn)預(yù)測。隨后，利用GIS進(jìn)行成礦預(yù)測的研究和應(yīng)用也相繼展開。

（二）礦床定位技術(shù)優(yōu)化組合評(píng)價(jià)體系

在成礦預(yù)測的基礎(chǔ)上，通過研究基于GIS的隱伏礦床多元多維成礦信息提取、篩析過濾、綜合判譯、定位定量預(yù)測技術(shù)，在不同類型礦床上進(jìn)行方法技術(shù)組合的試驗(yàn)研究，總結(jié)出一套適用不同地質(zhì)環(huán)境、不同礦種、不同成礦類型的勘查技術(shù)方法體系，掌握大型—超大型礦床定位預(yù)測和定量評(píng)價(jià)的關(guān)鍵技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)礦體三維定位預(yù)測和定量評(píng)價(jià)。

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