礦產(chǎn)勘查中的物化探技術(shù)應(yīng)用與地質(zhì)效果

劉長英

(河南省航空物探遙感中心,河南鄭州 450000)

礦產(chǎn)勘查中的物化探技術(shù)應(yīng)用與地質(zhì)效果

劉長英

(河南省航空物探遙感中心,河南鄭州 450000)

簡要總結(jié)我國目前金屬礦勘查的基本現(xiàn)狀,討論了20世紀(jì)80年代以來,我國資源勘查中常用和當(dāng)前比較先進(jìn)的一些物探、化探勘查方法的原理、特點(diǎn)及應(yīng)用現(xiàn)狀等,并簡要分析了各類技術(shù)應(yīng)用的地質(zhì)效能。

礦產(chǎn)勘查 物探技術(shù) 化探技術(shù) 地質(zhì)找礦

1 我國礦場勘查技術(shù)的發(fā)展

中國的礦業(yè)大發(fā)展是在新中國成立伊始,面對一窮二白的落后工業(yè)面貌,國家提出礦業(yè)先行的號召,以至之后的58年大躍進(jìn),全民找礦,建立起許多大型礦產(chǎn)基地和企業(yè)。應(yīng)該說這為新中國的國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)。

隨著全民找礦以及國家地質(zhì)找礦工作的深入,至二十世紀(jì)七八十年代,許多露頭礦和近地表礦已基本被查明。尤其是我國東部較發(fā)達(dá)地區(qū),自建國后地質(zhì)研究程度較高,地表淺部的露頭礦,易識別的礦越來越少,找礦難度日趨增大。在東部地區(qū)逐漸傾向于在已知礦區(qū)的周邊探礦以及深部隱伏礦的勘查,而中西部地區(qū)一方面繼續(xù)尋找淺表礦,另一方面采用新技術(shù)進(jìn)行隱伏礦的勘查。上世紀(jì)八十年代以來,隨著改革開放的實(shí)行和深入,在礦產(chǎn)資源勘查的理論和技術(shù)方面與國際的交流也迅速增加,尤其在基于找礦的物、化探勘查技術(shù)方面引進(jìn)了許多新的理論和技術(shù)方法。它們能有效地獲取隱伏礦存在的各種信息(巖性、物性、礦化、蝕變等),從而成為尋找隱伏礦的主要手段。結(jié)合這些新引進(jìn)的理論方法等,我國的物、化探工作者在消化吸收的同時(shí),也自主研究發(fā)展了一些適應(yīng)我國實(shí)際需要的新方法、新儀器等。筆者就這些勘查方法及其在我國的礦產(chǎn)資源勘查應(yīng)用中取得的實(shí)際效能做一綜合分析。

2 礦產(chǎn)勘查中的物探勘查技術(shù)

2.1 地震層析成像

所謂地震層析成像就是用醫(yī)學(xué)上的X射線CT理論,其通過地震波數(shù)據(jù)來反演地下物質(zhì)的物理性質(zhì)屬性,并一層一層的剖析繪制它的圖像。地震層析成像主要目的是確定地球內(nèi)部的精密結(jié)構(gòu)以及局部的不對稱性。地震層析成像技術(shù)起源于上個(gè)世紀(jì)三十年代,地震層析成像的技術(shù)理論相對比較成熟、剖析繪制出的圖像分辨比較率高、對底層探測的深度很大,特別是對深層地質(zhì)進(jìn)行探測時(shí)的優(yōu)勢很明顯,所以在能源礦產(chǎn)的勘探和地球內(nèi)部物理結(jié)構(gòu)的研究中得到了廣泛的應(yīng)用。從上個(gè)世紀(jì)八十年代開始逐漸把地震層析成像技術(shù)應(yīng)用到金屬礦的地球物理勘查中。這其中除了技術(shù)以及投資的因素以外,最主要的是金屬礦勘查和油氣等能源礦產(chǎn)勘查不一樣的要求所決定的。目前,我國不少勘探人員在金屬礦勘查中應(yīng)用了地震層析成像技術(shù),積累了大量的工作經(jīng)驗(yàn)。

2.2 航空地面甚低頻電磁法

礦產(chǎn)勘查中的甚低頻電磁法是我國上個(gè)世紀(jì)八十年代從國外引入并應(yīng)用的一種物探勘查方法。航空地面甚低頻電磁法的場源是頻率為十五到三十千赫茲的甚低頻軍事或者廣播電臺發(fā)射的電磁波,利用電磁感應(yīng)的原理,在空中、地面以及地下對其電磁場的空間分布進(jìn)行測量,從而得到淺層地質(zhì)體的良導(dǎo)電地質(zhì)體、不同地段電性的差異以及地下構(gòu)造信息的一種電磁勘探技術(shù)。利用這一原理,航空地面甚低頻電磁法能夠擁有確定良導(dǎo)斷裂破碎帶,腐蝕變質(zhì)帶,尋找含礦的構(gòu)造,確定礦化范圍具的能力。甚低頻電磁法儀器設(shè)備比較簡單,在野外進(jìn)行觀測方法非常簡單,能夠處理速的處理收集到的資料。在運(yùn)用航空地面甚低頻電磁法的過程中要注意地形和電纜等對收集數(shù)據(jù)的干擾。

2.3 物探勘查技術(shù)中的瞬變電磁法

物探勘查技術(shù)中的瞬變電磁法是電磁測深技術(shù)的一種,瞬變電磁法和大地電磁測深相比有很大的區(qū)別。瞬變電磁法以電磁感應(yīng)理論作為基礎(chǔ),通過對探測物質(zhì)感生渦流場在其周邊環(huán)境形成的二次電磁場隨著時(shí)間產(chǎn)生變化特征的研究,對探測物質(zhì)的空間形態(tài)做出大致的推測,這樣探測的目的就得以實(shí)現(xiàn)。所以的瞬變電磁法對于探測導(dǎo)電性高的大體積礦體的效果和能力特別突出。除此之外,瞬變電磁法還可以有探測深度達(dá)到500m左右的礦體,瞬變電磁法受地形的影響非常小,對施工環(huán)境要求也不高,操作比較方便。一次在地理環(huán)境比較復(fù)雜的礦區(qū)瞬變電磁法得到了普遍的應(yīng)用。

2.4 物探勘查技術(shù)中的淺層地震技術(shù)

物探勘查技術(shù)中的淺層地震技術(shù)屬于地震勘探技術(shù)的一種,淺層地震技術(shù)是采用人工激發(fā)的彈性波在礦石中的傳播來對地下礦石結(jié)構(gòu)信息做出研究的一種技術(shù)。淺層地震技術(shù)最早是被用于油氣勘查的,現(xiàn)階段淺層地震技術(shù)在油氣勘探中仍是主導(dǎo)的技術(shù)。淺層地震技術(shù)探測深度可以達(dá)到地表以下三千米,比一般的方法都要深。國外在二十世紀(jì)六七十年代就在金屬礦區(qū)開展了了地震勘探試驗(yàn),總的來說,我國在金屬礦勘探方面,淺層地震技術(shù)還未達(dá)到預(yù)期的效果。

3 礦產(chǎn)勘查中的化探勘查技術(shù)

3.1 化探勘查技術(shù)中的汞氣測量及熱釋汞量法

汞和汞的化合物的化學(xué)性質(zhì)有著兩個(gè)方面的特征：第一,就是汞是親硫的元素。這就使汞在生成礦的過程中,汞以不同的形式分散進(jìn)到不同的硫化物,這樣汞呈高度的游離態(tài);第二,汞和汞的化合物所形成的蒸氣壓比較高,與自然界中另外的金屬元素相比較,汞的揮發(fā)性非常強(qiáng)。汞非常容易于被從其他汞的化合物中被還原成單質(zhì)汞,而單質(zhì)汞汞在較大氧化還原電位以及酸堿介質(zhì)中是比較穩(wěn)定的。汞的穿透力較強(qiáng),一般情況下,從地底上升從幾百米甚至幾千米的汞蒸汽,可以通過種種一直到達(dá)地球表面,盡管覆蓋物的厚度比較大,在地球表面的表土壤中仍能檢測到有汞的異常顯示。當(dāng)直接采樣的介質(zhì)是氣體的時(shí)候,受到外界溫度、環(huán)境以及降雨等自然因素的影響較大,再加上實(shí)際操作比較繁瑣,容易導(dǎo)致錯誤的發(fā)生,這就會導(dǎo)致測量結(jié)果的重現(xiàn)性不能達(dá)到預(yù)期的要求。汞蒸汽測量其實(shí)是一種間接找礦的方法,所以它沒有直接找礦的方法準(zhǔn)確度高,也遠(yuǎn)不如直接找礦法應(yīng)用的廣泛。土壤汞量法的重現(xiàn)性比較好,熱釋汞量法的操作簡單、重現(xiàn)性好、投資少,而且土壤汞量法具有較強(qiáng)的及時(shí)性,所以其應(yīng)用前景很廣泛,是二十世紀(jì)冶金地質(zhì)化探工作中比較重要的突破和創(chuàng)新。因?yàn)楣徒鹪谠刂芷诒碇?很多化學(xué)性質(zhì)都很相似,比如離子半徑、電價(jià)都很相似,汞異?；蛘吖V化使汞作為金的重要遠(yuǎn)程指示元素對金礦勘查具有巨大的指示意義。

3.2 化探勘查技術(shù)中的金屬活動態(tài)提取法

這種方法的主要理論依據(jù)就是金屬礦床本身和它的圍巖中,和礦相關(guān)的超微細(xì)金屬及其金屬化合物,在地下水、水蒸發(fā)、地氣流以及濃度梯度等不同營力的共同作用下向地表發(fā)生遷移。一些疏松物的地球化學(xué)障或者上覆土壤可以捕獲到達(dá)地表以的礦相關(guān)的超微細(xì)金屬及其金屬化合,從而形成活動態(tài)疊加含量。該種方法中提取的金屬是地化樣品中呈現(xiàn)離子態(tài)的一種,其中也包含超微細(xì)金屬,金屬活動態(tài)提取法是跟對金屬活動態(tài)本身不相同的特性來提取。所以,對找尋形成離子形式比較困難而常常以超微細(xì)活動態(tài)的形式存在的金的效果比較突出。這和中國學(xué)者在開始提出金屬活動態(tài)提取法主要用于尋找稀有金屬中的金大致相同。

4 結(jié)語

目前礦產(chǎn)勘查的發(fā)展方向就是利用綜合勘查技術(shù)來實(shí)現(xiàn)對礦的預(yù)測和勘探,這就需要不同勘查手段相互結(jié)合,相互協(xié)調(diào),最大限度的排除可疑的預(yù)測結(jié)果,而只用單一的物探或者化探的手段去是不可能實(shí)現(xiàn)隱找礦預(yù)測。在運(yùn)用物化探方法時(shí)一定要以采礦預(yù)測地段的成礦地質(zhì)背景為前提,物化探信息一定要結(jié)合工作區(qū)的成礦地質(zhì)條件進(jìn)行解釋。在進(jìn)行物化勘探的時(shí)候,一定要根據(jù)工作區(qū)的實(shí)際情況,采取不同的物化勘探方法,而不能只使用一種物化勘探方法進(jìn)行勘探,這樣才可以解決地質(zhì)與找礦實(shí)際中遇到的問題。

[1]高延廣.危機(jī)礦山接替資源勘查中方法技術(shù)戰(zhàn)略思考[J].《中國礦業(yè)》,2006(10):16-18.

[2]宋建潮,王恩德,張承帥等.遼寧桓仁矽卡巖型銅鋅礦床成礦模式及深部預(yù)測[J].《地質(zhì)與資源》,2007(4):280-283.

[3]陳毓川,常印佛,裴榮富等.中國成礦體系與區(qū)域成礦評價(jià)[M].北京:地質(zhì)出版社,2007(4):623-635.

劉長英(1968年10月—),女,大學(xué)本科學(xué)歷,工程師職稱,目 前主要從事找水打井、礦產(chǎn)壓 復(fù)工作。