重力勘查在尋找鐵礦上的應(yīng)用分析

李峰

（中國(guó)冶金地質(zhì)總局第三地質(zhì)勘查院 山西太原 030002）

重力勘查在尋找鐵礦上的應(yīng)用分析

李峰

（中國(guó)冶金地質(zhì)總局第三地質(zhì)勘查院 山西太原 030002）

隨著我國(guó)礦產(chǎn)資源的持續(xù)發(fā)掘與開采，淺層、表層的礦產(chǎn)資源已生產(chǎn)殆盡，礦產(chǎn)勘查工作也向更為深層與復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境轉(zhuǎn)變，并對(duì)礦體勘查技術(shù)也提出了新的要求與標(biāo)準(zhǔn)。本文以重力勘查技術(shù)為切入點(diǎn)，就其在示例地區(qū)的鐵礦尋找應(yīng)用做相應(yīng)的分析，期望為我國(guó)鐵礦資源勘查效率與技術(shù)的提升提供有益的參考。

重力勘查；鐵礦勘查；剩余重力異常；密度差異

伴隨我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展與建設(shè)，對(duì)鐵礦資源的需求逐步增加，而鐵礦勘探是保障鐵礦資源儲(chǔ)量、進(jìn)行鐵礦開采工程的必要前提工作。但隨著多年來(lái)我國(guó)鐵礦勘查的展開與深入，目前在地表尋找鐵礦的工作也變得愈發(fā)困難，原有的磁測(cè)勘探法因其對(duì)隱伏鐵礦的低磁波動(dòng)不能準(zhǔn)確認(rèn)定，在斜磁化與風(fēng)化殼地區(qū)對(duì)鐵礦位置產(chǎn)量的推測(cè)不夠準(zhǔn)確等問題，已不能適應(yīng)現(xiàn)有找礦作業(yè)的技術(shù)需求。因此筆者以重力勘查技術(shù)為研究對(duì)象，就其在尋找鐵礦的具體應(yīng)用方式作相應(yīng)的分析研究。

1 重力勘查技術(shù)概論

重力勘查技術(shù)是地球物理勘探的一類分支方法，其通過檢測(cè)和圍巖有密度差別的礦體所發(fā)生的重力值異常波動(dòng)，達(dá)到認(rèn)定礦體在巖層中的具體位置、形狀性質(zhì)與大小數(shù)量的勘探目的，使得人們能對(duì)該地區(qū)的地質(zhì)情況與礦產(chǎn)儲(chǔ)量有一個(gè)具體精確的判斷，為后續(xù)的采礦工程奠定礦產(chǎn)勘測(cè)的基礎(chǔ)。相比于磁法勘查技術(shù)，重力勘查不受電磁干擾作用，只需要礦體與圍巖存在著一定的密度差異，其技術(shù)就能依照密度差產(chǎn)生的重力值異常與波動(dòng)進(jìn)行分析、演算與研究，從而推斷出礦體所在巖層中的具體位置與產(chǎn)量等情況，避免了磁法勘查中受電磁異常干擾而不能準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)或判斷礦體情形的缺陷，實(shí)現(xiàn)高效準(zhǔn)確尋找鐵礦的勘查目的。

2 重力勘查技術(shù)在尋找鐵礦上的具體應(yīng)用

2.1 勘查地區(qū)地質(zhì)、巖層密度條件概述

要研究重力勘查技術(shù)在尋找鐵礦上的應(yīng)用方法，就應(yīng)依照具體示例，透過所在地區(qū)的鐵礦勘查工作分析重力勘查技術(shù)的實(shí)際運(yùn)用策略。這里舉我國(guó)北部黃土高原中某一平坦地區(qū)為示例，其位于華北陸塊成礦帶，礦產(chǎn)資源豐富，其地段屬于巖漿活動(dòng)較強(qiáng)的中生代構(gòu)造，所產(chǎn)鐵礦大多為角閃巖相沉積形成的變質(zhì)巖。即在火山與沉積作用下形成，并受所在地區(qū)巖層構(gòu)造與層位的作用，歷經(jīng)長(zhǎng)期的變形變質(zhì)影響最終構(gòu)成的鐵礦。示例地區(qū)大部分為為黃土覆蓋，僅在少數(shù)地帶如老包山、巨羊坨等地，出露五臺(tái)群莊旺組、長(zhǎng)城系高于莊組等巖脈如圖1所示（圖1所反映的雖是剩余重力異常圖，但也反映了本地區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)，可作為參考）。

圖1 示例地區(qū)剩余重力異常圖

如前文所言運(yùn)用重力勘查技術(shù)的基礎(chǔ)是對(duì)礦體與圍巖存在密度差別，因此只有對(duì)礦體所在地區(qū)的巖層密度特性與差異有具體深入的勘查了解，才能進(jìn)行對(duì)重力值異常的分析推斷工作，最終確定出本巖層鐵礦的具體位置信息等。所以在示例地區(qū)進(jìn)行重力測(cè)量的前提是對(duì)其地質(zhì)密度情況的了解，通過收集各類地質(zhì)樣品并進(jìn)行詳細(xì)的測(cè)定，其所在地區(qū)的巖層物體的密度指數(shù)如表1所示。

依據(jù)表1，能夠發(fā)現(xiàn)磁鐵石英巖與圍巖存在著0.481×103kg/m3的密度差異，可以對(duì)此巖層采用重力勘查法進(jìn)行測(cè)量研究其重力值異常，從而判斷其巖層是否存在礦體以及礦體的具體信息。

表1 示例地區(qū)巖層各單位密度指數(shù)表

2.2 重力測(cè)量工作

進(jìn)行重力測(cè)量工作主要是用大比例尺是關(guān)鍵的技術(shù)工具，在本地區(qū)使用1：5萬(wàn)的比例尺，并設(shè)計(jì)測(cè)量的總精度控制在±0.200×10-5/s2范圍內(nèi)。測(cè)量點(diǎn)位以自由網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)分布，且不小于5點(diǎn)/km2。所測(cè)區(qū)域內(nèi)建設(shè)一個(gè)重力基點(diǎn)，與?、蚣?jí)基點(diǎn)相互聯(lián)系共同測(cè)量。實(shí)地測(cè)量中使用CG-5型高精度重力儀進(jìn)行具體測(cè)驗(yàn)，并將示例地區(qū)地形改正劃分為遠(yuǎn)、近、中三種類型區(qū)域，遠(yuǎn)區(qū)域地形改正又細(xì)分為一、二、三小區(qū)，遠(yuǎn)一區(qū)地形改正的半徑為500～2000m，收集1：10000DEM數(shù)據(jù)，從而得出5m×5m的高程數(shù)據(jù)體。遠(yuǎn)二區(qū)地改半徑為2～20km，收集1：50000DEM數(shù)據(jù)得出25m×25m數(shù)據(jù)體。遠(yuǎn)三區(qū)（半徑20～166.7km）建立1000m×1000數(shù)據(jù)庫(kù)。中區(qū)（20～50m）與遠(yuǎn)一區(qū)地改半徑相同，所收集數(shù)據(jù)與建立數(shù)據(jù)體也一致。近區(qū)（0～20m）則直接采用羅盤按8個(gè)方位進(jìn)行地形傾角的野外測(cè)量。對(duì)測(cè)量工作與數(shù)據(jù)的改正主要使用RGIS2006軟件進(jìn)行。

2.3 重力值異常結(jié)果

將重力值異常數(shù)據(jù)信息做整理歸納后，發(fā)現(xiàn)異常值整體，呈現(xiàn)東高西低、北高南低的走向，異常高值集中在地區(qū)西北部與東南部，反映了其區(qū)域基地底層埋深的變動(dòng)規(guī)律，例如西部重力異常值低下就是盆地地形的體現(xiàn)。但對(duì)重力異常的推斷是建立在排除掉重力值中與尋礦因素?zé)o關(guān)的數(shù)值，單純只依照礦體與圍巖密度不均產(chǎn)生的重力異常值的基礎(chǔ)上進(jìn)行。因此在實(shí)際分析判斷中應(yīng)研究去除區(qū)域地形影響后的重力異常值，依據(jù)剩余重力異常判別礦體性質(zhì)與分布。圖1所示的Ⅰ～Ⅸ范圍就是去除區(qū)域異常影響后的剩余重力異常高值地區(qū)。從圖1中可知重力異常值的走向呈北東、北西方向，圖內(nèi)共含9個(gè)重力異常高值地區(qū)。

2.4 對(duì)礦藏的尋找結(jié)果

磁鐵石英巖本身的密度較高，在剩余重力異常上的顯示一般表現(xiàn)為明顯的高異常值，因此結(jié)合本地地質(zhì)情況，可大致推斷剩余重力異常高值是由礦體所引發(fā)的，即鐵礦所在地區(qū)與剩余重力異常高值地區(qū)基本重合，因此其9條重力異常高值區(qū)也可視為含鐵建造帶。之后再對(duì)部分含鐵建造帶進(jìn)行鉆孔勘查，其中Ⅰ、Ⅳ含鐵建造帶均有尋找到了鐵礦體，例如Ⅰ號(hào)含鐵建造帶本身雖已有幾處開礦點(diǎn)，但依然發(fā)現(xiàn)數(shù)個(gè)可見礦，且各礦點(diǎn)在不同鉆孔位均能見礦。同時(shí)Ⅳ號(hào)含鐵建造帶南部凹陷區(qū)域雖不屬于建造帶范圍內(nèi)但因其局部重力異常值突出，對(duì)其進(jìn)行鉆孔也發(fā)現(xiàn)有可見礦?？梢娭亓睖y(cè)技術(shù)在示例地區(qū)發(fā)揮了較好的尋礦成果。依照此法可對(duì)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ號(hào)含鐵建造帶東北側(cè)與Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ含鐵建造帶進(jìn)行逐一鉆孔勘查，尋找到隱伏礦產(chǎn)的幾率與潛力極大。

3 結(jié)束語(yǔ)

使用磁法勘查技術(shù)在尋找掩埋深度不大或電磁干擾小的渠底效果尚佳，但隨著鐵礦勘查與挖掘采礦工程的推進(jìn)，淺層地表與穩(wěn)定地質(zhì)結(jié)構(gòu)的鐵礦資源已被開發(fā)殆盡，其技術(shù)已愈發(fā)不能適應(yīng)復(fù)雜深層地質(zhì)結(jié)構(gòu)的礦產(chǎn)探測(cè)需要。因此，在鐵礦勘查工作中善加利用重力勘查技術(shù)，發(fā)揮其尋找鐵礦作業(yè)中的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，才能有效推動(dòng)我國(guó)礦產(chǎn)資源的持續(xù)探查與發(fā)掘，保障社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的穩(wěn)定，并為鐵礦勘查技術(shù)的提升進(jìn)步提供應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。

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P631.1

A

1004-7344（2016）15-0175-02

2016-5-10

李峰（1981-），男，工程師，本科，主要從事地質(zhì)工作。