地球物理法在金屬礦勘查中的應(yīng)用

劉 犇，陳旭虎

（錫林郭勒盟山金阿爾哈達(dá)礦業(yè)有限公司，內(nèi)蒙古 錫林郭勒 026300）

隨著各行各業(yè)對(duì)于金屬資源需求量的顯著增加，社會(huì)各界對(duì)金屬的需求一度出現(xiàn)了供不應(yīng)求的局面，為了能夠解決供需關(guān)系的不平衡性，需要能夠進(jìn)一步勘查金屬資源，并且對(duì)于金屬礦產(chǎn)挖掘深度等進(jìn)行進(jìn)一步的考量。隨著勘查難度的增加，人們發(fā)現(xiàn)如果積極應(yīng)用地球物理法，可以達(dá)成在應(yīng)用過(guò)程中的顯著進(jìn)步，因此，為了能夠正確的使用該方法，為金屬礦產(chǎn)的勘查工作進(jìn)行準(zhǔn)備，有關(guān)研究人員開(kāi)始了不斷開(kāi)拓和研究的進(jìn)程[1]。

1 地球物理法的常用技術(shù)概述及介紹

隨著中國(guó)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，現(xiàn)代科技開(kāi)始向縱深方向發(fā)展，為了能夠使用更多的技術(shù)手段達(dá)成金屬礦產(chǎn)勘查的進(jìn)步，需要能夠參考金屬礦產(chǎn)的獨(dú)特性，并且依據(jù)其屬性進(jìn)行電磁感應(yīng)的勘查和分析工作。一般而言，目前比較流行的勘查方式有以下三種：

1.1 大深度高分辨電磁測(cè)量技術(shù)

中國(guó)目前已經(jīng)掌握了多種多頻同步電源技術(shù)，利用更加密集的頻率電源，使用大功率勵(lì)磁穩(wěn)流電源，實(shí)現(xiàn)高精度的混合同步關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用成果。各研究單位著眼于利用混合技術(shù)開(kāi)發(fā)更加具有個(gè)性化的、甚至具備自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的大功率多功能電磁探測(cè)系統(tǒng)。在正常使用的時(shí)候，利用供給電流，結(jié)合有效探查深度進(jìn)行自然磁場(chǎng)的選擇。目前我國(guó)的供給電流已經(jīng)能夠達(dá)到國(guó)外同類型儀器平均電流強(qiáng)度的2～3 倍左右，并且其有效勘查深度已經(jīng)逐漸延伸到1000m 左右。由于系統(tǒng)能夠探測(cè)到電磁場(chǎng)更強(qiáng)的自然磁場(chǎng)，所以在獲得電阻率和充電性方面顯然更加具有優(yōu)勢(shì)。

1.2 可控源音頻大地電磁勘查法

這種利用可控制源頭的音頻電磁原理進(jìn)行探查的方式，又被稱為CSAMT 方法，人工源電磁勘查法的提出，是借由地面人工產(chǎn)生的電磁波，實(shí)現(xiàn)對(duì)于大地的傳導(dǎo)作用，并且最終實(shí)現(xiàn)地下礦物勘查的過(guò)程，人們?cè)诶迷摯蟮仉姶趴辈榧夹g(shù)進(jìn)行地下礦物勘查的時(shí)候，勘查人員使用該技術(shù)，利用20KW 功率的接地極發(fā)射電磁波，約定0.2～8000 赫茲的電磁波，在進(jìn)行電磁勘查的過(guò)程中，利用電磁波的頻率進(jìn)行三維分布的模擬模型構(gòu)建。要注意利用不同監(jiān)測(cè)點(diǎn)的電磁波傳播方向，使用模型計(jì)算、推導(dǎo)公式，并且進(jìn)行三維分布的特征推斷。根據(jù)地下金屬特征，尋找受控源音頻大地電磁位置，實(shí)現(xiàn)精確電磁定位。利用這種方式定位的探測(cè)深度最小為十幾米，最大時(shí)則可達(dá)2500 米以上，這種電磁波的優(yōu)勢(shì)在于其具有極強(qiáng)的抗干擾能力，并且具有較強(qiáng)的穿透性。正是因?yàn)殡姶挪ǖ拇┩感蕴攸c(diǎn)，所以這種勘查方式具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，尤其在偏遠(yuǎn)山區(qū)的金屬礦產(chǎn)勘查時(shí)，能夠適應(yīng)當(dāng)?shù)乇容^復(fù)雜的地形和地貌[2]。

1.3 大功率激發(fā)極化法

大功率激發(fā)極化法，又稱IP、SIP、CR 方法，采用這種大功率方式，能夠在進(jìn)行金屬礦產(chǎn)勘查的時(shí)候，使用更大的電能，實(shí)現(xiàn)大功率發(fā)電對(duì)地下磁場(chǎng)的精準(zhǔn)勘查。利用這種方法，達(dá)成更好的時(shí)效性和適應(yīng)能力，由于電能的功率可以達(dá)到極大化，因此，在對(duì)含硫金屬的勘查時(shí)，也能夠產(chǎn)生很好的效果。在實(shí)際勘查的過(guò)程中，利用廣泛的交流，實(shí)現(xiàn)更好的勘查需求，并且能夠適用更加復(fù)雜的地形和地理地貌，實(shí)現(xiàn)多種金屬礦產(chǎn)的開(kāi)采和探查。

2 地球物理學(xué)方法進(jìn)行金屬礦產(chǎn)勘查的關(guān)鍵點(diǎn)

在利用地球物理學(xué)方法進(jìn)行勘查的時(shí)候，由于多年的研究和努力已經(jīng)實(shí)現(xiàn)地球物理學(xué)方法的主體勘查體系，所以時(shí)間短、效率高的勘查優(yōu)勢(shì)已經(jīng)逐漸凸顯。研究者通過(guò)金屬勘查取得了豐碩的研究成果，并且在現(xiàn)代金屬資源的充分利用和開(kāi)發(fā)過(guò)程中，贏得了很多關(guān)于該問(wèn)題的積極思考。由于現(xiàn)代地球物理學(xué)勘查方式中的金屬礦產(chǎn)勘查仍舊在發(fā)展進(jìn)程中，因此，多個(gè)方面的勘查技術(shù)都存在著可進(jìn)步的空間。

2.1 電磁感應(yīng)技術(shù)

地球物理法探查利用的是電子感應(yīng)技術(shù)，在使用過(guò)程中對(duì)周圍的環(huán)境進(jìn)行逐一清理，防止電磁干擾，防止勘查錯(cuò)誤。地球物理法探測(cè)礦產(chǎn)存在的位置和深度，確定電磁感應(yīng)的引導(dǎo)方向，并對(duì)于電磁干擾等予以更好的消除，確保電磁反應(yīng)能夠達(dá)到更深的深度以及更好的精確度。

2.2 處理好勘查技術(shù)的多種影響因素

由于金屬礦產(chǎn)所處的地形非常復(fù)雜，而且一般處于山區(qū)里的坑道會(huì)對(duì)于勘查帶來(lái)諸多不便，這些坑道在勘查時(shí)不可避免地影響人的所處位置，影響勘查儀器的所處距離和位置，在利用相對(duì)位置的同時(shí)，使用地球物理法進(jìn)行金屬礦產(chǎn)的勘查，同樣受到很多影響因素的影響。正是因?yàn)槿绱?，才更要通過(guò)正確操作儀器，合理的維護(hù)和使用儀器，做好從源頭上抓住問(wèn)題的根本方式，在工作中能更好的規(guī)避其所存在的影響，促使地球物理法的勘查深度更深，精度更為精準(zhǔn)，達(dá)到勘查的高效性。

圖1 地球物理勘查法模型示意圖

3 地球物理法勘查的發(fā)展技術(shù)

地球物理勘查有很好的發(fā)展前景，近幾年來(lái)，已經(jīng)在多個(gè)金屬礦區(qū)和復(fù)雜的礦區(qū)探測(cè)中得到了廣泛的應(yīng)用地球物理勘查作為一種非常新穎的技術(shù)，適應(yīng)了現(xiàn)代社會(huì)的實(shí)際需求。因此人們對(duì)于地球物理勘查法越來(lái)越重視，并認(rèn)為應(yīng)當(dāng)加大勘查的深度和精度，抓住技術(shù)上的難題逐漸攻關(guān)，在對(duì)地層的認(rèn)識(shí)更為深入的同時(shí)，利用地球物理勘查法解決一些復(fù)雜金屬礦區(qū)的勘查問(wèn)題，并要求能夠區(qū)分金屬礦區(qū)和其他礦區(qū)之間的區(qū)別。因此，地球物理法的勘查將有以下幾個(gè)主要的發(fā)展走向。

3.1 區(qū)分金屬礦產(chǎn)和非金屬礦產(chǎn)

目前大部分的地球物理法勘查方向均在于金屬礦產(chǎn)，本文所探討的也主要是與金屬礦產(chǎn)相關(guān)的探查方法，但事實(shí)上在利用金屬物理法勘查礦產(chǎn)的過(guò)程中，必須要充分的認(rèn)識(shí)地形，要了解地形和地層，以及周圍地質(zhì)環(huán)境，對(duì)礦產(chǎn)形成的影響。有效地區(qū)分金屬礦產(chǎn)和非金屬礦產(chǎn)，杜絕非金屬礦產(chǎn)的干擾，并且能夠找到非金屬礦產(chǎn)相對(duì)應(yīng)的勘查辦法。在對(duì)周圍的地層環(huán)境極為熟悉的情況之下，礦物的勘查會(huì)更加順利，能夠確保礦產(chǎn)的基本形態(tài)以立體化的形式呈現(xiàn)在開(kāi)采人員面前。

3.2 與地質(zhì)工程相結(jié)合的勘查

大部分的勘查對(duì)象都要求能夠充分的認(rèn)識(shí)地層結(jié)構(gòu)，在使用地球物理法時(shí)與地質(zhì)工程相結(jié)合，就能在專業(yè)地質(zhì)人員的幫助之下，有更加詳盡的勘查辦法。為了能夠精準(zhǔn)地找到所需要的基礎(chǔ)資源，勘查人員有必要要求在精準(zhǔn)的勘查工作之中，將所需要的金屬資源作為勘查的主要對(duì)象，并能夠解釋地層中不同的金屬礦產(chǎn)和非金屬礦產(chǎn)分布的具體情況。既不耽誤尋找的主要金屬礦產(chǎn)開(kāi)采，同時(shí)還可以為整個(gè)地形的礦產(chǎn)開(kāi)采奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，為其他礦產(chǎn)的開(kāi)采提供可能[3,4]。

3.3 間接找礦的地球物理勘查法

間接找礦技術(shù)可能是未來(lái)發(fā)展的一個(gè)重要方向，使用地球物理法，勘查礦產(chǎn)方向和礦產(chǎn)內(nèi)容時(shí)，可找出金屬資源與非基礎(chǔ)資源，并根據(jù)金屬礦產(chǎn)的特性，對(duì)地層進(jìn)行進(jìn)一步的勘查，得到立體化的數(shù)據(jù)和結(jié)果。當(dāng)然這一勘查的方向可能會(huì)有一定的難度，具有一定的失敗率，但是隨著技術(shù)的不斷成熟，間接勘查的方向?qū)?huì)更為成熟，對(duì)于金屬礦產(chǎn)在一定類型地質(zhì)構(gòu)造中的形成，以及物理探測(cè)方法，地層主要構(gòu)造等等都會(huì)有更深入的了解，以便于地球物理勘查法能夠贏得更加多樣化的使用可能。研究人員將致力于地球勘查法對(duì)立體化勘查環(huán)境和勘查結(jié)果的應(yīng)用，并找到未來(lái)發(fā)展的可行性保障。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在使用地球物理法在金屬礦勘查過(guò)程中實(shí)現(xiàn)勘查目標(biāo)的同時(shí)，研究人員和技術(shù)人員應(yīng)事先交底，利用該方法勘查最需要得到的金屬礦產(chǎn)結(jié)論，有效地區(qū)分金屬礦產(chǎn)和非金屬礦產(chǎn)，并達(dá)成在特定類型地質(zhì)構(gòu)造中形成物探結(jié)論的最終目的。要求野外勘查人員在勘查機(jī)器上進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)，引進(jìn)先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，加快儀器的全面改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)技術(shù)和設(shè)備的同步進(jìn)步，并且在精準(zhǔn)的金屬礦產(chǎn)勘查方面提供強(qiáng)有力的保證，提升地球物理法勘查的成功率、降低失敗率，并為礦產(chǎn)開(kāi)采奠定堅(jiān)實(shí)的實(shí)踐基礎(chǔ)。在未來(lái)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的金屬礦產(chǎn)勘查，將是地球物理法勘查人員的主攻方向，并有望取得更好的發(fā)展成果。