隱伏礦勘查技術發展的重要性

摘 要：通過分析國內外礦產資源現狀，指出礦產資源是制約我國經濟建設發展的主要瓶頸，只有提高礦產勘查技術，從更多的難辨礦和隱伏礦中尋找礦產資源，提高國家資源儲量，才能有利于國家經濟建設。同時指出EH4電導率電磁測深法，可控源音頻大地電磁測深法（CSAMT）是隱伏礦勘查的重要手段。

關鍵詞：隱伏礦 電磁勘查 CSAMT EH4

中圖分類號：P62文獻標識碼：A文章編號：1674-098x（2013）05（c）-0085-02

目前，隨著經濟建設的高速發展，各種資源的需求量越來越大，特別是在不可再生的礦產資源方面，供給量和需求量形成了明顯的反比，有色金屬在國際寡頭的壟斷下，礦產價格節節攀升，嚴重影響了國民經濟建設和發展，這就對礦產勘查提出了更高的要求，向深部尋找更多的隱伏礦和難辨礦是當前勘探工作的主要任務，EH4電導率電磁測深法，可控源音頻大地電磁測深法（CSAMT），是目前國內比較有效的隱伏礦勘查技術。

1 隱伏礦勘查的緊迫性和必要性

1.1 國內需求形勢

2003年至2009年，中國一次能源、粗鋼、銅、鋁消費量分別增長了77%、118%、100%和139%，這種增長速度是人類歷史上不曾有過的。2009年，全球19%的能源、47%的鋼、36%的銅和鋁被中國消費掉了。更為重要的是，全球每年主要礦產新增需求的80%以上來自于中國，而國內資源供應難以滿足如此快速增長的需求，進口依存度不斷攀升。2011年，我國鐵礦石的對外依存度為56%，進口量達到6.86億t，10年間，年均復合增長率達到22%。

1.2 國內生產形勢

目前，現有國有礦山中，有30%的煤礦、40%的石油、40%的有色金屬和50%的鐵礦將面臨資源枯竭；大中型礦山有2/3進入衰老期，而其中近1/3面臨資源枯竭。盡管我國鐵礦石原礦產量一直攀升，由2001年的2.17億t增長至2011年的13.27億t，年均復合增長率為19.9%。但國內礦山鐵礦石品位低，現華北地區部分礦山的開采品位已降到17%以下，并且埋藏在地下100m以下，開采成本高，平均達到了100美元一噸，明顯高于國際三大礦山（力拓、必和必拓、淡水河）的成本價50美元。只有通過加快礦山建設步伐，挖掘老礦山生產潛力，爭取我國鐵礦石原礦產量進一步增長，到2015年全國鐵礦石原礦產量將增至15億t，達到40%的鐵礦資源自給率的目標。

1.3 國際價格形勢

中國是全球鋼鐵最大的生產國，鐵礦石的需求量自然也是世界上最大的國家之一。中國對全球三大鐵礦石巨頭（淡水河谷、力拓、必和必拓）的依賴度超過60%。統計數據顯示，2011年，力拓、必和必拓兩大礦山的利潤超過了中國77家大中型鋼企800多億人民幣的利潤總和。僅巴西淡水河谷一家，2011年的凈利潤為228.85億美元，相當于18個寶鋼，是同年中國A股上市鐵鋼企業合計凈利潤的7倍，等于A股上市鋼鐵公司過去5年的總利潤。在過去幾年中，中國鋼企雖然發展迅速，但是在與鐵礦石巨頭談判中卻不能占據優勢，不得不接受不斷上漲的原材料成本，在諸多因素的共同作用下，全球礦產品價格一路飆升。2002年至2012年，我國鐵礦石年均到岸價從24.8美元/t上漲到2013年4月的178.05美元/t，增長了618%；近年來由于受金融危機的影響有所下降，但仍然維持在140美元附近，約為人民幣1000元上下。2003年至2008年五年間，由于國際礦業公司的漲價，我國礦產品進口多付出4400億美元，換算為3.3萬億元，相當于當年廣東省一個省的GDP。其中在2008年我國礦產品進口就多付了1.25萬億元，鐵礦石進口就占支出的3430億元。

2 勘查方法及技術的更新

就勘查手段而言，物化探技術可以勘查肉眼看不到的地下地質——構造特征，發現元素乃至原子結構層面的成礦信息，大大豐富了找礦標志的內涵和外延。根據礦產埋藏深度的劃分，將隱伏礦分為1，淺部隱伏礦，產出深度為0～300 m，這個深度較淺，使用一般的物化探方法便能探測，2較深部隱伏礦，產出深度為300～500 m，3深部隱伏礦，產出深度為500～2000 m，在這個深度范圍，傳統勘查方法難以奏效。如今，中國礦產資源開發深度平均在350 m左右，而國外的礦產開采手段都在1000 m左右如：南非蘭德金礦，已超4000 m，加拿大薩德伯里銅鎳礦開采已超2000 m，中國遼寧紅透山銅礦勘查深度只有1300 m，所以為了提高礦產開采量及儲量對新的勘探技術提出了更高的要求。目前，一些國家已提出了地球的玻璃體計劃，并且，固體礦產勘查鉆孔的深度可達4000 m，且定向性好，成本低；英國三維激光填圖公司（3DLM）已開發出了高效率的激光填圖系統TopeyeTM，大大提高了勘查的成功率，降低了成本，擴大了找礦空間。然而，我國隱伏礦勘查和采礦技術方法發展緩慢且多具有間接性，導致找礦的周期長、費用成倍增長、效果不明顯。EH4電磁勘查技術，可控源音頻大地電磁測深法（CSAMT）是進年發展起來的重要物探找礦方法，是尋找隱伏礦礦產的重要手段。

2.1 EH4電導率電磁測深系統

EH4電導率電磁測深系統是基于電磁原理的地球物理勘探手段，有效探測深度為20～1200 m，但采集數據時對近場電磁干擾屏蔽要求較高，可以較精確地解析被測對象的三維形態、規模、產狀和局部結構，對礦體解析度高，能夠有效探明地下隱伏多金屬礦富集情況。EH4電磁成像系統屬于部分可控源與天然源相結合的一種大地電磁測深系統。深部構造通過天然背景場源成像（MT），其信息源為10 Hz～100 kHz。淺部構造則通過一個新型的便攜式低功率發射器發射1～100 kHz人工電磁訊號，補償天然訊號的不足，從而獲得高分辨率的成像。EH4連續電導率成像系統是由美國Geometrics公司和EMI公司于20世紀90年代聯合生產的一種混合源頻率域電磁測深系統。結合了CSAMT和MT的部分優點，利用人工發射信號補償天然信號某些頻段的不足，以獲得高分辨率的電阻率成像。其核心仍是被動源電磁法，主動發射的人工信號源探測深度很淺，用來探測淺部構造；深部構造通過天然背景場源成像（MT）。伍岳等在砂巖型鈾礦床上應用研究指出：EH4在高阻覆蓋區具獨到的優越性，可以穿透高阻蓋層；而當基底為高阻時，且基底與上覆砂巖有明顯電性差異時，EH4能準確而清晰地探測出基底的埋深和起伏。申萍、沈遠超等采用EH4對橫跨中國東西的9種不同成因類型的25個礦床進行了研究，結果表明：EH4連續電導率成像結果能夠直觀地反映礦化異常在剖面的形態、規模、礦化強度等，是隱伏礦定位預測的方法之一。

2.2 可控源音頻大地電磁測深法（CSAMT）

可控源音頻大地電磁測深法（CSAMT）它是在大地電磁法和音頻大地電磁法的基礎上發展起來的人工源頻率域測深方法，利用人工場源激發地下巖石，在電流流過時產生的電位差，接收不同供電頻率形成的一次場電位，由于不同頻率的場在地層中的傳播深度不同，所反映深度也就與頻率構成一個數學關系，不同電導率的巖石在電流流過時所產生的電位和磁場是不同的，CSAMT方法就是利用不同巖石的電導率差異觀測一次場電位和磁場強度變化的一種電磁勘探方法。CSAMT采用可控制人工場源。測量由電偶極源傳送到地下的電磁場分量，兩個電極電源的距離為1～2 km。測量是在距離場源5～10 km以外的范疇進行.此時場源可以近似為一個平面波。由于該方法的探測深度較大（通常可達2 km），并且兼有剖面和測深雙重性質，因此具有諸多優點：（1）使用可控制的人工場源，測量參數為電場與磁場之比—— 卡尼亞電阻率.增強了抗干擾能力，并減少地形的影響。（2）利用改變頻率而非改變幾何尺寸進行不同深度的電測深.提高了工作效率.一次發射可同時完成7個點的電磁測深。（3）探測深度范圍大，一般可達1～2 km。（4）橫向分辨率高。可以靈敏地發現斷層。第五，高阻屏蔽作用小，可以穿透高阻層。與MT和AMT法相同，CSAMT法也受靜態效應和近場效應的影響.可以通過多種靜態校正方法來消除“靜態效應”的影響。

CSAMT法一出現就展示了比較好的應用前景.尤其是作為普通電阻率法和激發極化法的補充，可以解決深層的地質問題，如在尋找隱伏金屬礦、油氣構造勘查、推覆體或火山巖下找煤、地熱勘查和水文工程地質勘查等方面.均取得了良好的地質效果。

2005年，河南省地質調查院率先將可控源音頻大地電磁測深法（CSAMT）引入隱伏鋁土礦的勘查領域，在三門峽市大安、新安縣郁山、偃師市諸葛等鋁土礦遠景區進行了方法試驗，以0～600 m為主要探測目標，完成了19條剖面共950個物理點。該方法通過圖件表明在曲線中部低阻拐點為鋁土礦層；上部波狀變化低阻曲線為含煤巖系；下部單變遞增高阻曲線為下古生界碳酸鹽巖，同時對CSAMT剖面測量結果進行了鉆探驗證，取得了較好的效果，在郁山煤礦發現了優質的厚層鋁土礦，根據該方法推斷的目標礦層與實際鉆探結果相比，誤差不超過10%。可見CSAMT可控源音頻大地電磁測深法對探測隱伏礦是相當有效的手段。

3 結語

礦產資源是關系到國計民生的大事，根據現在國內外的經濟形勢，指出我國目前所處的困境，只有提高勘查手段才能解決目前我國礦產資源嚴重短缺的困境，EH4電導率電磁測深，可控源音頻大地電磁測深法（CSAMT）是比較符合我國勘查隱伏礦的重要技術。

參考文獻

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