礦產勘查中的物化探技術應用與地質效果

劉長英

(河南省航空物探遙感中心,河南鄭州 450000)

礦產勘查中的物化探技術應用與地質效果

劉長英

(河南省航空物探遙感中心,河南鄭州 450000)

簡要總結我國目前金屬礦勘查的基本現狀,討論了20世紀80年代以來,我國資源勘查中常用和當前比較先進的一些物探、化探勘查方法的原理、特點及應用現狀等,并簡要分析了各類技術應用的地質效能。

礦產勘查 物探技術 化探技術 地質找礦

1 我國礦場勘查技術的發展

中國的礦業大發展是在新中國成立伊始,面對一窮二白的落后工業面貌,國家提出礦業先行的號召,以至之后的58年大躍進,全民找礦,建立起許多大型礦產基地和企業。應該說這為新中國的國民經濟發展做出了巨大貢獻。

隨著全民找礦以及國家地質找礦工作的深入,至二十世紀七八十年代,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達地區,自建國后地質研究程度較高,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。在東部地區逐漸傾向于在已知礦區的周邊探礦以及深部隱伏礦的勘查,而中西部地區一方面繼續尋找淺表礦,另一方面采用新技術進行隱伏礦的勘查。上世紀八十年代以來,隨著改革開放的實行和深入,在礦產資源勘查的理論和技術方面與國際的交流也迅速增加,尤其在基于找礦的物、化探勘查技術方面引進了許多新的理論和技術方法。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。結合這些新引進的理論方法等,我國的物、化探工作者在消化吸收的同時,也自主研究發展了一些適應我國實際需要的新方法、新儀器等。筆者就這些勘查方法及其在我國的礦產資源勘查應用中取得的實際效能做一綜合分析。

2 礦產勘查中的物探勘查技術

2.1 地震層析成像

所謂地震層析成像就是用醫學上的X射線CT理論,其通過地震波數據來反演地下物質的物理性質屬性,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部的精密結構以及局部的不對稱性。地震層析成像技術起源于上個世紀三十年代,地震層析成像的技術理論相對比較成熟、剖析繪制出的圖像分辨比較率高、對底層探測的深度很大,特別是對深層地質進行探測時的優勢很明顯,所以在能源礦產的勘探和地球內部物理結構的研究中得到了廣泛的應用。從上個世紀八十年代開始逐漸把地震層析成像技術應用到金屬礦的地球物理勘查中。這其中除了技術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用了地震層析成像技術,積累了大量的工作經驗。

2.2 航空地面甚低頻電磁法

礦產勘查中的甚低頻電磁法是我國上個世紀八十年代從國外引入并應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射的電磁波,利用電磁感應的原理,在空中、地面以及地下對其電磁場的空間分布進行測量,從而得到淺層地質體的良導電地質體、不同地段電性的差異以及地下構造信息的一種電磁勘探技術。利用這一原理,航空地面甚低頻電磁法能夠擁有確定良導斷裂破碎帶,腐蝕變質帶,尋找含礦的構造,確定礦化范圍具的能力。甚低頻電磁法儀器設備比較簡單,在野外進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據的干擾。

2.3 物探勘查技術中的瞬變電磁法

物探勘查技術中的瞬變電磁法是電磁測深技術的一種,瞬變電磁法和大地電磁測深相比有很大的區別。瞬變電磁法以電磁感應理論作為基礎,通過對探測物質感生渦流場在其周邊環境形成的二次電磁場隨著時間產生變化特征的研究,對探測物質的空間形態做出大致的推測,這樣探測的目的就得以實現。所以的瞬變電磁法對于探測導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,對施工環境要求也不高,操作比較方便。一次在地理環境比較復雜的礦區瞬變電磁法得到了普遍的應用。

2.4 物探勘查技術中的淺層地震技術

物探勘查技術中的淺層地震技術屬于地震勘探技術的一種,淺層地震技術是采用人工激發的彈性波在礦石中的傳播來對地下礦石結構信息做出研究的一種技術。淺層地震技術最早是被用于油氣勘查的,現階段淺層地震技術在油氣勘探中仍是主導的技術。淺層地震技術探測深度可以達到地表以下三千米,比一般的方法都要深。國外在二十世紀六七十年代就在金屬礦區開展了了地震勘探試驗,總的來說,我國在金屬礦勘探方面,淺層地震技術還未達到預期的效果。

3 礦產勘查中的化探勘查技術

3.1 化探勘查技術中的汞氣測量及熱釋汞量法

汞和汞的化合物的化學性質有著兩個方面的特征：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到不同的硫化物,這樣汞呈高度的游離態;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,汞的揮發性非常強。汞非常容易于被從其他汞的化合物中被還原成單質汞,而單質汞汞在較大氧化還原電位以及酸堿介質中是比較穩定的。汞的穿透力較強,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。當直接采樣的介質是氣體的時候,受到外界溫度、環境以及降雨等自然因素的影響較大,再加上實際操作比較繁瑣,容易導致錯誤的發生,這就會導致測量結果的重現性不能達到預期的要求。汞蒸汽測量其實是一種間接找礦的方法,所以它沒有直接找礦的方法準確度高,也遠不如直接找礦法應用的廣泛。土壤汞量法的重現性比較好,熱釋汞量法的操作簡單、重現性好、投資少,而且土壤汞量法具有較強的及時性,所以其應用前景很廣泛,是二十世紀冶金地質化探工作中比較重要的突破和創新。因為汞和金在元素周期表中,很多化學性質都很相似,比如離子半徑、電價都很相似,汞異?；蛘吖V化使汞作為金的重要遠程指示元素對金礦勘查具有巨大的指示意義。

3.2 化探勘查技術中的金屬活動態提取法

這種方法的主要理論依據就是金屬礦床本身和它的圍巖中,和礦相關的超微細金屬及其金屬化合物,在地下水、水蒸發、地氣流以及濃度梯度等不同營力的共同作用下向地表發生遷移。一些疏松物的地球化學障或者上覆土壤可以捕獲到達地表以的礦相關的超微細金屬及其金屬化合,從而形成活動態疊加含量。該種方法中提取的金屬是地化樣品中呈現離子態的一種,其中也包含超微細金屬,金屬活動態提取法是跟對金屬活動態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活動態的形式存在的金的效果比較突出。這和中國學者在開始提出金屬活動態提取法主要用于尋找稀有金屬中的金大致相同。

4 結語

目前礦產勘查的發展方向就是利用綜合勘查技術來實現對礦的預測和勘探,這就需要不同勘查手段相互結合,相互協調,最大限度的排除可疑的預測結果,而只用單一的物探或者化探的手段去是不可能實現隱找礦預測。在運用物化探方法時一定要以采礦預測地段的成礦地質背景為前提,物化探信息一定要結合工作區的成礦地質條件進行解釋。在進行物化勘探的時候,一定要根據工作區的實際情況,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行勘探,這樣才可以解決地質與找礦實際中遇到的問題。

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劉長英(1968年10月—),女,大學本科學歷,工程師職稱,目 前主要從事找水打井、礦產壓 復工作。