生態(tài)保護(hù)環(huán)境下微重力資源勘查方法及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

劉彥志，宋 雪，解小東

（1.山東省魯南地質(zhì)工程勘察院（山東省地勘局第二地質(zhì)大隊(duì)），山東 濟(jì)寧 272100；2.青島地質(zhì)工程勘察院（青島地質(zhì)勘查開(kāi)發(fā)局），山東 青島 266000）

微重力資源勘查的發(fā)展，在生態(tài)保護(hù)環(huán)境下存在一定制約。由于微重力資源勘查中重力儀器精度的提高，使觀測(cè)研究的對(duì)象規(guī)模逐漸變小，重力信息上密度異常體的信息反應(yīng)也逐漸微弱，使微重力勘查項(xiàng)目的發(fā)展趨近于獲得更精確的結(jié)果。微重力資源勘查項(xiàng)目最早在歐美興起，并逐漸傳至世界各國(guó)。西方國(guó)家在該項(xiàng)目上已經(jīng)獲得了明顯成效，我國(guó)也逐漸引進(jìn)高精度重力儀，并在實(shí)驗(yàn)研究中取得了初步成果。順應(yīng)地質(zhì)勘察項(xiàng)目的發(fā)展，促使重力觀測(cè)方法不斷升級(jí)，逐步形成一套獨(dú)特的微重力資源勘查的理論、方法，以及處理系統(tǒng)。這種勘查以測(cè)量微重力資源為目的，并逐步發(fā)展起來(lái)[1]。其主要特點(diǎn)是觀測(cè)范圍小、探測(cè)對(duì)象少，以及測(cè)量精度高，伴隨科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，微重力勘查技術(shù)也在發(fā)展和進(jìn)步，為今后微重力勘查提供了更為廣闊的市場(chǎng)前景。

1 基于生態(tài)保護(hù)環(huán)境勘查微重力資源的方法

1.1 研究區(qū)域內(nèi)微重力資源地球物理結(jié)構(gòu)

勘查微重力資源需要以物理學(xué)研究為前提，在其基礎(chǔ)上勘察礦產(chǎn)資源。通過(guò)不同勘察器材與高密度的電阻率分析，對(duì)微重力資源磁性及放射性等進(jìn)行物理上的勘查，提高對(duì)微重力資源的勘查和采集。物理學(xué)研究的勘察方法存在著重點(diǎn)，為同時(shí)進(jìn)行推斷地球物理場(chǎng)的變化情況[2]。在實(shí)際應(yīng)用地球物理學(xué)進(jìn)行資源勘查時(shí)，主要利用巖石導(dǎo)電性差異，來(lái)分析高密度的電阻率。根據(jù)礦產(chǎn)導(dǎo)電的變化情況，來(lái)探測(cè)微重力資源所在的位置與深度，從而得出較為具體的礦石數(shù)量和所得收益。勘查微重力資源的方法主要有三種，具體方法如下圖1所示。

具備理論知識(shí)的基礎(chǔ)上，對(duì)所需勘查的地理位置展開(kāi)大量試驗(yàn)與數(shù)據(jù)分析，將所得數(shù)據(jù)作為實(shí)際勘查的依據(jù)，運(yùn)用到微重力資源勘查面積與分布的推測(cè)中。將視電阻率的大小作為甄別礦上填充物的主要依據(jù)，并以此甄別采空區(qū)的巖體穩(wěn)定性，從而加快微重力資源采集的效率。在檢測(cè)微重力資源礦區(qū)地層巖石性質(zhì)時(shí)，需要研究淺層地震規(guī)律，避免在勘查微重力資源時(shí)發(fā)生礦山地質(zhì)災(zāi)害[3]。地球物理勘查方法通過(guò)物理特點(diǎn)對(duì)微重力資源資源深入研究，為搜集微重力資源相關(guān)信息，將各類勘查工具合理搭配，詳細(xì)研究地球的物理特點(diǎn)，隨后確定資源分布狀況，并在保護(hù)生態(tài)環(huán)境的基礎(chǔ)上，合理開(kāi)采微重力資源。

圖1 微重力資源勘查方法

1.2 重力吸附微重力資源內(nèi)礦物元素

對(duì)微重力資源進(jìn)行地球物理學(xué)分析之后，便可以對(duì)微重力資源內(nèi)礦物元素，開(kāi)展重力吸附工作，如圖2所示。在環(huán)境保護(hù)下的發(fā)展具有明顯優(yōu)勢(shì)，在地球億萬(wàn)年的發(fā)展與演變中，地質(zhì)中各類同位素也在發(fā)生不斷變化，不過(guò)各類同位素初始值關(guān)系密切，在地殼變化中也息息相關(guān)。在各類微重力資源勘查的方法中，重力吸附勘查方法能夠較大范圍探測(cè)到微重力資源信息，并結(jié)合地球化學(xué)理論，將資源中各類同位素轉(zhuǎn)變?yōu)榈V產(chǎn)資源中可溶性成礦元素，使礦物元素逐漸向上層土壤中轉(zhuǎn)移。通常情況下，在相同環(huán)境的地質(zhì)中，同位素相似的礦產(chǎn)資源也含有相似礦床，而且主要含量較大。為了提取相關(guān)微重力資源信息，采用電吸附的采集形式，將可靠的微重力資源信息分析并整理出來(lái)。

圖2 資源內(nèi)礦物元素

對(duì)于微重力資源中的成礦流體而言，一般同位素初始值與其周圍的圍巖存在較大區(qū)別，礦體資源與周圍圍巖相區(qū)別的主要原因，就是微重力資源勘查過(guò)程中的同位素初始值。明確二者原因后，進(jìn)而根據(jù)重力吸附勘查方法確定微重力資源的形成條件，得出微重力資源區(qū)域與規(guī)模大小。為了保障其開(kāi)發(fā)與使用的合理性，重力吸附勘查方法首先對(duì)微重力資源的開(kāi)發(fā)價(jià)值進(jìn)行了解，進(jìn)而吸附微重力資源內(nèi)礦物元素。

1.3 結(jié)合地球化學(xué)理論展開(kāi)微重力資源勘查工作

根據(jù)地球巖石圈與生物圈的特征，采用地球化學(xué)勘查手段進(jìn)行微重力資源的勘查。在得出化學(xué)元素分布狀況基礎(chǔ)上，利用這些化學(xué)元素的含量分配進(jìn)行地球化學(xué)勘查。這種方法在微重力資源的勘查工作中非常重要，通過(guò)探測(cè)土壤、周圍植被，以及巖石等資源中的自然元素，采用提取有效信息的手段尋找微重力資源。在生態(tài)環(huán)境中，礦產(chǎn)資源分布情況存在集中分布的特征，依據(jù)這一特性對(duì)地球化學(xué)勘查方法進(jìn)行理解與分析，這一特征可以令尋找微重力資源的準(zhǔn)確性大幅度提高，從而使微重力礦產(chǎn)資源所在區(qū)域被合理確定。為了快速且便捷的勘查距離地表較深的微重力資源，可以將地球化學(xué)與實(shí)地勘查進(jìn)行有效結(jié)合，使微重力資源的分布情況被有效確定，根據(jù)地球化學(xué)勘查方法確定區(qū)域內(nèi)礦產(chǎn)資源蘊(yùn)藏量，為勘查微重力資源進(jìn)一步提供了大量依據(jù)。地球化學(xué)勘查方法存在一定優(yōu)勢(shì)，其能夠綜合分析多種多樣的自然元素，并且勘查的范圍較廣，從而有效提升勘查效率，使微重力資源勘查工作能夠順利完成。

2 微重力資源勘查未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

2.1 完善目前微重力勘查方法的弊端

在平原地區(qū)的微重力資源勘查中，可以充分使用重力吸附勘查的方式，在不破壞周圍環(huán)境的基礎(chǔ)上，最大化合理開(kāi)采微重力資源。至于在丘陵或山區(qū)如何較小破壞環(huán)境的開(kāi)采資源，可以運(yùn)用地球物理勘查方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。比如說(shuō)航測(cè)遙感或者地面地形測(cè)量等方式，使微重力的地形效應(yīng)與計(jì)算機(jī)科學(xué)相結(jié)合，達(dá)到項(xiàng)目最終的自動(dòng)化、精確化水平。眾所周知，資源勘查結(jié)果的非唯一性給微重力解釋帶來(lái)巨大麻煩，主要因?yàn)槲⒅刭Y源勘查的任務(wù)有兩個(gè)：一個(gè)是確定圍巖與異常源的澎度差，另一個(gè)是確定異常源區(qū)域的位置、大小，及區(qū)域深度。在實(shí)際勘查情況中無(wú)法同時(shí)解決這兩個(gè)問(wèn)題，所以需要展開(kāi)綜合的地球物理勘查與重力吸附勘查，使用區(qū)域內(nèi)鉆孔的方式來(lái)驗(yàn)證對(duì)于異常源的推斷。在一些地?zé)岬貐^(qū)，熱田區(qū)域內(nèi)存在正負(fù)異常情況，這種異常現(xiàn)象的發(fā)生不僅取決于所在區(qū)域的地質(zhì)條件，還與巖石中的熱變質(zhì)現(xiàn)象有關(guān)。熱變質(zhì)能夠使熱田溫度持續(xù)升高，從而使區(qū)域內(nèi)地質(zhì)密度增大，造成區(qū)域負(fù)異常的情況。通過(guò)地球物理勘查方法與重力吸附勘查方法的運(yùn)用，使地質(zhì)區(qū)域內(nèi)正負(fù)異常現(xiàn)象得到有效克服，并在生態(tài)保護(hù)環(huán)境的約束下，合理對(duì)微重力資源進(jìn)行勘查，令異常區(qū)域內(nèi)的微重力資源勘察工作得到了有效發(fā)展。

2.2 提升微重力資源開(kāi)發(fā)率及使用率

微重力資源的勘查方法是提高資源開(kāi)發(fā)率和使用效率的重要措施，在微重力資源勘查工作中具有重要現(xiàn)實(shí)意義。因此，在微重力資源的開(kāi)發(fā)及使用中，只有不斷升級(jí)勘查技術(shù)與方法，才能滿足我國(guó)市場(chǎng)中對(duì)微重力資源的需求。微重力資源勘查作為科技含量高、精度高的技術(shù)研發(fā)工作，其中地球化學(xué)勘查方法將是研發(fā)的重點(diǎn)項(xiàng)目。該方法通過(guò)勘察地球巖石圈與生物圈的特征，以及生態(tài)環(huán)境資源中的各種自然元素，對(duì)微重力資源進(jìn)行有效探測(cè)。地球化學(xué)勘查方法可對(duì)與礦物特點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的巖石區(qū)域進(jìn)行有效區(qū)別，準(zhǔn)確將所需微重力資源礦物質(zhì)識(shí)別出來(lái)。勘查微重力資源在國(guó)家地質(zhì)工作的發(fā)展中使用較多，地球物理勘查方法、地球化學(xué)勘查方法，以及重力吸附勘查方法是主要應(yīng)用方法，這些方法在微重力資源未來(lái)的勘查方法中得到更為廣泛的應(yīng)用，并且隨著技術(shù)的發(fā)展將獲得較好的應(yīng)用效果，進(jìn)一步提高微重力資源的勘查效率和準(zhǔn)確性，為未來(lái)微重力資源的勘查工作打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

3 結(jié)束語(yǔ)

我國(guó)是一個(gè)具有多樣化資源的國(guó)家，為了更好的開(kāi)采并發(fā)展微重力資源，需要進(jìn)行大量探測(cè)工作，這就致使生態(tài)環(huán)境遭受了諸多破壞。伴隨著微重力資源的開(kāi)采，一些地區(qū)地殼運(yùn)動(dòng)劇烈，且地面沉降可觀，對(duì)周邊居民的生活造成了巨大影響。在大力開(kāi)采及使用微重力資源的情況下，導(dǎo)致相關(guān)資源正逐步減少，如何在不損害生態(tài)環(huán)境的基礎(chǔ)上開(kāi)采微重力資源，成為了當(dāng)今的首要任務(wù)。綜上所述，對(duì)微重力資源勘查方法及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)做出了深入研究，一個(gè)有效的微重力資源勘查方法不僅能使我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)迅速增長(zhǎng)，還能增加我國(guó)國(guó)際貿(mào)易以力，所以對(duì)微重力資源勘查方法的完善已勢(shì)在必行。微重力勘察具有周期短、效率高的特點(diǎn)，在相對(duì)廣泛的資源勘察工作中，還需要對(duì)其未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)作進(jìn)一步探討和研究，從而在發(fā)展微重力資源勘查工作的基礎(chǔ)上，給予生態(tài)環(huán)境最強(qiáng)硬的保護(hù)。