金礦地球物理勘查方法探討

張文斌，岳娜娜

（中陜核工業集團二一四大隊有限公司，陜西 西安 710061）

如今，在中國、加拿大以及俄羅斯等國家均有金礦床分布，據統計，已經發現的金礦存量約為全球金礦的58.33%。自2011年，全球對金礦資源的勘探、利用已達到歷史新高，大部分地區勘探出的黃金礦床也正進行著開采工作。然而在研究、開發黃金礦床時也遇到了一系列問題，如怎樣在已發現黃金礦山的地理位置上向較深區域開采黃金，或如何延長黃金礦山的開采壽命等。目前，區域找礦作業已由地球表面深入到更深礦區，老礦區也被新礦區替代，由于傳統的地質礦產填圖方法存在很多弊端，使得金礦開采需求無法得到滿足。而地球物理技術因可探測到更深區域的礦體，且能借助探測和成礦關聯的巖體等地質要素找到金礦床的位置，所以該技術在金礦資源開采工作中得到了廣泛的應用。

1 金礦床的分類

依據礦床成因可將金礦床細分為諸多類型。因為金具有較強的穩定性，所以其在任意地質環境以及巖石構造中都可成礦，而且成礦的礦床形態也極為豐富。依據成礦的深度、溫度，可將礦床分為中溫、淺層低溫等類型，結合礦體的形態可分為破碎帶蝕變型、細脈浸燃型等類型。以含金建造為依據可將金礦分為砂金礦、綠巖型金礦及卡林型金礦等。如下圖所示即是金礦成礦系統地質要素示意圖[1]。

2 地球物理方法

2.1 磁法

磁法在地球物理勘查技術中較為常見，同時很早便應用到區域找礦工作中。在磁測填圖法的作用下，工作人員可在短期內掌握金礦床的地理位置，對其結構特點也能全面了解。而在露頭相對較好的地域，他們可使用航空磁測技術掌握地質結構的詳細情況。針對弱磁條件區域，工作人員也可采用該方法，這樣便可找到金礦成礦的原因。如今,在地球物理方法技術中,磁法是成本最低且資源價格最高的勘查手段。在2017年，park借助航空磁測技術對澳洲某個礦區的磁鐵巖蝕變形態進行了深入的研究,通過開掘打鉆實踐后發現該種金屬礦床主要是由諸多富含金質的磁帶相互疊加而形成,在強磁條件下,借助這種磁法可有效探測到石英脈與富含金礦的軟弱磁性特征相互關系。借助高分辨率磁測技術分析淺成熱液型磁鐵礦控礦斷裂構造與含金量石英脈相互作用關系,從中可以發現磁鐵礦受到金屬礦化蝕變帶的影響,磁鐵礦處于強磁化狀態，與常規航磁相比，利用地質填圖可準確劃分地球地層，對巖漿巖的分布及其特征也能全面的了解[2]。

2.2 電法

在金礦勘查工作中，電法勘測技術應用最為廣泛，借助該技術工作人員可實現對含硫化物金礦的探測，同時也能明確蝕變帶的分布情況。針對更深層的礦體和其周圍巖石之間存在顯著極化率和磁導性比率差異的情況,工作人員可考慮利用計算機或電法進行勘探偵查更深層的礦體,這樣也能準確探測出與硫化物、石英脈等其他成礦物質有關的化學物質，而區域找礦目標也能得以實現。在地球物理勘查技術中,自然電位法是一種常見的勘查技術手段,其不僅在工業應用范圍廣泛,采用這種方法勘查低溫熱液型黃金礦也可取得極佳的勘查效果。在2016年通過對秘魯礦區的自然電位進行測量并對其與高阻硫酸巖體的相互關系進行分析,發現負自然電位經常會出現異常情況，最大負自然電位可達-10.2V，而負自然電位的穩定性與高硫化金礦體的規模間呈現出正相關特性，這也意味著隨著礦體規模的擴大，電位效應也會越發的明顯。直流金屬電阻量比率計算法通常會與激發極化法共同應用于蝕變帶型金屬礦床的勘查作業中,電阻量比率出現的異常情況可準確體現金屬礦床硅化蝕變程度，這樣工作人員也可找到金屬礦床的位置。曾經有人借助井中電阻率方法探測到某一含金石英脈型礦體的劃分情況,結合該礦體的形狀與電阻率異常特點也總結出斷裂帶變質巖劃分狀態原理。通常情況下,直流電阻率法廣泛應用于淺層礦體的導礦結構，同時也取得了極佳的應用效果。至于激發極化法，其在金礦勘查作業中的勘查效果最為顯著，特別是對與金屬硫化物有關的金屬礦的探測。正常情況下，高級化率、低電阻率異常的區域便是成礦有利區，依據異常的幅度值工作人員可有效判定石英脈型金礦以及蝕變帶型金礦的成礦程度。不過如若硅化運動相對強烈，硅化物在充填期間會出現較大孔隙，所以也會出現高電阻率、低極化率情況。如今,針對極化效應所產生的機理,地球物理學研究領域尚未統一觀點,有的學者認為,極化率和強蝕變帶之間呈現出正相關的特性。而在目前應用激發極化方法的過程中,可將其區別為單極-偶極、偶極-偶極等排列式裝置,不過由于對稱四極裝置的檢測深度最大且信噪高,所以該裝置更加適合金屬礦尋找和勘探工作。至于電磁法,可將其區分為瞬變電磁法和大地電磁法。電磁法通常在高阻硅化物巖體與硫化物礦床的研究工作中會得到廣泛的應用。瞬變電磁法適用于對含礦火山巖基底的勘查探測，該方法的勘查效果極為顯著。而大地電磁法通常會用在深部控礦構造與成礦流體探測作業中。大地電磁法具有成本低、效率高等特點，所以在成礦相關巖體構造的探究工作中會得到廣泛的應用。

圖1 金礦成礦系統地質要素示意圖

2.3 重力

相較于磁法勘探技術而言,重力勘探技術的研究和應用范圍雖然很限,但將重力、磁法勘探技術綜合運用,其在各種金礦資源勘查和施工中也發揮著重要作用。通常情況下,重力勘探目的是為了圈定控制成礦地質體和獲取與成礦相關的重力資料。所以目前在精確率高、比例較大的礦床勘察工作中重力勘察技術具有廣闊的市場和應用前景。

2.4 地震

地震勘探技術是結合地震波在地層的傳播特性來分析區域地質構造特征，并采用地震方法實現對巖石結構與金礦分布情況的探測。雖然地震勘探技術的應用仍在探索中階段，但利用高分辨率地震反射波手段探明含礦層并探測深部礦體形態是該技術的研究核心與方向。所以包括中國在內的許多國家都開始注重地震勘測技術的研究、實驗，而在深部塊狀硫化物的反射特性與散射特點等領域也取得了很大的突破[3]。

2.5 放射性

在對含有放射性元素礦床進行勘探工作中,放射性物理檢測技術已得到了廣泛應用。大多數金礦在成礦時,隨著這些元素的侵蝕、運動，其中金屬礦和圍巖的放射性元素含量也會因此而出現差異,如受到硅化情況的影響致使u、k析出，并且導致u含量大幅度降低,而k含量不斷增加。而且這種地質構造情況還可能影響黃金礦床產出，之所以出現放射性異常，也是受到成礦帶與斷裂帶的影響[4]。所以在開展金屬礦找礦工作中，我國還可注重對蝕變帶與礦化帶間U、K放射性元素異常的分析[5-7]。

3 金礦勘探過程中地球物理勘查方法的運用策略

3.1 合理運用二維激電測深技術

在運用二維激電測深技術的過程中，應該制定出以下幾項實施措施：①以測量網度作為主要的對象，在勘查的過程中加以明確和分析。②通過加大對相關設備的運用力度，能夠完成放樣、測量勘查線的任務。在這當中，主要會運用發射機、反演軟件、接收器等相關設施。③具體開展勘查工作時，需要以地質剖面、反演剖面當作主要的對象，實現一定的對比，進而使相關的巖石結構參數更加清晰。在此過程當中，應該充分發揮出二維激電測深技術的良好作用。通過科學分析相應的激電測深平面，在緊密結合具體的二維反演結果基礎上，如果高程切片發生充電率不同的情況，最終的呈現結果也有所差別。一般來說，很多充電率異常的位置會表現突出，比如，碎屑巖與玄武巖，并且呈現出來的異常形態不一樣，在分布規律方面同樣存在很大的差異性。然而，以1400m位置的標高作為起點，進行勘察的過程當中，由此形成很多的不良影響。所以，不難看出，通過在中深部的地方進行金礦的開采作業，能夠達到既定的開采目標。

基于激電測深泡面特征的視角下，不同的剖面所呈現出來的反演充電率異常強度也不一樣。然而，對于反演充電率異常形式而言，涵蓋了下述兩種：依次處于含煤的碎屑巖、玄武巖組當中。通常情況下，含煤碎屑巖呈現出來的范圍以中深部、近地表為主，在強度的變化方面處于15mv/v～44mv/v范圍以內。通過比較與分析實地勘查的結果，參考有關資料，從中可以獲悉，受到含炭物質、煤層分布很多巖石因素的影響，造成出現充電率異常的現場。因為充電率異常的地方以中淺部、近地表為主，為此，含炭質巖層、黃鐵礦化物質等可能導致此結果[8]。

3.2 注重對地面進行高精度磁測管理

當地區地面高精度磁測工作結束以后，需要將相關結果信息當作主要的分析對象，有助于加以深入了解，從中不難看出，在金礦的周邊出現了強磁異常的現象。因而，致使此種狀況形成的因素以玄武巖、凝灰巖為主。具體而言：第一，加大對相關軟件的應用力度，可以發揮出三維成像處理的良好作用，讓最終的勘察結果更加顯著，其中涵蓋了磁異常、金礦點等不同的信息。第二，受到延拓的深度日益變大的影響，在強磁異常方面，體現出明顯的發散狀態。當延拓的深度開始變大之后，其中的極差數值同樣增大。然而，在當延拓增大至地下的45m情況下，并沒有發現相應的異常改變狀況。如果延拓與地面相距很近時，在強磁異常方面，其最大數值、最小數值的差同樣開始減小。由此說明找礦位置與地面相距是很近的。進行地面的高精度磁測結構剖面特征科學分析的過程中，將相應的勘查線作為起點，能夠獲悉，在地質磁性體方面，針對理論、實測曲線而言，二者的擬合度發揮出一定的作用。為此，從中可以獲知，在相應勘查線下端存在硫化物巖石，其厚度處于52m～85m的區間之內，平板外形非常明顯，因而，可以明確海拔高度大約1500m的巖石存在一定的找礦價值[9]。

3.3 做好對最終勘查結果的比較與分析工作

通常情況下，參考勘查線鉆孔的最終結果可知，在一定深度的礦圍巖位置能夠找到凝質玄武巖。在檢測以后，包含了強黃鐵礦化、強硅化的特點，和地球物理探礦技術進行推測的地方相同。所以，此區域的巖性界面涵蓋了灰巖、玄武巖以及玄武巖蝕變體等不同的部分。在這當中，玄武巖蝕變體主要針對的為依靠硅化蝕變、褐鐵礦化的方式，讓玄武巖擁有很高的電阻率與極化率。一般來說，在運用地面高精度磁測、二維激電測深技術之后，可以確保勘查工作的精準性。經過對平面與剖面特征的比較與分析以后，可以獲悉，在巖石結構當中包含的物質和真實區域的地質結構相匹配。此項工作開展的步驟為：其一，科學進行深部地區的填圖處理管理，以便明確不同地質的巖性情況；其二，參考巖性具體的分布狀況，能夠確保推測的準確性。換言之，在科學掌握充電率、強磁變化的基礎上，可以讓硫化物金屬的空間分布情況更加顯著，以便達到體現出找礦價值的目的[10]。

4 應用實例

4.1 淺成熱液型金礦

澳大利亞的淺層低溫熱液型金礦區占地面積高達150km2，位于昆蘭市州的東北區域，其地表有83%的部位被導電沉積物所覆蓋。金屬礦主要產自覆蓋層下的火山熔巖的石英脈中，石英脈體總寬在3m左右，如今已被探明的礦體基本是沿著北西走向進行分布的。在1980年后，淺層低溫熱液型金礦區便進行了航空磁測與電阻率測量等調研工作，在1991年結合高電阻率、低磁性等異常特征發現覆蓋層之下10m～15m處存在的Cindy礦體。之后根據航磁、電阻率異常等因素進行鉆孔試驗,從中找到了北部金礦。采用不同的地球物理學方法進行勘探,所發揮的作用是不一樣的。在高精度電磁測量的作用下,可以圈定出火山巖熔巖和安山石之間的分布區域,同時也能清晰呈現斷裂帶等構造。借助梯度電阻測量方法能圈定含礦石英脈的硅化區域帶,而借助于單極-偶極等方法則能詮釋其梯度的排列異常[11,12]。

4.2 斑巖型金礦

世界級的斑巖型金礦產區要數澳大利亞的卡迪亞金銅成礦系統，如今卡地亞采石場、卡迪亞山等均是著名礦區。自中奧陶紀至早志留紀便形成了鉀玄質火山巖，又被稱為母巖，而在北北西-南南東構造帶也出現了礦化現象，并在南北向的逆斷層破壞了礦體。卡迪亞金銅成礦系統的覆蓋層極多，包含了志留系沉積巖與新近沖積物等，至于金礦化與網狀脈、硫化銅礦物也有著極大的關聯。硫化物主要包括斑銅礦、黃銅礦，其中黃銅礦大多集中在銅礦之中。同時成礦系統與磁鐵礦的蝕變也有著極大的聯系，在卡迪亞金銅成礦系統采用地球物理法也能發現更多的礦產資源[13]。

5 結論和展望

通過上述內容可看出，地球物理技術在金礦勘查工作中得到了廣泛的應用，同時也取得了顯著效果。通過將蝕變帶、控礦構造探測等間接找礦技術直接化，地球物理技術在礦床勘查作業中的應用范圍也會擴大。如今，航空地球物理技術已被應用到植被少的無人區或地形惡劣的地區中，而地震屬性分析法在圈定含礦層中發揮著積極的作用，且具有極大的研究價值。隨著社會科技的不斷進步，我國加大了對智能化、多功能探測儀器的研發力度，在此背景下，地球物理勘查技術的數據處理精度在逐漸提高，而地球物理勘查法在金礦勘查作業中也發揮著更為重要的作用[14]。