金屬礦產勘查中地質找礦技術的應用創新

李 韜，孫 楊

（江西省地質局贛南地質調查大隊，江西 贛州 341000）

目前礦產資源的科學開采與使用是支持社會經濟建設的重要組成部分，隨著我國礦山開采行業的快速發展，找礦難度大的問題已經嚴重影響了礦產行業的可持續發展，而針對傳統找礦技術的不足，則需要尋找一種新的找礦技術方案，在技術創新的同時尋找到一條全面提升找礦質量的技術路徑，這也是本文研究的重點內容。

1 礦區基本情況介紹

某礦區區域內褶皺基底為新元古代淺編織層，為海底火山噴發產物的深海盆地相夾濁流沉積的泥砂質建造。在燕山時期劇烈的巖漿活動影響下，逐漸將地層分為多個斷裂盆地，盆地中存在大量石炭——三疊紀地層，其中含有大量的鉛、鋅、銅、鎢等礦物，具有極高的開采價值。而近些年隨著當地開采的深入，現有礦區面臨資源枯竭等問題影響，為了能夠更好的適應礦山可持續發展要求，就必須要積極開展找礦工作，了解礦藏的分布情況。

結合該礦區生產的實際情況可以發現，近些年礦床發現率明顯下降，礦產資源勘查從淺表向深部的變化已經成為不可阻擋的趨勢，在這個過程中，地球物理勘查作為一種常見技術，其勘查能力影響著整個行業的發展情況[1]。結合該礦區的實際情況可發現，該礦區礦產具有高極化以及低阻的物理特征，滿足地球物理探測的基本條件，當時當勘探的深度達到1000m以下之后，該方法的探測結果將會大打折扣，且目前國內外的相關經驗也顯示，隨著深度的增加，該方法能否取得預期效果已經成為相關學者重點關注的問題。

2 地球物理探測技術應用

從前文的研究結果可知，為了能夠充分適應1000m以下的金屬礦藏勘探要求，傳統的地球物理技術可能存在差異，所以為了保障相關技術的嚴謹性，本文在地球物理探測方法的選擇上，需要根據礦區的物理特性做出調整，其中磁法用于測量矽卡巖，重力法用于測量深部花崗巖，激發極化法可用于測量淺部含礦矽卡巖及熱液脈狀礦體

2.1 重力剖面的反演解釋

從現階段全世界各地區的實踐經驗來看，在重力測量中普遍選擇2.3g/cm3為地殼表面平均密度的修正值，而結合我國大部分地區的實際情況來看，該數值明顯偏大，導致布格重力隨地形的升高而出現下降情況。結合該礦區的實際情況，本文將該段中間層密度設置在1.6～2.8的區間內，通過中間層的改正實驗來獲得布格重力異常剖面情況。最終計算結果顯示，隨著改正密度的增加，布格重力異常與地形之間的關系開始從正相關發展為負相關。

在本次項目中，通過對比項目重力觀測值的各項數據做修正之后，而低修改變后五明顯的正量變化，處于0～0.358×10～5/ms范圍內，具有變化強烈以及跳躍明顯的特征。項目中地形區域改正量靠近區域地形位置的改正量較大，且有明顯的局部起步跳躍變化情況，且該位置的變化幅度與地形之間校正較小，起步跳躍特征與布格重力異常跳躍之間的變化不明顯[2]。

2.2 地球物理基本特征分析

在本次實驗中分別收集若干個區域內巖石電參數測量結果，使用DZD-6或者DDC-2B；選擇小四極的測量方法，其供電時間為15s，斷電延時為200ms；在取計劃參數后，測量巖芯的電阻率參數，此時的測量方法為直流電路歐姆定律法。在對部分區域的巖芯做極化率參數測量后，最終的測試結果如表1所示。

表1 測量結果

2.3 磁法剖面的反演解釋

對該礦山某一線磁異常剖面的觀察后，在測量磁異常期間選擇歐拉齊次方程法、物理反演法、功率譜分析法獲得磁體模型，并根據模型做人際交互反演。

本次研究中物性反演計算出磁體埋藏深度約為163m，呈現出向北傾斜的特征。在將物性反演結果做參考結果后，按照磁異常地質特征將地質磁性看做傾斜體模型，在人工交互反演后獲得磁性體狀態，其埋深約為243-1900m。在人際交互反演后，結果顯示磁性體落在中元古界的編制砂巖地層中，提示該礦產中磁異常與含磁黃鐵礦化以及矽卡巖之間存在相關性，而花崗巖本身無磁性，最終檢測結果如圖1所示。

圖1 磁性體的測量結果

2.4 可控源大地電磁剖面反演

（1）地球物理探測技術的預處理。在本次研究發現，在CSAMT（野外可控源大地電磁）的實測結果中往往包含少部分隨機干擾信號，在數據處理中需要對大地電磁信號做實測數據處理后，再排除其中的干擾信號，數據預處理的工作內容包括：①刪除人文干擾數據。需要按照原始數據記錄測繪的深度曲線計算其中的數據離差情況，按照曲線狀態、數據離差等確定有明顯干擾的數據塊，再人工刪除其中的影響數據。②做剖面數據的拼接。③原始數據的濾波與重排。為進一步強化數據處理效果，本次研究中選擇CAAMT數據預處理軟件完成數據加工，在對原始數據做重新排列后，經三點滑動濾波實現磁場數據的圓滑處理。④對圖像質量做評價。為了解工作區域內巖體的電性根部情況，在制作相位似斷面圖后，根據技術規范標準對數據做圖像評價[3]。

（2）不同地帶的三維反演。為了能夠更好的評估礦區的礦產資源分布情況，本文在改進地球物理技術中添加了CSAMT以及AMT兩種方法，其中CSAMT主要在原有數據中添加人工場源，AMT則是要利用天然場源。這樣在數據解釋以及反演過程中，在野外測量期間使用CSAMT為了能夠有效消除其中的進場效應情況，所以可考慮在遠區進行測量。同時結合本次勘探現場的實際情況，在本次研究中選擇三維共軛梯度反演方法，通過設置三條可控源獲得的數據做反演后，通過反復調整反演參數，所獲得反演結果如圖2所示。

圖2 反演結果

在圖2中，所獲得的反演結果中用綠色虛線繪制鉆孔信息、紅色實現代表鉆孔控制深度下的礦藏分布情況，紅色虛線為淺部銅礦礦體的分布情況。

根據本礦區的實際情況可知，對于地表以下500m的位置中可發現大量低阻或者高阻的異常體；礦區東南側存在兩個大規模高阻體（被分開），此結構為低阻帶斷裂構造的反應。在橫向500-1000m范圍內存在大量低阻體；深度為1000m～2000m范圍內有大規模低阻層，結合鉆探結果認為此處為礦藏的反應；針對所有深度大于2000m的情況，可發現大規模高阻體，這一結果被認為是深部花崗巖的反應。該礦藏中淺部銅礦主要集中在淺部高阻體內，并且按照深部低阻體以及礦藏分布的對應關系，認為鉆探在遇到金屬礦藏后需要繼續延伸。

2.5 雙向三極測深剖面的反演解釋

（1）雙向三極裝置研究。本次實驗中選擇雙向三極電測探方法，該裝置采用了時間域模式，測量電極可以布置在中央位置，供電電極選擇在不同范圍內供電，當供電電極發射信號后，可以采用多通道接收機詳細識別其中的記錄信號情況[3]。

（2）數據處理以及反演。在數據處理以及反演過程中，針對測線雙向三極激電數據經地形二維反演推算后，獲得電阻率以及極化率模型，根據模型的分析結果可以發現，在淺地表位置，電阻率出現在連續的低阻異常以及高阻異常情況，這些異常信息與CSAMT的探測結果基本類似，但是探測結果更加精細。

從極化率斷面中可以發現，在測量區域的東北部位置可發現明顯的異常體，規模較大；根據地質地表勘探的信息，發現該位置可以發現大量黃鐵礦化，由此可以認為大規模的提倡提是因為黃體礦化引起的，并且其中不能排除含存在黃銅礦。在左側位置有大范圍極化率偏高值分布情況，根據鉆探結果，發現了黃銅礦。所以本文認為，可以在該區域內尋找黃銅礦。

（3）礦體勘查的綜合解釋。在本次分析中，結合CSAMT成果能夠有效圈定中元古界、石炭系、三疊系新地層的界限為主。通過探測，發現了深部巖體與含礦巖體的分布情況；最后，本次研究中發現磁法探測淺部的矽卡巖與礦化帶，磁異常與激電測深反映的低阻、高極化異常體相對應后，該方法滿足深部礦體勘探的技術要求。

3 重磁資料分析

3.1 衛星布格重力異常

根據地球重力場模型的模擬結果，本次研究中發現礦區為巖漿活動帶，結合各種地球物理資料，該礦區在深部構造下的特征主要表現為：①上地幔厚度大、且地殼薄，反映出該礦區為路內地殼的最薄位置；②根據自西向東的方向出發，發現上地幔以及地殼在厚度分布上呈現出遞減的變化趨勢，軸向為向北→北東向的變化情況；③地區內有低重力與高重力的交替異常變化情況，其中重力低異常位置集中在東南位置。

3.2 重力資料處理

根據區域布格重力異常情況后，其重力部分呈現出北東方向低且南西測高的特征，在此趨勢下疊加條狀帶異常情況，可以發現一個重力低異常區，該區域的半徑約為7.5km，屬于圓形，其幅值超過10×10-5m/s2，在布格重力異常圖上來看，為北東向的條狀高重力情況，并且在該條狀帶上也可以發現明顯的異常帶，而根據鉆孔等勘查結果可知，該異常帶不僅與低密度地層有關也與深度花崗巖體存在關系。

從地質上來看，該地區兩個明顯的北東向重力低異常帶位于北東向展布的三疊-石炭系地層之上，該位置的密度與周圍兩側相比更低，可能是引發重力低異常帶的重要原因。同時進一步勘查結果可知，該重力異常帶的東部為山脈巖體所產生的重力變化情況，所以低重力異常帶無法排除低密度巖體的影響。所以根據這一結果可以認為，在采用窗口滑動平均方法提取異常重力信息后，能夠發現深部巖體重力受北東向動力的影響，可能會影響成礦的遠期預測。

為提高研究結果的精準性，本文采用濾波方向方法來消除其中的地層異常情況，在選擇平行于地層走向的濾波后，該濾波的角度為北東向45°，而根據濾波方向的變化情況，方向濾波在壓制地層的北東向重力低異常問題，在濾波后會產生以下變化：①多金屬礦點圍繞以山體為中心的低重力異常區分布情況；②針對重力低異常以及山脈巖體所造成的重力異常區之間連接。

4 結語

在金屬礦區的地質找礦技術中，物理地球方法在技術上具有可行性，本文所介紹的案例證明該方法滿足金屬礦區的找礦要求，通過該方法能夠有效預測深度地層下的礦藏資源變化，在技術上具有可行性，因此為了能夠進一步提高找礦效率，相關人員應該深入了解地球物理方法的技術要點，在了解該技術的要點后，能夠結合礦區實際情況作出合理勘探，這樣才能顯著提高找礦質量，滿足未來工作需求。