地球物理勘探方法及其在多金屬找礦中的應用

叱舜宇

（山西華冶勘測工程技術有限公司，山西 太原 030000）

自20世紀80年代以來，多金屬礦產勘查趨勢明顯，各種勘探方法不斷發展，地表和淺層礦產減少，提升了勘探難度。為提升多金屬礦產勘探的地質效果，要注意分析近年來國內外地球物理勘探方法的新發展，研究了多金屬礦產地球物理勘探方法的選擇，希望幫助多金屬礦勘探實現新突破。

1 地球物理勘探方法概述

1.1 地面次聲電磁法

地面次聲電磁法用來測定地面、高空以及地底電磁場強度的空間分布，使用次聲組或無線電臺所發出的電磁波作場源。該方法在確定梁島斷裂帶和邊緣帶、追蹤含礦構造、找到低阻巖（礦）脈、確定成礦范圍等方面都有著突出優點。

1.2 地震層析成像

地震層析成像始于1930年，但從1980年開始僅進行金屬礦的地球物理勘探。目前地震層析成像技術理論完善，分辨率高，測量深度范圍大，優越性突出，特別是在海洋深度測量方面。所以，它主要應用于對能源礦藏的探索以及對地球內部物理構造和地球動力學的研究[1]。

1.3 大地電磁測深

大地電磁測量是一個以地球自然交變電磁場為場源的無源場源電磁測量方法。中國科學家于1960年開展了研究，并于1980年左右將其成果運用于礦物勘探工作。利用被動場源從地表觀察所得到的電荷和磁場強度的變化規律，研究地下巖層的電特性和熱分布特征的科學方法。它具有高阻層、分辨率強、工作成本低、感應深度大等特點，在現場不受便攜式設備屏蔽。對于其他金屬巖體礦藏來說，通常金屬礦體與蝕化圍巖之間、蝕化性變化的圍巖與未蝕化的變蝕化圍巖間都會具有很大的運動電差，而金屬礦體中堿性金屬鹽和硫酸取代物的離子含量較高，可以降低其運動電阻。控制脆性斷裂、彈性剪切剪斷帶和蝕化性應變性的裂縫剪切帶，會直接導致砂巖礦體和地質圍巖的斷層。

1.4 瞬態電磁法

瞬態脈沖電磁法測深是一個基于電磁運動測深的新方法，但又不同于一般大地磁測深，因為它不僅采用了脈沖電流測深信號，同時也可作為特定時域測深電磁場[2]。基于感應電磁場的感應力學理論，通過實驗研究周圍低溫空氣中待檢被測量物體與二次感應電磁渦流場作用形成的二次感應電磁場內部相關物理特征。基于此，透射電鏡在探測高電導率的大礦體物體方面具有顯著作用。另外，瞬態電磁法還具備探測深度大、受到的地質環境影響較少、施工環境寬松、作業條件簡單等優勢。這也導致了該方法在某些地理景觀較復雜的礦區得以應用，勘探效果明顯。

1.5 可控源音頻大地電磁法

可控源聲頻微波大地電磁法，為20世紀80年代中期發展應用起來的一項能將主動場源放在頻率固定區間內的電磁微波探測應用技術。由四個發射偶極子中的ab分別供電，電極子的間距一般正負二公里，測量儀的操作地點布置在與發射功率偶極子之間垂直線三十的一個扇形測量范圍內，測量線為電源的連接AB桿。場源可認為是一種平面波，通過不斷變化電源頻率就可以實現阻性測深的目的。在山區，也可依據地勢狀況靈活選定發射機地點。區域探測在整個測量過程中僅利用移動接收機來完成，極大地提高了工作效率并減少了成本。可控源音頻大地電磁法的探測深度更大，且可利用變頻技術改變探測深度，同時具備了測深與剖面的雙重特征，是深部地質構造與隱蔽礦藏探測的高效勘探方式[3]。

1.6 連續電導率剖面測量系統

Eh4連續電導率電磁成像探測系統，是一個基于混合源頻域的連續電磁成像探測系統。，通過充分使用人工自然發射視頻信號技術補償了自然發射信號在某些特定頻率的不足，從而得到高分辨率的超高電阻率視頻圖像。核心技術方案是被測主動源人工電磁法，主動人工電磁信號源可以探測到的深度非常淺，用于直接測量其中淺層物體結構，由此對自然界的背景電磁場源進行成像。eh4連續電導率在線成像分析結果，能夠更直接地準確表達礦物剖面中地質礦化的特征形態、規模和活動強度，是礦物發掘和分析預測礦區隱藏地質礦產的一種有效方式。

1.7 淺層地震技術

淺層地震技術是一種通過使用人工誘發的地震波作用傳遞到巖層上，研究地下地質結構和巖石學信息的一種地震發生探測技術。該方式最初用于石油勘探，但現在仍然是該領域的主要方式。這些方法的檢測深度都較常規方法大（可達地表約3公里），并且通過圖像處理，能夠對地下構造的形態與分布作出更準確的地質評估。在使用上述地球物理勘探方法進行地球物理勘察工作之前，通過在勘察區域采集足夠的地層、巖體或礦石樣品，測量電參數物理條件來進行地球物理勘探的能力，應注意使用不同方法的組合交叉檢查異常。

2 儀器原理及設備介紹

2.1 極化電流測量系統的機理

在使用地球物理方法進行礦產勘察工作的過程中，將運用對稱四步儀在勘探工作中，推動形成先進電測系統與更高分辨率的電磁圖像系統，同時要注意根據相關的地質勘查數據對礦山所確定區域明確項目總體情況，為下一階段的工程工作奠定了良好基礎。從這些裝置的實際使用情況來說，很有必要確定應用原理，主要是推動低極化電測系統的激活。采用的儀器為微機激光極化儀，它能夠直接檢測自身的電量，從而促進了初級電位和極化的產生并顯示在同一顯示器上。

在具體的供電工作設計過程中，主要特點是充分利用了天然巖石與其他礦物之間在形成激發極化場的物理上和性質上的巨大差別，有利于實現人工完成供電系統工作的結構形成，也就是可以有效促進激發極化場的結構建立。仔細研究這些參數，分析地質中存在的特征差異，進而有針對性地進行礦產勘查，解決工作中存在的問題。在使用這些儀器的過程中，主要采用信號增強技術和數字濾波技術來提高抗干擾功能，提高相關測量的精度。

2.2 EH4連續電導成像系統

在多金屬礦物探測工作的地球物理方法建設過程中，也需要相應的eh4連續電導率成像系統，采用了美國生產的電磁波測量系統，該系統不但應用較為簡便，還具備節能的特點[4]。在測量電場中相互正交的正交分量的過程中，需要得到電場和磁場分量，然后通過相應的傅里葉變換計算功率譜。這樣就得到了礦體的視電阻率，并得到了相應處理后的深度電阻率的二維等高線圖。

3 地球物理勘探在多金屬找礦中的應用

3.1 帶礦化預測步驟

這一步主要是了解和研究該帶成礦環境的重大研究，并勘探深斷裂、板塊縫、地交界、斷陷和裂谷及其次生構造。現階段地球物理勘探的主要任務是探測和研究隱蔽構造，CSAMT剖面可以結合1：200，000或1：500，000局部航磁、重力和遙感數據[5]。重力和磁級聯、正負相之間的線性磁異常、階梯狀或不連續的電阻部分是這些隱藏結構的物理場特性。在有利的結構條件下，使用電子數據結合1：5000或1：2000磁、電和放射性測量等，研究和解釋熱液活動和分布特性以及元素或礦化規律。

3.2 預測步驟

這一步是在有利金屬帶進行一般的礦石勘探，尋找有利礦的空間，并檢測和研究這些空間中硫化物的分布特征和規律[6]。如果同時擁有有利的礦石儲存空間和硫化物富集，那么這一帶就有可能存在礦石儲量。此步驟可與1：1000或1：500磁法、1：500或更大尺度的電法、放射性測量和其他操作相結合。磁場不穩定性、電場變化、高極化異常和伽馬光譜異常可能是礦床的物理跡象。現階段重點研究工作區內已知礦化點或采點的地球物理性質，糾正物探對象，準確選擇物探對象，提供物探資料解釋，確定物探現場。

3.3 普查評估階段

現階段需要處理的主要問題，是礦體的位置和形狀、生成、規模以及儲量。在深入研究成礦規律、成礦性質，及其他地質元素和地球物理性質之間的相互關系的基礎上，根據地質研究結果和數學方法，對探測目標的選擇可以取得滿意的結果。選定正確的工作目標是至關重要，明確的工作目標應該和礦體有明顯的直接或間接關聯，并且能夠利用地球物理勘探方式找到。

3.4 實際應用分析

本次激電（視電阻率）測定，采用了重慶地質儀器廠生產的大功率激電測定系統。供電線路的引線上采用了2.5或1.2多股的銅線作導線，測量線時引線的被子是覆線；用作供電線路的電極一般采用的是不銹鋼或鋼制的纖狀極化電極，而用作測量線的電極則采用不銹鋼極化的絲狀電極。開工前必須對所需要采用的開關電源、測量器和導線是否進行過載和漏電保護檢測。測量電極在各個工作時間的開工極差均小于2mV，收工極差均低于5mV。

激電（視頻和電阻的頻率）的檢測深11點，布設于地質大面積性檢測工作完成后所預先圈定的主要異常區域內，共累計布置了25點，以進一步準確掌握我國地質體系的垂向空間變化形態情況和地質極化體的縱向空間運動產出變化形態。觀測儀器設備全部采用左右三軸對稱四級觀測裝置。當地表干燥或接地電流很大時，通過多組高壓電極連接并給電極附近的澆水，提高連接要求，以提高觀測準確度。

激電（視電阻率）電梯測量的系統檢查工作，重點對異常部位、可疑點及畸變點，在不同日期由不同操作員進行了交替檢查。激電（視電阻率）測深工作的系統檢查，是在不同的工作日對檢查點的所有極距進行了檢查觀測。同時對AB/2大于500m的極距，還均進行了改變供電電流的觀測。并對異常點、畸變點進一步增加重復讀數來確保質量。檢查結果表明：物探各方法檢查工作量及各項誤差指標均滿足規范要求，質量可信。

4 結語

綜上所述，相應的激光測量結果可以闡明礦區的異常礦化，表現出高電阻率和相應高極化率的特征。應用EH4探針截面圖可以得到已知礦體的結構，顯示礦體的雙邊結構和延伸。將激光極化法與EH4電磁測量相結合，可以有效地促進金屬礦產勘查工作的發展，但在實際應用過程中，也必須承受部分技術缺陷帶來的損失。