綠色勘查技術在礦產資源勘探中的應用分析

趙 耀

我國擁有豐富的礦產資源，礦山分布地區廣泛且地質各不相同。在對礦山進行開采前要對礦山中的礦產資源進行全方位的勘探，對礦山附近地區的地理環境、地質條件等進行綜合探測。通過對礦山中的礦產資源進行勘探，可以很好的將礦產所在位置等信息很好的總結提供給后期開采人員，使得他們準確的對礦產資源進行挖掘，提高開采的精確程度。

在對礦山進行礦產資源勘探的過程中，會在前期進行大規模的地質勘探工作。地質勘查工程通常會進行鉆探、坑探、槽探等工程操作，這些工程都要對礦區附近的地表進行挖掘。這些對于地表的挖掘，會對當地環境造成不同程度的損壞。特別是槽探和鉆探工程，在施工的時候會對地表覆蓋的植物造成直接的傷害，進而造成植被退化引發水土流失的問題。同時，一些勘探設備體型龐大，在運輸過程中會對樹木造成傷害。在進行礦產資源的勘探時，被勘探地區的生態環境都會承受一定程度的破壞，所以在勘探中引入綠色勘探技術越來越重要。

本文在開展綠色勘探的要求上，對礦產資源勘探技術引入航空電磁測量技術，該技術是以飛機等航空器為運載工具的探測方法。該技術運用到礦產資源勘探中，可以很好地縮減成本，同時提高勘探效率高，該方法對各種不同地理環境下的礦產資源的勘探都能適用。

1 綠色勘查技術勘探礦產資源

1.1 基于頻率域航空電磁測量技術的礦產資源的勘探

1.1.1 基本原理

頻率域航空電磁測量技術是利用電磁感應為理論基礎。當對礦產資源進行勘探時，周圍磁場被交變電流激發，形成感生渦旋電流，這種電流在該地區形成交變磁場，這就是二次場。頻率域航空電磁測量技術通過在該地區上方對磁場進行掃描，利用二次場的變化對礦區地下的礦產資源的性質和分布進行分析。

1.1.2 技術特點

通過表1 可以看出，利用頻率域航空電磁測量技術進行礦產資源的勘探時，勘探飛機需要設置信號發射裝置、磁場補償裝置、中央調控裝置、GPS 導航定位系統、無線電反射測量裝置、氣壓測量裝置、溫度檢測裝置、輔助磁場信號接收裝置。

表1 HDY402 型三頻航空電磁系統技術指標

圖1為國產Y12 航空物探綜合站。將頻率域航空電磁測量技術合理安排在一架飛機上，使得頻率域航空電磁系統與飛機整合，將發射裝置設置在飛機的左側線圈中，最終的接收裝置設置在飛機的右側。在探測飛機的機尾設置磁場探測探頭。

圖1 Y12 航空物探綜合站

將頻率域航空電磁測量技術所使用裝置全部安放在飛機上，使得飛機的重量有所增加，持續飛行時間有所下降，起飛時的爬行長度增加，巡航時的速度有所降低，但飛機的操作和控制強度沒有變化，仍能夠精確的對目標地點進行勘探。

1.2 頻率域航空電磁測量技術實施要點

采用頻率域航空電磁測量技術的礦產資源進行勘探與傳統的采用地面儀器設備進行勘探不一樣，頻率域航空電磁測量技術是將所需要的一起設備全部安裝到使用飛機上，在進行勘探的時候，飛機始終處于運動著的狀態。在實施中有很多要點需要注意。

第一點，噪音對于勘探效果的影響。頻率域航空電磁測量技術所使用的電磁裝置向地面所發射的電磁信號十分微弱。在進行勘探時需要對飛機的噪音進行很好的控制，減少噪音對于信號接收的影響。飛機在飛行時，發動機所處的位置在飛機的機翼，而勘探的信號發射和接收裝置也都安放在飛機的機翼上，發動機在振動時所產生的振動波對于電磁信號存在一定的影響。此時需要在發動機位置設置避震器，以減小發動機振動時產生的振動波。在安裝避震器時需要注意對該飛機的巡航速度、攀升角度、發動機運行功率、飛機轉彎以及飛機上升下降時的整體產生的振動頻率，對此進行分析，選擇合適的、可調節的避震裝置。同樣的，飛機飛行時，機翼會產生輕微的抖動，對于信號接收和發射都存在一定程度的影響。需要在飛機機翼的信號發射、接收裝置中設置異常識別裝置，減小由于機翼振動造成的異常現象，使得對礦產資源進行勘探時二次場的電磁接收更加精準。

第二點，電磁場的零水平漂移的影響。當頻率域航空電磁技術對礦產資源進行勘探時，會隨著時間的累積發生漫漂的現象。零水平漂移受到環境溫度、磁場補償等因素的影響。隨著飛機的高度不斷攀升，環境溫度不斷下降，由于處在高空位置，風速和方向都會對環境溫度造成影響，順風飛行時環境溫度變化較小，逆風飛行時環境溫度變化較大。此時，飛機上的信號接收線圈的實際應用面積發生變化，導致所產生的電流改變，由于二次場的電流十分微弱，電流的微小改變都會影響信號的接收。于是，需要在飛機的接收裝置上設置電流補償裝置，在額定電流減小時，能及時增加接收裝置的電流，保證信號接收的穩定性。

第三點，頻率域航空電磁測量技術中在發射時要注意大功率控制，以及機翼振動幅度和相對位置的平穩度控制。

第四點，應用頻率域航空電磁測量技術對地質進行勘探后的數據處理要更加重視。因為在使用頻率域航空電磁測量技術勘探地質的時候是通過相對位移來測量的，所以使用不同的飛機來測量時的基準線都不一樣。每次進行勘探前都要進行基準線的調平操作。因為頻率域航空電磁測量技術十分復雜，在數據分析的時候利用一維正反演方法，這樣能夠確保數據的穩定性。

1.3 勘查偽隨機碼發射信號源

頻率域航空電磁測量技術采用偽隨機碼作為發射信號源。這種偽隨機碼在相對應的數字范圍中呈現不規則排列，但是這些偽隨機碼的運動軌跡是可以預測出來的，同時這些偽隨機碼也會在一段時間后重復出現。偽隨機碼在勘探時候所發射出的頻率譜相對平坦，振動帶范圍也相對較寬，減少了接收信號的噪音。

1.4 信號數據采集

在運用頻率域航空電磁測量技術進行勘探前，要對勘探設備進行檢測。信號接收裝置要在勘探前進行水準校對，進行勘測的時候著重記錄接收到的電磁信號橫向分支和縱向分支。此外還要注意縱向磁場隨時間變化的數據。在勘探時還要設置軸向式工作裝置來對數據進行解析。

頻率域航空電磁測量技術在飛機上安裝的信號發射裝置利用電偶極源的方式對信號輸出，在地面反射電磁信號時運用電偶極子陣列進行數據的采集，信號發射裝置與電偶極子接受裝置之間的距離根據勘探范圍來確定，一般為勘探范圍的二到四倍。

因為飛機在勘探時不停的移動，信號發射位置與接收位置的相對位移不斷增加，導致最后接收到的電磁信號微弱、噪音多。因此，在勘探范圍相對較大、探測位置相對較深時，信號發射裝置與電偶極子接受裝置之間的距離設置為探測范圍的四倍，這樣就能保證信號接收后的質量。相同的位置記錄下多個數據，對這些數據進行處理，將差值相對較大的兩個數據刪除，將多個數據取平均值，保證數據的誤差在可接受范圍。在數據圖中標出中心位置，使頻率域航空電磁測量技術在勘探時能對被測區達到全覆蓋。

1.5 應用范圍和條件

采用頻率域航空電磁測量技術的礦產資源進行勘探相比較傳統的勘探手法，最明顯的特點就是工作效率高。可以很快并且十分精確的對大面積的礦區的礦產資源進行勘探。

因為采用頻率域航空電磁測量技術是利用飛機來進行勘探的，對于礦區的地形有一定程度的要求限制。在勘探時飛機的飛行高度偏低，這就對礦區地形有所要求，盡量相對平穩的地區更利于飛機的飛行勘探。因為飛機要對地面發射電流，要求礦區的地面導電裝置較少，以減少對于電磁場的影響。

利用頻率域航空電磁測量技術對地質進行勘探的好處就是探測所用時間短，能對范圍較大的區域進行細致探測，能夠精準的定位礦床所在位置。頻率域航空電磁測量技術在使用時主要工具是飛機，飛機在飛行時沿著探測地區的地面形態進行高度的調整，極大的貼近地面發射電磁信號。在進行探測的時候裝置接收回的探測信號可以繪制成地質填圖等圖紙方便工程師進行計算。對于地面所覆蓋的導電層相對較厚的地區要進行多冊的測量，記錄多組數據分析，保證勘探結果準確，與真實值誤差相對較小。

2 應用實例

以膠東地區的礦區為例子，采用綠色勘查技術勘探礦產資源，以驗證其實用性。該礦區為典型破碎帶蝕變巖型，金礦床嚴格受斷裂帶的控制并產于其中，且與金屬硫化礦物共生，在一定條件下金與硫化物的含量呈正消長關系。硫化物含量越高，溶解于地下水中的硫酸鹽型裂隙水的礦化度就越高，其導電性就越好，則含金破碎帶的電磁響應也越強，其強度代表了金礦的含量儲備。因此，可以說在一定條件下，發現斷裂破碎帶，特別是內接觸帶的次級斷裂帶，就是金礦床的重要找礦靶區。基于此理論，采用航空電磁綜合測量勘查方法在該地區開展金礦普查，發現劃分地層、圈定巖體和斷裂帶效果非常顯。

通過分析航拍繪制的剖面平面圖，航電劃分地質界線，礦山探測區Ⅰ區東南角航電高頻虛分量（HIm）剖面平面圖可以發現，區域電磁場特征的分界線十分清楚。這是不同地質體電性差異在電磁區域場中的客觀反映。

圖中左上角到右下角的區域電磁場特征分界線就是高阻體玲瓏花崗巖（左側）與中阻體變質巖系（右側）的接觸帶。帶中航電剖面異常特征明顯的部位，全部對應在已知的金礦上。

圖3是礦山航空電磁土壤鹽漬化程度圖。土壤鹽漬化程度愈高，導電金屬離子越多，土壤表現出的導電能力就越好，若導電金屬離子相對較少的地方其導電能力也較弱。利用頻率域航空電磁測量技術對地面進行勘探的時候能夠根據電磁信號來檢測出該地區的導電性能從而勘探處該地區的土壤鹽漬化程度，為后面的礦產勘探提供了幫助。

圖3 礦山航空電磁法圈定土壤鹽漬化程度圖

頻率域航空電磁測量技術在對不同地形條件的地面進行勘探的時候，根據不同地面的導電層調整飛機的基準值，使得所勘探的數據相對誤差較小，數據的接收質量相對穩定。

山東地礦部門在頻率域航空電磁法某測區內，對19 處異常開展了地面查證工作，僅占該區異常總數的5.5%，查證結果，3處見金礦，1 處見金礦化，見礦率為21%，經詳查1 處為中型金礦；武警黃金部隊（包括武警黃金地質研究所）在頻率域航空電磁法某測區內，分兩期對32 處異常進行了地面查證工作，占該區異常總數的17.8%，查證結果，12 處見金礦，3 處見金礦化，見礦率46.9%，經詳查3 處為中型金礦、1 處為小型金礦。同時，由于相關部門地面查證工作滯后，其他部門在航空物探已飛區積極開展地面普查，相繼發現大、中、小型金礦達7 處之多，這些新發現的金礦床都受航空電/磁綜合測量圈定的斷裂破碎帶異常所控制。此外，經對比發現，在某區內幾乎所有的已知大、中、小型金礦和金礦點40 多處，也都被航空物探圈定的斷裂破碎帶所控制。由此可見，膠東地區航空電/磁綜合測量方法進行金礦普查效果顯著。

通過圖2 和圖3，我們可以很清楚的看出礦山地區的土壤斷裂帶和土壤鹽漬化程度以及范圍。相比傳統的勘探手段，該技術的應用可以將細節很好地體現出來，使得后期開采工作可以順利進行。以往的勘探針對不同問題需要采用不同的設備，利用頻率域航空電磁技術減少了使用設備的種類，降低了施工成本，提升了礦產資源探測效率。

圖2 航電高頻虛分量（HIm）剖面平面圖

3 結語

在礦產資源的勘探中應用綠色勘探中的頻率域航空電磁技術，減小施工時對礦區生態環境的破壞，同時降低了勘探的成本，提高了礦產資源工作的效率。通過綠色勘探技術對礦產資源進行勘探使得礦山能夠進行綠色可持續發展。頻率域航空電磁測量技術的裝置設置相對較穩定，數據的處理和制圖能夠形象的將被勘探地區的礦床標注出來，可以對不同地質條件的地區進行礦床的勘探。但是由于時間和篇幅的限制，頻率域航空電磁技術在勘查中的應用沒有做多次實驗進行驗證，在今后的研究中需要進一步發展完善。