物探技術在找礦工作中的有效應用

李緒彬，高君茹(山東省地礦工程勘察院，山東 濟南 250014)

0 引言

在我國社會經濟體系改革深入發展背景下，現代城市受到經濟體系、功能結構需求的影響，對礦產資源的需求量隨之上升。結合目前礦產資源開采情況，我國淺層礦產資源儲備量已經無法滿足社會發展要求，導致礦產尋找工作重點放在深層礦產資源上。而如何選擇適宜的找礦技術，讓深層礦產資源得到充分開發，是當前找礦過程中重點關注的內容。

1 物探技術的基本概述

物探技術指的是地球物理勘探技術，也就是對地球中各種物理場分布和變化情況進行勘測，進一步分析地球本體和近地空間介質結構、物質組成、發展變化等，了解與其相關的自然現象和發展規律，根據獲得的相關信息，進一步探究地球內部組織結構、尋找礦物資源，為災害預警提供依據。在對不同地質對象進行勘測的過程中，需要采用對應的勘探技術。不同勘探技術在不同地質對象上展現出的物理性差異明顯，不同礦物具有不同的物理性特點。勘探技術就是依據該原理完成地質找礦工作，通過地球物理勘探對各個地區的地質結構進行分析，利用地球物理理論進行地質找礦。在地球物理中，不同的地質礦山也展現出不同的物理場，從而展現出多解性物理異常[1]。

目前物探技術應用方式比較多，無論是綜合勘探，還是綜合物探，都需要采用對應的方式、方法，實現物探方式的優化設計，讓物探技術在應用上展現出經濟合理和真實可靠的特點。不同物探技術在使用要求和范圍上有一定差異，需要結合現場實際情況和地質條件，選擇適宜的物探技術。通過深入調查，根據地球物理基本特點，可按照工作區具體情況投入適當的資金，對成礦理論、成礦規律等加以分析與總結，不斷摸索，從而找到物探技術發展的突破口。

2 地質找礦中常用的物探技術

在地球物理勘探技術中，涉及內容比較多，任何一種地球物理技術都存在一定的優勢和不足，在勘探重點上也存在差異。因此在具體操作中，需要結合探測區域具體情況，選擇對應的物探技術。

2.1 電磁法

電磁法指的是集合巖層中的導電性特點完成勘測工作，從而獲得理想的地質勘查效果。電磁法結合對應的工作原理，可以劃分為兩類：一個是連續電磁法；另一個是瞬變電磁法。不管哪種方式，都可以在地質結構勘查和金屬礦床尋找中應用。隨著現代找礦工作的全面發展，勘探難度和復雜性隨之提高，由于淺部礦和表露礦數量不斷減少，在某種程度上增加了地質勘探難度。甚低頻電磁法(VLF法)就是在這種環境下出現的，可以更好地滿足深部地質勘探要求，保證勘探結果的精準性。甚低頻電磁法可以對地下不均勻介質下的綜合畸變場分布情況進行探測，在電磁感應工作原理下，以大功率長波導航臺發射頻率作為一次場源。在遠離導航臺的位置，可以把甚低頻電磁作為垂直地面傳播的平面波，地下不均勻地質受到其影響，將會產生渦旋電流和相應的二次場，讓均勻的一次場產生一定變化。甚低頻電磁法能夠了解到綜合畸變場中電場強度水平情況、磁場強度水平情況以及垂直分量等，依據這些參數能夠得出大地電阻率ρv，用于勘察斷層中的破碎帶、暗河等情況。這種方式在操作上比較便利，能夠獲得精準的勘探結果，在一半隱伏礦體空間定位中獲得理想的勘探效果[2]。但是在使用這種方式的過程中，需要滿足一個條件，也就是不管在地球上任何一點，都要具備接收甚低頻電臺所發射電磁信號的能力，這是保證該方法功能得到充分發揮的關鍵。

2.2 天然磁場法

因為巖石自身具有一定磁場，所以在地質勘查過程中，可以利用天然磁場來完成檢測工作。天然磁場法主要是根據巖石自身磁場特點實施的一種地質勘探方法。這種探測技術能夠在巖石磁場頻率的作用下完成數據測量，從而對每層地質結構進行分析和調查。但是在實際地質勘查過程中，這種物探技術將會受到各種因素影響。從磁法角度來說，需要精準地計算出異常數值，并對其進行調整。在日變改正方面，受到太陽輻射等各種因素的影響，相同測點的磁場值是隨著時間改變的。如果沒有及時調整，即便使用了精準的設備，得出的數據也會存在誤差。同時，還要做好對應的輔助工作，在保證數據質量的情況下，需要在室內設有日變站，從而對磁場中的變化進行觀察，日變站最好設置在地下，保證溫度不會發生改變，并且不會受到人工場的影響。如果是野外，需要認真記錄每個觀測點時間，之后在圖紙中查明該時間段的日變值變化，并及時調整。如果沒有記錄觀測點時間，則不能確定測量該點磁場值日變數據，無法對其進行修改。

2.3 地震法

地震法的工作原理是，在人工激發的地震波作用下，在不同彈性地層中傳遞，對地下地質情況進行勘測。地震技術在沉積盆地研究方面和其他物探技術相比，有著明顯優勢，其在向地下傳遞地面某個位置產生的地震波時，因為底層分界面彈性存在差異，一次產生的反射波也會有所不同，如果這些波被傳遞到地面上，可以將這些波的數據進行記錄，同時對其特點進行分析，如波在地下傳播時間、在地下振動情況。在相關設備的處理下，可以精準理解這些界面的深度和形態，對地下巖石圈有一定的了解。在使用這種方法時，需要地震波阻抗之間有所差異，對地質結構方面的問題處理有著理想效果，其在找礦和石油工作上應用廣泛。

2.4 相位激電測深法

在地質找礦勘查過程中，利用相位激電測深法，可以增強抗干擾能力。對不同地質環境，應采用不同密度的相位激電測深方法，在使用相位激電測深過程中，不同電阻率和極化率可以把礦體孔徑分布情況真實展現出來。要想獲得理想的工作效果，將有色金屬礦勘查中的地質問題全面處理，需要在應用激電測深法時，對電阻率和極化率科學管控，從而減少斷層、斷裂等地質問題。任何一種地球物理技術都存在優缺點，每種方式在使用要求上各不相同[3]。所以，在單一的地球物理方法作用下，無法真正實現地質勘探。在對地質勘探方法選擇時，需要結合實際情況和工作要求靈活選擇，充分發揮地質勘探法價值，以獲得精準的勘探結果。

3 物探技術在找礦工作中的有效應用

隨著我國社會經濟發展水平的不斷提高，我國地質勘察行業得到了穩定發展，發展步伐不斷加快。地球物理勘探技術是地質勘探和地質資源勘探中一種常用的技術，需要引起地勘部門的廣泛關注。礦產資源作為促進社會經濟全面發展的基礎，其開發是否合理將對國民經濟的發展產生一定的影響。作為地質找礦和資源勘查中的核心要素，合適的物探技術能夠促進采礦水平和質量的提升，對促進地質行業穩定發展有著重要意義。

3.1 應用方法

3.1.1 磁法

第一，大地電磁法。在大地電磁法中，電磁場是該地區最獨特的電磁場源，利用風的頻率和強度測量目標地質。大地電磁法可以探測極低頻電磁場中的電磁情況，分析低頻電磁場中電磁，判斷是否含有金屬磁場，以及是否可以進行進一步的測量，是測量初期廣泛采用的測量技術；第二，瞬變電磁法。瞬變電磁法是根據電磁波和時間變化來進行地質勘查，主要是根據礦井中不同礦石的導電性、不同的電磁感應強度來分析磁場隨時間的變化規律，從而確定礦井下礦石分布情況。

3.1.2 電法

電法是一種廣泛應用的地球物理技術。電法勘探在某大型鐵礦取得了良好的應用效果，據統計，電法應用已完成20條測深剖面和950個工作點，勘測工作人員選擇了三維可視化、正演和反演建模以及小波多尺度分解等先進技術進行目標測量。鉆后法傾向于低電阻率區，驗證和找礦效果較差[4]。本次勘探充分利用了高極化率、高電阻率的綜合地球物理異常特征，取得了很好的地質勘探效果。

3.2 實際案例應用分析

在地質勘查和找礦過程中，為保證地質勘查結果的精準性，需要結合勘查地質特點和工程具體情況進行。地球物理勘探技術作為一項新技術，在地質勘探和找礦過程中應用廣泛。文章以某鐵礦石區為例進行分析。該區主要構造為碳酸鹽巖，碎屑巖和煤巖較少，鐵山礦區下三疊統大冶群灰巖為出露地層，在靠近鐵山(不到2 km)的侵入體中含有大理巖、白云質大理巖和角巖。

鐵山鐵礦是一個多成因、多階段的大型礦床，位于-400 m以上，主礦體由六個主體組成，礦體長度約4 300 m。磁鐵礦是該礦的基本類型，顏色以鋼灰色為主，磁性強，結構形式為自形、半自形或粒狀。礦石成分復雜，鐵和銅具有良好的可選擇性。平均元素含量為：鐵52.13%、銅0.507%、硫2.68%、鈷0.024%[5]。

對于磁法，這種地球物理技術在使用過程中，需要將其建立在具有磁隙的礦石和巖石之間，能夠探測到深部礦體產生的磁異常，在磁測方法中，廣泛采用的磁測技術有三種，即航空磁測、地面磁測和鉆孔磁測。要求快速確定找礦靶區，在鐵山礦區(300 km2以內)開展航磁測量。采用地表位置處理方法和無約束三維概率層析成像反演方法完成數據處理。通過數據調查，大冶鐵礦區共有4處磁異常，磁異常強度高，梯度陡，勘探目標區共圈定了13個位置，其中4個為主要目標。

對于電法，大冶鐵礦采用可控源音頻大地電磁測深法找礦，共完成18個測深段，全長21.88 m，946個工作點。分析結果表明，該區域南部的平面形狀呈不規則的“扁豆”形狀，表明接觸帶(-600～1 000 m)內可能有鐵礦，需要在所有施工鉆孔中確定井內磁測量，井內大部分磁異常符合已知礦體。在驗證異常鉆孔之前，應對異常進行詳細解釋，鉆孔驗證應選擇具有重要找礦價值的異常區域，以提高找礦效率，節約成本，快速完成深部找礦目標。

3.3 找礦新突破措施

使用物探技術時，應該結合找礦具體要求，對實際工作中存在的問題有充分了解，分析工作現場情況，采取綜合性對策，獲得理想的找礦使用效果。首先，精準定位，謀取條件。近幾年，社會經濟發展水平提高，自然資源數量減少，人們對找礦工作給予高度重視，期待可以通過各種措施尋找更多的礦產資源，特別是一些稀缺資源。所以，地質勘查部門應結合時代發展需求，加強各部門之間交流，了解當前地質勘察團隊情況和指標，掌握當前技術發展情況，注重物探技術應用，尋找突破口。其次，轉變傳統思想理念，加強對物探技術和相關設施的探究。當前，大部分人員對物探技術的了解不全面，沒有意識到其在找礦過程中的價值，忽略對物探技術應用探究，普遍認為當前物探技術發展水平已經滿足實際需求。因此，應該轉變傳統思想理念，了解物探技術在找礦中的價值，分析和其他國家之間的差距，加強對物探技術探究，注重相關儀器精度，提高物探技術使用率。最后，加強找礦人才團隊建設。

在找礦活動中應用物探技術，需要得到專業人員的支持與配合，提高勘查團隊人員專業水平和綜合能力，加強對地質相關知識的學習，提高自身職業素養。在實際工作中，要保證勘查人員嚴格按照找礦要求，正確使用相關設備和儀器，減少工作中由于人為操作失誤而導致的測量誤差，提高勘查團隊綜合水平，保證地質找礦工作質量。

4 結語

總而言之，隨著中國國民經濟發展水平的不斷提高，我國地質勘查工作穩步發展。地球物理勘探技術作為一種新技術，被廣泛運用在地質勘探和地質資源勘探等活動中，獲得的使用效果比較理想。為了保證地質勘查的精準性和有效性，應該給予物探技術高度重視，結合工作具體情況，完成相關試驗，保證各項指標都滿足地質找礦相關要求，從而給地質勘探行業工作開展提供支持。