重磁法在礦產(chǎn)資源勘探中的應(yīng)用研究

呂瑞

摘 要： 研究重磁法在礦產(chǎn)資源勘探中的應(yīng)用，重點(diǎn)探討重磁法的原理、技術(shù)特點(diǎn)、有效性評(píng)估、影響因素以及優(yōu)化改進(jìn)等方面。研究表明：重磁法在礦產(chǎn)資源勘探中具有重要應(yīng)用價(jià)值，但仍然存在一些需要改進(jìn)的方面。通過對(duì)重磁法的參數(shù)優(yōu)化、數(shù)據(jù)處理與解釋方法的改進(jìn)以及儀器設(shè)備性能的改進(jìn)等措施的實(shí)施，可以進(jìn)一步提高重磁法在礦產(chǎn)資源勘探中的應(yīng)用效果和可靠性。

關(guān)鍵詞： 重磁法 礦產(chǎn)資源勘探 設(shè)備參數(shù) 應(yīng)用研究

中圖分類號(hào)： P618.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A文章編號(hào)： 1679-3567（2024）02-0095-03

Research on the Application of Gravity and Magnetic Method in Mineral Resource Exploration

LYU Rui

（ Shanxi Huaye Survey Engineering Technology Co.， Ltd.， Taiyuan， Shanxi Province， 030000 China ）

Abstract： This paper studies the application of gravity and magnetic method in mineral exploration， focusing on the principle， technical characteristics， effectiveness evaluation， influencing factors， optimization and improvement of gravity and magnetic method. Research shows that gravity and magnetic method has important application value in mineral exploration， but there are still some aspects that need to be improved. Through the optimization of the parameters of gravity and magnetic method， the improvement of data processing and interpretation methods， and the improvement of the performance of instruments and equipment， the application effect and reliability of gravity and magnetic method in mineral exploration can be further improved.

Key Words： Gravity and magnetic method； Mineral exploration； Equipment parameters； Application research

礦產(chǎn)資源是人類社會(huì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)，而礦產(chǎn)資源勘探是尋找和開發(fā)礦產(chǎn)資源的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。隨著科技的不斷發(fā)展，越來越多的勘探技術(shù)被應(yīng)用于礦產(chǎn)資源勘探中。重磁法作為一種較為成熟的地球物理勘探方法，在礦產(chǎn)資源勘探中得到了廣泛應(yīng)用[1]。本文將重點(diǎn)探討重磁法在礦產(chǎn)資源勘探中的應(yīng)用，以期為相關(guān)領(lǐng)域的研究提供參考。

1 重磁法原理與技術(shù)特點(diǎn)

1.1 重磁法的基本原理解析

重磁法主要包括重力測(cè)量和磁力測(cè)量?jī)刹糠帧Ｖ亓y(cè)量是通過測(cè)量地球表面重力加速度的變化，推斷地下物質(zhì)密度分布和地質(zhì)構(gòu)造；磁力測(cè)量則是通過測(cè)量地磁場(chǎng)的變化，推斷地下磁性物質(zhì)的分布和地質(zhì)構(gòu)造。重力的基本原理是牛頓萬有引力定律。當(dāng)?shù)厍虮砻娲嬖诿芏炔町悤r(shí)，密度大的地方對(duì)周圍物質(zhì)產(chǎn)生的引力更強(qiáng)，導(dǎo)致重力加速度發(fā)生變化。因此，通過測(cè)量不同地點(diǎn)的重力加速度變化，可以推斷地下物質(zhì)密度分布和地質(zhì)構(gòu)造。磁力的基本原理是地球磁場(chǎng)的變化。地球磁場(chǎng)是由地球內(nèi)部液態(tài)外核產(chǎn)生的。當(dāng)?shù)厍騼?nèi)部物質(zhì)磁性發(fā)生變化時(shí)，會(huì)對(duì)地磁場(chǎng)產(chǎn)生影響，導(dǎo)致地磁場(chǎng)發(fā)生變化。因此，通過測(cè)量地磁場(chǎng)的變化，可以推斷地下磁性物質(zhì)的分布和地質(zhì)構(gòu)造[2]。

1.2 重磁法在礦產(chǎn)資源勘探中的應(yīng)用特點(diǎn)

（1）適用范圍廣：重磁法適用于各種類型的礦產(chǎn)資源勘探，包括金屬礦、非金屬礦、石油、天然氣等。

（2）勘探深度大：重磁法可以探測(cè)地下數(shù)百米深的礦產(chǎn)資源。

（3）精度高：隨著現(xiàn)代測(cè)量技術(shù)的不斷發(fā)展，重磁法的精度越來越高，可以探測(cè)到地下數(shù)米甚至更小的礦產(chǎn)資源。

（4）成本低：重磁法勘探成本相對(duì)較低，不需要大量的鉆探工作，可以節(jié)省勘探成本。

（5）信息豐富：重磁法可以獲取大量的地質(zhì)信息，包括地下物質(zhì)密度分布、磁性分布、地質(zhì)構(gòu)造等，為地質(zhì)研究提供豐富的信息。

2 重磁法在礦產(chǎn)資源勘探中的有效性評(píng)估

2.1 重磁法與其他勘探方法的對(duì)比分析

礦產(chǎn)資源勘探中常用的方法包括地質(zhì)調(diào)查、地球物理勘探、地球化學(xué)勘探、鉆探等。每種方法都有其優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍。重磁法作為一種地球物理勘探方法，具有適用范圍廣、勘探深度大、精度高、成本低、信息豐富等優(yōu)點(diǎn)。與地質(zhì)調(diào)查相比，重磁法可以獲取更豐富的地質(zhì)信息，包括地下物質(zhì)密度分布、磁性分布、地質(zhì)構(gòu)造等。同時(shí)，重磁法可以探測(cè)到數(shù)百米深的礦產(chǎn)資源，而地質(zhì)調(diào)查往往只能探測(cè)到地表的地質(zhì)構(gòu)造。與地球化學(xué)勘探相比，重磁法可以更直觀地反映地下物質(zhì)磁性和密度的分布情況，而地球化學(xué)勘探只能通過分析地下水、土壤等樣品的化學(xué)成分來推斷礦產(chǎn)資源的分布。與鉆探相比，重磁法可以節(jié)省大量的勘探成本。鉆探是一種直接獲取地下樣品的方法，但需要大量的鉆探工作和較高的成本。重磁法則是一種間接的地球物理勘探方法，通過測(cè)量地磁場(chǎng)和重力場(chǎng)的變化來推斷地下礦產(chǎn)資源的分布，成本相對(duì)較低。

2.2 重磁法在實(shí)際礦產(chǎn)資源勘探中的成功率評(píng)估

重磁法在實(shí)際礦產(chǎn)資源勘探中的成功率取決于多種因素，包括地質(zhì)條件、測(cè)量技術(shù)、數(shù)據(jù)處理方法等。一般來說，重磁法可以有效地探測(cè)到磁性和密度差異較大的礦產(chǎn)資源，如鐵礦、銅礦、石油等。但對(duì)于一些磁性和密度差異較小的礦產(chǎn)資源，如金礦、鎢礦等，重磁法的成功率可能會(huì)受到一定影響。在實(shí)際情況中，為了提高重磁法的成功率，往往需要結(jié)合其他勘探方法進(jìn)行綜合分析。

3 影響重磁法應(yīng)用效果的因素分析

3.1 礦體特征對(duì)重磁法的影響

礦體特征是影響重磁法應(yīng)用效果的重要因素之一。礦體的磁性、密度和規(guī)模等特征直接影響重磁法的探測(cè)效果。一般來說，對(duì)于磁性較強(qiáng)、規(guī)模較大的礦產(chǎn)資源，重磁法的分辨率和準(zhǔn)確性相對(duì)較高。而對(duì)于一些磁性較弱、規(guī)模較小的礦產(chǎn)資源，重磁法的探測(cè)效果可能會(huì)受到一定影響。礦體磁性是影響重磁法探測(cè)效果的關(guān)鍵因素。不同礦產(chǎn)資源的磁性特征存在差異，有些礦產(chǎn)資源具有明顯的磁性，如鐵礦、鎳礦等，而有些礦產(chǎn)資源的磁性則較弱或無明顯磁性，如銅礦、金礦等。因此，在應(yīng)用重磁法進(jìn)行礦產(chǎn)資源勘探時(shí)，需要充分了解目標(biāo)礦產(chǎn)資源的磁性特征，以便選擇合適的測(cè)量方法和數(shù)據(jù)處理技術(shù)。礦體密度也是影響重磁法探測(cè)效果的重要因素之一。不同礦產(chǎn)資源的密度存在差異，有些礦產(chǎn)資源的密度較高，而有些礦產(chǎn)資源的密度則較低。因此，在應(yīng)用重磁法進(jìn)行礦產(chǎn)資源勘探時(shí)，需要考慮目標(biāo)礦產(chǎn)資源的密度特征，以便選擇合適的測(cè)量方法和數(shù)據(jù)處理技術(shù)。礦體規(guī)模是影響重磁法探測(cè)效果的另一個(gè)重要因素。不同礦產(chǎn)資源的規(guī)模存在差異，對(duì)于規(guī)模較小的礦產(chǎn)資源，重磁法的分辨率和準(zhǔn)確性可能會(huì)受到一定影響。因此，在應(yīng)用重磁法進(jìn)行礦產(chǎn)資源勘探時(shí)，需要考慮目標(biāo)礦產(chǎn)資源的規(guī)模特征，以便選擇合適的測(cè)量方法和數(shù)據(jù)處理技術(shù)[3]。

3.2 儀器設(shè)備參數(shù)設(shè)置對(duì)重磁法的影響

重磁法使用的儀器設(shè)備包括重力儀、磁力儀等。儀器設(shè)備的精度、分辨率和穩(wěn)定性直接影響重磁法的應(yīng)用效果。在測(cè)量過程中，需要合理設(shè)置儀器設(shè)備的參數(shù)，以提高測(cè)量精度和分辨率。同時(shí)，還需要保證儀器設(shè)備的穩(wěn)定性，避免外界干擾對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。采樣率是影響重磁法測(cè)量精度的重要因素之一。采樣率過低會(huì)導(dǎo)致信號(hào)失真和噪聲增大，而采樣率過高則會(huì)增加數(shù)據(jù)量和處理難度。因此，在選擇儀器設(shè)備時(shí)，需要根據(jù)目標(biāo)礦產(chǎn)資源和地質(zhì)條件選擇合適的采樣率。數(shù)據(jù)長(zhǎng)度也是影響重磁法測(cè)量精度的重要因素之一。數(shù)據(jù)長(zhǎng)度過短會(huì)導(dǎo)致信號(hào)不完全和分辨率降低，而數(shù)據(jù)長(zhǎng)度過長(zhǎng)則會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)量過大和處理難度增加。因此，在選擇儀器設(shè)備時(shí)，需要根據(jù)目標(biāo)礦產(chǎn)資源和地質(zhì)條件選擇合適的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度。穩(wěn)定性也是影響重磁法測(cè)量結(jié)果的重要因素之一。儀器設(shè)備的不穩(wěn)定會(huì)導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果失真和誤差增大。因此，在選擇儀器設(shè)備時(shí)，需要考慮其穩(wěn)定性和可靠性，并采取措施提高儀器的穩(wěn)定性。

3.3 數(shù)據(jù)處理與解釋方法對(duì)重磁法的影響

數(shù)據(jù)處理與解釋是重磁法應(yīng)用中的重要環(huán)節(jié)之一，其方法和流程對(duì)重磁法的應(yīng)用效果產(chǎn)生直接影響。數(shù)據(jù)處理方法的選擇和使用將直接影響觀測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性，而解釋方法的合理性和準(zhǔn)確性則直接影響對(duì)地下礦產(chǎn)資源分布的推斷。在數(shù)據(jù)處理方面，去噪和信號(hào)增強(qiáng)是兩個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。由于在野外測(cè)量中會(huì)受到各種噪聲的干擾，因此，在數(shù)據(jù)處理過程中，需要采用有效的去噪算法和技術(shù)，以消除這些噪聲的影響。此外，對(duì)于一些微弱的礦產(chǎn)資源信號(hào)，還需要采用信號(hào)增強(qiáng)技術(shù)，如濾波、放大等，以突出這些信號(hào)的特征，提高觀測(cè)數(shù)據(jù)的分辨率。在解釋方面，單一的重磁法往往只能提供有限的礦產(chǎn)資源信息，需要結(jié)合其他勘探數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析和解釋。這包括結(jié)合地質(zhì)資料、地球化學(xué)勘探、鉆探等數(shù)據(jù)，構(gòu)建地質(zhì)模型和礦產(chǎn)資源評(píng)估體系。此外，還需要采用先進(jìn)的解釋方法和算法，如模式識(shí)別、機(jī)器學(xué)習(xí)等，以提取觀測(cè)數(shù)據(jù)中的有用信息，提高推斷礦產(chǎn)資源分布的準(zhǔn)確性和可靠性。

4 重磁法在礦產(chǎn)資源勘探中的優(yōu)化與改進(jìn)

4.1 重磁法參數(shù)優(yōu)化與改進(jìn)策略

重磁法參數(shù)的優(yōu)化和改進(jìn)是提高其應(yīng)用效果的關(guān)鍵。針對(duì)不同礦種和地質(zhì)條件，需要選擇合適的測(cè)量參數(shù)和方法，以提高測(cè)量精度和分辨率。首先，對(duì)于不同礦種的磁性和密度特征，需要選擇合適的測(cè)量方法和參數(shù)。例如：對(duì)于具有明顯磁性的鐵礦和鎳礦等礦產(chǎn)資源，需要選擇高精度、高分辨率的磁力測(cè)量方法，并適當(dāng)增加測(cè)量點(diǎn)密度和測(cè)量范圍。而對(duì)于一些磁性較弱或無明顯磁性的礦產(chǎn)資源，則需要采用更靈敏、更高分辨率的重力測(cè)量方法。其次，針對(duì)不同地質(zhì)條件和勘探目標(biāo)，需要選擇合適的測(cè)量參數(shù)和方法。此外，對(duì)于一些深層礦產(chǎn)資源的勘探，需要采用更靈敏、更高分辨率的重力測(cè)量方法，以探測(cè)到更深層的礦產(chǎn)資源。最后，還需要加強(qiáng)重磁法與其他勘探方法的綜合應(yīng)用。重磁法可以與其他地球物理勘探方法（如電法、地震勘探等）相結(jié)合，形成優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的綜合勘探方法，提高礦產(chǎn)資源勘探的精度和可靠性。同時(shí)，還需要加強(qiáng)重磁法與地質(zhì)調(diào)查、地球化學(xué)勘探、鉆探等方法的綜合應(yīng)用，建立完善的地質(zhì)模型和礦產(chǎn)資源評(píng)估體系[4]。

4.2 數(shù)據(jù)處理與解釋方法的改進(jìn)

數(shù)據(jù)處理與解釋是重磁法應(yīng)用中的重要環(huán)節(jié)之一。為了提高重磁法的應(yīng)用效果，需要采用先進(jìn)的數(shù)據(jù)處理方法和解釋技術(shù)。首先，需要采用先進(jìn)的去噪和信號(hào)增強(qiáng)技術(shù)。在數(shù)據(jù)處理過程中，可以采用各種濾波方法和信號(hào)增強(qiáng)技術(shù)，以消除噪聲干擾和提高信號(hào)的分辨率。同時(shí)，還可以采用一些先進(jìn)的數(shù)據(jù)處理方法和技術(shù)，以提取觀測(cè)數(shù)據(jù)中的有用信息。其次，需要采用先進(jìn)的模式識(shí)別和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)。通過對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)的特征提取和分析，可以采用模式識(shí)別技術(shù)對(duì)不同礦產(chǎn)資源進(jìn)行分類識(shí)別。例如：可以采用支持向量機(jī)（SVM）、隨機(jī)森林（Random Forest）等機(jī)器學(xué)習(xí)算法對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類預(yù)測(cè)。此外，還可以采用一些深度學(xué)習(xí)算法和技術(shù)，如卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN）、循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（RNN）等，以提取更復(fù)雜的礦產(chǎn)資源特征信息。最后，需要加強(qiáng)綜合解釋和分析能力。重磁法可以與其他勘探數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析和解釋。通過將重磁法數(shù)據(jù)與其他地球物理勘探數(shù)據(jù)、地質(zhì)調(diào)查數(shù)據(jù)等進(jìn)行對(duì)比和分析，可以更好地推斷地下礦產(chǎn)資源的分布和規(guī)模[5-6]。

4.3 儀器設(shè)備性能的改進(jìn)

儀器設(shè)備的性能對(duì)重磁法的應(yīng)用效果產(chǎn)生直接影響。為了提高重磁法的應(yīng)用效果，需要不斷改進(jìn)和提高儀器設(shè)備的性能。首先，需要提高儀器設(shè)備的測(cè)量精度和穩(wěn)定性。重磁法對(duì)礦產(chǎn)資源的勘探精度要求較高，因此需要采用高精度、高穩(wěn)定性的儀器設(shè)備進(jìn)行測(cè)量。例如：可以采用原子力顯微鏡（AFM）等高精度傳感器進(jìn)行表面形貌測(cè)量和分析，以獲取更精細(xì)的礦產(chǎn)資源分布信息；可以采用光纖陀螺儀（FOG）等高精度姿態(tài)傳感器進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)量和穩(wěn)定控制，以提高測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。其次，需要提高儀器設(shè)備的便攜性和適應(yīng)性。重磁法在野外勘探中需要攜帶大量的儀器設(shè)備，因此需要盡可能選擇輕便、易攜帶的儀器設(shè)備。同時(shí)，還需要提高儀器設(shè)備的適應(yīng)性，使其能夠適應(yīng)各種復(fù)雜的地形和環(huán)境條件。此外，還需要加強(qiáng)儀器設(shè)備的智能化和自動(dòng)化程度。重磁法的測(cè)量數(shù)據(jù)需要進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)處理和解釋工作，因此需要采用智能化、自動(dòng)化的儀器設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和解釋。最后，需要加強(qiáng)儀器設(shè)備的維護(hù)和保養(yǎng)。重磁法的應(yīng)用過程中需要定期對(duì)儀器設(shè)備進(jìn)行檢查和維護(hù)，以保證其正常運(yùn)行和使用效果。

5 結(jié)語

重磁法作為一種重要的地球物理勘探方法，在礦產(chǎn)資源勘探中發(fā)揮著越來越重要的作用。本文通過對(duì)重磁法應(yīng)用效果的影響因素進(jìn)行分析，提出了相應(yīng)的優(yōu)化和改進(jìn)措施，包括數(shù)據(jù)處理與解釋方法、儀器設(shè)備性能等方面。希望這些措施能夠提高重磁法的應(yīng)用效果，為礦產(chǎn)資源勘探提供更加準(zhǔn)確、可靠的數(shù)據(jù)支持。

參考文獻(xiàn)

[1]王金寶.遙控?zé)o人潛水器的抗干擾與容錯(cuò)控制研究[D].西安：西安理工大學(xué)，2023.

[2]李才明.應(yīng)用地球物理重磁勘探教程[M].成都：成都理工大學(xué)，2004（8）：123-125.

[3]高振強(qiáng)，張延奔，張燕.重磁聯(lián)合反演在礦產(chǎn)資源勘查中的應(yīng)用[J].世界有色金屬，2021（6）：111-112.

[4]任政勇，柳建新，岳國(guó)璇，等.重力與磁法在有色金屬礦產(chǎn)勘探中的研究進(jìn)展[J].中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào)， 2023，33（1）：240-260.

[5]蔡錦.非結(jié)構(gòu)四面體網(wǎng)格下磁總場(chǎng)及其梯度數(shù)據(jù)高分辨率反演方法研究[D].長(zhǎng)春：吉林大學(xué)，2023.

[6]彭聰.航空瞬變電磁探測(cè)多尺度噪聲壓制技術(shù)研究[D].長(zhǎng)春：吉林大學(xué)，2023.