深部金屬礦產(chǎn)勘查中不同物探方法分析比較

楊再立

摘要：在礦產(chǎn)資源形勢日益嚴(yán)峻的背景下，成礦理論和實踐均表明在深部尋找大型、超大型礦床和多金屬礦集區(qū)是具有很大的前景與潛力，然而大多數(shù)傳統(tǒng)的勘查技術(shù)手段已不適用于深部礦勘查，因此具有探測深度大、精度高、工作效率高等特點的地球物理勘探技術(shù)或許將成為未來深部金屬礦產(chǎn)勘查的唯一選擇。然而，深部地區(qū)礦往往具有埋藏深，響應(yīng)信號微弱，勘探困難大等特點，要想在深部金屬礦勘查過程中取得重大突破，不僅需要投入大量的人力、財力和物力，而且對勘探方法、技術(shù)先進(jìn)性和質(zhì)量也有很大的要求，只有充分認(rèn)識到深部金屬礦勘查技術(shù)的特點，才能加強深部金屬礦勘查的研究與應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：物探技術(shù);深部礦;勘查特點;電磁法;綜合物探

深部金屬礦勘查成為我國礦產(chǎn)行業(yè)發(fā)展的一個重要主題，在深部隱伏地區(qū)進(jìn)行礦床的搜索，能進(jìn)一步擴(kuò)大資源開采量，這也是提高礦產(chǎn)資源保障能力的主要途徑。

一、電磁法勘探在深部金屬礦產(chǎn)勘查中的應(yīng)用

在眾多的地球物理勘探方法中，由于金屬礦的導(dǎo)電（磁）性好，與圍巖差異明顯，用電磁法勘查金屬礦床，地質(zhì)效果較為顯著。目前用于深部金屬礦產(chǎn)勘查的電磁法勘探主要有可控源音頻大地電磁測深法（CSAMT）及音頻大地電磁測深法（AMT）。這兩種方法代表了基于平面波卡尼亞電阻率頻率域電磁測深法的兩個相反的發(fā)展方向。CSAMT是重設(shè)備、大功率可控源，而AMT是輕設(shè)備、天然源。CSAMT是在大地電磁測深（MT）和音頻大地電磁測深（AMT）的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種人工源頻率域測深方法。相比AMT，CSAMT克服了天然場源隨機(jī)性和信號能量弱的特點，抗干擾性更強，但不適合在地形、氣候惡劣的地區(qū)使用。

（一）CSAMT 在深部金屬礦產(chǎn)勘查中的應(yīng)用

可控源音頻大地電磁測深法（CSAMT）最早是由加拿大多倫多大學(xué)Strangway教授和他的研究生Goldstein提出。這種方法采用人工的電性源發(fā)射電磁波，以彌補天然場信號弱的不足，具有數(shù)據(jù)質(zhì)量高、重復(fù)性好、勘探深度大、解釋剖面橫向分辨率高、人工信號強度大等特點，所以地球物理界一直認(rèn)為它具有尋找深部礦床的能力，而近年來其在地下深部勘探中亦確實發(fā)揮著越來越重要的作用。張國鴻等為了考查電磁法在探測深部金屬礦及地質(zhì)構(gòu)造方面的實際效果，用可控源音頻大地電磁法（CSAMT）分別在埋深為500 m和1 100 m的兩個已知隱伏鐵、銅礦體上進(jìn)行了實驗工作，實驗結(jié)果表明地電異常顯示了礦體、斷層以及巖層接觸帶的分布。王凱等運用可控源音頻大地電磁法（CSAMT）圈定了尋找鐵礦的有利部位，且勘探結(jié)果與已知鉆孔揭示結(jié)果吻合較好，說明了CSAMT在深部礦產(chǎn)勘探工作中的可行性和有效性。

（二）AMT在深部金屬礦產(chǎn)勘查中的應(yīng)用

音頻大地電磁測深原理是基于大地電磁測深法原理，是在20世紀(jì)50年代提出的一種地球物理探測方法。這種方法具有如下特點：（1）利用天然場源，無近場效應(yīng)影響;（2）儀器輕便，可適用于地形、氣候惡劣地區(qū)使用;（3）探測深度范圍大，淺能至幾米，深可達(dá)2 000 m;（4）對二維構(gòu)造反應(yīng)比較逼真，能真實反映地質(zhì)規(guī)律;（5）工作效率高，不受通訊條件約束。王玉敏等通過音頻大地電磁測深法對山東蒼山宋樓地區(qū)進(jìn)行勘查，圈定了礦區(qū)深部有利的成礦空間。譚紅艷等在豐山南山開展EH4音頻大地電磁測深法，經(jīng)綜合分析后確定了找礦靶位。后在鉆探驗證中發(fā)現(xiàn)深部隱伏銅金工業(yè)富礦體，說明在危機(jī)礦山應(yīng)用EH4尋找深部隱伏礦體具有可行性。綜上所述，音頻大地電磁法憑其準(zhǔn)確反映隱伏構(gòu)造、探測深度大及工作效率高等優(yōu)勢，近年來的應(yīng)用愈來愈加廣泛。

二、重力勘探在深部金屬礦產(chǎn)勘查中的應(yīng)用

重力勘探主要是通過測量由地下密度不均勻體引起的重力異常來推斷測區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造或礦產(chǎn)分布情況。我國大規(guī)模開展重力工作是在 20世紀(jì) 50 年代，而第二代重力測量始于 20 世紀(jì) 80 年代，重力異常精度提高了近 10 倍，并具有更高的勘探能力。隨著時代的進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，測量精度、數(shù)據(jù)處理方法和解釋水平得到極大的提高，加之計算機(jī)技術(shù)的普遍應(yīng)用，重力勘探已發(fā)展到高精度重力探測階段，并在勘探領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。進(jìn)十年來，重力勘探技術(shù)取得的進(jìn)步主要體現(xiàn)在三維技術(shù)，目前重力勘探新技術(shù)有重力復(fù)測采集技術(shù)、重力處理與三維反演技術(shù)和重力解釋新技術(shù)，而在復(fù)雜地區(qū)開展重力勘探，三維模型比二維模型更加符合地下地質(zhì)體的實際狀態(tài)，因此重力勘探必將走向三維技術(shù)時代。但對深部金屬進(jìn)行礦產(chǎn)勘查時，重力勘探很少單獨使用，往往結(jié)合其他物探手段進(jìn)行綜合使用，從不同角度進(jìn)行整合分析，以提高找礦預(yù)測的準(zhǔn)確性。

三、地震勘探在深部金屬礦產(chǎn)勘查中的應(yīng)用

地震勘探是利用地下介質(zhì)彈性和密度的差異，通過觀測和分析大地對人工激發(fā)地震波的響應(yīng)，推斷地下巖層的性質(zhì)和狀態(tài)的地球物理勘探方法。近年來，高分辨率地震勘探儀器裝備、處理軟件升級換代速度明顯加快，地震資料采集、處理與解釋出現(xiàn)了一體化的趨勢。地震勘探的基本方法有折射波法、反射波法和透射波法。而高分辨率反射地震是深部金屬礦勘查最有前景的技術(shù)之一，因為其在精細(xì)揭示盆地深部結(jié)構(gòu)特征、追蹤含礦層、甚至直接發(fā)現(xiàn)深部礦體方面逐漸顯示出巨大的優(yōu)勢。Pretorius等在南非Witswatersrand盆地使用3D反射地震技術(shù)清晰揭示1 000～3 000 m深度的含金礦層的空間結(jié)構(gòu);White等在加拿大Thompson鎳礦帶使用反射地震技術(shù)成功追蹤到太古宙基底之下的含礦層，而在加拿大Sudbury Cu-Ni礦集區(qū)，反射地震成功發(fā)現(xiàn)1 800 m深的塊狀硫化物形成的散射場。Urosevic等對在澳大利亞Kambalda地區(qū)尋找硫化礦物所采集的3D地震數(shù)據(jù)進(jìn)行了定量解釋，成功發(fā)現(xiàn)了賦存鎳硫化物礦體的新區(qū)域。綜上所述，地震勘探特別是3D反射地震技術(shù)將在深部金屬礦勘查中愈來愈發(fā)揮重要的作用，應(yīng)用前景也將越來越加廣闊。

四、綜合物探在深部金屬礦產(chǎn)勘查中的應(yīng)用

綜合物探方法作為深部隱伏礦產(chǎn)勘查的重要手段，具有快速、經(jīng)濟(jì)、有效等特點，并在深部礦產(chǎn)勘查手段中具有舉足輕重的地位。在礦區(qū)運用兩種或多種物探方法可進(jìn)行相互佐證，聯(lián)合運用并綜合分析可有效提高物探成果的可靠性。徐忠平等在新疆羅布泊一帶某銅鎳礦區(qū)開展高分辨率反射地震剖面和重力測量，通過聯(lián)合反演結(jié)果查明了礦區(qū)深部構(gòu)造特征，并劃分出礦體賦存的有利部位。在此基礎(chǔ)上，在已知的鉆孔中開展井中瞬變電磁法勘探，并結(jié)合鉆孔資料輔證聯(lián)合反演推斷的準(zhǔn)確性。綜合物探結(jié)果表明在1 000 m～1 500 m圈定的低阻異常帶存在良導(dǎo)體，為有利的賦礦部位。為驗證物探推斷結(jié)果的可靠性，布置鉆孔進(jìn)行驗證，結(jié)果表明在地下600 m～1 280 m存在高品位礦體，實現(xiàn)了深部找礦的目標(biāo)。劉敏通過對山西省東亢—戶村地區(qū)接觸交代型鐵礦床綜合勘查技術(shù)應(yīng)用研究，證實了高精度重、磁方法相結(jié)合是尋找深部此類礦床最有效的方法。

五、結(jié)語

目前我國礦產(chǎn)勘查的主要對象已轉(zhuǎn)變?yōu)樯畈康V。成礦理論和實踐均表明在深部尋找大型、超大型礦床和多金屬礦集區(qū)是具有很大的前景與潛力，然而大多數(shù)傳統(tǒng)的勘查技術(shù)手段已不適用于深部礦勘查，因此具有探測深度大、精度高、工作效率高等特點的地球物理勘探技術(shù)或許將成為未來深部金屬礦產(chǎn)勘查的唯一選擇。然而，現(xiàn)有的先進(jìn)的物探技術(shù)尚存在瑕疵。因此，在物探理論上必須涌現(xiàn)出嶄新的、先進(jìn)的甚至超前的理念，并在技術(shù)上取得質(zhì)的提高、改進(jìn)和突破。

參考文獻(xiàn)

[1]姚大為，朱威，王大勇，等. 音頻大地電磁法在武山外圍深部勘查中的應(yīng)用[J]. 物探與化探，2015，39（1）：100-103.

（作者單位：河北省地礦局第二地質(zhì)大隊）