礦產勘查中的物化探技術應用與地質效果分析

周久林

（湖北省地質礦業開發有限責任公司，湖北 武漢 432000）

物化探技術為綜合性礦產勘查技術，主要分為物探、化探技術兩大類，在實際勘查作業中通常混合應用。物化探綜合技術可詳細記錄特定范圍內地質物化數據，如巖層巖體微量元素、同位素或指定元素，以此準確得出地質結構特征，判斷是否存在礦產資源，及礦產類型、分布、埋深范圍等，為礦產開采作業奠定基礎，且具有成本低、效率高等優勢，因此物化探技術在礦產勘查領域中被廣泛應用。

一、礦產勘查中的物化探技術分析

（一）物探技術

物化探技術中的物探技術主要是根據地球物理效應明確地球物理場變化情況，繼而得出地質構造與巖層巖性。物探技術實現的依據在于不同巖層巖體的彈性、磁性、密度、放射性、導電性存在差異，采用物探技術后，可呈現出不同的物理場變化，效果直觀且高效。在礦產勘查作業中，常用以下幾種物探技術：

1.電磁法

電磁法以電磁波為場源，借助電磁波的反饋得出電磁場在特定范圍內的分布情況，并根據電磁波勘查結果繪制淺層地質局部圖，分析該區域內是否存在異常數據。電磁法多應用于礦山斷裂破碎帶的勘查作業中，可準確得出地下50 米范圍內地質情況。電磁法具有數據獲取快、設備易攜帶、數據處理便捷等優勢，可根據實際地質環境判斷是否選擇該技術。

2.大地電磁勘探法

大地電磁勘探法可進一步分為磁法勘探與電法勘探，其中電法勘探手段的應用頻率較高，主要憑借礦石、巖石的電性差異了解地質結構及水文分布，分析區域范圍內是否存在礦產或危險地帶。該技術可進一步細分為直流電阻率法、直流激發極化法、可控源變頻大地電磁法、瞬變電磁法等。（1）直流電阻率法。該方式以巖石電阻率的差異為依據展開礦產勘查，將電流場設置為勘查區域內，通過觀測電流場分布規律了解巖層導電性，繼而判斷出特定區域的巖體構成，該技術主要用以探尋煤礦、地下水、有益礦產，勘查結果可直接用于找礦作業。（2）直流激發極化法。該方式主要通過間歇式正負供電方式激發二次電位，通過觀察分析二次電位情況計算導出電阻率、充電率、極化率等數據，對勘查結果進行量化，具有勘查準確的優勢，可勘查200 米以內地質情況，但該方式所使用的儀器設備較為笨重，因此直流激發極化法的應用存在一定局限。（3）可控源變頻大地電磁法。該方法可勘查人工電磁場、天然電磁場的變化情況，對礦產資源定位勘查的效果較好，可勘查1 千米以內的地質情況，且適用范圍廣，可在煤田、金屬礦、地下水的勘查作業中發揮出優異效果?？煽卦醋冾l大地電磁法在實際應用時，若勘查深度為500 米以內，則需布置人工電磁場，若勘查深度超出500 米，在通過觀測天然電磁場獲得地質數據[1]。（4）瞬變電磁法。該技術應用時，需運用接地線源或不接地線源發射一次性脈沖磁場，借助脈沖磁場間歇，借助接地電極給予地下介質一定刺激，以此產生二次感應渦流場，在此基礎上即可勘查出巖體介質導電率[2]。瞬變電磁法的地質勘查分析主要發生在測量斷電后，此時需記錄斷電后的二次感應場變化規律，通過分析該規律得出特定范圍內的地質特征。該技術最顯著的優勢在于勘查效率優異，二次場觀測可迅速定位高阻圍巖中的低阻地質巖體，兼顧勘查效率與準確性，且可同時完成特定巖體或礦體的剖面測量。但瞬變電磁法的應用存在一定局限，若勘查區域內存有大量金屬，或在鉛鋅礦區、石墨層區域，則會對礦產勘查結果造成干擾，繼而產生勘查誤差，因此在礦產勘查作業中，應結合實際地質環境選擇勘查技術。

3.地震層析成像法

地震層析成像法以醫院CT 斷層掃描與X 射線電磁波以技術基礎，用以確定區域范圍內地下物性參數及相關分布情況，并根據技術反饋結果逐層剖析，最終得出地質結構圖像，直觀化展示出礦產勘查結果。CT 斷層掃描與X 射線電磁波的實現主要是因為彈性波阻抗在不同地層中呈現出不同特征，此時可根據彈性波反饋情況進行地震層析成像，以此準確得出勘查區域的地下空間信息。

（二）化探技術

物化探技術中的化探技術主要依托于球化學指標實現，通過觀測計算天然物質資源化學指標，得出勘查區域內的地質結構特征及礦產分布情況。不同天然物質資源的化探勘查方式存在差異，主要可分為非金屬礦化探、金屬礦化探、海洋化探、地熱化探等，從礦產勘查角度來看，常用以下化探技術進行勘查：（1）巖石測量法。該技術的應用需建立在巖體樣品采集基礎上，針對所采集的巖體樣品進行地球化學特征、元素含量組成分析，以此判斷巖體化學指數，了解該巖體樣本所處區域的基本特征。（2）多目標化學調查法。該方式主要是運用1:25 萬的采樣密度及采樣網度，對勘查區域的沉積物樣本、生物樣本、土壤樣本進行化學測量，分析多目標樣本中是否含有微量元素，以此判斷該區域礦產組成，因此多目標化學調查法多應用在找礦作業中。（3）土壤測量法。該技術主要通過分析礦產勘查期間地表覆蓋物判斷該區域地質組成，若出現數據異常元素，則可進一步勘查。土壤測量法以勘查區域土壤樣本為分析對象，以采樣密度為劃分依據，主要可分為土壤化探普查、土壤化探詳查，其中土壤化探普查以“件”為單位進行土壤采樣，比例尺為1:50000，且采樣密度處于10～18件/km2 范圍內，可普遍探查出十幾種元素的含量數據；而土壤化探詳查以“點”為單位進行土壤采樣，比例尺為1:10000，采樣密度處于200～500點/km2 范圍內，僅可探查出指定元素的含量組成，勘查結果更為詳細精準[3]。（4）水系沉積物測量法。該方式通過采集淤泥、細砂等沉積物進行礦產元素分析，以此為依據完成礦產勘查作業，為保障水系沉積物勘查效果，應關注礦產在沉積物中的多種形態，即次生礦物、原生礦物、粘土、鐵錳化合物共沉淀物等。

二、物化探技術在礦產勘查中的地質應用效果分析

（一）礦產勘查原理

在礦產勘查作業中，通?；旌蠎枚喾N物化探技術，完成勘查后需整合數據，將勘查數據中與礦產資源相關的信息標注于航磁異常圖上，以此得出礦產高磁異常帶。高磁異常帶中的異?，F象主要表現為橢圓形、圓形，礦區周圍正磁場較為穩定，呈現出局部升高特征，而負磁場較為寬緩平靜，以此可得出礦產分布情況，并根據負磁場具體表現，分析該礦區巖石磁性，繼而判斷出該礦區的巖體組成。若礦區磁場正磁升高異常、負磁局部異常，則證明該礦區的礦產資源存在磁性，此時負磁局部異常與正磁升高異常的銜接處，為礦區礦產資源遷移活化的最佳位置，以此可判斷出礦產勘查目標。礦區礦床分布及礦石分布情況，可運用偶極測探裝置、對稱四級測探裝置、三級測探裝置等物化探技術裝置進行詳細勘查，其中對稱四級測探裝置的應用頻率最高[4]。在實際礦產勘查作業中，需確?？辈檠b置全面覆蓋整個勘查區域，逐步測量礦床分布情況，為進一步明確礦產分布情況，應借助物化探技術，使測探裝置電極始終保持對稱分布狀態，適當增加SN 電極距離，不斷加深勘查深度，以此得出勘查區域范圍內的礦產分布情況，為后續礦產資源開采作業提供依據。通過物化探技術得出礦產勘查數據后，可進一步計算出礦床埋深及分布情況，在此基礎上將數據反演成圖，以此得出最終礦產勘查結果，直觀化呈現出礦產分布信息。

（二）隱伏體判斷

將物化探技術應用到礦產勘查中，可得出勘查區域范圍中的隱伏體結構，根據物化探剖面信息，采用激電中梯測量判斷各剖面中的視極化率強度，以此得出礦產及其他巖體的分布形態。視極化率異常代表著區域范圍內存在隱伏礦體，為精準定位隱伏礦體，需以采礦區礦化現象為依據，運用物化探技術判斷出尚未集中局部礦化的高極化體的位置，以此得出隱伏礦體位置。采用物化探技術勘查隱伏體存在不確定性，為保障隱伏體勘查效果，應合理分析相關數據，嚴格控制物化探技術參數。在實際礦產勘查作業中，可將隱伏體勘查結果與礦床分布結果對應分析，以此判斷隱伏體的電極效應，及其電場排列方式。此外，在運用物化探技術測量隱伏體時，可隱狀體地下直流電，借助直流電為礦石資源“充電”，此時重點測量礦石資源的“放電”過程，以此可得出勘查范圍內隱伏體的具體位置。相較于其他勘查技術，物化探技術的隱伏體勘查測量更為效率。

（三）對比實驗論證

為進一步驗證物化探技術在地質勘查作業的應用效果，本次研究通過對比實驗加以論證。在對比實驗中，將傳統礦產勘查技術作為對照組，將其與物化探技術進行對比，以此得出物化探技術在礦產勘查作業中的實際應用效果。為提高對比實驗結果準確性，對比實驗環境嚴格控制，設定統一參數，將礦產勘查結果準確度作為衡量應用效果的關鍵指標。傳統礦產勘查方式與物化探技術方式應用過程嚴格控制，其中物化探技術的對比實驗過程主要通過激化效應完成，對地面作放電處理，觀察并記錄電極變化情況，并根據對比實驗數據計算機化率，公式如下：

式（1）中，η-極化率；t-測量時間；T-供電時間；△v（T，t）-直流電供電時間、測電時間；△v2（T，t）-斷電后二次場電位差。將對比實驗激化率與極化率分布圖進行對比，以此得出對比實驗中，物化探技術的礦石種類勘查結果，進一步結合磁化法判斷礦產資源埋深，采用對比驗證的方式計算出物化探技術的礦產勘查有效性。在進行物化探技術對比實驗的同時，采用傳統礦產方式進行同步勘查，將兩種技術所得結果進行對比，即可得出物化探技術在礦產勘查中的實際應用效果。

在本次對比實驗中，為消除實驗誤差干擾，共開展了12 次對比實驗，最終得出了傳統勘查技術與物化探技術的勘查準確度。物化探技術在12次對比實驗中的精準度較為穩定，精準度90%以上，而傳統勘查技術隨著實驗次數的增加，精準度逐漸下降，最終穩定在70%左右，由此可見，物化探技術在礦產勘查作業中的應用效果優異，具有較強應用價值。

三、物化探技術在礦產勘查中的應用實例探討

某銅礦礦區開發潛力巨大，預測銅礦含量至少3000 萬噸，本礦區東西、南北長度分別為4.8km、5.2km，本次以該銅礦為研究對象，分析物化探技術在礦產勘查作業中的實際應用效果。該礦區結合實際情況后最終選定物探技術中的地震層析成像法、電磁法，兩種方式聯合使用，對礦區地下200 米進行礦產勘查，選擇化探技術中的土壤測量法、巖石測量法、水系沉積物測量法，對礦區內巖石元素含量展開實質性分析，搭建地球化學模型，計算各樣本內指定含量，在此基礎上進行土壤測量，以1:10000 為測量比例尺，用以詳細勘查范圍區域內的銅礦資源，同時借助水系淤泥、細砂明確銅礦資源的具體情況。在該銅礦礦區勘查中，采用物探技術及化探技術形成技術組合，以此保障礦產勘查結果質量。在本次銅礦勘查作業中，借助物化探技術不僅完成了銅礦普查目的，還完成礦區內隱伏礦篩選定位，并進一步細化了銅礦儲量，對盲礦段、盲礦帶分析后發現銅礦資源遠超原預測值，除此之外，在勘查過程中明確了礦區水文結構，為銅礦開采防排水作業提供了信息依據。

結束語：綜上所述，礦產資源類型多樣，物化特征復雜，在礦產勘查作業中，應結合實際環境條件選擇適宜的物化探技術，設計行之有效的技術組合，以此確保物化探技術可在地質勘查作業中發揮出其原有效果。物化探技術勘查結果為礦產開采作業的依據，因此在物化探技術應用期間，必須詳細分析勘查數據，考慮多種因素，不斷降低勘查誤差，以此確?？辈榻Y果有效性。