综合物探方法在多金属矿勘查中的应用——以敦煌市红柳沟项目为例论文

　　摘要：多金属矿勘查中，由于地质条件较为复杂，勘查难度较大，常规的勘查方法难以更好的满足新时期金属矿勘查工作需要。尤其是当前我国经济发展对矿产资源需求度持续增加，相应的也对勘查方法提出了更高的要求，需要充分契合矿产区域实际情况灵活选择最佳的勘查方法，提升勘查工作效率和质量。因此，积极推行综合物探方法支持多金属矿勘查工作开展十分必要，可以有效改善传统勘查方法的欠缺和不足，推动勘查方法创新优化。本文主要就多金属矿勘查中综合物探方法应用情况着手分析，在了解综合物探方法具体含义和作用基础上，提出合理化措施全方位应用到实处，以求推动我国矿产开采事业高水平发展。

 

　　关键词：多金属矿；矿产勘查；综合物探方法；勘探技术

 

　　为了支持我国经济持续增长，加强金属矿床开采工作十分重要，在新技术和新设备支持下，促使我国的矿产开采深度与反复进一步扩大，但同时也会导致更多的采矿区出现，影响到勘查工作高效开展。因此，在多金属矿开采前，为了探明矿产资源储量，需要选择合理的技术手段开展多金属矿勘查工作，掌握矿产资源的分布规律，为后续的矿产资源开采工作有序进行提供坚实保障。综合物探方法作为一种集合了多种勘查方法和手段的物探技术，在多金属矿产勘查中广泛应用，对于提升多金属矿区资源勘查工作水平具有积极作用。综合分析研究多金属矿勘查中综合物探方法应用情况，有助于摒弃传统手段欠缺和不足，推动金属矿产勘查技术高水平发展。

 

 

　　多金属矿优于包含多种金属矿产资源，因此勘查工作较为复杂，难度较大，并且勘查过程中可能由于操作不当对采矿区域结构稳定性产生不良影响。

 

　　综合物探方法是一种集合了多种勘查技术的勘查方法，也是综合地球物理勘探的简称，在多金属矿区勘查中应用较为广泛，实际上探查的对象是地球本身。综合物探方法可以应用在地球上多种金属矿物质资源勘查工作，勘查结果精度较高，工作效率大大提升。伴随着科技飞快进步和发展，综合物探方法也得到了创新发挥，目前已经涌现出多种物探方法，可以充分结合不同地质、地形条件灵活选择不同的勘查方法。就综合物探方法来看，其中包含磁力勘探、重力勘探法、地震勘探法、电法、测井和放射性勘探等。同时，近年来磁导率、热导率等方法，也常在地球物理勘探找矿中应用。

 

 

　　在采用综合物探方法进行勘查中，存在诸多的难点，具体包括：①金属矿勘查中选择综合物探方法，需要综合考量不同金属矿的物性差异，灵活选择最佳的物探方法，最后在综合物探中实现多金属矿不同勘查方法有机组合；②后期数据分析处理难度较大，选择综合物探方法进行矿产区域勘查，所采集的数据内容和形式有着显著差异，如何有效整理有差异的数据信息，真实、客观的揭示多金属矿的实际情况；③金属矿多是脉状，矿产资源贮存情况与地质条件存在密切联系，而采用综合物探方法要求较高，一定程度上增加了综合物探方法应用难度。

 

 

　　2.1重力勘探法

 

　　重力勘探法在金属矿产勘查中应用，可以实现大密度矿体勘查，同时也可以应用到高密度岩体以及超基性伴生矿产勘查中，结合其他的物探方式可以了解金属矿产资源的贮存和走向情况。重力勘查法是一种基础勘查方法，诸多领域中均有所应用，实际效果较为理想，为后续我国金属矿勘查事业发展做出了重大的贡献。

 

　　2.2磁力勘探

 

　　磁力勘探在金属矿勘查中，适合应用在具有磁性的地层勘查中，满足矿床、蚀变岩石、控矿构造等勘查需要。高精度磁测的覆盖范围广泛，精度高，总误差在5nT以下，分辨率则是0.1nT，基于此种方法可以检测和反馈磁场异常能量波动情况，实现绝对测量。如，航空氦光泵磁力仪HC-2000型，探测仪灵敏度较好，可以达到0.0024nT，相较于以往的勘探仪器而言灵敏度更高。采用磁力勘探进行金属矿勘查效率和精度较高，为后续的矿产资源开采工作开展打下了坚实基础。

 

　　2.3电法

 

　　多金属矿勘查中，应用较为广泛的电法当属激发极化法、瞬变电磁法勘探、可控源音频大地电磁测深勘探等，此类方法分辨率较高，可以适合大面积的勘查需要，快速定位和寻找矿产资源的贮存情况。其中可控源音频大地电磁测深法优势较为鲜明，可以满足深度大的多金属勘查需要，精准定位，同时所使用的设备携带便捷，属于电磁类探测方法中应用最广泛的方法。使用可控源音频大地电磁测深法可以有效改善以往直流电法无法定量，只能定性的弊端，保证勘查效率和质量。但如果是一些覆盖物厚度大，受到地表发育水系影响较大的区域，使用可控源音频大地电磁测深法勘查深剖面上浅部时候仅仅是反映出低阻体，并非是该区域真正的低阻矿体。单纯的使用可控源音频大地电磁测深法是难以精准测量出高低阻矿体类型，还需要联合其他勘查方法才能精准勘测，了解矿体的具体贮藏效果。如在铁矿提勘查中，可以先使用高精度磁法测量探索磁力异常的区域，在此基础上使用可控源音频大地电磁测深法进行定量分析磁异常，实现对该区域金属矿产资源精准评估。另外，激发极化法进行多金属矿产勘查中操作便捷，效率高，联合电磁法勘探进行多金属勘查，实现数据精准测量，确定区域内极化椭圆倾角，探明区域内的多金属矿产资源储量情况，依据具体情况选择不同的综合物探方法进行后续的勘查。

 

 

　　综合物探方法实际上是对勘查区域内的岩石和矿石特性进行研究分析，反馈区域内地质条件的物理表现和反应，依据区域内地质构造、物理状态实现矿产资源的探测。综合物探方法在多金属矿勘查中应用，其作用表现在以下几点：其一，确定物探方向。物探是遵循物理性质综合分析和判断，在矿产勘查前，从物理角度来分析区域内地质问题，综合分析，对观测数据分析和处理，确定物理探查方式，进而探明矿产资源分布情况。其二，物探综合性特点，基于物探方式进行多金属矿产资源勘查，结合不同的地质条件呈现出不同物理表现，如果是单一物探手段可能无法探明区域内矿产资源储量和分布情况，而选择多种物探方法共同勘查，可以规避单一物探方法的多解性等不足，提升物探勘查效率和质量，获得与实际情况相近的结果。从中可以看出，目前多金属矿勘查中对于物探技术应用综合性要求不断提升，因此积极采用综合物探方法在多金属矿勘查中应用是必然选择，有助于推动多金属矿产勘查工作高质量展开。其三，物探方法适用性。结合目前的物探手段来看，不同物探手段有着不同的适应情况和范围局限性，因此需要充分依托于勘查区域的地质条件、地理环境、矿床地质结构和岩矿石物性等特点，多角度考量选择最佳的物探方法。实际上，物探方法的选择需要遵循差异性特点进行考量，也是综合物探方法创新发展的主要方向。另外，为了实现综合物探方法最优化利用，应充分发挥不同物探技术优势，促使各种物探方法优势互补，分析其中存在的问题，收集数据深入分析，以此来拓宽应用范围，满足不同类型的多金属矿勘查工作需要。

 

 

　　4.1矿产区域概况

 

　　4.1.1褶皱

 

　　勘查区含矿层位展布形态主要受f1、f2、f3三处褶皱构造控制：

 

　　f1褶皱为一近东西向展布，枢纽向东倾伏的背斜构造，在勘查区内延伸约5km，向西延出勘查区以外，其核部地层为寒武系西双鹰山组一段地层，两翼依次出露寒武系西双鹰山组二段、奥陶系罗雅楚山组地层。该背斜构造北翼地层倾向为12°~35°，倾角为71°~73°，南翼地层倾向为165°~210°，倾角为67°~71°。勘查区VI矿段由该背斜构造控制。

 

　　f2褶皱为一近东西向展布的复式背斜构造，在勘查区内延伸约3km，宽度约1km，西端被新近系苦泉组覆盖。该复式背斜构造勘查区内部分由f2-1~f2-6六处次级褶皱构造组成。

 

　　f3褶皱为一北西—南东方向展布的背斜构造，轴线走向为120°左右，在勘查区内延伸约4.2km，宽度约850m，西端被新近系苦泉组覆盖，东端被第四系更新统坡积物覆盖。其核部地层为寒武系西双鹰山组一段地层，两翼依次为寒武系西双鹰山组二段、奥陶系罗雅楚山组地层，北翼地层倾向为30°左右，倾角72°~75°，南翼地层倾向为210°左右，倾角55°~76°。

       4.1.2断裂

 

　　勘查区所在区域发育近东西向、北西向、北北东向、北东东向四组断裂构造，近东西向、北西向断裂构造为主断裂，规模较大，延伸多达4km~5km，断裂性质以高角度正断层为主；北东东向、北北东向为次级断裂构造，规模较小，断裂性质以走滑断层为主。

 

　　4.1.3岩浆岩

 

　　勘查区内未见大规模侵入体侵入，但脉岩较为发育，主要有石英脉、辉绿玢岩脉等，其中石英脉走向上以北西向为主，脉体宽度多为0.5m~10m，石英脉体沿走向延伸可达300m左右；辉长岩脉走向为近南北向，脉体宽度多为0.2m~15m，沿走向延伸可达100m左右。

 

　　勘查区内发育地层主要由第四系、新近系、奥陶系、寒武系地层构成。激电中梯法在不同时代地层岩性视电阻率值变化范围较大，新近系岩性主要以粉砂岩、粉砂质泥岩，视电阻率值一般为30Ω·m~656Ω·m，为高阻电性标志层；奥陶系变长石石英砂岩，视电阻率值一般为10Ω·m~424Ω·m；寒武系炭质板岩、硅质板岩，视电阻率值在1Ω·m~216Ω·m，为低阻电性标志层。

 

　　大地电磁测深在不同时代地层岩性视电阻率值变化范围相对较小，与激电中梯物性测定值相差较大，但地层电性变化规律两者一致。第四系岩性主要以细砂、粉砂、砾石，视电阻率值一般为6Ω·m~200Ω·m；新近系岩性主要以粉砂岩、粉砂质泥岩，视电阻率值一般为30Ω·m~160Ω·m；寒武系炭质板岩、硅质板岩，视电阻率值在1Ω·m~200Ω·m，为低阻电性标志层。由此可见，勘查区内不同岩性存在电性差异，基本具备地球物理勘查条件。

 

　　4.2综合物探方法的具体应用

 

　　(1)多金属矿的深部勘探。在多金属矿区域勘查中，受到地层划分、岩性结构以及地质类别等因素影响，需要契合实际情况灵活选择不同的物探方法，以便于实现多种物探方法优势互补，提升勘查效率和质量。所以，综合物探是一种经济可靠、操作便捷的勘查方法，通过增强勘查技术综合性来定量分析深埋矿体长度、埋深和延伸宽度等情况，钻探前精准计算矿床贮藏量，并通过综合物探勘查方法来深入研究，探索地形地质条件变化情况。综合物探是一种综合型的物探方法，应该充分契合不同矿产区域地质条件来选择不同的物探方法，但由于深部区域精度较低，多是采用测井方法，选择合适的参数进行分析。通过测井钻孔来精准分析岩性结构与地层条件，在数据分析向下摸索出金属矿产资源贮藏和储量情况。另外，综合物探方法的实际应用，充分整合地震法、电法和测井等方法，精准测定岩石密度、氢指数以及泥质含量等信息，为后续的多金属矿开采方案制定提供支持和参考。

 

　　(2)金属矿区勘查中高精度磁测勘查。多金属矿区域的勘查中，采用高精度磁测勘查手段优势鲜明，可以实现地质岩性、地质构造清楚探查，相较于其他勘查技术而言更加经济、便捷。在综合物探中，其中当属磁力勘探勘查方法最为常见，发展也最早、最完善，相配套的理论内容已经得到了广泛认同，工作效率更高。同时，金属矿区有很多金属矿，可以选择接替资源找矿勘查法进行勘查，加之金属矿区中涵盖了多种矿种，包括磁铁矿和有色金属矿等。采用磁测勘查方式可以依据具体要求选择高精度直升机航空磁测或是地面磁测，其中当属地面磁测方式最为普遍，成本更低，可以满足矿产区域深度勘查需要。而高精度直升机航空勘查尽管不受地质条件影响，勘查精度高，但成本较高，因此难以大范围普及。另外，多金属矿区勘查要充分了解不同区域地质条件和岩层结构，并考量生物、地球、物理等特征选择最佳的勘查方式，以便于提升勘查效率和质量。

 

　　本项目在勘查中，选择大地电磁勘探方法，所选择的大地电磁测量系统是美国CG公司生产的产品，设备具有抗干扰能力强、观测精度高、全时段观测的特点。该仪器连续时间序列存储，仪器多通道数据连续记录，用以保证数据完整性，有限时间内可用数据最多，提高野外工作效率，增加抗干扰处理手段。完全区别于其它“老”仪器的间断采集方式，破坏了数据完整性，也降低了工作效率；高低频同时记录：支持24bit 6通道连续96k存储，并32bit6通道连续4k同时存储；同时采集单个点的高频数据和低频数据，避免不同仪器、不同时间采集数据拼接的问题；高精度32bit采集：本底噪声是同类仪器1/20，仅为5nv/sqrt(Hz)。可以用于微弱信号、低频长周期信号采集；低功耗设计：整体仪器功耗小于3w，仅是其他同类仪器的1/5，减少野外带电池工作量。同等情况下数据采集，Aether仅仅需要换1次电池，其它同类仪器需要更换5次；GPS同步时间与坐标：精确的GPS授时，保证每个采样点都有精确的时间标签，并记录GPS位置；支持无GPS采集：山区或林区，GPS信号不稳定，仪器经过一次GPS授时后，内部精确的时钟依然保证每个采样点有精确的时间标签。电磁通道通用General channel for applications Aether系列支持任意电磁力勘探的传感器输入，包括电极、感应线圈磁探头、磁通门探头、地震速度传感器、加速度传感器等；状态指示：仪器面板上进行工作状态，GPS状态，SD卡存储状态，仪器运行状态；便于野外进行状态判断与异常排查；大容量存储32Gb：仪器自带32Gb通用存储卡，易于进行数据读取操作；抗恶略环境设计：高稳定性与抗震设计，适用于任意野外干扰环境。

 

　　(3)金属矿区勘查中重磁力勘探勘查。相较于其他勘查技术而言，重磁力勘探技术优势鲜明，主要表现数据获取便捷方面，通过重磁异常划分断裂技术，遵循定量方式进行计算分析断裂相关因素，最终实现勘探的目的。就重磁力勘探勘探技术原理来看，依据所产生的裂痕分析两侧磁性和密度差异，出现重磁异常问题，进而摸索矿区的资源分布、储量以及类型等情况。重磁力勘探勘查主要是以平面资料为依据，判定断裂平面位置和走向长度，而这即是定性解释。另外，遵循剖面资料来定量计算断裂延伸、倾角和断距，属于定量解释范畴。所以，在多金属勘探中应该契合实际情况，选择不同的勘查方法，精准解释地质断裂性质和年代，以及所属于的类型，为后续的多金属矿勘查工作顺利展开提供可靠数据支持。也可以选择重磁力勘探探寻数据支撑所在，计算断裂关联因素，以及多金属矿密度和磁性等特性。基于此类方式，充分彰显了多金属矿勘查中综合物探方法应用价值，有助于更进一步推动综合物探方法创新应用。

 

　　(4)多金属矿的地震勘探。多金属矿勘查中，选择地震勘查技术主要是用于探查地震发展方向，通过人工震源激发弹性波间接通过高精度地震勘查仪器设备，实现地质构造和地质条件等情况探明，勘查结果精度较高。

 

 

　　结合目前我国的物探方法发展现状来看，优劣不同，适用情况也不尽相同，因此需要结合不同多金属矿勘查难易程度，选择综合物探方法，以便于实现多金属矿精准勘查。另外，目前科技设备飞快进步和发展，综合物探技术也在持续推陈出新，具体表现在以下几个方面。

 

　　5.1遥感技术和综合物探

 

　　结合多金属矿勘查工作相关要求，应该积极推动勘查技术创新优化，促进遥感技术和磁力勘探物探技术有机整合，通过后电磁成像系统实现金属矿区重点区域勘查，可以精准识别蚀变破碎带位置和规模，同时也可以借助磁性和电阻率不易区分的特性来判断地质体。并考虑勘查区域密度差异特点，更进一步进行综合分析。

 

　　5.2综合物探耦合定位

 

　　在有色金属矿勘查中，部分区域覆盖层较厚，适合选择综合物探耦合定位技术，可以精准定位矿区，辅助找矿工作开展。同时，还可以改善覆盖区后探查难度大的问题。

 

　　需要注意的是，多金属矿深部开采中，使用综合物探方法勘查可能数据重复，增加工作强度的问题，遏制后续勘查工作顺利进行。对于一些受到干扰较大，以及矿区覆盖了大面积外围地区的矿区，勘查难度较大。对此，可以选择在增加发射功率、滤波和超常规多次叠加等抗干扰措施，减少外部干扰，确保勘查工作可以顺利进行，保证勘查效果。

 

 

　　综上所述，在多金属矿勘查中应用综合物探方法开展工作，可以实现多种物探方法优势整合，避免单一方法造成的多解性，在了解不同矿区地质条件和岩石性质等数据基础上，充分发挥综合物探技术优势，以便于提升勘查效率和效果，指导后续勘查工作有序进行。