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物探技术在矿产地质勘查中的应用探讨论文

发布时间:2023-05-16 11:37:58 文章来源:SCI论文网 我要评论














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  摘要 :我国国土面积达到 960 多万平方公里,具备非常丰富 的矿产资源, 通过科学合理的开发, 能够为我国的经济建设发展 提供强有力的支持。但是传统的矿产勘查方式相对粗放, 技术应 用水平低, 导致矿产资源的利用率低。为了进一步提升矿产资源 的开发率,需要不断研究勘查技术,借助技术的发展革新,带动 矿产地质勘查工作的质量和效率。目前在矿产地质勘查工作中 物探技术,因其所具有的优势被广泛地应用于地质勘查工作中。 本文将对物探技术的具体应用和技术类型进行阐述,希望能为相关读者提供一定的参考。

  关键词 :物探技术,矿产,地质勘查,应用

  经济发展与社会建设离不开矿产资源,近年来随着我国经 济不断发展, 对于各类矿产资源的使用量持续增涨。需求的增加 使供给短缺的矛盾日益凸显。为了缓解这一状况, 矿产开发行业 的工作重点逐渐从开采矿产为主转向提高矿产勘查效率方面。 当然这也得益于我国的技术应用水平不断提升,各项技术能够 充分带动矿产勘查的效率。尤其是物探技术的应用在整个矿产 行业中得到了广泛的重视,带动了矿产资源的勘查效率的提升, 从而达到对矿区资源以及地质背景进行全面、充分勘查的目的。

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  1 物探技术的基本内涵

  物探技术的应用本质是利用地质体物理属性差异,通过使 用不同的机械设备来观察地下地球物理场。进而通过设备反馈 数据来判断其是否存在相关的矿产物质, 并分析其含矿量、矿源 深度等信息。通过综合分析判断,了解其是否具备开采价值,并 确定开采难度。物理勘探技术主要是通过采用地层物质的电性、 密度、放射性以及磁性来获取相关信息并加以判断。所以在进行 勘测的过程中工作人员需要了解其所在区域的矿物质情况以及 相关的岩层的特点, 从而制定更加适合的勘测方案。在目前的矿 产勘测工作中最为常见的方式就是磁力勘测以及电力测探等, 不同的技术适用于不同的矿产勘查。在勘测过程中, 并不会单一 使用某一种勘测方式而是通过多种勘测技术结合的方式,以获 取更多的勘测数据, 进行比对和分析, 继而得到一个更加准确的勘测结果, 提高整个物探勘测技术的应用水平和应用质量。

  2 地质勘查工作的实际状况

  随着我国经济的发展,我国对于矿产资源的使用需求不断 增加,相关投资也在倾斜,着重进行地质找矿勘查,尤其是能源 类矿产和金属矿产。结合目前我国矿产勘查的方式来看, 其所使 用的勘查手段相对单一,无法真正地发挥勘查技术所具有的价 值,并且会导致矿产资源无法被充分地开采。地质矿产勘查工作 本身就具有一定的风险,但如果能充分利用技术手段提高矿产 开发的水平, 必然能够从中获益。

  以铁矿资源为例,在勘查过程中除了采用钻探的方式之 外,物探技术中的磁测技术具有较好的勘查效果(包括地磁和航 磁),它能够快速地对部分区域进行磁异常扫描,从而获得相应 的信息内容。地球物理异常是因为地下具有一定规模的地质体 与其围岩之间的因物性的差异而造成的。将磁测技术应用于矿 产勘查方面,因受到磁性地质体规模、埋深等条件限制,及异常 解释的多解性问题, 仅能作为磁铁矿床勘探的直接手段。磁测技 术应用于其他矿产勘查时, 还需配合其他物探手段以及化探、地 质等工作。如果要寻找其他类型的矿源就无法发挥作用, 所以必 须借助其他的技术应用方式。在矿源寻找过程中仅采用磁异常 的方式必然会加大地质找矿的风险,增加矿源寻找过程中的不 确定性。为了降低这种不利因素,提高矿产资源的开发利用率, 在进行地质勘查的过程中需要结合多种勘查方式同时进行。

  3 物探技术的应用原理

  3.1 从无到有

  矿产勘测工作是一项相对复杂的技术工作,从最初对矿物 质的粗略估计、矿产类型的勘测以及后期的矿物质开采都需要 借助大量的专业性技术以及人力资源。而在矿产资源的勘测工 作开展过程中从矿产资源位置的确认、测量以及后期的开采, 每 个环节都需要借助测量工作,这需要消耗较多的人力、物力,并 投入大量的时间。在推进时需要遵循从无到有的原理。在探讨 决定对某一个点位进行矿产资源的勘测过程中,需要依照规定, 对这个点位以及其相关区域的附近岩层、地质结构情况、环境特点、相应的各项资源以及地下资源的相关数据进行收集和整理。借助行业技术对数据进行分析并开展物理建模,从而初步判断 其地下区域是否存在矿产资源,并对其所处的地质岩层的位置、 开采的难度以及矿产资源的存量进行估算。在进行勘测的地点 选择和勘测方式的应用选择时, 需要充分而全面地进行考量, 减 少后续勘测过程中的难度, 有效减少工作量和资金的浪费。

  3.2 大数据原则

  结合现有开采的矿源内矿物质的存在情况可以了解到,矿 物质所处的区域多在地质构造相对复杂且岩层结构较为丰富的 环境中。所以在进行实际区域勘测作业时, 一定要严格遵循大数 据的原则, 在进行勘测时对数据的收集要尽可能完善。在整个过 程中,所用到的勘测技术应当是多样化、多类型的,包括电法勘 探、磁法勘探和重力勘探, 以及借助放射性物质进行测探等技术 应用, 最终得出相对全面的地下结构信息和矿物质信息。在这个 过程中通过数据的收集能够充分地了解矿产资源及其附近区域 的情况。另外,在勘探过程中如果存在数据异常的情况,通常是 与地下物质的属性相关。作业人员在收集相关数据之后, 还需要 结合相关区域的勘测资料以及对应的数据进行比对和分析,从 而更好地做出数据对照以得出准确的勘探结果,确保勘探工作 的质量和水平。

  4 物探技术应用

  4.1 甚低频电磁法

  甚低频电磁法,简称VLF。该应用技术主要是通过利用主动 和被动性质的电磁源,主要是 10kHz ~ 30kHz 的频率对大地的 电磁进行探测, 寻找浅层地质体内的电性局部异常情况。这种方 式的探测深度相对较小, 一般为 50m左右。利用矿区内部的天然 化石所存在的磁场, 借助电磁阀来进行勘查工作。通过相关设备 能够直接获得对应的图像,从而根据图像的情况对矿区的矿源 进行分析,从而得到更加详细的矿产地质信息。一般情况下,矿 区采用的电磁受到一定的限制所以多为低频电磁。在应用过程 中由工作人员从较远的区域将发射电磁波作为场源,向地下空 间发送电磁波。这些电磁波在传播过程中一旦遇到矿物质的干 扰就会出现信息异常的反馈。借助这种方式能够有效地对各类 矿产资源进行勘测,但是在实际应用过程中仍会受到外部电磁 的干扰,包括勘测地形以及勘测环境周围的电缆等。当然,也会 因为地表覆盖层较厚, 导致勘查的地质信息的反馈较弱, 进而导 致信息反馈的准确率降低, 所以这种方式的缺陷较为明显。

  4.2 浅层地震技术

  借助地震波技术来对矿区内地下矿产资源的各项数据进行收集的一种方式,借助对数据的收集及汇总能够形成图像信息帮助技术人员更方便地分析矿区下方地层分布的情况,从而进 行精准的开采,为获取高精度的矿产资源的分布信息提供帮助。 目前这项技术主要应用于浅层地震技术中。它充分地借助地震 所产生的弹性波能够在岩石内部进行传播的优势。结合岩石弹 性波所反馈的信息,就可以获取相关地下矿产资源以及地质结 构的相关信息。

  4.3 大地电磁测探技术

  该项技术主要是以天然电磁场作为场源,是一种被动场源 的探测技术。它利用被动场源的电磁引起地表观测设备的数据 变化,通过电、磁场强度的变化,来取得地下岩石、矿石性质以 及分布情况。在 20 世纪 60 年代,我国着力研究这项测探技术, 并在 1980 年前后投入到矿产勘查工作中。这项技术在应用中能 够探测较深层次的矿层, 而且不会受到高阻层屏蔽, 具有良好的 分辨能力,技术应用投入较低,设备载重轻等特点,所以常常应 用在相关地质勘查研究、地震预报、油气勘探以及地热田等相关 工作中。该项技术对于地下低阻层具有较高的敏感度, 所以应用 于矿产勘测工作中具有良好的价值意义。

  4.4 瞬变电磁技术

  瞬变电磁法的应用与大地电磁测探技术具有非常明显的区 分,它主要是通过脉冲电流讯号作为场源进行电磁勘探的一种 技术。瞬变电磁法主要是以电磁感应物理原理作为基础, 通过探 测目标物周围感应产生出的涡流场与其在周围空间内所形成的 二次电磁场随着时间的推移而发生变化的特征,从而推测目标 物的空间形态,继而实现目标的探测。在这种技术应用下,其更 有助于寻找具备较高导电性的大型矿体资源。

  4.5 可控源音频大地电磁法

  这项技术的发展起源于20世纪 80 年代,是建立在大地电磁 技术以及音频大地电磁法的技术应用下所形成的一种主动场源 频率域电磁勘探技术。该项技术主要是借助一个发射偶极AB进 行供电,电极之间的距离通常为 1km ~ 2km,测量工作主要布 置在就供电偶极中垂线 ±30°的扇形区域内。确保测线与供电 AB 级之间保持平行。通过这种方式形成的场源可以视作为平面 波。在测试过程中通过不断地改变供电频率从而达到使用电阻 率测探的目的。这种测探方式更加适用于山区较为复杂的地形, 可以结合实际情况灵活地选择发射机位。在测量过程中仅仅需 要确定发射机的位置即能够达到扇面区域位置性的探测作业,不仅能够有效地提升探测效率同时还能降低探测成本。

  CSAMT 法(可控源音频大地电磁法的英文简称) 最大的勘 测深度可以达到2km左右, 而且还可以结合地形的不同情况, 采用变频的模式来改变探测的深度,所以能够实现深度探测以及剖面探测两种需求。这项技术常被应用于深部地质构造以及探 寻隐伏矿产。

  4.6 电导率剖面测量技术

  电导率剖面测量技术简称 EH4.最初是由美国一家公司与 EMI 公司合作生产的一种混合源频率域电磁探测系统。它充分 地结合了可控音频大地电磁法与大地电磁测探技术中的优势, 能够利用人工发射信号的方式来补偿天然信号中的频段不足的 情况。从而能够获取更高分频率的电阻率成像。该项技术的应 用核心仍是被动源电磁法。通过主动和被动电磁源的勘测方式 能够更好地覆盖被测物浅表及深部构造中的情况,获取相应的 成像结果。

  4.7 地震层析成像技术

  地震层析成像法(CT) 是探测人员引入医学X射线及 CT 理 论,通过反馈信息来逐层剖析绘制地下结构及矿产资源的技术。 确定地下内部的结构以及局部不均匀的情况,该项技术源于20 世纪 30 年代,经过长期的实践,其技术应用水平已经非常成熟。 而且探测的深度较大, 能够探测深部位置的资源。最初主要是用 于能源矿产的勘查以及相关学科的技术研究领域。直至20 世纪 80 年代,这项技术才开始以物理勘查方式用于地表浅层的矿产 勘查工作。

  通过上述物探技术应用的阐述,我们可以了解到物探技术 的应用方式主要是结合岩石之间所存在密度、磁性、电性及放射 性等物理性质的差异, 选择相应的物探技术和设备, 从而对相关 区域进行勘测的方式。地质勘查工作具有一定的复杂性, 结合不 同的环境情况, 常常会选择不同的物探技术方式。在长期的地质 勘查以及矿产勘探过程中,为了能够更加精准地寻找到矿产资 源以及了解相关区域的地质环境情况,在勘查过程中需要不断 地选择和寻找相应的技术, 以获得更加精确的结论。不同的地质 结构的物理特性各有不同,所以采用特定的电子仪器对其进行 探测,结合仪器所反馈的信息和数据能够对地质结构的情况特 点做出确定的分析, 从而了解不同区域矿产的情况, 为后续的矿 产开采提供对应的技术参考和指导。

  5 技术应用要求

  5.1 充分结合多种勘测方式

  在进行矿产资源的勘测和寻找过程中所采用的物探技术主 要是通过将地下天然存在的或人工建立的地球物理场反馈给地面所设置的勘测设备中, 然后对采集的数据信息进行分析, 从而 推测其在传播过程中所遇到的地质结构以及矿体构成。其原理 的应用前提是,充分地了解不同岩石及矿体的物理属性,包括 密度、磁性、导电性、放射性等差异性。通过对这些属性特点对 应地球物理场的响应程度的不同,从而判断地下结构构成的情 况,在这个过程中需要多种科学知识、专业技术手段以及勘测方 式进行多次的探测, 并对数据进行推断, 从而对勘查结果进行验 证。只有利用多样化的综合探测方式才能够确保探测工作的准 确性以及探测结果的质量。

  5.2 确定勘探的要求

  结合物探技术进行矿产资源的勘查过程中,要确定勘探位 置就必须严格依照专业技术应用要求。将矿床地质与资源开发 的相关条件作为一切工作开展的基础。通过对其进行科学严谨 的论证和评价,并制作可行性分析报告来确定矿产资源开发的 利弊以及在未来的应用前景。矿产资源的勘探工作必须结合市 场的需求, 不能盲目地进行开发, 确定开发是否与国家的工业化 经济发展需求契合。在进行矿产资源的选择时应当尽可能选择 条件优越且技术应用水平较高的矿床, 包括自然环境优异、矿产 资源存储量大、开发水平高等因素都需要在考虑范围内, 以此来 提高开发价值。

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  5.3 秉持科学、严谨的态度

  矿产资源的开发主要是为了寻找存储在地下的各种矿产资 源,从而为社会经济的发展提供资源支持。因此, 物探技术的应 用就是为了准确地了解区域矿产资源的存储情况以及存储量。 这是一个从未知到验证的过程,正是因为未知性的存在,所以 作为勘测人员必须秉持科学、严谨的态度,为每一次决策负责, 确保所有的资料都是经过反复的论证,确保最终勘探结果的准 确性。

  6 结语

  物探技术的应用是目前矿产资源在寻找过程中常见的一种 技术, 当然在实际应用过程中, 还需要结合实际环境和现场条件 选择适当的技术方式以确保探测结果的准确性。这项技术对于 我国矿产资源的寻找和开采具有非常重要的价值意义。在实际 应用过程中,还需要注意其专业性应用要求,确保技术应用水 平,秉持科学、严谨的态度开展相应的工作。
 
 
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