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摘要 ：随着我国能源产业的发展，矿区作为经济和社 会发展的基础，在能源开发利用中扮演着重要角色。为了 有效解决矿区问题，进行地质研究工作至关重要。在矿区 勘查工作中，三维地震勘探技术可以获取可靠的地震信 息，为矿区勘查提供科学依据。本文通过阐述三维地震勘 探技术在矿区勘查中的应用，以内蒙古阿拉善盟某个矿区 为例进行介绍。该方法运用地质物探方法探明矿区构造， 并对其进行分析评价，为地质工作提供依据，为高效开采 提供重要支持。
我国是一个拥有丰富矿产资源的国家。然而，在矿产 资源开采中，由于自然因素的影响，我国矿产资源发生了 一定程度的变化。因此，合理应用三维地震勘探技术对我 国矿产行业的可持续发展具有重要意义。目前，国内外的 学者们在矿区地质研究领域取得了一定程度的进展，并形 成了各自的理论体系。在这些研究中，一些学者通过综合 分析矿区地质的研究成果，并结合自身的研究成果，建立 起了一些新的理论假设和模型。这些研究对于促进我国矿 区矿业的可持续发展具有极其重要的意义。
1 三维勘探技术介绍
1.1 原理
矿区地震勘探理论和方法有多种，在理论上主要包括 物源反射模型、波形模型和三维地震勘探模型。物源反射 模型主要依赖地震仪器来实现。在实际勘探过程中，为了 准确观测矿区构造情况，通常需要利用地震波获取一定深 度范围内和不同方向上的地震信号变化信息，并对其进行 研究。通过分析岩石圈的状态，可以得到岩层赋存厚度、 应力分布等参数，并能根据岩层变化特征推断该区域内不 同岩石层的位置和厚度。基于地震波的模型可以反映出地 下物质的地质特征，而通过三维地震采集数据可以对矿区 的地质情况进行定量研究。建立三维参数模型是实现对矿 区环境地质探测效果的重要途径之一。
1.2 内容方法
三维地震勘探技术是一门涵盖物理学、数学和计算机科学的综合应用技术。它利用物理现象、光学原理、计算 机处理技术以及电磁理论等，并通过高分辨率和高动态范 围的地球物理方法，获取地下目标的反射地震波信息，然 后通过电子计算机处理得出地震剖面图。这些地震剖面图 在长度和深度方向上显示地下的地质构造情况，同时借助 多条相交的二维测线，形成三维高精度成像，可编制出地 下某地质时期沉积前地表的起伏情况。三维地震勘探技术 主要包括野外数据采集、室内数据处理和地震资料解释等 步骤，每个步骤都是一个系统，并相互独立又相互影响。 三维地震勘探技术是一种基于多频带、多信噪比、多方位、 全数字、动态和快速获取信息的立体数据方法。其野外数 据采集方法适应各种地表条件，大大增加了地下界面的采 样点密度，从而提高地震波的分辨率。而三维偏移剖面则 能准确反映地下构造的形态，有助于研究复杂构造。由于 三维地震勘探技术能够利用任意时刻所采集到的地层信 号作为地质信息被获取，其特点在于所获取资料可以直接 在屏幕上显示和研究，还可用于地震参数的预测和分析。 因此，在解决矿区勘探难题时，三维地震勘探技术起着非 常重要的作用。
2 应用举例
为了验证三维地震勘探技术的有效性，我们选择了内 蒙古阿拉善盟下辖的一个矿区作为研究区域。该地区地震 活动频繁，整体构造复杂多变，是典型的内陆型地质特征 地区。受中欧板块和欧亚大陆板块碰撞影响，以及构造运 动和岩浆活动的共同作用，内蒙古地区形成了多个独立而 多样的岩浆热源和热储。研究区主要包括原红山二矿二采 区，地层主要由岩浆岩和砂岩组成。
2.1 构造背景
该研究区地质结构类型主要属于内陆型，形成于中 元古代第三系和第四系的相变迁并沿断裂构造裂隙发育。 在前寒武纪晚期，分布于内蒙古西部的二连组 (Yukho- Zhan)、古近纪晚期的中—下统花岗岩 (Koha) 和第三系上 统岩体 (Ko) 在古近纪隆升的影响下出现，并形成高角度 的弧形断裂构造系统。该构造运动主要由两大活动组成 ： 一是朝东北向和东南向延伸的东北向断裂带以及东西向的次级断裂带 ;另一是由东西向拉伸所形成的东西向断裂 构造。从北到西方向依次有伊利斜型断裂和白哈根断裂， 然后是东倾斜断层与东西向断层交汇之处，这两条断线平 行。研究区位于向北倾斜的燕山期向北延伸的隆起带上， 地层走向为北西—南东，主要为第四系下白垩系沉积的碳 酸盐岩(Na:Mg)。矿床主要由北西向构造带和南北向构造 带组成。断裂位置分布在矿区西端与北端的大白塔乡交界 处，以及南端与北端等高线上，形成了多个断裂带。其中， 北西断裂带是以内蒙古矿区地质构造单元(GJZB-MG)和 下白垩统红山二矿的二采区为中心形成的独立地质构造 单元。矿区的地层受北西向断裂和南北向构造共同控制， 并与南东向断裂相交，形成了断层。主要有东线 ：南西向 断裂、西北向断裂、大柳树组一长条带状破裂 ;西线 ：北 东向构造带 ;南线 ：北东向断裂、北西向断裂、西南向北 方向断裂 ;总长度为250km，区域内与北西向断裂相交， 东侧和南侧交汇于红山二采区西部。
2.2 主要地质体及构造作用
该矿区的主要地质特征主要包括断裂构造、基底断裂 构造和变形构造。断裂构造主要包括研究区及其周边地区 的新安组构造、新安组变形构造以及新安片褶皱构造。新 安组变形构造位于矿区中部西部，构造破碎，上部岩浆活 动非常活跃 ;下部岩浆岩主要为二叠系早期基底岩浆岩中 侵入石炭系下段所形成的松散岩块和硅质岩。地层主要包 括东段的三个侵入体、南段的一个大型花岗岩残块体，以 及一条长为 150km 的南北走向的地层和两条平行的构造 带。南北走向的地层长度在200km~350km之间，宽度约为 50km~150km ;东西走向的地层长度约为 150km。岩性主要 包括石英灰岩(333+333)、白云质泥岩(Ca2+MgCaO46%)、 石英岩、白云质泥岩、绢云质泥岩、黑云质黏土和白云质 页岩等。变质岩(花岗岩)存在于地表下方，其主要矿物组 成为石英、角闪石和云母，是内蒙古地区特有、含有放射 性元素丰富的一种岩石。
2.3 矿层发育特征
矿区属中低温热干大陆性季风气候，具有明显的昼 夜温差大、日照时间长等特点。四季分明，气候温和，光 照充足。全年无雨、无风、少雪甚至无霜，冬季漫长多变。 在这种气候条件下形成了各种类型多、规模大的昼夜温 差大的季风气候。在这样的气候条件下，农作物容易遭受 冻害。而冬季漫长且寒冷，导致农作物歉收现象也非常普 遍。由于极端天气也造成了运输困难。根据内蒙古地区各 时期的气象资料计算得知 ：最冷日平均气温在 -15℃~ - 10℃之间 ;最热日平均气温达到28.3℃ ; 年平均降水量在470mm~675mm之间。
2.4 矿层走向
矿区中，矿层的走向主要有北东走向、北东南西东、 南西东、北东南东共 5种。矿层走向与地层走向一致。具体 包括北部的大榆树沟矿层与白旗矿层交汇，呈西北—东南 走向， 矿层倾角为 15°~ 21°;南部矿层倾角 5°~ 11°; 北部矿层倾角 5°~ 7° ; 中部矿层倾角 10°~ 20°。矿 层与南向断裂的交汇部位， 矿层厚度一般在 15m ～ 25m之 间。中部矿层厚度一般在 1m 以上，最大厚度约为2m。矿 层厚度变化较大。
3 三维地震勘探技术应用实例分析
3.1 勘探资料整理工作
在对岩性特征的认识和研究基础上，通过对相关地质 资料的综合分析，圈定了区域内成矿地质背景类型为寒 武系、奥陶系和二叠系。由于受地层结构及地层构造环境 等因素的影响，岩浆岩和硅卡岩体存在于中、新生代地层 中。其中，以新生代砂岩为主，其次为花岗岩。分布范围 较广，主要包括基岩砂岩、岩浆岩、灰岩等矿物和砾岩及 角砾岩等。综上分析可知，本矿区属于砂岩与花岗岩组合 形成的地区。由于石英砂、黏土、泥岩、砂岩的组合关系 松散且具有一定的强度和稳定性， 这些破碎岩体很容易从 基岩上风化剥蚀而成，与沉积物形成明显区别。因此，一 般认为， 沉积物中含有较多的黏土或粉砂岩不能作为矿资 源的一部分。
3.2 找矿预测及评价报告
矿床埋藏较浅，呈近东西向，矿体形态不规则，呈脉 或片状。深部构造发育不稳定，岩性与构造发育程度差异 较大， 有时也有岩浆活动作用。矿石赋存于白垩系中下部。 主要矿石为石英细脉、闪长石(Fe2O3)、角闪石及闪长石英 等。矿体为黄白色、粉细状矿物夹杂黄白色云母、绿泥石 等组成。属石英脉型矿石，粒度 0.01mm~0.02mm， 以角砾 状、细角状为主 ;属泥质粉砂质。矿体主要分布在矿区东 部(北部)和南部部分层位上，平均厚度 3m。矿区的矿化 点为 11 个、33 个，主要以斑状含砾石英脉、脉为主，一般 出露于地表，少数在地表附近有脉状隐伏矿体 ;脉体形态 为细脉型及针状。脉体间夹杂少量粉砂质泥岩，为矿床风 化过程中形成 ;经细砂岩中夹杂石英质粉砂岩或片岩、角 砾岩、砂岩等组成。
3.3 物探成果
三维地震勘探技术在矿区构造勘探中的应用，主要是 利用高精度三维地震勘探仪器采集的地震数据来进行地震剖面提取。以三维地震剖面图为例，可划分为三个基本 剖面 ：上纵剖面、下纵剖面和纵剖面。根据剖面特征及测 量剖面特征分析可知，①剖面上可以划分出 8 个主断层和 次级断层。剖面特征，主断层沿倾向方向发育2条纵向裂 缝 ;次级断层向南北延伸达20km 以上 ;第二断层形成后 断裂带在向内延伸达 300m 以上 ;②次级断层上出露有地 表岩脉和砂砾层 ;③断层分布宽度大于 1km 以上 ;④断层 宽度大于 50m 以上 ;⑤深大于 100m ;⑥断层最大宽度为 300m左右 ;构造平面大致呈不等高线呈“S”形布置。利用 三维地震勘探技术不仅能够获得地质构造特征等信息，而 且在矿区勘探过程中可以有效的发现构造中出现的各种 异常信息。
4 结论
经过以上分析，通过对三维地震勘探技术的研究，运 用地质物探方法来探明矿区的构造，并对其进行分析评 价，能够为矿区的开采和建设提供重要的基础资料，对我 国矿产业的发展具有重要意义。在对三维地震勘探技术的 研究基础上，提出了一些可行性的工作建议。首先，我们 应不断提高技术人员的专业水平，增强对地质资料和信息 的综合研究能力 ;其次， 通过加大对相关技术的研发力度， 使三维地震勘探技术能够达到更高水平 ;最后，利用三维 地震勘探技术可以在地下空间领域取得更多工作成果。随 着我国近年来经济的快速发展以及矿业在各行业中的比 重增加，利用三维地震勘探技术来查明探测地下岩层界面 的埋藏深度和形状，认识地下地质构造并寻找矿物的技术 显得尤为重要。在未来的工作中，我们还可以继续为我国 矿区的地质工作提供更多更有价值的信息资源。
(1)三维地震勘探技术可以为矿区的设计、规划、安 全生产和环境保护等领域提供重要信息。通过运用地质物 探方法，探明矿区的构造并进行分析评价。我们发现该矿 区构造类型丰富，包括近平行构造带和破碎带等不同类型 构造。其中断裂断陷与褶皱构造区、断裂构造和断层等多 种构造均存在，其中断裂活动非常复杂多变。要找出其发育特征和规律，就需要结合现场具体情况，对地震震源进 行分析，进而确定地震波在地表和地下是否能够到达地表 以及形成地下空间。
(2)三维地震勘探技术可以深入到矿区地质和矿床勘 查等多个方面，对矿产资源进行有效评价。三维地震勘探 技术是一种可以进行地下空间探测的技术，利用其高精 度、高分辨率的三维立体地震数据，结合野外数据进行详 细研究和综合评价，能够将工作成果应用于矿产资源勘测 和开采工作中， 为矿区的找矿工作提供重要科学依据。
(3)在地震勘探领域，利用三维技术可以对地下的岩 层和地层结构进行详细了解，并评估其对地质和工程条件 的影响。当勘探目标确定后，就可以采集数据信息，并通 过这些数据了解地下介质结构的状态，从而深入了解该地 区的各个方面情况， 为矿区施工提供更可靠的依据。同时， 借助三维成像技术，可以为地质矿产勘查提供基础，并制 定合理的矿床预测和矿区建设规划。三维地震勘探技术在 矿区地质勘查中起着十分重要的作用，也对矿业开发至关 重要。运用三维地震勘探技术，在矿区开采过程中，能够 准确传输所获取的信息给相关技术人员，为他们提供技术 支持，确保数据结果的可靠性，并推动矿业经济的发展。 然而，随着现代科技不断创新，各行各业也涌现出一些先 进技术，比如在地下使用声波进行传播和收集。因此，建 议将三维地震勘探技术与其他新型技术合理结合，为矿区 地质勘探工作提供更高效、便捷的技术保障。
总之，经过长时间的发展，三维地震勘探技术已经取 得了重大的技术突破，成为矿区高效安全开采前查明构造 的首选技术。然而，在进一步挖掘三维地震技术潜力的同 时，也迫切需要解决一些实际的技术问题。回顾矿区采区 地震勘探技术的历程，预计通过发展成熟的三维地震勘探 新方法和新技术，有望再次实现技术上的突破。这需要在 现有的三维地震勘探技术不断发展和完善的基础上，发挥 综合优势， 争取尽早取得实质性的突破。
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