浅谈物化探技术在矿产地质勘查中的应用研究

2020-12-20王立涛

中国金属通报 2020年16期

王立涛

（甘肃省地矿局第二地质矿产勘查院，甘肃兰州 730000）

矿产资源作为保障社会发展和进步的一类重要资源，因为其形成需要历经数万年的时间，因此常常被埋藏在地下，开采难度较大。虽然我国矿产资源丰富，但是人口众多，从整体上看依然处于矿产资源短缺的现状。而矿产资源作为人类赖以生存与经济发展的重要物质保障，如何采取科学的手段提升地质勘查中矿产的数量与质量至关重要。但是由于不同的地质环境决定了其物化特征也不尽相同，而利用这些物化特征勘查，从而获得理想的勘查效果。当前，物化探技术已经被广泛应用在黑色金属矿、非金属矿、有色金属矿的勘查中，该技术可以结合矿产独具的特征选择对应的物化探技术，以便更加准确地掌握勘查区域中矿产信息，从而为接下来的开发工作提供指导。

1 物化探技术概述

物化探技术即物探技术与化探技术的总称。

1.1 物探技术概述

物探技术指的是在物理手段的辅助下勘查矿产地质，当前该技术主要被应用于勘查金属类矿产，常见的有以下几类。

1.1.1 电磁法技术

该技术主要指的是将由广播或者军事电台等发射出的频率非常低的电磁波作为场源，通过全方位测量地下、地面以及空中关于电磁场空间的分布状况，根据测量的结果制作出浅层地质体的局部异常图。电池法技术勘查的深度只能达到50m左右。这种技术是在上个世纪八十年代被我国应用于确定断裂破碎带中。由于电磁法应用的设备比较轻便，因此获得数据所需时间较短，能够及时对数据展开处理。但是该技术的最大缺点为：在勘查过程中非常容易遭受外界因素的影响，从而影响勘查的顺利进行或者勘查结果的准确性。电磁法技术不适用于勘查深层矿产资源，这主要是因为在对深层矿产资源勘查过程中很难获得准确的勘查数据，从而降低了勘查结果准确性。

1.1.2 地震层析成像技术

这类技术主要指的是技术工作者运用医学理论和地震波数据全面分析地下结构属性，在此基础上根据结果绘制出相应的图像，通过对该图像分析获得矿产地质勘查分析结果。在具体实践中，发现地区不同时，底层结构呈现出的弹性波阻抗也不尽相同，根据这一原理便可以利用地震层析技术全面了解并分析地下空间，从而确保获得的数据准确。通常情况下，该技术主要适用于深层矿产资源勘查中，当前被广泛应用在煤田、石油化工、建筑等领域中。

1.1.3 大地电磁勘探技术

大地电磁勘探技术主要有两类：

（1）电法勘探技术。这类技术主要指的是技术工作者勘查矿产资源时是将岩石和矿石之间的电性差异作为依据的，并对当地的水文地质条件展开分析。

（2）磁法勘探技术。作为大地电磁勘探技术中的一类，该技术主要是通过自然界岩石与矿石二者磁性不同这一特征，使用磁力仪对磁场的变化情况进行观察，开展矿产资源的勘查以及对基础地质问题进行研究。磁法勘探技术的最大优势为仪器轻便，设备费用低、工作效率高[1]。

1.1.4 重力勘探技术

重力勘探技术主要是根据矿体的密度与地层二者之间的目的差异较大，因此重力场发生改变，技术工作者应用机械设备勘查矿体的技术。

1.2 化探技术概述

化探技术主要指的是由专业的技术工作者应用介质具有差异的样品分析地下的微量元素，根据分析结果进行找矿的技术，化探技术也常常被叫做地球化学勘查技术。按照采集介质的差异，化探技术又可以划分成土壤测量、多目标地球化学调查、岩石测量、水系沉积物测量、生物地球化学等等，根据工作的详细程度则可以分成化探详查、化探普查以及区域化探等等技术种类，下面列举几类最常见的技术。

1.2.1 土壤地球化学测量技术

某些矿体因为分布在地表中，在历经长时间的风化后，便会在地表上形成残坡织物，同时在矿体的四周土壤中也会存在一定的金属元素。地表上的残坡织物因为在重力的影响力下，会逐渐朝下运动，最终形成富金属区域。而土壤地球化学测量技术便可以将地表上这些金属分布的密度测定出来，弄清哪些区域的密度存在异常，然后再对矿物的成分进行分析。当前土壤地球化学测量技术已经成为当前找矿技术中最为成熟的一种，特别适用于风化严重、气候干燥的地区。土壤地球化学测量技术按照采样密度不同又可以将其分成土壤化探普查技术以及土壤化探详查技术。前者的比例尺为1：5万，通过对矿产勘查的十余种元素开展分析，当前主要被应用在有色金属矿中，能够快速地确定找矿的靶区。后者则是应用1:1万或者更大的比例尺，对样品中涉及找矿的几种元素予以分析，适用于详查识别难度高的微粒型金属矿的勘查。

1.2.2 岩石测量技术

首先将岩石作为样品，对其中含有的各种微量元素含量进行分析，从而为找矿提供指导。这类技术主要适用于隐伏矿的勘查。

1.2.3 水系沉积物测量技术

水系沉积物测量技术属于一类对一类或者多类水系物质进行系统采集的勘测技术，常常可以分为两类，分别是测量水系沉积物和地表水系。其中前者主要是对水系物样品进行系统采集，然后对该样品中含有的微迹元素或者其他地球化学特征进行测定和分析，从而发现矿化相关的异常，根据该异常进行追溯，确定矿产。而后者则是通过对水系中微迹元素与地球化学特征予以分析来分析涉及矿化的水化学异常，根据该异常寻找矿产。这类技术操作方法如下：将水系中的细砂、淤泥作为采集样品，然后对样品中的各个微量元素含量进行分析，根据结果开展矿产的勘查和研究地质。根据采集到的样品的密度不同又可以将其分为两类，分别是区域化探技术与化探普查技术[2]。

2 物化探技术在矿产勘查中的应用分析

矿产资源的勘查作为矿产开发的基础性工作，同时也是一项十分繁琐和复杂的工作，这一环节开展如何直接影响着整个矿业的发展。特别是当地质环境非常复杂时，在勘查过程中必须十分严谨，严格按照勘查的相关原则和规定开展，以免加大矿产勘查的难度，造成人力、物力、财力等方面不必要的损失。在矿产资源勘查中应用物化探技术时，必须遵循以下原则。

2.1 确定矿区，面中求点

这一原则是由无数矿区勘查工作者总结自身的实践经验得出的。在各种环境中开展矿产资源勘查，勘查的范围较广，因此寻找到矿产所需的时间较长，而应用确定区域，面中求点这一原则的最大优势在于能够缩短勘查的区域，从而降低了矿产资源勘查的时间。虽然，根据重力的异常改变同样能够勘查出矿产资源，但是该方法只能辅助矿产的勘查，无法准确的确定矿产所在的位置。另外，根据重力的异常改变还能分析、测量矿产资源四周的岩层分布情况、地质构造等等。由此可见，在矿产资源勘查过程中应用物化探技术，遵循确定矿区，面中求点的原则有助于缩小找矿的区域，节约找矿所需的时间[3]。

2.2 通过矿找矿，攻深找盲

结合我国矿区勘查工作现状来看，常常存在着在开采一种矿产的过程中发现其他矿产的情况。特别是近几年，伴随着我国矿业飞速发展，采矿的的规模也不断扩大，这一成就离不开物化探技术，在矿产资源勘查中通过利用物化探技术，能够在开采完之前发现其他的矿产资源。当前很多找矿技术已经被广泛应用在矿产资源勘查中，绝大部分是结合当地的群众的反映并应用地质勘探的手段来勘查到新的矿产区域。但是，在具体找矿中，首先应该在物化探技术辅助下勘查区域中的地质环境，获得所需信息后才能开展进一步的勘查工作，假如无重要信息进行支撑，那么找矿难以进行。当前，我国绝大部分的矿点都是从小变大的，借助勘查技术便可以勘查出更多的矿产，但是需要注意的是：假如矿产资源位于已经开发出的矿产附近或者储藏较深时，则需要进一步扩大找矿的区域。

2.3 将物化探技术贯穿于整个勘查过程中

在矿产资源的勘查过程中，物化探技术的应用至关重要。例如：在矿产资源的预查环节中，应用物化探技术有利于迅速寻找到矿产；在矿产资源的普查过程中，应用物化探技术能够对整个矿点的矿量和分布范围勘查到；在结束矿产资源的普查后，应用物化探技术有助于减少在矿产资源勘查过程中人力、物力、财力等方面的投入，同时还能减少勘查所需的时间。以我国陕西三岔铜铜山铅锌矿的勘查过程中，因为在那个时候物化探技术还未推广，因此产量较低，但是在应用物化探技术后，短短的32年时间里，该矿区的铅锌矿总量由1959年的20多万吨逐渐增长到110多万吨，并且后续发现该矿区的矿产储存量远远不止110多万吨，矿床的长度也达到了700多米。但是因为物化探技术还未出现，传统技术落后，导致不能准确地勘查到矿产总量，导致整个采矿所需的时间延长。

2.4 直接与间接勘查并举

因为矿区地理环境复杂，在一定程度上限制了勘查技术的应用，很多时候直接勘查是无法开展的，此时便需要联合间接勘查来开展。以金属矿与非金属矿勘查为例，在矿业发展的初期，勘查的方式以直接勘查为主，但是自1950年后，越来越多的企业意识到间接勘查的重要性。例如：在1954年，我国云南省第一个旧锡矿在矿区应用了磁力和重力异常的手段来直接勘查，但是勘查的效果不尽人意，而后在1962年，在大极距电测探技术辅助下勘查出了隐伏的接触带，结合相关资料和信息，最终勘查出大型接触带型锡多金属矿。由此可见，间接勘查与直接勘查的手段极大地提高矿产资源的勘查效率。

2.5 多种技术优化组合

因为矿区勘查环境复杂，在一定程度上限制了各种勘查技术的应用，每一种勘查技术均拥有自身的优缺点，很多时候采用一种勘查手段常常不能满足复杂地质环境的需求，此时便需要结合地质情况将多种勘查技术组合起来应用。以我国的新疆磁海铁矿为例，在开采矿产资源之前便发现该矿区的重力和磁力非常强，但是电阻率却非常低，针对这一特征将三种勘查方法结合起来使用，最终确定了矿体所在的位置，极大地提升了矿产资源开采的效率。需要主要的是，将多种勘查方法组合虽然各具优点，但是也存在一些问题，各种技术之间容易发生重合，不能将其作用充分发挥出来[4]。