摘要:在新的找矿形势下,地表矿体已被发现殆尽,找矿工作重心将逐步向深部第二找矿空间转移,这其中物探工作将发挥比以往更重要的作用。对现阶段使用较多的地面物探基本概念进行了归纳和总结,并结合地面物探的最新进展和具体找矿实例,对各种地面物探工作方法的特征和适用对象进行了简要介绍,以期能对未接触过物探工作的地质工作者能有所帮助。
关键词:地面物探;特点;矿产侦查;应用
中图分类号:P62           文献标识码:A           文章编号:



引言:随着地标矿产被发现殆尽,找矿工作将越来越困难。目前在空间层面上,找矿工作已经开始了由浅地表向中深部地层的转移。而且,我国用于矿产勘查工作的财政项目已经开始向了公益性、基础性项目转变,钻探手段的使用也受到限制。在这种情况下,要实现找矿工作的突破,就要利用到地球物理勘探。这向从事地质工作的人员提出了挑战,要求他们不仅要有丰富的矿产知识和地质知识,还要熟练掌握物探工作的方法,对物探工作的特点及其适用对象有充分的了解。
1.物探的定义
“物探”是“地球物理勘探”的简称。地球物理勘探也就是借助物理原理对地质构造进行研究,并对地质勘探与找矿工作中遇到的问题进行解决的方法。物探研究的基本内容是各种矿石与岩石在放射性、弹性、电性、磁性、密度等物理性质方面的差异。借助各种探测仪器和一定的物理方法,对地球物理场(人工的或天然的)的变化进行探测,通过对物探资料进行研究和分析,对矿产的分布状况或者地质构造的特征进行分析或解释。目前,常用的物探方法包括重力勘探、电法勘探、磁法勘探、放射性勘探、地震勘探等。按工作空间划分,物探又分为井中物探、海洋物探、航空物探和地面物探等。
2.重力勘探的特点与应用
2.1重力勘探的定义与特点
重力勘探的理论依据是万有引力定律。由于不同的矿体和岩体之间存在着密度的差异,这种密度差影响着地球表面的重力加速度,所以,可以通过对重力加速度值进行分析,得出相应的地质数据。如果勘探地区的地质体和四周的岩体间存在一定的密度差,精密的仪器就会通过对重力的测量发现重力的异常状况。参考其他的物探资料,结合勘探地区的地质特点,就可以对重力的异常状况进行解释,进而推断出地下矿体与岩层的埋藏情况,然后得出矿体的埋藏位置和地质结构情况。重力勘探的应用也是需要一定条件的,条件如下:
2.1.1勘探对象的密度与四周岩体的密度存在一定的差异。
2.1.2岩层在水平方向上有一定的密度变化,也就是说岩层内的地质体不是单一存在的,呈现出特殊的构造形态。
2.1.3勘探对象的规模不能太小。
2.1.4勘探对象的埋藏深度要在一定范围内,不能过深。
2.1.5干扰场的强度不能过大,干扰场的特征不能过于明显。
2.2重力勘探的应用方法
2.2.1正演法。根据地质体的物性参数、产状和形状,判断物理场的分布情况。
2.2.2反演法。已经获得了物理场的变化规律与分布特征,对地质体的物性参数、产状和埋藏深度进行判断。正演只有一个解,但是反演可以有多种解。
2.2.3上延法。在实测中得出观测平面的异常值后,对异常值进行换算,判断出观测平面之上一定高度的异常状况,这就是向上延拓。向上延拓的目的是对规模小、埋藏浅的地质体造成的局部异常进行压制和弱化,从而使深层地质体所引起的局部异常更加凸显。
2.2.4下延法。在实测中得出观测平面的异常值后,对异常值进行换算,判断出观测平面之下一定深度的异常状况,这就是向下延拓。向下延拓的目的是对深层地质体引起的局部异常进行压制,从而凸显浅表地质体引起的局部异常。
3.深部找矿的地质科学问题
3.1成矿系统发育的完整程度
成矿系统是指在一定时空域中,由成矿要素、源→运→储成矿过程、成矿产物及成矿后变化等诸因素构成的成矿整体。研究了解成矿系统的发育完整程度,可帮助我们建立起对研究区成矿过程和矿床类型的整体认识,在深部找矿中可起到由已知到未知、由此及彼、由浅入深、举一反三的作用。对区域成矿系统及所产生的矿床系列“组合”有了基本认识,有助于在深部找矿中寻找新类型和新矿种,从而提高找矿的成效。例如,我地质队依据对成矿带矿床组合“多位一体”的认识进行深部找矿,在深入研究区域成矿一规律的基础上找到了大型的铅锌矿。
3.2成矿系统发育的深度
不同的成矿系统形成在不同的构造环境和地壳的不同深度。研究掌握各种成矿系统的发育深度、空间,有助于从宏观上把握矿床的空间分布规律,包括在垂向上的分布特征。这对于在一个区域中进行深部找矿有直接的指导作用。根据已有的大量探矿、采矿资料,已知变质、浅变质矿床多发育在中下地壳中,与慢源基性一超基性岩浆有关的成矿系统形成也较深,可在中下地壳中发生。按区域的构造层,可划分出产在古老结晶基底中的成矿系统、早古生代岩层中的成矿系统、晚古生代岩层中的成矿系统、产在中生代和新生代地层中的成矿系统等。越古老的矿床产出的局限性越大,越年轻的矿床产出的有利空间越多,尤其是产在多旋回构造的地块中的矿床。

4.地质勘察中常用综合物探技术
4.1地震波CT技术研究及其应用
(1)射线层析成像方法
针对工程勘探的现场条件和勘探目的,通过对反演算法的比较和影响因素分析,选择适用性较强的反演算法确定CT技术处理的工艺,同时提出了地震资料采集规划设计系统,有效地减少了野外工作量及保证原始数据质量。
(2)反射成像方法。
研究了地震反射有效波的提取,建立了地层深度和层速度之间的目标函数以及目标函数的求解等。攻关研究是在有关单位以往的研究基础上进行的,“九五”攻关的目的是进一步完善该方法。研究中利用了射线追踪技术,构造相干叠加函数,通过求解目标函数最优问题反演地层的界面及层速度,并应用于多个工程实践中。工程应用表明,该成果是一种有效的勘探方法,对于井() 间岩体的分区、岩溶洞穴分布及岩体中存在的较大构造破碎带研究等,能明显地减少勘探量及勘探经费。地震反射成像法同常规的地震反射法相比, 它直接反演出地层界面及地层速度,对于测线中横向速度的变化亦可反演,其勘探成果可直接供地质人员使用。
4.2钻孔彩色电视全孔壁成像技术
钻孔彩色电视全孔壁成像系统是能够直接观察钻孔孔壁3600范围图像的新技术,是将人们的视线直接延伸到钻孔到达的地下岩体等地质体内部,为准确了解地下隐蔽工程的内部结构提供了极其有效的测试手段。该成果的关键技术主要有:3600孔壁成像的实现、干涉光斑的消除、密封结构的设计、图像处理软件系统的研究与开发等。主要技术经济指标为:①孔壁图像范围为3600;②适应孔径∮91mm;③ 最大测试孔深为70m水深;④ 深度计数精度为1mm
4.3声波测井技术应用研究
(1)关键技术。包括:① 大功率发射、高灵敏度接收的井下声学系统;② 平衡共轭降噪长线传输技术:③ 高精度红外深度自动控制系统;④ 适用于工程的声波信息处理技术。(2)与国内外同类技术比较。从技术查新、网上检索及向同行了解, 目前, 国内外尚无一体化的长源距小口径全波列声波测井系统,本系统适用工程钻孔孔深200mm,探头外径∮ 50mm
4.4高密度电法勘探技术应用研究
高密度电法勘探技术应用研究的主要成果由两部分组成,一是将传统电法勘探中引入地震勘探的野外数据采集方法和剖面法的数据处理技术,并应用现代电子技术和计算机技术大幅度地提高信息的采集速度和信息量,实现了电法勘探从一维勘探到二维勘探的突破;二是在国内率先研制出新型分布式智能高密度电法系统(含主机、智能电极、电法电缆、数据处理与反演软件)。该成果的技术关键是:①分布式智能电极的设计和研制:② 野外工作方法及数据快速采集技术;③ K 剖面反演解释软件。
5.结束语
随着社会环境的迅猛发展,各领域对物探工作的要求越来越高,单一物探方法已难以解决各种复杂地质问题,研究采用多物探方法的优化组合以达到勘查目标乃明智之举, 因此综合物探发展前景非常广阔, 并且具有无限的研究空间。 参考文献:
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