常振宇

（海南省地質(zhì)調(diào)查院，海南 ?？?570206）

礦物資源是現(xiàn)代國(guó)家各方面發(fā)展的重要資源，我國(guó)對(duì)該資源的需求量很大，因此為了不斷謀求發(fā)展，很早就展開(kāi)了找礦工作，但礦物形成需要經(jīng)過(guò)一個(gè)比較漫長(zhǎng)的過(guò)程，說(shuō)明短時(shí)間內(nèi)國(guó)內(nèi)的礦產(chǎn)資源有限，要保障找礦工作的礦物資源產(chǎn)出滿足當(dāng)下需求，就不能將目光投向埋藏較淺的礦儲(chǔ)層，需要向礦山深部出發(fā)[1]。從這一角度出發(fā)，因?yàn)榈V山深部的實(shí)際情況比較復(fù)雜，找礦難度比較高，但是這項(xiàng)工作對(duì)于分析礦床成因、認(rèn)識(shí)深部成礦規(guī)律意義重大[2]，所以尋常技術(shù)手段并不能幫助人們執(zhí)行深部找礦工作，需要其他技術(shù)手段作為支撐，如地球物理勘查技術(shù)。地球物理勘查技術(shù)主要是針對(duì)礦山巖體、地質(zhì)差異性發(fā)育過(guò)程，采用相關(guān)設(shè)備進(jìn)行勘查，然后得到勘查參數(shù)，根據(jù)參數(shù)對(duì)礦山深部的地質(zhì)情況等進(jìn)行分析，可以了解其中礦物資源的類型、儲(chǔ)量、大體位置、埋深等信息，這些信息就可以給深部找礦工作提供強(qiáng)有力支撐，因此地球物理勘查技術(shù)在現(xiàn)代找礦工作中得到了廣泛應(yīng)用。同時(shí)，地球物理勘查技術(shù)具有一定的優(yōu)勢(shì)，如實(shí)施簡(jiǎn)便、勘查結(jié)果準(zhǔn)確，在礦山深部找礦工作中有很高的應(yīng)用價(jià)值，但結(jié)合現(xiàn)狀來(lái)看有一部分工作組織對(duì)于該項(xiàng)技術(shù)的了解不夠深入，無(wú)法在工作中充分發(fā)揮技術(shù)作用，因此為了推廣該項(xiàng)技術(shù)有必要展開(kāi)相關(guān)研究。

1 地球物理勘查技術(shù)的概念及其在深部找礦中的作用

1.1 地球物理勘查技術(shù)的概念

本質(zhì)上，地球物理勘查技術(shù)是一系列借助物理手段、物理信息進(jìn)行礦物勘查技術(shù)的統(tǒng)稱，但因?yàn)樵缙诎l(fā)展中將這些技術(shù)整合，建立了綜合性較強(qiáng)的技術(shù)系統(tǒng)，所以才被稱為“地球物理勘查技術(shù)”，即最開(kāi)始人們發(fā)現(xiàn)大部分物理勘查技術(shù)只能用于尋找埋藏深度較淺的礦藏，但從礦物分布情況來(lái)看，淺層礦物的量級(jí)在礦物總量級(jí)中的占比很小，大部分礦物的埋藏深度都很深，因此人們開(kāi)始對(duì)物理勘查技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，地球物理勘查技術(shù)就是在這樣的背景下誕生的，且在之后的發(fā)展中其出現(xiàn)了多種類型，常見(jiàn)的有反射地震技術(shù)、數(shù)字地震技術(shù)、三維地震勘探技術(shù)以及可控音頻大地電磁法等，尤其是可控音頻大地電磁法，這是一種依靠人工源頻率域進(jìn)行勘查，在大地電磁法、音頻電磁法的基礎(chǔ)上進(jìn)行策略的物探方法，實(shí)際應(yīng)用中具有效率高、分辨率高的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)還可以利用該方法降低相關(guān)工作對(duì)環(huán)境的擾動(dòng)力，盡可能避免不必要的影響發(fā)生[3]。

1.2 地球物理勘查技術(shù)在深部找礦中的作用

以可控音頻大地電磁法為例，該地球物理勘查技術(shù)在礦山深部找礦工作中的主要作用有三，分別為找礦靶區(qū)選型、了解礦產(chǎn)資源形成深部原因、尋找深部隱伏盲礦體，具體內(nèi)容如下。

1.2.1 找礦靶區(qū)選型

可控音頻大地電磁法在深部找礦當(dāng)中能夠幫助人們繪制深部地質(zhì)填圖，根據(jù)填圖可以了解深部地質(zhì)環(huán)境中的礦藏與礦藏的具體情況，因此人們能夠依照填圖對(duì)深部找礦靶區(qū)進(jìn)行選型，確保結(jié)果最優(yōu)。具體來(lái)說(shuō)，以往人們?cè)诶L制深部地質(zhì)填圖時(shí)主要會(huì)遇到兩個(gè)問(wèn)題：第一是無(wú)法確定沉積蓋層構(gòu)造；第二是難以對(duì)深部巖性進(jìn)行填圖，這兩個(gè)問(wèn)題對(duì)早期工作造成了困擾，但也說(shuō)明只要解決這兩個(gè)問(wèn)題就能繪制深部地質(zhì)填圖，而可控音頻大地電磁法可以幫助人們料及礦山深部的風(fēng)化層厚度、基地起伏情況等，這樣就能確認(rèn)沉積蓋層構(gòu)造，同時(shí)使用該方法能夠確定賦礦層位、礦床分布特點(diǎn)、形成情況、基性超基性侵入巖以及花崗巖體之間的直接或間接關(guān)系等，這樣就能高效開(kāi)展深度巖性團(tuán)體工作，以便人們對(duì)物理屬性巖體展部的異常場(chǎng)、形態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，由此實(shí)現(xiàn)深部地質(zhì)填圖[4]。

1.2.2 了解礦產(chǎn)資源形成深部原因

了解礦產(chǎn)資源形成深部原因?qū)τ谏畈空业V工作而言意義重大，諸如了解具體原因才能準(zhǔn)確設(shè)定礦產(chǎn)資源挖掘方案等。從這一角度出發(fā)，為了了解礦產(chǎn)資源形成深部原因，以往的深部找礦工作中人們普遍是通過(guò)深井鉆探或大陸超生鉆探技術(shù)來(lái)獲取信息的，但目前世界上最深的鉆孔是蘇聯(lián)科拉半島超深鉆井，深度為12261m，其規(guī)?？此讫嫶?，實(shí)際上能提供的信息卻比較有限，難以解釋更深層的低下結(jié)構(gòu)，無(wú)法讓人們了解更深層的礦產(chǎn)資源形成深部原因，同時(shí)這些方法都需要大量的成本以及資源作為支撐，時(shí)間還非常漫長(zhǎng)。面對(duì)這種情況，可控音頻大地電磁法的優(yōu)勢(shì)就體現(xiàn)了出來(lái)，其不僅能夠讓人們了解更深層的礦產(chǎn)資源形成深部原因，成本上也相對(duì)較低，同時(shí)不會(huì)對(duì)環(huán)境造成太大的影響。

1.2.3 尋找深部隱伏盲礦體

埋藏在礦山深部的礦體中有一部分被稱為深部隱伏盲礦體，這一類礦體普遍具有周邊圍巖物性差異較大的特征，使用其他方法可能無(wú)法直接尋找，往往要經(jīng)過(guò)一個(gè)繁瑣、漫長(zhǎng)的過(guò)程，影響深部找礦工作效率，同時(shí)過(guò)程中可能出現(xiàn)找礦準(zhǔn)確性低下的問(wèn)題。而包括可控音頻大地電磁法在內(nèi)的一系列地球物理勘查方法，都能直接尋找深部隱伏盲礦體，可保障找礦效率、準(zhǔn)確性，且可控音頻大地電磁法相比于其他物探方法，在效率、準(zhǔn)確性上的表現(xiàn)也是首屈一指。

2 可控音頻大地電磁法在深部找礦中的應(yīng)用方式

2.1 案例概況

某礦山初步勘查結(jié)果顯示，其屬于沉積變質(zhì)型鐵礦床，現(xiàn)工作需求是對(duì)其框柱進(jìn)行研究。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況了解到，該礦山目前分為四個(gè)礦層，標(biāo)號(hào)分別為A1、A2、A3、A4，其中A1、A2、A4礦體80%的長(zhǎng)度超過(guò)了350m，寬度區(qū)間為400m～800m，平均厚度為31.52m，埋深大約在525m～554m。目前確認(rèn)，區(qū)域內(nèi)存在多個(gè)航磁異常與一定數(shù)量的地磁異常點(diǎn)，其中每個(gè)地磁異常點(diǎn)的強(qiáng)度都很高，但形態(tài)上相對(duì)規(guī)則，還具有大范圍中心正負(fù)的特征。另外，范圍內(nèi)有很強(qiáng)的閃長(zhǎng)巖磁性，次之為泥灰?guī)r、鐵礦石，因此綜合認(rèn)為區(qū)域內(nèi)可能存在工業(yè)鐵礦體。

2.2 應(yīng)用方式

綜合利弊，該礦山深部找礦工作主要使用可控音頻大地電磁法展開(kāi)，因此按照該方法原理，工作組織建立了對(duì)應(yīng)的工作方案，方案中可控音頻大地電磁法的應(yīng)用方式分為三個(gè)步驟，分別為準(zhǔn)備工作、質(zhì)量評(píng)價(jià)、數(shù)據(jù)解釋，具體如下。

2.2.1 準(zhǔn)備工作

按照可控音頻大地電磁法的實(shí)施要求，其準(zhǔn)備工作主要包含兩項(xiàng)任務(wù)：第一是工作儀器選型，即因?yàn)檎业V工作中的目標(biāo)是鐵礦資源，所以要選擇特定的工作儀器，施工組織選擇的儀器為可控緣天然場(chǎng)源電法與多通道電磁法接收機(jī)（第四代）；第二是布置測(cè)線，為研究鐵礦區(qū)的地質(zhì)條件，根據(jù)磁測(cè)量結(jié)果，將A1與A2作為可控音頻大地電磁法的主要勘查目標(biāo)，其中針對(duì)A1層，測(cè)線布置上需要穿越范圍內(nèi)所有存在磁數(shù)據(jù)正負(fù)異常結(jié)果的區(qū)域，針對(duì)A2層，因?yàn)樵搶幼詈筇幱诖女惓５?值線，所以測(cè)線布置中需要從南北方向出發(fā)進(jìn)行布置，過(guò)程中要與磁測(cè)工作線重合，這樣可以保障測(cè)線上每個(gè)測(cè)點(diǎn)之間的距離在40m左右，滿足測(cè)試要求。按照該方法，A1層測(cè)線共有43個(gè)測(cè)點(diǎn)，A2層測(cè)線共有37個(gè)測(cè)點(diǎn)，兩條測(cè)線的長(zhǎng)度分別為1.3km、1.4km。

2.2.2 質(zhì)量評(píng)價(jià)

根據(jù)準(zhǔn)備工作中的測(cè)線布置結(jié)果，對(duì)每個(gè)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行了勘查工作，工作中針對(duì)每個(gè)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行3次重復(fù)采樣，每次采樣要求坐標(biāo)一致、場(chǎng)源一致，以保障區(qū)域內(nèi)測(cè)點(diǎn)結(jié)果均勻覆蓋整個(gè)勘查范圍，然后即可對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行質(zhì)量評(píng)價(jià)。質(zhì)量評(píng)價(jià)工作的主要指標(biāo)是測(cè)點(diǎn)的電阻率，即每次采樣都會(huì)得出對(duì)應(yīng)測(cè)點(diǎn)的電阻率，每一組電阻率數(shù)據(jù)之間不允許存在太大的誤差，一般要求誤差不超過(guò)均方差5%，按照這一標(biāo)準(zhǔn)，該礦山找礦組織進(jìn)行了評(píng)價(jià)，結(jié)果顯示所有測(cè)點(diǎn)3出采樣后得到的電阻率最大誤差為4.6%，因此符合要求，工作結(jié)果質(zhì)量良好。

2.2.3 數(shù)據(jù)解釋

通過(guò)測(cè)試工作了解到A1、A2測(cè)線上都存在磁異?，F(xiàn)象，因此要進(jìn)行研究，結(jié)果顯示A1與A2磁異?，F(xiàn)象的主要原因相同，具體為：范圍內(nèi)地下300m埋深處存在高阻異常，異常位置在測(cè)線由南至北的532m處，呈長(zhǎng)方形形態(tài)，同時(shí)高阻異常體上部有一組曲率為231m后的結(jié)構(gòu)，其屬于第四系覆蓋，具有強(qiáng)磁閃長(zhǎng)巖，電阻率較高，因此閃長(zhǎng)巖侵入體導(dǎo)致磁異常。結(jié)合以上成果，可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解釋，解釋方法為磁法數(shù)據(jù)正演模擬，一共分為兩個(gè)步驟：第一，對(duì)A1異常區(qū)剖面進(jìn)行半定量解釋，即區(qū)域內(nèi)的磁傾角與地面保持垂直關(guān)系，埋深為351m，半徑為231m，正演模擬中該區(qū)域的異常磁性體埋深較淺，磁性強(qiáng)度較大，寬度超過(guò)400m；第二，對(duì)A2異常區(qū)剖面進(jìn)行半定量解釋，即A2區(qū)域的等效地質(zhì)體呈狹長(zhǎng)形狀，埋深為352m、磁性強(qiáng)度為700×0.01A/m，其磁傾角在地面以下保持垂直，長(zhǎng)度為500m±10m，定向?yàn)楸眰?cè)傾斜，通過(guò)正演模擬確認(rèn)，該區(qū)域強(qiáng)磁性體埋深較淺，形成原因與A1天然強(qiáng)磁性體有直接關(guān)系，可以說(shuō)A2區(qū)域的磁異?，F(xiàn)象是由A1自然情況引起的。

從這一角度出發(fā)，結(jié)合區(qū)域內(nèi)磁測(cè)數(shù)據(jù)異常曲線、磁極曲線變化情況與可控音頻大地電磁法電阻率數(shù)據(jù)，能夠?qū)^(qū)域地質(zhì)情況作出判斷：首先，A1測(cè)線上的地質(zhì)斷面的300m埋深位置主要由粘土沙土、黃土等第四系覆蓋組成，同時(shí)還包括閃長(zhǎng)巖體，埋深為305m～1km，外側(cè)圍巖主要由混合片麻巖、片麻巖構(gòu)成，鐵礦有可能存在于閃長(zhǎng)巖下方右側(cè)部位，當(dāng)前推測(cè)其存在的概率為85%。其次A2測(cè)線上的地質(zhì)斷面的300m埋深位置主要由粘土、沙土、黃土等第四系覆蓋組成，312m至900m埋深范圍內(nèi)有大量的片麻巖、黃崗巖，900m以下有很多閃長(zhǎng)巖，因此在片麻巖和花崗巖相交之處有73%的概率可能存在礦化體。

根據(jù)以上結(jié)果，工作組織決定進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試中采用了鉆探技術(shù)，結(jié)果顯示鐵礦處于A1測(cè)線上閃長(zhǎng)巖下方右側(cè)526m處，截面范圍大103m，礦藏?cái)?shù)量較大，A2測(cè)線上的麻巖和花崗巖相交之處存在鐵礦礦化體，但數(shù)量比較少，沒(méi)有開(kāi)采價(jià)值，但這至少說(shuō)明可控音頻大地電磁法作出了相對(duì)準(zhǔn)確的判斷。

3 可控音頻大地電磁法應(yīng)用注意事項(xiàng)

3.1 做好信號(hào)采集與處理工作

可控音頻大地電磁法是依靠電磁信號(hào)等信息來(lái)進(jìn)行勘查的物探技術(shù)，因此電磁信號(hào)對(duì)于技術(shù)的最終成果準(zhǔn)確性有直接影響，若信號(hào)采集不全面，或未能得到有效處理，就可能造成一些嚴(yán)重問(wèn)題。從這一角度出發(fā)，工作組織應(yīng)當(dāng)意識(shí)到地質(zhì)勘查是一項(xiàng)非常嚴(yán)肅的工作，其結(jié)果必須盡可能的準(zhǔn)確，因此在可控音頻大地電磁法應(yīng)用中一定要做好信號(hào)采集與處理工作。做好該項(xiàng)工作的要點(diǎn)有：第一，必須根據(jù)實(shí)際情況布點(diǎn)，確保布點(diǎn)覆蓋所有信息采集目標(biāo)，對(duì)此建議施工組織進(jìn)行反復(fù)確認(rèn)，盡可能一次性實(shí)現(xiàn)目的，否則在后期工作中會(huì)有很多困擾；第二，信號(hào)處理方面，因?yàn)樾盘?hào)采集過(guò)程中可能會(huì)受到現(xiàn)實(shí)因素的干擾出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，所以在信號(hào)采集完成之后一定要進(jìn)行檢查，對(duì)于所有存在質(zhì)量問(wèn)題的信號(hào)進(jìn)行處理，處理方法分為兩種，其一是降噪處理，該方法專門針對(duì)受噪聲干擾的信號(hào)，其二是重新采集，即一些信號(hào)受干擾程度比較嚴(yán)重，或者存在其他復(fù)雜問(wèn)題，若要進(jìn)行處理會(huì)消耗很多時(shí)間，因此一般建議重新采集。通過(guò)以上兩種方法，即可保障信號(hào)采集結(jié)果準(zhǔn)確，一般可控音頻大地電磁法作用發(fā)揮，給勘查結(jié)果提供準(zhǔn)確性保障。

3.2 合理規(guī)劃操作流程

可控音頻大地電磁法雖然適用于各種情況下的深部找礦工作，但面對(duì)不同情況，必須結(jié)合實(shí)情合理規(guī)劃操作流程，即任何情況下，可控音頻大地電磁法的應(yīng)用都要面對(duì)復(fù)雜的地質(zhì)情況，尤其是在深部找礦工作中，地質(zhì)情況的復(fù)雜程度還會(huì)進(jìn)一步增長(zhǎng)，因此實(shí)際操作過(guò)程很容易出現(xiàn)問(wèn)題，或者遇到一些突發(fā)情況，而這一點(diǎn)雖然無(wú)可避免，但只要提前根據(jù)實(shí)際情況合理規(guī)劃操作流程，就能盡可能的降低問(wèn)題或突發(fā)情況的發(fā)生概率，也能更好的應(yīng)對(duì)復(fù)雜地質(zhì)情況，這對(duì)找礦工作效率、質(zhì)量等有保障作用。

3.3 先進(jìn)技術(shù)的引入

可控音頻大地電磁法只是一種物探技術(shù)，其能夠給人工提供大量的信息數(shù)據(jù)，幫助人們對(duì)地質(zhì)情況等作出判斷，但要做到這一點(diǎn)必須滿足一個(gè)前提條件，就是全面分析信息數(shù)據(jù)，而實(shí)際工作中的信息數(shù)據(jù)量級(jí)龐大、關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜，依靠人工進(jìn)行分析會(huì)出現(xiàn)效率低下的問(wèn)題，同時(shí)在人工不穩(wěn)定性特征的影響下也可能發(fā)生質(zhì)量問(wèn)題。因此，在現(xiàn)代可控音頻大地電磁法應(yīng)用當(dāng)中工作人員應(yīng)當(dāng)采用一些先進(jìn)的技術(shù)手段，借助這些技術(shù)手段來(lái)進(jìn)行信息數(shù)據(jù)分析，諸如人工智能技術(shù)就能很好的做到這一點(diǎn)，引入該項(xiàng)技術(shù)基本可以讓信息數(shù)據(jù)分析工作脫離人工，由技術(shù)系統(tǒng)負(fù)責(zé)完成，同時(shí)技術(shù)不存在人工能力上的局限性，因此工作效率、工作質(zhì)量都能夠得到保障?？傮w而言，除人工智能技術(shù)以外，還有其他技術(shù)可以幫助人們做好物探工作，更有利于可控音頻大地電磁法的作用發(fā)揮，因此在技術(shù)應(yīng)用當(dāng)中應(yīng)當(dāng)積極引入相關(guān)先進(jìn)技術(shù)。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，礦山深部找礦工作對(duì)于我國(guó)發(fā)展意義重大，因此其必須有效率的展開(kāi)，且質(zhì)量要得到保障，為達(dá)成目的可以考慮使用地球物理勘查技術(shù)為工作提供支撐，過(guò)程中只需要根據(jù)實(shí)際視情況做好技術(shù)選型，再按照技術(shù)流程、原理等執(zhí)行工作即可。以可控音頻大地電磁法為例，該項(xiàng)技術(shù)就能幫助人們確認(rèn)礦山深部地質(zhì)情況、礦藏情況等，因此在條件允許的情況下建議使用該項(xiàng)技術(shù)。