物探技術(shù)在地質(zhì)找礦與資源勘查的應(yīng)用

時間:2022-09-29 09:58:31

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物探技術(shù)在地質(zhì)找礦與資源勘查的應(yīng)用

摘要:作為一種自然資源,礦產(chǎn)資源比較有活力;且礦產(chǎn)資源豐富的國家,其開發(fā)會作為主要的經(jīng)濟支柱,所以,礦產(chǎn)資源影響了國家的經(jīng)濟發(fā)展。為了提升找礦的準(zhǔn)確性,減少在找礦過程中對周圍環(huán)境的破壞程度,需要優(yōu)化和完善找礦技術(shù)。因此,本文對物探技術(shù)在地質(zhì)找礦與資源勘查中的應(yīng)用進行分析,希望對今后地質(zhì)找礦技術(shù)提供參考。

關(guān)鍵詞:物探技術(shù);地質(zhì)找礦;資源勘查;應(yīng)用

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,地質(zhì)勘探中的新工藝、技術(shù)、設(shè)備等層出不窮。采礦技術(shù)和計量方法的發(fā)展推動了礦產(chǎn)資源的開發(fā),是實現(xiàn)經(jīng)濟增長的有力措施之一。但是,在地質(zhì)條件較為困難的條件下,勘探技術(shù)提供的數(shù)據(jù)是有限的,為了獲取更多、更詳盡的地址信息,科學(xué)家和工人們使用物探技術(shù)取得了突破,有效獲得了表面土壤、地下以及更深層的材料。利用物探技術(shù),可以提升礦物開采的潛力,保證資源采集的質(zhì)量和效率。所以,在物探技術(shù)使用過程中,工作人員應(yīng)結(jié)合地質(zhì)環(huán)境,運用多種勘查原則,以確保地質(zhì)找礦和資源勘查工作的順利開展。

1物探技術(shù)應(yīng)用于地質(zhì)找礦和資源勘查中的原理

通過對地球物理分布規(guī)律和變化的判斷,對地球本體結(jié)構(gòu)進行探索,研究其中蘊含的各種自然現(xiàn)象,對其展開相應(yīng)的技術(shù)方式,即為物探技術(shù)。使用物探技術(shù)有助于確定地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生,而對于不同的物質(zhì)對象,使用的物探技術(shù)也存在差異。不同的礦產(chǎn)物質(zhì)呈現(xiàn)的物理特征有所不同,所以,一些工作人員會使用物探技術(shù)檢測一些礦產(chǎn)資源的信息數(shù)據(jù),比如含量、深度等,從而判斷該礦產(chǎn)資源是否有開采價值。在地質(zhì)找礦和資源勘查作業(yè)中,其準(zhǔn)確度和資金的利用要綜合考慮到礦產(chǎn)自身特性及其分布的地域,自然會使用到不同的物探方式探測巖層性質(zhì)。在實際作業(yè)中,工作人員要選擇多種物探技術(shù)優(yōu)化組合,確保找礦和資源勘查效率和精確度。實際探測工作中需要大量的人力和物力,因此工作人員要組織有關(guān)地下礦產(chǎn)的數(shù)據(jù)收集,利用收集到的資料判斷礦產(chǎn)資源的位置、開發(fā)難度和安全系數(shù),減少正式調(diào)查中耗費的資源和成本,降低正式勘探工作中必要的資金浪費。我國物產(chǎn)資源十分豐富,且存在的礦產(chǎn)資源也形形色色,但礦區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造和巖層結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。在實際測量中,工作人員要參考測量到的數(shù)據(jù),對各區(qū)域地下結(jié)構(gòu)和材料進行測驗,一般會使用磁測量、重力測量、功率測量等手段,全面掌握地下結(jié)構(gòu)和材料。為了提升勘查質(zhì)量,還需要工作人員對勘查資料和相關(guān)數(shù)據(jù)進行對比和分析,判斷探測的準(zhǔn)確度是否符合標(biāo)準(zhǔn)。物探技術(shù)在實際應(yīng)用過程中,會受到很多特殊的地形信號影響,這些信號與地層中的礦體位置及礦體類型息息相關(guān),因此在物探中需要根據(jù)地質(zhì)信號來研究新的物探技術(shù),這些地質(zhì)信號的類型較豐富,第一種是身體波,身體波是地層運動過程中產(chǎn)生的顫動破碎信號,其傳播速度較慢,振動信號較微弱,在傳播過程中往往遵循兩層原則,第一層的信號往往較強,第二層則較小,因此信號在傳播過程中可能會出現(xiàn)折射現(xiàn)象,因此在地質(zhì)勘查時可以通過檢測地層間的折射現(xiàn)象及信號在地層中的傳輸狀態(tài)來實現(xiàn)地質(zhì)找礦和資源勘查。第二種是表面波,如果信號在地層中傳播的過程中出現(xiàn)色散現(xiàn)象,證明信號發(fā)生了表面折射,事實上,表面波的信號頻率變化較快,因此對地質(zhì)找礦的準(zhǔn)確率提升有一定幫助,不僅如此,表面波在移動時還會遵循拐點運動規(guī)律,保證折射點與測量厚度之間始終存在必然聯(lián)系。地質(zhì)勘探與資源勘查中的高效性受地質(zhì)勘探技術(shù)原則影響,因此在地質(zhì)勘探技術(shù)應(yīng)用過程中需要根據(jù)勘探的地形使用正確的地質(zhì)勘探原則,第一個勘探原則就是綜合信息的有效性原則,礦物的物理特性、化學(xué)特性等都是礦物勘探的重要因素,因此可以將多個勘探方法融合,根據(jù)礦石的屬性提高勘探的效率,增加勘探的準(zhǔn)確度,避免使用一種勘探技術(shù)可能出現(xiàn)的準(zhǔn)確率下降問題,第二個是勘探理論原則,即進行地質(zhì)勘探的過程中,使用各種類型的勘探儀器都必須遵循勘探理論,還需要由相關(guān)的技術(shù)人員進行數(shù)據(jù)分析和調(diào)查,確??碧叫畔⒌臏?zhǔn)確性和有效性,最后一種是選擇性原則,即在各個礦區(qū)進行地質(zhì)找礦和資源勘查過程中需要及時評估實際的地質(zhì)情況,優(yōu)化物探技術(shù),為后續(xù)的資源勘查做準(zhǔn)備。

2物探技術(shù)在地質(zhì)找礦和資源勘查中的實際應(yīng)用

2.1電法物探技術(shù)

電法物探技術(shù)主要利用特殊的地質(zhì)勘探儀器進行探測,由于地殼中含有各種地勢結(jié)構(gòu)、巖石、礦體。其中,礦體間存在不同的導(dǎo)電、導(dǎo)磁、介電性等,因此各個礦體的電化學(xué)結(jié)構(gòu)存在很大差異,為了了解礦體的差異,在地質(zhì)勘查中會使用電法,通過多種試驗方式了解礦體的形狀、大小、類型等特征。一般情況下,電法種類較多,方式也較為豐富,多用于金屬礦勘查作業(yè)中。在地質(zhì)環(huán)境較簡單,傾斜角較小的巖層,應(yīng)用電法探礦能有效提升礦產(chǎn)資源的勘查效率,準(zhǔn)確識別礦體的位置,以及礦體的類型。工作人員可以使用電法,根據(jù)不同巖石結(jié)構(gòu)下的巖層電阻值判斷,尋找礦石種類。但該方法存在一定的局限性,主要是因為在實際操作時易受到外部電磁場的干擾,要求工作人員在地質(zhì)找礦和資源勘查作業(yè)中,要根據(jù)當(dāng)?shù)貙嶋H情況合理應(yīng)用電法。

2.2重力法物探技術(shù)

由于地殼下的巖石和礦石之間存在密度差異,為了判斷礦體的大小、形狀、埋藏深度等特征,工作人員一般會使用重力法。該技術(shù)依照萬有引力定論對巖石密度進行勘測,通過對重力場變化下巖層密度值的判斷來確定礦體實際位置。但該技術(shù)使用時,對密度差較大的礦產(chǎn)效果較好,而探測密度差較小的礦產(chǎn)時精準(zhǔn)度較低。使用重力法進行勘探時需要注意地層下的礦石與巖石密度問題,及時勘探礦物埋藏的深度,計算礦物的實際引力,引力越大則證明勘探礦物的密度越大,引力越小則證明勘探礦物的密度較小,該技術(shù)目前廣泛應(yīng)用與地形較復(fù)雜的礦區(qū),用來降低探礦及資源勘查的難度。

2.3磁力物探技術(shù)

磁力物探技術(shù)也成磁法物探技術(shù),是目前最常見的一種物探技術(shù),該方法主要根據(jù)各地區(qū)地質(zhì)環(huán)境的差異性進行探礦,由于巖石和材料性質(zhì)不同,其存在的磁性也有所不同。為了掌握巖石屬性信息,工作人員可借助磁力法分析巖石的磁性。該技術(shù)是最早應(yīng)用與地質(zhì)勘探中的一項,技術(shù)業(yè)已成熟,且使用成本較低,是當(dāng)前地質(zhì)勘探工作人員常用的技術(shù),有效提升了地質(zhì)找礦和資源勘查的工作效率。工作人員為了更加了解礦體產(chǎn)生的磁異常現(xiàn)象,會利用地面、井中磁測,以及航磁測等方式對礦區(qū)的礦體進行檢測。磁力物探技術(shù)在勘探礦石的位置及儲量方面的作用效果較好,且經(jīng)過逐漸的應(yīng)用磁力物探技術(shù)也可以劃分為鉆井磁測法、地磁探測法,以及航空磁測法,均在不同的應(yīng)用領(lǐng)域得到的較廣泛的應(yīng)用。

2.4地震物探技術(shù)

地震物探技術(shù)是一種通過探測波進行探測的技術(shù),主要受到礦體的物理信息影響進行探測。從地層標(biāo)準(zhǔn)變化來看,地層反射和破碎程度存在差異。地震信號在地層中傳播速度較慢,所以當(dāng)?shù)貙影l(fā)生震動時,地震信號容易被發(fā)現(xiàn)。若是第二層地震信號比第一次的小,則地震信號會伴隨地層變化而被破壞。地震信號在地層傳播時,會通過多個屬相地層。一旦下層比上層大,則在分層地層時,地震信號會發(fā)生折射現(xiàn)象。但如果頂層比底層大,地震信號通過分層時則會產(chǎn)生較為清晰的反射。由此可見,該技術(shù)主要檢測的是礦石土巖區(qū)域的彈性差異,通過測量地震波對礦石和土巖石物理現(xiàn)象的差異,進而掌握地層實際構(gòu)造情況。在應(yīng)用過程中,該技術(shù)能夠使地震波傳導(dǎo)至地下,遇到不同彈性的巖石和礦物會形成不同的反射,再經(jīng)由地面的檢測儀,利用獲得的地震波數(shù)據(jù),或不同彈性巖石層面碰撞所形成的反射信息,從而詳細記錄出地震波的傳輸時間、波形、頻率等特征,探測出掩埋礦體的深度。在地震物探的過程中,礦體的地震波頻等因素需要使用專業(yè)化高精度設(shè)備進行計算,并及時預(yù)測礦區(qū)礦體的實際狀態(tài),增加物探的精確性,因此該方法也具有精確度較高,結(jié)果顯示鮮明,效益較高的優(yōu)點被廣泛應(yīng)用與高效探礦中。

2.5表面波物探技術(shù)

表面波物探技術(shù)主要依賴高精度的探頭接收沿地層傳播的信號,其受信號幅值的影響應(yīng)用時往往呈橢圓軌跡,表面波物探技術(shù)應(yīng)用的常用探頭如下圖1所示。由圖1可知,該探頭存在精度閾值,在傳播不均勻的情況下,信號中會出現(xiàn)表面波相關(guān)現(xiàn)象,比如色散現(xiàn)象。當(dāng)信號頻率隨著測量深度的增加而發(fā)生變化時,其表面波的波速也會隨之變化,增加波速能夠提升信號測量的準(zhǔn)確度。當(dāng)測量層厚度發(fā)生變化時,其產(chǎn)生的色散曲線和相對折射率會朝著低頻方向移動,能夠發(fā)現(xiàn)折射率、折射點和測量層厚度之間的必然聯(lián)系。鑒于此,表面波物探技術(shù)可借助聲波信號進行探測。聲波信號在介質(zhì)中不均勻,信號會出現(xiàn)頻散。使用過程中,工作人員要關(guān)注勘探深度,因為頻散曲線及其拐點會隨著地層厚度而變化,曲線拐點通常會向低頻方向偏移,借助拐點的位置能夠完成地層厚度的探測作業(yè)。

2.6瑞雷波物探技術(shù)

瑞雷波物探技術(shù)是在瞬態(tài)技術(shù)出現(xiàn)后產(chǎn)生的新型物探技術(shù),因其在實際應(yīng)用中的良好狀態(tài)得到了廣泛的應(yīng)用,這種新興技術(shù)可以利用瑞雷波穩(wěn)定和瞬間狀態(tài)進行觀測。穩(wěn)定狀態(tài)下的設(shè)備體積較大,成本較高,但瞬間狀態(tài)的設(shè)備操作簡單、工作效率較快,且識別率較高,在實際應(yīng)用中效果良好。瑞雷波信號的來源是垂直作用于地面的沖擊地震波,如果將影響范圍集中在一起,能夠檢測到瑞雷波信號,結(jié)合反射波勘測的正反演,能夠準(zhǔn)確判斷出實際地址信息。在實際應(yīng)用過程中還能準(zhǔn)確地探測到礦體中巖石的具體走向,為設(shè)計勘探方案提供一定的參考。

2.7地質(zhì)雷達物探技術(shù)

地質(zhì)雷達技術(shù)在地質(zhì)找礦和資源勘查中的應(yīng)用范圍較廣,其主要利用電磁波的頻率差異進行工作,在實際應(yīng)用過程中,通過利用高頻電磁波,使用天線將電波直接傳送至地下,并基于介質(zhì)不同對電磁波反應(yīng)的差異性,進而判斷地下結(jié)構(gòu),即為地質(zhì)雷達法,其最大的優(yōu)勢是準(zhǔn)確率較高。在實際使用過程中,工作人員要根據(jù)電磁波傳輸?shù)乃俣?、時間等,過濾處理接收到的各種波長,并以反射波情況、特征等分析和評價勘探結(jié)果。該技術(shù)因其特殊性目前被廣泛地應(yīng)用與礦井實驗工程和礦井探測,還可以根據(jù)雷達圖像的亮度分辨礦床的類型,實現(xiàn)高精度高效探礦。

2.8物探技術(shù)的綜合應(yīng)用

一些地區(qū)由于物理場不同,工作人員在地質(zhì)勘探作業(yè)中要綜合考慮地形物探設(shè)備的使用。針對不同地形的情況,可以使用綜合勘探法,利用多種物探技術(shù)和勘查方法對礦產(chǎn)的厚度、深度、類型等進行勘測。比如,地面核磁共振技術(shù)中,能夠在圖像信息的幫助下,使工作人員能夠詳細了解地表實際情況,并在核磁共振儀的幫助下,可以監(jiān)測到每個地質(zhì)土層的物質(zhì)質(zhì)子的核磁共振信號變化情況。結(jié)合使用綜合性較強的X射線熒光技術(shù)、探底雷達等技術(shù),可以結(jié)合礦產(chǎn)所在地區(qū)實際情況,為各種地質(zhì)問題提供參考,確保實際勘探的合理性。X射線熒光技術(shù)能夠勘測金、銀、銅等各種礦產(chǎn)資源,而探地雷達能夠使工作人員了解到地層內(nèi)部相關(guān)元素的含量和分布情況,一定程度上保證了勘測作業(yè)的準(zhǔn)確度和工作效率。

3物探技術(shù)在地質(zhì)找礦和資源勘查中應(yīng)用的策略

雖然物探技術(shù)在地質(zhì)找礦和資源勘查中有重要的應(yīng)用價值,但其在實際使用過程中需要注意各個技術(shù)的使用需求,首先,在進行地質(zhì)找礦好資源勘查前,要全面掌握探查區(qū)域巖層和地質(zhì)特點,綜合使用地質(zhì)勘查技術(shù),為物探技術(shù)的選擇和參數(shù)修改等方面提供強力的理論依據(jù),提升物探技術(shù)的實際應(yīng)用效果。在進行作業(yè)時,工作人員要從簡至難地選擇物探技術(shù),逐步獲得更加完善的地址信息。根據(jù)實際勘查需要,科學(xué)選擇技術(shù),以收集到完整的地址信息為中心,建立其地球物理模型,為勘查結(jié)論提供可靠的參考依據(jù)。其次,應(yīng)用和研究物探技術(shù)需要樹立正確的思路和方法。工作人員要完善準(zhǔn)備工作,對物探技術(shù)開展前期考察工作,更新和維護設(shè)備,結(jié)合工程實際開展需要進行測試和調(diào)整,確保其功能參數(shù)的偏差較小。合理安排工作人員,應(yīng)對復(fù)雜的工程條件下,需要專業(yè)素質(zhì)較高的技術(shù)和施工人員,還要制定嚴(yán)格的勘查任務(wù)流程,使各項工作能夠有序、安全地進行。

4結(jié)語

綜上所述,在多元化產(chǎn)業(yè)發(fā)展的背景下,全世界對資源需求量日益增加,加強地質(zhì)找礦和資源勘查產(chǎn)業(yè)發(fā)展勢在必行。為了確保作業(yè)進度和質(zhì)量,需要重視使用物探技術(shù),最大限度使用和開發(fā)該技術(shù),與勘探技術(shù)合理搭配使用,針對不同地質(zhì)情況做好相應(yīng)工作,提升地質(zhì)勘探的精準(zhǔn)度,保障礦產(chǎn)開發(fā)安全可靠和可行性,進而推動我國工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

作者:李軼 單位:廣東有色工程勘察設(shè)計院