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地质勘查新技术-地球物理找矿法

发布时间:2019-06-17 浏览数:1347

地球物理测量(或称地球物理探矿,简称物探)是以物理学及地球物理学为理论基础,与地质学相结合,应用到地质矿产勘查领域。

一、地球物理测量的特点

地球物理测量的对象总体上可分为目标物与目的物两类,前者是与要寻找的矿产有关的地质体,后者是要寻找的矿体。不管是目标物或目的物,它们必须具备:(1)与围岩的物理性质具有明显差别;(2)目标物与目的物应具有一定的体积规模;由于地球物理测量的精度(比例尺)不同,因此其寻找的目标物含义也不同,如我国南方寻找原生锡矿床,中比例尺找矿预测时,目标物是隐伏的花岗岩岩基,而大比例尺找矿预测时,目标物可以是隐伏花岗岩体上覆岩层中的断裂带或是隐伏花岗岩体的局部隆起地段。

地球物理测量获得的数据多、信息多,如何分解提取地质信息,这是一项繁杂的工作,由于电子计算机技术的应用,大大方便了信息的提取。在信息的提取过程中最为重要的是异常的分离,即将叠加异常的各个组成部分分开,以期达到寻找目标物及目的物的目的。如区域异常与局部异常的分离,叠加异常中某种特定异常的分离,综合异常的分层次提取等。

地球物理测量结果的多解性一直是影响地质矿产勘查效果的重要因素。地球物理测量异常引起的原因往往是多方面的,如不同的地质体可具有相似的物理场,例如磁铁矿体、基性岩体、超基性岩体都可引起磁性异常,这就为物探异常的正确解释造成了困难。为了提高地球物理测量成果的利用程度,一方面要改进地球物理测量方法,提高方法自身的精度,要采用多种物探方法,从不同侧面突出调查对象的物性特征,更重要的是加强地球物理测量结果的地质解释。过去人们对物探结果的数学解释方法研究较多而忽视地质解释的研究,这是不正常的,在对物探结果进行地质解释时,首先是对异常进行两次分类,第一次是目标物分类,即根据引起异常的地质因素对异常进行分类,做出初步的地质解释,确定引起异常的地质原因。第二次是目的物分类,它是在目标物分类基础之上,根据已知的矿产分布规律,确定异常与目的物的关系,进而发现矿体。在对异常进行分类解释时,必须结合地球化学测量结果,建立综合分类标志,以便提高物探结果解释的准确性。

二、地球物理测量方法分类

根据地球物理测量的原理及其应用条件,可具有不同的方法(表1)

三、地球物理测量方法的应用

地球物理测量方法应用于矿产勘查的各个阶段,并且可以从空中、地面、地下来收集信息,因此得到了广泛的应用,特别是在地质条件及地形地貌条件有利时,可取得较好的勘查效果。但是,在某些情况下,其应用的前提及效果受到一定限制,例如地质体的物性差异不明显或物性不稳定时,寻找的地质体过小或埋藏较深时,地形地貌条件复杂多变时等,都限制了物探方法的应用,特别是在当前以寻找埋深较大的隐伏矿体的情况下,对物探方法的应用要求越加实际,但难度也越来越大。目前国内外普遍强调和推行综合物探方法的应用,从不同侧面突出异常,以弥补单种方法的不足,已经取得了明显效果。例如,澳大利亚新南威尔士埃卢腊(Elura)锌、铅、银多金属矿床,于1972年由航磁发现,1973年做了地面磁法、重力及化探工作,1974年12月通过钻探验证发现了工业矿体,后来又做了大量试验工作,如激电法、电阻率、地震法等,目前从地表以下l00m的氧化带底部到510m处,已探明Zn、 Pb、 Ag的金属储量达2700万t。为了解决地面物探难以探测深部较小的隐伏矿体,一些国家很重视井中及地下物探的应用和研究。据国外报道,原用于医学作为人体X射线分层扫描的“CT”(Computer Tomogra-phy)技术已开始在地学中应用,如地球物理层析成像技术,预计不远的将来就可以应用“CT”技术来圈定隐伏矿体。在地球物理测量中,人们一直很重视物理一地质模型的建立,以探求目标物与目的物之间的关系。但是,由于地质条件及其物性复杂多变,很难建立起统一的物理一地质模型。不可能具有广泛应用的模型,它只能在一个特定的地质地球物理场条件下,针对某种矿产或其组合,建立特定的物理一地质模型。以期达到矿产勘查的目的。

表1 主要物探方法的应用及地质效果简表

方法
优缺点
应用条件
应用范围及地质效果
放射性测量法
方法简便效率高
探测对象要具有放射性
寻找放射性矿床和放射性有关的矿床,以及配合其他方法进行地质填图、固定某些岩体等。对放射性矿床能直接找矿
磁法
效率高、成本低、效果好。航空磁测在短期内能进行大面积测量
探测对象应略具磁性或显著的磁性差异
主要用于找磁铁矿和铜、铅、锌、铬、镍、铝土矿、金刚石、石棉、硼矿床,圈定基性超基性岩体进行大地构造分区、地质填图、成矿区划分的研究及水文地质勘测。如南京市梅山铁矿的发现,北京市沙厂铁矿远景的扩大;甘肃省某铜镍矿、西藏某铬矿床、辽宁省某硼矿床应用此法地质效果显著
自然电场法
装备较简便,测量仪器简单,轻便快速、成本低
探测对象是能形成天然电场的硫化物矿体或低阻地质体
用于进行大面积快速普查硫化物金属矿床、石墨矿床;水文地质、工程地质勘查;黄铁矿化、石墨化岩石分布区的地质填图。如辽宁省红透山铜矿、陕西省小河口铜矿及寻找黄铁矿矿床方面、应用此法地质效果显著
中间梯度法(电阻率法)
 
探测对象应为电阻率较高的地质体
主要用于找陡立、高阻的脉状地质体。如寻找和追索陡立高阻的含矿石英脉、伟晶岩脉及铬铁矿、赤铁矿等效果良好,而对陡立低阻的地质体如低阻硫化多金属矿则无效
中间梯度装置的激发极化法
不论其电阻率与围岩差异如何均有明显反映,对其他电法难于找寻的对象应用它更能发挥其独特的优点
在寻找硫化矿时石墨和黄铁矿化是主要的干扰因素应尽时回避
主要用于寻找良导金属矿和浸染状金属矿床,尤其是用于那些电阻率与围岩没有明显差异的金属矿床和浸染状矿体效果良好。如某地产在石英脉中的铅锌矿床及北京延庆某铜矿地质效果显著
电剖面法按装置的不同分为:
 
 
在普查勘探金属和非金属矿产以及进行水文地质、工程地质调查中应用相当广泛,并在许多地区的不同地电条件下取得了良好的地质效果
联合剖面法
其装置不好移动,工作效率低
探测对象应为陡立较薄的良导体
主要用于详查和勘探阶段,是寻找和追索陡产而薄的良导体的有效方法。如某铜镍矿床应用效果良好。当矿及与围岩的导电性无明显差异时,利用视极化率ηs,或(ρs)曲线也能取重好的效果
对称四级剖面法
对金属矿床不如中间梯度和联合剖面法的异常明显
 
主要用于地质填图,研究覆盖层下基岩起伏和对水文、工程地质提供有关疏松层中的电性不均匀分布特征,以及疏松层下的地质构造等。如某地用它圈定古河道取得良好的效果
偶极剖面法
主要缺点在一个矿体可出现两个异常,使曲线变得复杂
 
一般在各种金属矿上的异常反映都相当明显,也能有效地用于地质填图划分岩石的分界面。在金属矿区,当围岩电阻率很低,电磁感应明显,而开展交流激电法普查找矿时往往采用。如我国某铜矿床用此法找到了纵向叠加的透镜状铅矿体
电测探法
可以了解地质断面随深度的变化,求得观测点各电性层的厚度
探测对象应为产状较平缓电阻率不同的地质体,且地形起伏不大
电阻率电测深用于成层岩石的地区,如解决比较平缓的不同电阻率地层的分布,探查油、气田和煤田地质构造,以及用于水文地质工程地质调查中。它在金属矿区侧重解决覆盖下基岩深度变化,表土厚度等,间接找矿。而激发极化电测深主要用于金属矿区的详查工作,借以确定矿体顶部埋深以及了解矿体的空间赋存情况等。如个旧锡矿采用此法研究花岗岩体顶面起伏,进行矿产预测起到了良好找矿效果
充电法
能迅速追求矿体延伸,或连接矿体,节省探矿工程
要求:矿体至少有一小部分出露地表或被工程揭露,以便对矿体充电;矿体必须是良导电体;矿体有一定的规模,并且埋深不大以找盲矿体为主的围岩充电法其应用条件:①存在能于地下充电的探矿工程;②被 寻找的矿体与围岩有明显的电性差异;③被寻找的矿体有一定规模,且埋深不太大。
①确定已知矿体的潜伏部分之形状,产状、大小、平面位置及深度;②确定几个已知矿体之间连接关系;③在已知矿体或揬矿工程附近寻找盲矿体和进行地质填 图主要用于金属矿的详查和勘探阶段,如在青海某铜钴矿应用充电法的结果,无论在解决矿体延伸、矿体连接及在充电矿体附近找盲矿,都取得了良好效果
重力
测量
受地形影响大,干扰因素多。但在深度构造研究上,是电法、磁法不可比拟的
探测的地质体与围岩间存在密度差才可用此法
可用此法直接找富铁矿、含铜黄铁矿;配合磁法找铬铁矿、磁铁矿;研究地壳深部构造、划分大地构造单元、研究结晶基底的内部成分和构造,确定基岩顶面的构造起优,确定断层位置及其分布、规模,圈定火成岩体,以达到寻找金属矿床的目的;用于区域地质研究,普查石油、开然气有关的局部构造;此外,还可应用它找密度小的矿体。如找盐类矿床取得显著地质效果
地震法
优点:准确度高;缺点:成本高
要求地震波阻抗存在差异
主要用于解决构造地质方面的问题,在石油和煤田的普查及工程地质方面广泛应用。如在大庆油田、胜利油田的普查勘探中发挥了重要的作用