物化探技术在矿产地质勘查中的应用分析

时间：2024-09-03

张家文

（中国建筑材料工业地质勘查中心广西总队，广西桂林 541000）

1 我国矿产地质勘查过程中存在的问题

1.1 体制不健全

随着矿产资源需求量的加大，提高了矿产地质的勘查力度，这就需要及时创新传统的管理体制。大多数矿产地质勘查单位在开展相关工作时，一般缺乏较为具体化、规范化的标准，没有高度重视制度和体制等相关建设工作，或者部分企业投入的力度较小，并没有形成行之有效的监督管理，对于制度的执行工作并没有落实到位。此外，在管理方面仍然存在一系列的问题，如：权利与责任分配不清晰、对于责任履行不到位的情况追究不严格等问题[1]。

1.2 投入资金较少

近年来，国内矿产资源储量增长速度在持续放缓，矿产地质的勘查难度也在持续升高。许多公司没有意识到技术和设备的重要性，投入的资金也相对较少，导致国内的矿产地质勘查在技术和设备方面相较于发达国家较为落后，严重影响勘查工作的整体质量，也无法满足发展需求。此外，大多数资金都是来自于国家财政支持等，使得投资渠道过于单一。

1.3 管理工作过于分散

在国内矿产地质勘查和开采的整体过程中，部分当地单位牢牢把握当地矿产地质勘查的一手资料，不同的单位之间没有建立有效的合作机制，导致管理过于松散，无法有效利用资料信息，实现高效合理的共享，直接影响政府决策的合理性和科学性。此外，由于我国国土广袤，不同地区地貌各不相同，矿产资源分布也相对不均匀，矿产资源在分布上往往与人口、经济的分布相反，很容易在矿区出现劳动效益较低的问题，无法充分调动勘查的积极性，严重浪费国家投入的资金。

1.4 创新水平低

虽然我国在矿产技术开发上的技术投入不断增加，但是重视程度和投入力度往往相对小，矿产地质勘查缺乏有效的技术范本，导致矿产地质勘查的创新水平相对较低，缺乏地质人才，直接对矿产地质勘查产生影响。高校虽然会培养大量专业的人才往矿业市场输送，但是，由于科研院校脱离生产和经营环节，无法充分把握市面变化和行业需求，也没有开展专业化、全面性的分析，导致大多数人才接收到的信息并不是矿业的最新信息，所采用的课程也没有进行及时的更新，缺乏科学有效的实践活动，致使实际勘查工作往往与预设的效果产生较大的偏差。

2 矿产地质勘查中常用物探技术分析

2.1 电磁法

电磁法对于大地电磁的探测一般较为被动，需要借助矿区内部天然化的电磁场对电磁源电磁强度进行有效的调节，在矿区开展勘查工作时，收集较为精确的地质图像后，需要进行科学合理的图像分析，从而获得相对详细、准确的矿区地质信息。在实际的矿产地质勘查工作中，通常采用的技术称为低频电磁法，需要将低频无线电和发射电磁波结合起来，将电磁波朝地质空间内部发射，那么电磁波遇到矿物就会传回异常信息，通过这些信息就能获得相对精确的矿产勘测结果，但是，这项技术也存在一定的缺陷，一旦工作深度超过50m，就容易因外部电磁环境带来影响而产生误差。

2.2 地震法

地震法的应用是通过合理使用地震波收集相关的数据，全面分析采集的数据信息和图像，对矿区图层内部在矿物方面的实际分布情况进行精准分析及判断，从而获取较为有效、准确的结果。在实际的应用过程中，浅层地震勘测被广泛应用于矿产地质勘查工作中，一般通过在岩石中传播的弹性波传递的相关信息进行分析，获取比较精确的有关矿区内部岩石和地质结构方面的信息。这种技术一般适用于探测深度较大的地区，速度也相对快，并且精度也相对较高。但是，对于专业化仪器的精度要求较高，也需要提高相关人员的专业素质，投入的资金成本也较高。

3 矿产地质勘查中常见化探技术分析

3.1 岩石测量技术

在应用岩石测量技术的过程中，需要全面勘查整个矿区的实际情况，并采集相关区域的岩石样本，对岩石样本中含有的各类化学元素中的含量、特征进行科学合理的分析，判断挖掘出的样本存在的异常信息并进行分析。

3.2 土壤测量

高效采集矿区区域的土壤样本后，针对土壤样本中的微量元素的具体含量展开分析，明确具体的矿产种类。此外，在土壤检测技术的应用过程中，将具体的环节划分为化探普查和化探详查。化探普查中，合理应用1：50000的比例尺，做好土壤采集工作，对土壤中含有的十来种元素进行科学合理的分析，土壤测量技术一般广泛应用于有色金属的矿产资源勘查工作中，基于标准比例尺分析矿产化学元素，有效识别存在一定难度的微粒性金矿资源。

3.3 水系沉积物测量技术

这种测量技术广泛应用于相关物质的采集工作，如：水系淤泥、细沙等，全面分析这些物质之中含有的微量元素，再基于数据深入分析的基础上，明确矿产资源在资源分布方面以及实际的地质结构，测量技术一般按照其样本采集的密度进行划分，主要划分为区域化探、化探普查。

3.4 多目标化学调查技术

此项技术通常会使用到1：250000的比例尺，并进行土体、水体与生物等采样工作，再对所得样本内含有的微量元素比例进行具体分析，并明确这些样本中的矿产资源以及地质结构，有助于矿产地质勘查工作的进一步开展。

4 物化探技术的实际应用分析

4.1 准备阶段

在采用物化探技术勘查矿产物质的过程中，需要做好以下工作：第一，对矿产勘查区域区位进行合理分析，对即将实施勘查工作的矿区周边的地质结构进行分析，主要包括地质情况和矿产资源开采情况等；矿产资源的形成受到地质结构变化的影响，为了研究相关的成果，需要对矿产地质勘查地区的实际结构和生态环境进行深入的研究[2]。第二，对于矿产资源所属区域进行合理推测，采用物化探技术开展相关工作时，需要安排高水平、经验丰富的专业人士进行合理的推测，这种推测往往需要采集并研究大量数据，再通过相关数据进行多方对比，从而确定出较为精准的矿产资源分布情况以及实际的地理位置。

4.2 分析矿产地质勘查效果

在矿产地质实际勘查过程中，基于物化探技术的基础上，根据专业人员的丰富经验分析探测的相关数据，并结合矿区附近的环境因素以及可能来源，根据全国矿产资源实际分布位置以及特点，从根源出发，加大对这些矿区的地质机构及特征的研究力度。使用电磁法采集相关数据，再从数据的分布规律可以发现，如果电阻率断面颜色比较平缓，那么一般显示出地层具有较好的连续性；如果电阻率在颜色表现方面出现分界线，就表示分界线很容易出现损坏的情况；如果电阻率出现大面积的深色区域，一般表示相关位置出现了高阻异常地带；分析相关数据可得知；如果等值线分布情况出现不均匀的情况，那么一般表示电阻率较低，大多数处于Ω·m之下，而且一旦标高大于150m，很容易出现一个高阻异常带，中断低阻的连续性；而标高超过200m,就会导致底部出现较低的电阻。根据专业知识进行推断，在[140,180]m的区域存在采空区，并根据这种情况推断出另一侧的低电阻区域可能存在充水断层。

5 物化探技术在矿产勘查中的应用实例

5.1 实际案例概况

以某地区为例，该矿区降雨量较少，常年处于干燥气候，植被稀疏而岩石外露，海拔相比周边的其他区域高，安排专业人士对当地的地质情况、水文条件以及环境条件进行分析，判断这些条件均属于中等情况，将矿井的开采标高设为+750m。

5.2 数据采样及处理

该地区采集的数据一般通过电磁法，通过中心回线法和重叠回线法对矿区进行测量，设置的测点距离为20m，侧线长度为120m，延时时间为0.085ms～10.126ms，取样道和叠加次数为49和1024，采样率需要设定在具体的数值之内。相关人员发射的波形一般为双极性梯形波，将基频设定为25Hz，一般来说，设置的时间多为70us，发射电流的区段安排在[7.2,8.8]之间，再采用先进的软件处理采集的数据，根据电阻率的计算结构绘制出精确的图像。

5.3 资料处理

对绘制的电阻率断面分析出准确的结果，电阻率随着颜色梯度发射的变化而不断变化。在电阻率断面的表面方面，如果颜色表现较为平缓，大多表示这地层具有较好的连续性；如果颜色出现分界线，则表示地层在连续性的表现方面受到损坏；如果出现大范围的深色区域，那么矿区周围一定存在高阻异常地带，从而推断出采空区的位置；如果浅色区域范围较大，那么一般通过电阻率断面存在的低阻异常地带推测出充水断层的位置。