地球物理方法在深部铁矿勘查中的综合应用研究

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　　摘 要：在我国地球学的研究中，有一种技术被广泛的应用，同时也是现代地球学研究的主要技术，“地球物理勘探技术”。应用地球物理方法进行地质内部勘探工作可以有效的检测地球内部的异常物体深度，同时可以精准的计算出异常物体所占据的面积范围，从而确定该地区的地球内部物质组成结构，为我国地质勘探工作做出了巨大的贡献。下面本文将简单的介绍地球物理方法的含义，然后简要阐述地球物理方法的应用种类，最后将地球物理方法在深部铁矿勘察工作的综合应用进行探讨，以供参考。
　　关键词：地球物理方法;深部铁矿勘查;综合应用
　　中图分类号：P618 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2020）01-0173-03
　　0 引言
　　现阶段随着我国科学技术的不断发展，使用于地球深度的物理勘探技术类型不断增多，同时这些不同类型所应用的技术原理也有所不同。在进行地质深部物质勘探工作时应当根据实际情况采用适合的方法，精确的探测出需要研究的物质信息。另外在实际的进行地球物理勘探技术工作时，往往会因为各种客观因素导致勘探的数据不够准确，这样很容易误导工作人员的判断，从而使正常的深度物质探测工作无法实际的进行下去。因此，我们要根据实际情况掌握好每一种方法的具体应用，从而实现勘探工作的有效进行。
　　1 地球物理方法
　　地球物理勘探简称物探，它是通过检测和分析各种地球物理场的变化来探测地层岩性、地质构造等地质条件。组成地壳的不同岩层介质一般会在密度、弹性、导电性、磁性、放射性以及导热性等方面存在较大差异，并且这些差异将会引起相应的地球物理场的局部变化。因此通过量测这些物理场的分布和变化特征，结合已经拥有的地质资料进行分析研究，进而推断地质性状的状态。该方法具有勘探与试验两种功能，和钻探相比，具有设备轻便、成本低、效率高、工作空间广等优点。但是由于其不能够直接的取样观察，所以经常与钻探技术相互配合进行工作研究。
　　地球物理勘探是以岩石、矿石（或地层）与围岩的物理性质差密度、磁化性质、导电性、放射性差异为基础，应用现代物理学的原理和方法，对地球的各种物理场分布以及变化进行检查和观测。地球物理勘探是探索地球本體及近地空间的介质结构、物质组成、形成和演化，并且同时研究与其相关的各种自然现象及其变化规律的一种勘探技术。在未来的发展中，在此技术中引进先进的计算机技术，提高信息分辨能力以及抗干扰能力，从中提取更多有用的信息，将地质深部各种物质的问题进行科学的物理解释，最终不断的提高物理数据处理的效率与图像分析技术，为地质勘探工作的科学实施提供科学的数据依据。
　　2 地球物理勘探技术的主要利用因素
　　地球物理勘探方法主要是利用地质中的岩石物理性质，其中包括岩石的密度、磁导率、电导率、弹性、热导率、放射性等特性。所以根据这些特性所应用的勘探方法有重力勘探、磁法勘探、电磁法勘探以及放射性勘探等等，下面我们分别来详细的探讨这些勘探方法。
　　2.1 重力勘探
　　据已知的物理知识中，之所以能够在稳定的在地球上进行各种活动，就是因为地球的重力因素。所以在进行地质勘探工作时，地球重力因素也将成为一种重要的研究参照手段[1]。在进行地球深度构造勘探工作中，首先利用地球内部的岩石所具有的密度特性来进行重力勘探。但是由于很多沉积岩石的密度变化会对具体的勘探点造成影响，同时在地球深部的莫霍面积也具有着较大的密度变化，所以，在应用重力探测时应当做特殊的处理，保证勘探工作的有效进行。
　　另外在进行地球内部的金属探测时，应当首先了解一个特点就是只有当地球深处的异物埋藏的深度远远的大于其物质本身的大小时才可以利用重力因素来进行物理探测，所以在传统的勘探技术中，需要对金属物质的填埋深度保持在500m范围内，只有对于大于500m范围的金属物质才能够选取精准的种类因素来进行勘探工作，这些都属于是地球深部异物的重力情况进而采取的重力因素，然而还有一种利用航空重力来探测地球深度的方法，随着我国科学技术的不断发展和创新，在21世纪初期，这种技术已经相当的成熟，并且通过与钻探技术的相互结合，发挥出良好的勘探效果。
　　2.2 磁法勘探
　　在磁法勘探中，分为地面磁法干预和航空磁法干预。由于现代我国在地球深度勘探上面的技术方法种类越来越多，对于地球物理勘探的准确度也在逐渐提高，因此深度勘探涉及的范围也在加大[2]。首先在地面磁法勘探技术实施过程中，技术人员可以通过分辨率极高的探头进行实际勘探工作，当勘探到地面磁力的时候对于地球内部金属矿物的填埋深度和扩深部位进行详细的了解，从而分析出金属的具体性质，供科学探讨。
　　同时，航空磁法干预物理勘探深度技术也是磁法勘探中常用的一种技术。由于地面磁法深度勘探只能在500m以内的范围进行，所以想要在500m之外的范围来勘探深度金属矿，就需要航空磁法勘探技术。近些年，我国科学研究部门在不断的更新对于航空磁法技术的辅助仪器设备，可以从根本上解决航空磁性信号在500m以外的范围逐渐减弱的问题，为我国地质深层勘探做出了突出的贡献。
　　2.3 电磁法勘探
　　对于电磁法因素勘探技术而言，同样存在两种形式，第一是激发极化法干预地球物理勘探深度技术。在我国现阶段利用该技术的方法具体为“IP”法，学名激发极化法，在此方法中主要是针对硫化物的矿产资源的开发[3]。在此方法应用的工作原理是先进的激电中梯原理，所以在利用此方法进行地球物理勘探工作时可以不受任何地形的影响，并且在对于深部扫描得到的数据各种参数的时候也是十分准确的，极大的提高了勘探的工作效率。但是此方法也会受到其他的一些因素的影响，导致其具有一定的局限性，例如电阻和噪音，这两种因素都会对其造成本质上影响，导致勘探工作难以进行。
　　第二种是瞬变电磁法干预地球物理勘探技术，该技术属于时间域电磁法的范围，使用的波形形态是“阶跃波”。同时受到脉冲电流场源的作用，使瞬变电磁法的波形形态也可以在其中所产生的过渡过程场中转变形态，在技术实施过程之中，一旦发生断电感应，会瞬间在其中形成涡旋交变电磁场，随着该电磁场的磁力衰减，技术人员可以根据这种衰减感应来判断地球深处金属矿物的填埋状态，从而分析金属矿物的具体特性和形态[4]。根据实际实验，瞬变电磁干预地球物理勘探技术的勘探范围一般在地下700m以上。 　　2.4 放射性勘探
　　对于利用放射性因素勘探地球地下物质的方法存在两种形式，γ测量干预和射气测量干预地球物理勘探技术。首先利用γ测量来进行地球物理勘探工作时，主要是利用地下岩石所发射的γ射线强度来判断金属矿物的异常位置，其具有精确度极高的特点，因此被金属矿资源的勘探工作广泛的应用，但是该技术在金属探测中也具有一定的局限性，虽然其不受地质条件的影响，但是金属种类方面，有些金属不能采用该技术进行勘探工作，例如铀元素、钾元素以及钍元素，同时该技术只能探测对于金属填埋深度较浅的勘探工作。
　　另外一种就是利用射气测量干预地球物理勘探技术探测金属矿物。其原理是根据地球底层表面所产生的放射性气体，进而对该气体的放射性浓度进行分析，通过技术分析可以判断区域内部是否存在含有放射性的金属矿物填埋，同时还可以来确定地球内部破碎带的具体位置，目前我国主要被应用于氡元素衰变的检测[5]。另外一旦放射性气体发生转移，可以利用射气仪测量技术对更加深入的放射性矿产资源进行勘探工作，保证工作的具体效率和质量。
　　3 地球物理方法在深部铁矿中的具体应用
　　3.1 案例背景
　　在我国某地区存在这样的铁矿床位，该床位位于长江中下游，其中的金、铜等金属成带的西段，矿体主要爱是位于铁山岩体南源闪长岩和下三叠大冶群大理岩和白云武大理岩技术断裂的复合部位。对于该地质类型的深部找矿难度极大，地形的主要特点就是矿区为老矿山，并且需要的工作以及研究程度有极高的要求，并且具有极强的探索性质。在矿山地表具有巨大的露天矿场，内部存在大量的回填废石堆，开采工程难度极大，并且在作业井下面的建筑物和机械、铁轨等影响因素对物探的技术干扰比较大，这样通过分析，在此工程中想要在深部寻找矿物，必须要查明该地区深部接触带的特征，然后根据所研究的资料结合钻探工程验证以及物探技术，来实行矿物勘探的具体工作[6]。
　　3.2 具体应用分析
　　首先确定勘探手段，根据地球物理勘探技术的主要因素影响，应当利用相应的勘探手段进行铁矿的勘探工作。由于铁矿的放射性较弱，所以在实际的勘探工作中可以利用除放射性干预因素勘探技术以外的方法实施勘探工作。具体可以利用航空物探和地面磁法勘探技术相互融合。航空物探可以高效抑制地面一些其他客观因素的影响;同时地面磁法获取矿物信息能力强，使用方法多样化，运用较为灵活，二者技术在现阶段研发的比较成熟，精准性比较强。
　　在磁法测量的特点中可以发现，磁法可以比较精确的反映出具体区域中岩体基础带的变化趋势，为具体的矿体预测提供了实际的依据基础。所以根据以上分析，对于该工程矿体勘探工作采用的方法是通过航空磁法测量来精确的寻找矿区，然后配合地面可控源电法进行地面矿物性质验证，将深部的矿产资源所存在的有利地段位置精准确定，然后利用钻探技术进行验证，在验证的同时，在作业井中进行磁法测量工作，排除作业井旁边或者是底部一些隐伏异物的干扰。
　　其次，对于该工程的具体情况而言，利用1比1的万航磁法测量确定四个一级矿区，并且该测量数据需要与地面的高精度磁法测量的数据继续对比，将发现的异常基本对应，找到矿区中金属矿存在的情况进行判断。在测量出的具体矿段之后，用具体的数值等值线来进行精准连接，确定矿带走向趋势，然后确定开采办法。在矿区地表和浅部开采完毕之后，如果测量还具有上述异常的此现象异常，说明这一矿段存在磁性矿体物质，然后进行后续工作。
　　在后续工作进行之前，需要对于深部找矿工作进行计划并实施。例如该案例中，将深部见矿利用钻探技术打下第一孔，并且根据数据计算孔深深度，在深度确定下可以发现磁铁矿体，然后根据探测仪探测出铁的品位和性质。同时在另一处钻孔的工作中实行上述操作，保证磁铁矿能够有效的勘探出来，从而增加铁矿开采工作的效率。其他两个矿区也是同样的操作方式，最终确定矿区中有磁性铁矿的存在。第一矿区钻孔深度300m以内;第二矿区钻孔深度792-819300m，磁铁矿体厚度26.65m;第三矿区钻孔深度600-1000m，磁铁矿体厚度30.55m;第四矿区矿区钻孔深度600-1000m，磁铁矿体厚度36.70m。根据这些数据将实际的勘探成果进行记录和分析，并且为后续的其他勘探工作做出相应的依据。
　　4 未来对于深部找矿的综合地球物理方法的发展展望
　　在上述对于地球物理方法的简要介绍和相关的案例中可以看出，现阶段我国在该技术中所应用的方法可以具有多样化的性质。利用地质岩石所表现的不同性质，可以在是的勘探工作中应用不同的工作原理，同时在技术不断成熟的基础上，可以将地质探测深度不断加大，从而提高实际勘探工作的高校性。
　　对于不同原理的地球物理方法，具体可以根据实际矿区的岩石特性来判断其中金属矿物的准确存在位置。对于一些矿石磁性高于周围岩石磁性的情况，利用相应的磁法勘探可以更加高效且准确的判断矿石位置，对于矿区下部的扫描工作具有较高的工作效率[7]。但是随着深度的增加，矿物的磁性会相对的减弱，这样对于深部的矿物探测将会有所阻碍;另外该技术不能够寻找一些隐藏的矿体，因此在勘探工作中，应当对矿区内部的断裂系统等一些结构构造特点进行间接找矿。对于对矿区不同深度的地球物理方法，如航天重力等，这类探测深度较大，但是同时精度较低，对于矿区的寻找难度也会相应的增加。这样的情况就可以研究具体矿床的成矿模式，将其中一系列的因素进行强度分析，从而选择更加符合深度寻矿的精准度和其他的工作要求，进而完成相关的矿质勘探工作[8]。
　　在我国实际的铁矿勘探工作中，相关的勘测技术已经比较成熟，现阶段重要的是如何利用这些技术根据实际的地质条件选择更好的结合方法。对于未来的金属勘探工作而言，依旧还有很长的路要走。因此地质勘探工作应当结合实际，选择适合的方式，提高勘探工作的效率[9]。
　　5 结语
　　综上所述，对于现代地球物理方法在金属矿探测中的应用，结合实际案例可以看出，我国现阶段的勘探技术种类繁多，并且形式多样化，对于我国很多矿区的开采都具有着较大的影响作用。对于勘探技术而言，首先要熟悉对应矿区的地质条件，然后取样进行分析，利用相应的勘探技术进行实验，实验结果符合要求时再考虑结合相应的技术来具体的实行勘探、开采工作，这样可以有效的提高金属矿物的勘探效率，同时每一次勘探工作的结束，都在为后续其他区域的勘探提供宝贵的依据和借鉴。
　　参考文献
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