金矿地球物理勘查方法探讨

张文斌，岳娜娜

（中陕核工业集团二一四大队有限公司，陕西 西安 710061）

如今，在中国、加拿大以及俄罗斯等国家均有金矿床分布，据统计，已经发现的金矿存量约为全球金矿的58.33%。自2011年，全球对金矿资源的勘探、利用已达到历史新高，大部分地区勘探出的黄金矿床也正进行着开采工作。然而在研究、开发黄金矿床时也遇到了一系列问题，如怎样在已发现黄金矿山的地理位置上向较深区域开采黄金，或如何延长黄金矿山的开采寿命等。目前，区域找矿作业已由地球表面深入到更深矿区，老矿区也被新矿区替代，由于传统的地质矿产填图方法存在很多弊端，使得金矿开采需求无法得到满足。而地球物理技术因可探测到更深区域的矿体，且能借助探测和成矿关联的岩体等地质要素找到金矿床的位置，所以该技术在金矿资源开采工作中得到了广泛的应用。

1 金矿床的分类

依据矿床成因可将金矿床细分为诸多类型。因为金具有较强的稳定性，所以其在任意地质环境以及岩石构造中都可成矿，而且成矿的矿床形态也极为丰富。依据成矿的深度、温度，可将矿床分为中温、浅层低温等类型，结合矿体的形态可分为破碎带蚀变型、细脉浸燃型等类型。以含金建造为依据可将金矿分为砂金矿、绿岩型金矿及卡林型金矿等。如下图所示即是金矿成矿系统地质要素示意图[1]。

2 地球物理方法

2.1 磁法

磁法在地球物理勘查技术中较为常见，同时很早便应用到区域找矿工作中。在磁测填图法的作用下，工作人员可在短期内掌握金矿床的地理位置，对其结构特点也能全面了解。而在露头相对较好的地域，他们可使用航空磁测技术掌握地质结构的详细情况。针对弱磁条件区域，工作人员也可采用该方法，这样便可找到金矿成矿的原因。如今,在地球物理方法技术中,磁法是成本最低且资源价格最高的勘查手段。在2017年，park借助航空磁测技术对澳洲某个矿区的磁铁岩蚀变形态进行了深入的研究,通过开掘打钻实践后发现该种金属矿床主要是由诸多富含金质的磁带相互叠加而形成,在强磁条件下,借助这种磁法可有效探测到石英脉与富含金矿的软弱磁性特征相互关系。借助高分辨率磁测技术分析浅成热液型磁铁矿控矿断裂构造与含金量石英脉相互作用关系,从中可以发现磁铁矿受到金属矿化蚀变带的影响,磁铁矿处于强磁化状态，与常规航磁相比，利用地质填图可准确划分地球地层，对岩浆岩的分布及其特征也能全面的了解[2]。

2.2 电法

在金矿勘查工作中，电法勘测技术应用最为广泛，借助该技术工作人员可实现对含硫化物金矿的探测，同时也能明确蚀变带的分布情况。针对更深层的矿体和其周围岩石之间存在显著极化率和磁导性比率差异的情况,工作人员可考虑利用计算机或电法进行勘探侦查更深层的矿体,这样也能准确探测出与硫化物、石英脉等其他成矿物质有关的化学物质，而区域找矿目标也能得以实现。在地球物理勘查技术中,自然电位法是一种常见的勘查技术手段,其不仅在工业应用范围广泛,采用这种方法勘查低温热液型黄金矿也可取得极佳的勘查效果。在2016年通过对秘鲁矿区的自然电位进行测量并对其与高阻硫酸岩体的相互关系进行分析,发现负自然电位经常会出现异常情况，最大负自然电位可达-10.2V，而负自然电位的稳定性与高硫化金矿体的规模间呈现出正相关特性，这也意味着随着矿体规模的扩大，电位效应也会越发的明显。直流金属电阻量比率计算法通常会与激发极化法共同应用于蚀变带型金属矿床的勘查作业中,电阻量比率出现的异常情况可准确体现金属矿床硅化蚀变程度，这样工作人员也可找到金属矿床的位置。曾经有人借助井中电阻率方法探测到某一含金石英脉型矿体的划分情况,结合该矿体的形状与电阻率异常特点也总结出断裂带变质岩划分状态原理。通常情况下,直流电阻率法广泛应用于浅层矿体的导矿结构，同时也取得了极佳的应用效果。至于激发极化法，其在金矿勘查作业中的勘查效果最为显著，特别是对与金属硫化物有关的金属矿的探测。正常情况下，高级化率、低电阻率异常的区域便是成矿有利区，依据异常的幅度值工作人员可有效判定石英脉型金矿以及蚀变带型金矿的成矿程度。不过如若硅化运动相对强烈，硅化物在充填期间会出现较大孔隙，所以也会出现高电阻率、低极化率情况。如今,针对极化效应所产生的机理,地球物理学研究领域尚未统一观点,有的学者认为,极化率和强蚀变带之间呈现出正相关的特性。而在目前应用激发极化方法的过程中,可将其区别为单极-偶极、偶极-偶极等排列式装置,不过由于对称四极装置的检测深度最大且信噪高,所以该装置更加适合金属矿寻找和勘探工作。至于电磁法,可将其区分为瞬变电磁法和大地电磁法。电磁法通常在高阻硅化物岩体与硫化物矿床的研究工作中会得到广泛的应用。瞬变电磁法适用于对含矿火山岩基底的勘查探测，该方法的勘查效果极为显著。而大地电磁法通常会用在深部控矿构造与成矿流体探测作业中。大地电磁法具有成本低、效率高等特点，所以在成矿相关岩体构造的探究工作中会得到广泛的应用。

图1 金矿成矿系统地质要素示意图

2.3 重力

相较于磁法勘探技术而言,重力勘探技术的研究和应用范围虽然很限,但将重力、磁法勘探技术综合运用,其在各种金矿资源勘查和施工中也发挥着重要作用。通常情况下,重力勘探目的是为了圈定控制成矿地质体和获取与成矿相关的重力资料。所以目前在精确率高、比例较大的矿床勘察工作中重力勘察技术具有广阔的市场和应用前景。

2.4 地震

地震勘探技术是结合地震波在地层的传播特性来分析区域地质构造特征，并采用地震方法实现对岩石结构与金矿分布情况的探测。虽然地震勘探技术的应用仍在探索中阶段，但利用高分辨率地震反射波手段探明含矿层并探测深部矿体形态是该技术的研究核心与方向。所以包括中国在内的许多国家都开始注重地震勘测技术的研究、实验，而在深部块状硫化物的反射特性与散射特点等领域也取得了很大的突破[3]。

2.5 放射性

在对含有放射性元素矿床进行勘探工作中,放射性物理检测技术已得到了广泛应用。大多数金矿在成矿时,随着这些元素的侵蚀、运动，其中金属矿和围岩的放射性元素含量也会因此而出现差异,如受到硅化情况的影响致使u、k析出，并且导致u含量大幅度降低,而k含量不断增加。而且这种地质构造情况还可能影响黄金矿床产出，之所以出现放射性异常，也是受到成矿带与断裂带的影响[4]。所以在开展金属矿找矿工作中，我国还可注重对蚀变带与矿化带间U、K放射性元素异常的分析[5-7]。

3 金矿勘探过程中地球物理勘查方法的运用策略

3.1 合理运用二维激电测深技术

在运用二维激电测深技术的过程中，应该制定出以下几项实施措施：①以测量网度作为主要的对象，在勘查的过程中加以明确和分析。②通过加大对相关设备的运用力度，能够完成放样、测量勘查线的任务。在这当中，主要会运用发射机、反演软件、接收器等相关设施。③具体开展勘查工作时，需要以地质剖面、反演剖面当作主要的对象，实现一定的对比，进而使相关的岩石结构参数更加清晰。在此过程当中，应该充分发挥出二维激电测深技术的良好作用。通过科学分析相应的激电测深平面，在紧密结合具体的二维反演结果基础上，如果高程切片发生充电率不同的情况，最终的呈现结果也有所差别。一般来说，很多充电率异常的位置会表现突出，比如，碎屑岩与玄武岩，并且呈现出来的异常形态不一样，在分布规律方面同样存在很大的差异性。然而，以1400m位置的标高作为起点，进行勘察的过程当中，由此形成很多的不良影响。所以，不难看出，通过在中深部的地方进行金矿的开采作业，能够达到既定的开采目标。

基于激电测深泡面特征的视角下，不同的剖面所呈现出来的反演充电率异常强度也不一样。然而，对于反演充电率异常形式而言，涵盖了下述两种：依次处于含煤的碎屑岩、玄武岩组当中。通常情况下，含煤碎屑岩呈现出来的范围以中深部、近地表为主，在强度的变化方面处于15mv/v～44mv/v范围以内。通过比较与分析实地勘查的结果，参考有关资料，从中可以获悉，受到含炭物质、煤层分布很多岩石因素的影响，造成出现充电率异常的现场。因为充电率异常的地方以中浅部、近地表为主，为此，含炭质岩层、黄铁矿化物质等可能导致此结果[8]。

3.2 注重对地面进行高精度磁测管理

当地区地面高精度磁测工作结束以后，需要将相关结果信息当作主要的分析对象，有助于加以深入了解，从中不难看出，在金矿的周边出现了强磁异常的现象。因而，致使此种状况形成的因素以玄武岩、凝灰岩为主。具体而言：第一，加大对相关软件的应用力度，可以发挥出三维成像处理的良好作用，让最终的勘察结果更加显著，其中涵盖了磁异常、金矿点等不同的信息。第二，受到延拓的深度日益变大的影响，在强磁异常方面，体现出明显的发散状态。当延拓的深度开始变大之后，其中的极差数值同样增大。然而，在当延拓增大至地下的45m情况下，并没有发现相应的异常改变状况。如果延拓与地面相距很近时，在强磁异常方面，其最大数值、最小数值的差同样开始减小。由此说明找矿位置与地面相距是很近的。进行地面的高精度磁测结构剖面特征科学分析的过程中，将相应的勘查线作为起点，能够获悉，在地质磁性体方面，针对理论、实测曲线而言，二者的拟合度发挥出一定的作用。为此，从中可以获知，在相应勘查线下端存在硫化物岩石，其厚度处于52m～85m的区间之内，平板外形非常明显，因而，可以明确海拔高度大约1500m的岩石存在一定的找矿价值[9]。

3.3 做好对最终勘查结果的比较与分析工作

通常情况下，参考勘查线钻孔的最终结果可知，在一定深度的矿围岩位置能够找到凝质玄武岩。在检测以后，包含了强黄铁矿化、强硅化的特点，和地球物理探矿技术进行推测的地方相同。所以，此区域的岩性界面涵盖了灰岩、玄武岩以及玄武岩蚀变体等不同的部分。在这当中，玄武岩蚀变体主要针对的为依靠硅化蚀变、褐铁矿化的方式，让玄武岩拥有很高的电阻率与极化率。一般来说，在运用地面高精度磁测、二维激电测深技术之后，可以确保勘查工作的精准性。经过对平面与剖面特征的比较与分析以后，可以获悉，在岩石结构当中包含的物质和真实区域的地质结构相匹配。此项工作开展的步骤为：其一，科学进行深部地区的填图处理管理，以便明确不同地质的岩性情况；其二，参考岩性具体的分布状况，能够确保推测的准确性。换言之，在科学掌握充电率、强磁变化的基础上，可以让硫化物金属的空间分布情况更加显著，以便达到体现出找矿价值的目的[10]。

4 应用实例

4.1 浅成热液型金矿

澳大利亚的浅层低温热液型金矿区占地面积高达150km2，位于昆兰市州的东北区域，其地表有83%的部位被导电沉积物所覆盖。金属矿主要产自覆盖层下的火山熔岩的石英脉中，石英脉体总宽在3m左右，如今已被探明的矿体基本是沿着北西走向进行分布的。在1980年后，浅层低温热液型金矿区便进行了航空磁测与电阻率测量等调研工作，在1991年结合高电阻率、低磁性等异常特征发现覆盖层之下10m～15m处存在的Cindy矿体。之后根据航磁、电阻率异常等因素进行钻孔试验,从中找到了北部金矿。采用不同的地球物理学方法进行勘探,所发挥的作用是不一样的。在高精度电磁测量的作用下,可以圈定出火山岩熔岩和安山石之间的分布区域,同时也能清晰呈现断裂带等构造。借助梯度电阻测量方法能圈定含矿石英脉的硅化区域带,而借助于单极-偶极等方法则能诠释其梯度的排列异常[11,12]。

4.2 斑岩型金矿

世界级的斑岩型金矿产区要数澳大利亚的卡迪亚金铜成矿系统，如今卡地亚采石场、卡迪亚山等均是著名矿区。自中奥陶纪至早志留纪便形成了钾玄质火山岩，又被称为母岩，而在北北西-南南东构造带也出现了矿化现象，并在南北向的逆断层破坏了矿体。卡迪亚金铜成矿系统的覆盖层极多，包含了志留系沉积岩与新近冲积物等，至于金矿化与网状脉、硫化铜矿物也有着极大的关联。硫化物主要包括斑铜矿、黄铜矿，其中黄铜矿大多集中在铜矿之中。同时成矿系统与磁铁矿的蚀变也有着极大的联系，在卡迪亚金铜成矿系统采用地球物理法也能发现更多的矿产资源[13]。

5 结论和展望

通过上述内容可看出，地球物理技术在金矿勘查工作中得到了广泛的应用，同时也取得了显著效果。通过将蚀变带、控矿构造探测等间接找矿技术直接化，地球物理技术在矿床勘查作业中的应用范围也会扩大。如今，航空地球物理技术已被应用到植被少的无人区或地形恶劣的地区中，而地震属性分析法在圈定含矿层中发挥着积极的作用，且具有极大的研究价值。随着社会科技的不断进步，我国加大了对智能化、多功能探测仪器的研发力度，在此背景下，地球物理勘查技术的数据处理精度在逐渐提高，而地球物理勘查法在金矿勘查作业中也发挥着更为重要的作用[14]。