绿色勘查技术在矿产资源勘探中的应用分析

赵 耀

我国拥有丰富的矿产资源，矿山分布地区广泛且地质各不相同。在对矿山进行开采前要对矿山中的矿产资源进行全方位的勘探，对矿山附近地区的地理环境、地质条件等进行综合探测。通过对矿山中的矿产资源进行勘探，可以很好的将矿产所在位置等信息很好的总结提供给后期开采人员，使得他们准确的对矿产资源进行挖掘，提高开采的精确程度。

在对矿山进行矿产资源勘探的过程中，会在前期进行大规模的地质勘探工作。地质勘查工程通常会进行钻探、坑探、槽探等工程操作，这些工程都要对矿区附近的地表进行挖掘。这些对于地表的挖掘，会对当地环境造成不同程度的损坏。特别是槽探和钻探工程，在施工的时候会对地表覆盖的植物造成直接的伤害，进而造成植被退化引发水土流失的问题。同时，一些勘探设备体型庞大，在运输过程中会对树木造成伤害。在进行矿产资源的勘探时，被勘探地区的生态环境都会承受一定程度的破坏，所以在勘探中引入绿色勘探技术越来越重要。

本文在开展绿色勘探的要求上，对矿产资源勘探技术引入航空电磁测量技术，该技术是以飞机等航空器为运载工具的探测方法。该技术运用到矿产资源勘探中，可以很好地缩减成本，同时提高勘探效率高，该方法对各种不同地理环境下的矿产资源的勘探都能适用。

1 绿色勘查技术勘探矿产资源

1.1 基于频率域航空电磁测量技术的矿产资源的勘探

1.1.1 基本原理

频率域航空电磁测量技术是利用电磁感应为理论基础。当对矿产资源进行勘探时，周围磁场被交变电流激发，形成感生涡旋电流，这种电流在该地区形成交变磁场，这就是二次场。频率域航空电磁测量技术通过在该地区上方对磁场进行扫描，利用二次场的变化对矿区地下的矿产资源的性质和分布进行分析。

1.1.2 技术特点

通过表1 可以看出，利用频率域航空电磁测量技术进行矿产资源的勘探时，勘探飞机需要设置信号发射装置、磁场补偿装置、中央调控装置、GPS 导航定位系统、无线电反射测量装置、气压测量装置、温度检测装置、辅助磁场信号接收装置。

表1 HDY402 型三频航空电磁系统技术指标

图1为国产Y12 航空物探综合站。将频率域航空电磁测量技术合理安排在一架飞机上，使得频率域航空电磁系统与飞机整合，将发射装置设置在飞机的左侧线圈中，最终的接收装置设置在飞机的右侧。在探测飞机的机尾设置磁场探测探头。

图1 Y12 航空物探综合站

将频率域航空电磁测量技术所使用装置全部安放在飞机上，使得飞机的重量有所增加，持续飞行时间有所下降，起飞时的爬行长度增加，巡航时的速度有所降低，但飞机的操作和控制强度没有变化，仍能够精确的对目标地点进行勘探。

1.2 频率域航空电磁测量技术实施要点

采用频率域航空电磁测量技术的矿产资源进行勘探与传统的采用地面仪器设备进行勘探不一样，频率域航空电磁测量技术是将所需要的一起设备全部安装到使用飞机上，在进行勘探的时候，飞机始终处于运动着的状态。在实施中有很多要点需要注意。

第一点，噪音对于勘探效果的影响。频率域航空电磁测量技术所使用的电磁装置向地面所发射的电磁信号十分微弱。在进行勘探时需要对飞机的噪音进行很好的控制，减少噪音对于信号接收的影响。飞机在飞行时，发动机所处的位置在飞机的机翼，而勘探的信号发射和接收装置也都安放在飞机的机翼上，发动机在振动时所产生的振动波对于电磁信号存在一定的影响。此时需要在发动机位置设置避震器，以减小发动机振动时产生的振动波。在安装避震器时需要注意对该飞机的巡航速度、攀升角度、发动机运行功率、飞机转弯以及飞机上升下降时的整体产生的振动频率，对此进行分析，选择合适的、可调节的避震装置。同样的，飞机飞行时，机翼会产生轻微的抖动，对于信号接收和发射都存在一定程度的影响。需要在飞机机翼的信号发射、接收装置中设置异常识别装置，减小由于机翼振动造成的异常现象，使得对矿产资源进行勘探时二次场的电磁接收更加精准。

第二点，电磁场的零水平漂移的影响。当频率域航空电磁技术对矿产资源进行勘探时，会随着时间的累积发生漫漂的现象。零水平漂移受到环境温度、磁场补偿等因素的影响。随着飞机的高度不断攀升，环境温度不断下降，由于处在高空位置，风速和方向都会对环境温度造成影响，顺风飞行时环境温度变化较小，逆风飞行时环境温度变化较大。此时，飞机上的信号接收线圈的实际应用面积发生变化，导致所产生的电流改变，由于二次场的电流十分微弱，电流的微小改变都会影响信号的接收。于是，需要在飞机的接收装置上设置电流补偿装置，在额定电流减小时，能及时增加接收装置的电流，保证信号接收的稳定性。

第三点，频率域航空电磁测量技术中在发射时要注意大功率控制，以及机翼振动幅度和相对位置的平稳度控制。

第四点，应用频率域航空电磁测量技术对地质进行勘探后的数据处理要更加重视。因为在使用频率域航空电磁测量技术勘探地质的时候是通过相对位移来测量的，所以使用不同的飞机来测量时的基准线都不一样。每次进行勘探前都要进行基准线的调平操作。因为频率域航空电磁测量技术十分复杂，在数据分析的时候利用一维正反演方法，这样能够确保数据的稳定性。

1.3 勘查伪随机码发射信号源

频率域航空电磁测量技术采用伪随机码作为发射信号源。这种伪随机码在相对应的数字范围中呈现不规则排列，但是这些伪随机码的运动轨迹是可以预测出来的，同时这些伪随机码也会在一段时间后重复出现。伪随机码在勘探时候所发射出的频率谱相对平坦，振动带范围也相对较宽，减少了接收信号的噪音。

1.4 信号数据采集

在运用频率域航空电磁测量技术进行勘探前，要对勘探设备进行检测。信号接收装置要在勘探前进行水准校对，进行勘测的时候着重记录接收到的电磁信号横向分支和纵向分支。此外还要注意纵向磁场随时间变化的数据。在勘探时还要设置轴向式工作装置来对数据进行解析。

频率域航空电磁测量技术在飞机上安装的信号发射装置利用电偶极源的方式对信号输出，在地面反射电磁信号时运用电偶极子阵列进行数据的采集，信号发射装置与电偶极子接受装置之间的距离根据勘探范围来确定，一般为勘探范围的二到四倍。

因为飞机在勘探时不停的移动，信号发射位置与接收位置的相对位移不断增加，导致最后接收到的电磁信号微弱、噪音多。因此，在勘探范围相对较大、探测位置相对较深时，信号发射装置与电偶极子接受装置之间的距离设置为探测范围的四倍，这样就能保证信号接收后的质量。相同的位置记录下多个数据，对这些数据进行处理，将差值相对较大的两个数据删除，将多个数据取平均值，保证数据的误差在可接受范围。在数据图中标出中心位置，使频率域航空电磁测量技术在勘探时能对被测区达到全覆盖。

1.5 应用范围和条件

采用频率域航空电磁测量技术的矿产资源进行勘探相比较传统的勘探手法，最明显的特点就是工作效率高。可以很快并且十分精确的对大面积的矿区的矿产资源进行勘探。

因为采用频率域航空电磁测量技术是利用飞机来进行勘探的，对于矿区的地形有一定程度的要求限制。在勘探时飞机的飞行高度偏低，这就对矿区地形有所要求，尽量相对平稳的地区更利于飞机的飞行勘探。因为飞机要对地面发射电流，要求矿区的地面导电装置较少，以减少对于电磁场的影响。

利用频率域航空电磁测量技术对地质进行勘探的好处就是探测所用时间短，能对范围较大的区域进行细致探测，能够精准的定位矿床所在位置。频率域航空电磁测量技术在使用时主要工具是飞机，飞机在飞行时沿着探测地区的地面形态进行高度的调整，极大的贴近地面发射电磁信号。在进行探测的时候装置接收回的探测信号可以绘制成地质填图等图纸方便工程师进行计算。对于地面所覆盖的导电层相对较厚的地区要进行多册的测量，记录多组数据分析，保证勘探结果准确，与真实值误差相对较小。

2 应用实例

以胶东地区的矿区为例子，采用绿色勘查技术勘探矿产资源，以验证其实用性。该矿区为典型破碎带蚀变岩型，金矿床严格受断裂带的控制并产于其中，且与金属硫化矿物共生，在一定条件下金与硫化物的含量呈正消长关系。硫化物含量越高，溶解于地下水中的硫酸盐型裂隙水的矿化度就越高，其导电性就越好，则含金破碎带的电磁响应也越强，其强度代表了金矿的含量储备。因此，可以说在一定条件下，发现断裂破碎带，特别是内接触带的次级断裂带，就是金矿床的重要找矿靶区。基于此理论，采用航空电磁综合测量勘查方法在该地区开展金矿普查，发现划分地层、圈定岩体和断裂带效果非常显。

通过分析航拍绘制的剖面平面图，航电划分地质界线，矿山探测区Ⅰ区东南角航电高频虚分量（HIm）剖面平面图可以发现，区域电磁场特征的分界线十分清楚。这是不同地质体电性差异在电磁区域场中的客观反映。

图中左上角到右下角的区域电磁场特征分界线就是高阻体玲珑花岗岩（左侧）与中阻体变质岩系（右侧）的接触带。带中航电剖面异常特征明显的部位，全部对应在已知的金矿上。

图3是矿山航空电磁土壤盐渍化程度图。土壤盐渍化程度愈高，导电金属离子越多，土壤表现出的导电能力就越好，若导电金属离子相对较少的地方其导电能力也较弱。利用频率域航空电磁测量技术对地面进行勘探的时候能够根据电磁信号来检测出该地区的导电性能从而勘探处该地区的土壤盐渍化程度，为后面的矿产勘探提供了帮助。

图3 矿山航空电磁法圈定土壤盐渍化程度图

频率域航空电磁测量技术在对不同地形条件的地面进行勘探的时候，根据不同地面的导电层调整飞机的基准值，使得所勘探的数据相对误差较小，数据的接收质量相对稳定。

山东地矿部门在频率域航空电磁法某测区内，对19 处异常开展了地面查证工作，仅占该区异常总数的5.5%，查证结果，3处见金矿，1 处见金矿化，见矿率为21%，经详查1 处为中型金矿；武警黄金部队（包括武警黄金地质研究所）在频率域航空电磁法某测区内，分两期对32 处异常进行了地面查证工作，占该区异常总数的17.8%，查证结果，12 处见金矿，3 处见金矿化，见矿率46.9%，经详查3 处为中型金矿、1 处为小型金矿。同时，由于相关部门地面查证工作滞后，其他部门在航空物探已飞区积极开展地面普查，相继发现大、中、小型金矿达7 处之多，这些新发现的金矿床都受航空电/磁综合测量圈定的断裂破碎带异常所控制。此外，经对比发现，在某区内几乎所有的已知大、中、小型金矿和金矿点40 多处，也都被航空物探圈定的断裂破碎带所控制。由此可见，胶东地区航空电/磁综合测量方法进行金矿普查效果显著。

通过图2 和图3，我们可以很清楚的看出矿山地区的土壤断裂带和土壤盐渍化程度以及范围。相比传统的勘探手段，该技术的应用可以将细节很好地体现出来，使得后期开采工作可以顺利进行。以往的勘探针对不同问题需要采用不同的设备，利用频率域航空电磁技术减少了使用设备的种类，降低了施工成本，提升了矿产资源探测效率。

图2 航电高频虚分量（HIm）剖面平面图

3 结语

在矿产资源的勘探中应用绿色勘探中的频率域航空电磁技术，减小施工时对矿区生态环境的破坏，同时降低了勘探的成本，提高了矿产资源工作的效率。通过绿色勘探技术对矿产资源进行勘探使得矿山能够进行绿色可持续发展。频率域航空电磁测量技术的装置设置相对较稳定，数据的处理和制图能够形象的将被勘探地区的矿床标注出来，可以对不同地质条件的地区进行矿床的勘探。但是由于时间和篇幅的限制，频率域航空电磁技术在勘查中的应用没有做多次实验进行验证，在今后的研究中需要进一步发展完善。