地质找矿中物化探方法的应用探究

吕文博

1 绪论

1.1 选题背景及意义

1.1.1 选题背景

随着社会经济的快速发展和世界主要矿产出口国价格的上涨，我国矿产资源开发逐步加快。随着矿产资源的快速利用，矿产资源的消耗量也随之增加。然而，随着地质找矿难度的不断加大，矿产勘查与物化探方法的结合已成为地质学家开展地质勘查不可缺少的手段。随着科学技术的飞速发展，人们的生活水平和生产水平不断提高，但伴随着巨大的能源危机和资源危机，在当前的能源形势下，这一现象已经蔓延到世界各地。为了满足人们对矿产资源的需求，人们逐渐加大了对矿产的勘探开发力度。然而，在现代地质勘探中，随着矿产的不断开采，地表、浅层和可识别的矿产逐渐减少。为了满足矿产资源的需求，有必要开采深部隐伏、难以识别的矿山，以实现社会矿产资源的稳定供给。物化探方法具有勘探效率高、仪器操作相对简单等特点，是地质找矿数据的重要组成部分。

1.1.2 选题意义

随着现代化的发展，经济建设需要大量的资源。矿产资源是最重要的资源之一。在矿产资源开发过程中，需要结合有效的勘探技术。物化探作为一种常用的勘探方法，近年来也得到了发展。在技术改造过程中，有效的技术创新不仅提高了企业的发展能力，而且有助于提高人们的积极性。在现代化建设的需要下，必须结合有效的物化探技术，积极开发矿产资源。从实际出发，认真对待各项勘查工作，明确勘查技术的应用，积极推进矿产资源开发。

1.2 中国地质找矿的实际情况

今天，资源和能源的稳定和匹配正逐渐成为一个国家繁荣和富强的必要条件。地质找矿在资源开发利用中发挥着越来越重要的作用。采取建立健全资源开发机制的办法是坚持资源环境可持续发展方针，实现社会建设与环境资源的有机结合。基于经济和环境的合理、科学的设计和规划同时，地质找矿必须开发利用新技术，提高科技水平，避免单一的传统勘查形式，注重技术与人才的结合，同时，要适应工作的具体需要，使勘查部门与投资机构实现双赢，建立完善的地质勘查工作体系。物化探技术是勘探技术的一部分，主要包括电法、磁力、重力勘探技术。作为一个通称，它在实践探索中得到了广泛的应用。

2 物化探勘查方法理论概述

2.1 地球物理勘探方法

2.1.1 磁法勘探

通过探测不同岩石之间的磁性差异来了解地下岩石状态的一种方法称为磁法勘探。它基于地壳中岩石之间的磁差以及正常磁场（即磁异常）变化引起的岩石和矿石之间的磁差，可以发现有用的矿物或确定地下地质结构。磁法勘探可以圈定磁性地质体的范围，确定地质体的性质。如果某些地壳的磁偏角和倾角与背景值不一致，可以通过磁勘探直接发现磁铁矿矿床。可勘探与磁铁矿共存的弱磁铁矿和砂矿，可勘探铝土矿、锰矿、褐煤和菱铁矿等弱磁铁矿，可勘探油气田构造。研究磁性基底控制的油田构造，圈定沉积覆盖层的局部构造。

2.1.2 电法勘探

电法勘探是根据岩石和矿物之间的电性差异，研究自然电磁场和人工电磁场空间分布的地球物理方法。如果地下电导率均匀，则电流和电流分布均匀。当然，在大多数情况下，地下物质的分布是不均匀的。此时，电场将发生畸变，电流线分布将不均匀。通过对现状线路的分析，可以判断各种地下条件。根据异常电磁场产生的原因，采用了一些人工操作方法，如自然电场法、金属和非金属矿物电法、油气电法、水文技术电法、直流电法和交流电法。电法勘探参数多，应用范围广。主要用于水资源勘查、油气勘查、金属和非金属矿产勘查、深部地下地质构造勘查、地质构造勘查等地质勘查的基本问题和各种工程建设问题。

（1）中间梯度法（简称中梯法）。这是电阻率剖面的一种重要方法。中间梯度装置沿Mn 测量电极，并沿纵向距离a 和B（1/3 ～2/3）铺设馈电电极距离a 和B。中梯法是恢复高强度、强倾斜脉冲体的有效方法。因为许多热液矿床与高阻脉冲体的成因或空间关系密切，中梯法对找矿具有直接意义。

（2）激发极化法。激发极化法是一种较新的地球物理方法，主要用于有色金属的勘探和地下水的研究。根据岩石和矿石的不同激发极化效应，安装方法为地下人工直达距离布置。为了确定地下矿产资源和相关地质方法，研究地下激发极化效应的变化特征和空间分布。

2.1.3 重力勘探

重力勘探是一种测量密度差引起的重力异常，确定异常地质体空间分布特征的地球物理勘探方法，据此判断勘查区地质构造及矿产分布。地质体与围岩密度不同，体积大，埋藏条件好。重力勘探广泛应用于油气勘探、区域构造识别、基底起伏、盐丘、铬、铜、各种金属等金属矿产。还可以发现大型、地表或近地表致密矿物，并通过识别相关构造和地层以及间接勘探计算其储量。

2.2 地球化学方法简介

地球化学方法（化探）是以地球化学和矿物学为基础，以地球化学弥散晕为主要对象，研究相关元素在地壳中的分布、弥散和富集。矿化元素的原生晕和次生晕远大于矿体，可提供较大的找矿靶区。通过对地球化学晕的研究，发现了新的难以识别的深部矿床和矿体。因此，化探方法在寻找隐伏矿床方面是非常有效的。该方法适用于大多数金属矿床，特别是寻找有色金属和稀有金属，如铜、铅、锌、镍、钻、锡、钨、汞、砷、锑、银、金等，是一种有效的方法。

2.2.1 土壤地球化学法

土壤地球化学勘查方法主要用于进一步缩小勘查靶区，一般为1/10000 ～1/25000，以总结元素的分散富集规律。该方法在铅、锌、锑、金、铜等矿产勘查中具有良好的找矿效果，能有效缩小找矿靶区，突出找矿靶区，具有较高的工作价值。土壤地球化学勘查是一种成熟有效的常规地球化学勘查方法，可应用于矿山地质勘查，区域勘探阶段，即普查阶段、详查阶段，特别是大覆盖面积的勘探阶段，是一种有效的勘探方法。

2.2.2 同位素地球化学

几十年来，随着现代技术的发展和铜、铁、锌、镁和硒的地质应用，稳定同位素（如s、O、h 和C）和放射性同位素（如U-Pb、Rb-Sr 和Sm-Nd）不断增加，但非传统同位素也发展迅速，虽然这些元素很少用于地下矿床勘探。与传统同位素相比，非常规同位素在矿床应用中的优势在于其利用成矿元素自身对抗物质本身的超强能力。

2.2.3 电吸附地球化学勘查方法

电吸附法是一种新的勘探方法。室内专用设备，添加专用溶剂配方，通电释放地球化学异常中的活性组分，丰富吸附介质，用其数据指导找矿。

3 物化探方法在地质找矿中的应用

3.1 物化探方法找矿原则

3.1.1 与地质调查相关经验的结合

在采用物化探方法进行勘探之前，应结合地质勘探经验进行矿产勘查。在区域地质调查和老矿区评价之前，必须进行物化探。在开采过程中，要认真勘探各个领域，不要因勘探不足或勘探失误而错失许多潜在矿产资源。

3.1.2 按最佳方式组合

在地质勘查中，物探与化探应合理结合，更好地开展勘查工作。根据物理条件、交通条件和地形特点，合理选择物化探方法。

3.1.3 区域展开 面中求点

在具体实施过程中，区域对勘探工作有影响，勘探过程中应明确区域环境地质因素，重点抓好区域地质矿产资源的综合开发和统计工作。结合勘探战略成果，根据勘探仪器数据及相关统计内容，不断缩小勘探范围，认真研究金、铁矿等可能有矿产资源的地区，结合其固有的特殊物性，在具体实施过程中，可利用放射性、航磁异常等技术手段，积极校准检测仪器，准确定位仪器位置或采取技术改进措施，从改进物化勘探方法入手，积极寻找准确有效的勘探距离点，确定矿产资源分布位置。

3.1.4 由矿找矿 攻深找盲

矿产资源的分布具有地质特征。例如，在我国矿产资源分布中，北方油产区相对集中，南方有色金属资源分布广泛，铜、金资源丰富。受地质变化和地质活动的影响，一些矿产资源伴随着它们的分布，应注意在矿产资源周围勘探和寻找其他相关矿产资源，物化探技术的使用应以足够的地质知识为指导，对土壤地质成分进行科学分析，从岩层分布和金属含量入手，在综合判断分析的基础上，对一些关键领域进行深入探索。

3.1.5 综合调查原则

任何方法都有其自身的局限性。在地质调查中，必须充分利用各种方法的优点，灵活运用，实现复杂地质的准确勘查。

3.1.6 求异原则

在前人研究的基础上，类比是获取未知矿物信息的常用方法，但在应用中存在着典型的缺陷。由于对未发现矿床缺乏判断和预测，物探和地质应用不足，隐蔽信息缺乏直接反馈，信息相对封闭，综合性不足，因此必须坚持求异原则。

3.2 物化探方法在地质找矿中的具体应用

3.2.1 区域规划下探测范围点的确定

物化探方法在地质勘查中的应用需要结合环境地质因素、地质类型和矿产资源规划勘查范围，结合勘探资料确定矿产资源勘探范围，勘探概率高。采用合理的勘探方法，及时调整勘探仪器，提高矿产资源发现概率。

3.2.2 基于地质特征的深入勘探

中国幅员辽阔，复杂多样。在这一背景下，我们必须首先了解地质矿产资源的分布特征。中国北方的油田相对集中，南方的有色金属矿产资源分布相对广泛。熟悉不同矿床的特征，结合地质成岩规律进行矿产资源找寻。要了解各种矿产资源的形成过程，重视周边地质、岩层、土壤金属、稀土元素的调查分析。在科学判断的基础上，对勘探范围内的多个区域进行综合勘探，避免遗漏。

3.2.3 多种物化探技术组合

在大多数矿产资源勘查过程中，要结合实际情况，合理化勘查技术，使地质找矿更加方便、准确。在实践中，矿产资源的分布往往受到复杂地质条件的制约，具体的勘探工作不能一蹴而就，必须结合物化探技术进行。这将提高找矿效率，大大提高区域矿产资源的勘探能力。物化探组合的目标是充分利用环境，提高勘探效率，还应特别注意技术参考过程的再现性，以减少不必要的资金浪费和人力投资，保证矿产勘查的准确性。

3.3 物化探方法在地质找矿中的应用实例

3.3.1 物化探在吉林省六批叶金矿找矿中的应用

吉林省六批叶金矿区位于华北地台北缘东段龙岗陆核北端，属板庙子—夹皮沟金矿带的南东延长部，该区构造比较发育，主体有浅层次线性断裂，不同时期的构造叠加复合，为该区成矿物质活化—迁移—富集起到了主导作用。在对已控制矿体地球物理、地球化学场特征总结的基础上，对矿区实施激电扫面工作，本区施工的34 个钻孔、14 个见矿钻孔均位于综合异常上，其余无综合异常地段的钻孔未见矿。总之，本区采用物化探综合方法找矿很有效果；地球物理找矿模式的建立在本区起到了指导找矿作用；鉴于综合方法找矿应用的有效性，依据从已知到未知，为矿区外围找矿提供了有效的地球物理场、化学场信息。

3.3.2 物化探在西藏芒纳矿区找矿中的应用

西藏芒纳矿区地层属冈底斯一腾冲地层区，出露地层主要为中生界、新生界。部署物化探测网，实施的是差分信号GPS定位系统。野外GPS 测点数据采集采用北京坐标系统，经纬度坐标、公里网格坐标和高程GPS 坐标构成了每个测点的数据。除用于物化探测量布网外，还输入surfer 软件绘制实测地形及工作部署图。利用物化探方法，在本矿区开展铜矿和磁铁矿效果明显，经土壤剖面测量，异常具明显的浓集中心，其它伴生元素亦有异常显示，矿区内磁铁矿点品位较高，规模较大，平面上呈椭圆形。在后期，可展开进一步工作，进行磁法和直接投入钻探工程的验证。

3.3.3 物化探在辽宁抚顺棋盘山矿区找矿中的应用

辽宁抚顺棋盘山矿区位于华北板块，是我国重要的多金属矿产资源矿区之一，运用土壤地球化学测量和激电中梯测量法，结合区域地质背景，对矿区的地质特征、物化探特征以及矿化体特征进行了大量论述，结果表明，花岗斑岩体具有良好的分带性，为低阻高极化体，且与土壤地球化学异常吻合。运用物化探方法，还对Au、Mo 矿化体的空间分布规律、原生晕的分带规律以及矿化体与蚀变之间的关系进行分析，总结出矿区的地质、物化探异常以及蚀变等找矿标志，物化探异常地段以及岩体接触带将成为下一步找矿的重点方向。

3.3.4 物化探在黑龙江佳木斯矿区找矿中的应用

矿区位于黑龙江省佳木斯兴东期一燕山期贵金属、有色多金属成矿带的南部，本区所处大地构造位置属张广才岭边缘隆起带的中北部，宁安盆地西边缘，南邻敦一密深大断裂带，成矿地质条件十分优越。运用物化探方法中的高精度磁测以及激电中梯测量等对该矿区进行分析，从磁场所反映的特征上看，本区构造及岩浆活动比较发育，基本与区域地质背景相吻合，具有较好的成矿背景。从电场电阻率特征上看，利用电阻率寻找断裂构造和硅化脉体效果是很明显的。综合研究地球物理、地球化学特征结合区内地质，确定找矿标志进行验证是本区取得找矿成功的有效方法。

4 地质找矿中应用物化探的改善措施

4.1 设备和设施的持续更新

设备和仪器是物化探的关键。先进的设备和仪器可以促进物化探事业的发展，落后的设备和设施将阻碍物化探事业的发展。找矿地质的关键是找到隐伏的矿井，没有先进的设备很难找到它们。因此，最重要的是更新物化探技术人员的设备。

4.2 物化探信息的二次开发

在收集了大量物化探信息数据后，合理科学地利用，充分发挥数据信息的功能和价值，将先进的科学技术与新的信息数据相结合，完成物化探信息数据的二次开发。利用新方法调查分析前人资料，进而研究成矿规律，掌握新的物化探方法，对找矿具有重要意义。

4.3 完善地质找矿管理制度

物化探方法在地质找矿中的应用，需要相关人员对物化探过程中的异常进行分析，并结合相关资料对矿产资源进行分析。矿产资源的开发必须符合生态环境保护标准。政府根据矿产资源勘查的实际情况，制定相应的矿产资源开发保护标准和相关行为管理制度，实现矿产资源的合理开发。

5 结论

随着科学技术的飞速发展，现代地质找矿中出现了各种先进的勘探方法和设备。通过物化探方法在地质找矿中的具体应用，对物化探也有了更深的了解。同时，找矿过程中，应充分考虑地质条件和物质特征，根据矿区地质背景准确掌握物化探技术，创新勘查思维模式，构建综合找矿分析方法，可以有效地掌握矿产分布信息，使找矿工作更有价值。物化探方法在地质找矿中的应用对我国矿产资源开发和勘查的准确性有着重要影响，有效地减少了油气田勘探的资金投入和时间投入。总之，物化探措施在地质找矿中起着关键作用。在地质找矿工作中，要加强物化探技术的引进，提高技术水平，促进地质找矿事业的发展，为促进我国经济建设的发展提供资源保障。