深部金属矿产资源地球物理勘查方法的应用分析

王金亮，晋晓明

（天津华北地质勘查局核工业二四七大队，天津 301800）

深部金属矿产探测一直以来都是探矿的难点，而目前探矿正向更深层次发展，这是解决资源短缺问题的关键所在。为此，需要对地球物理方法给予高度重视，以解决深部找矿中的技术问题。

1 利用地球物理勘查能实现深部地学填图

在实现深部地学填图以后，能根据区域成矿背景及规律进行找矿靶区的确定。地学填土过程中对地球物理方法进行合理应用能有效解决下列问题：

（1）掌握沉积盖层具体构造，并确定风化层实际厚度，对基底及其起伏变化情况进行研究。以某铜镍矿床为例，它和基底侵入岩之间具有十分紧密的关系，同时在基底上还含有中生代到新生代的沉积建造，其厚度可以达到300m。为了掌握基底及其起伏变化情况，根据比例为1：50000的重磁资料开展深部填图，同时充分考虑钻孔资料确定基底起伏情况，由此确定很多具有代表性的靶区，为后续深部找矿提供了可靠参考依据[1]。

（2）能构建反演模型，为深部构造的确定提供技术支持。对于金属矿床而言，它的形成和基于岩浆作用的深大断裂存在紧密关联，很多铜矿与金矿都是沿着区域深大断层进行分布的。基于此，根据区域的重力及航磁资料及其线性异常和断裂之间的相互关系，能掌握深大断裂实际延伸情况，进而为靶区确定奠定良好基础。

（3）实现深部岩性填图进而准确找出矿层赋存位置。因金属矿的形成及分布和岩性具有紧密关系，所以可借助地球物理方法开展深层次岩性填图，以此确定在多种物理性质的岩体中存在的不同形态。比如某金矿就和深层次的花岗岩体密切相关，基于此通过对区域内磁测数据等的分析和应用，制成了这一岩性在整个区域中的分布图，从而推导出金矿所在位置。

2 利用地球物理勘查能解决超深钻探无法解决的问题

这一方面主要体现在：在地下浅表可以发现的金属矿，包括大型与超大型金属矿及多金属矿，都是地球内部会在发展过程中发生物质或能量的交替产生的，并非在地表产生和不断堆积的。由于矿物元素会发生运移与聚集，所以大型与超大型金属矿及多金属矿都会收到深层物质或能量持续交换作用的影响，其中的热物质在不断运移或上涌时和介质围岩发生蚀变交代。基于此，必然涉及到深层介质和构造基本格局、物质形态与运移、物质基本属性与它的空间展布等内容。采用传统地质方法基本上无法解决以上问题，尽管采用超深钻探的方法也能获取深层信息，但现阶段深度最大的钻孔也无法解决现存的问题，而且超深钻井需要很大成本，使用起来非常不便。由此可见，可能只有借助地球物理方法才能有效解决上述问题，比如大地电磁与天然地震。其中，以某地区进行的电磁探测为例，除了能探明地壳基本结构，探测深度在0km～50km范围内，还探明了矿区中主要成矿物质的具体来源和运移方向，同时对矿区形成原因给出相应的解释[2]。

3 利用地球物理勘查可以寻找到赋存于深层次的隐伏盲矿体

针对和围岩之间有较大物性差异的赋存深度较大的隐伏式矿体，无论是采用航空的方法还是在地面采用地球物理的方法，都能实现直接找矿，尤其是低空飞行与借助直升机开展高精度探测。比如某铁矿区就运用了以直升机为载体的航空磁法进行探测，同时以精细解释结果为依据进行布孔，现在已经有三个钻孔见矿，其中一个钻孔在721.97m～770.36m的深度范围内共发现6层矿体，总厚度为14.8m，在矿石中，矿物以磁铁矿为主，此外还含有黄铜矿及雌黄铁矿。利用相同的方法在其它区域也能获得良好的效果[3]。

充分利用现有的钻孔，在井中开展地球物理勘查工作，能直接查出在钻井周围具有较高密度的其它矿体。现在西方国家对井中的地球物理给予了很高的重视，比如井中TEM与激电。

比如，加拿大借助井中TEM的方法在某个锌铜矿中发现新矿体，其所处深度为500m，这个结果为此矿床新增了近300万吨的资源量。此外，澳大利亚通过对钻孔密集区实施井中TEM，在深层次找到很多新矿床[4]。

近几年，随着矿山不断开采，很多浅部的矿产资源都面临枯竭，在这种情况下，应开始向深部延伸，也就是对更深层次的矿体进行探测。以塔尔纳赫矿床为例，它的形成和分布都受到塔尔纳赫侵入体影响，在六十年代中期，重点探索位于西南部相对较浅的区域，此后为了保证资源储量，实际的探测工作转变为东北向，该区域的侵入体主要埋藏于700m～2000m的深度范围内。在实际的深部找矿勘探工作中，可采用电测深、高精度重力探测及瞬变电磁。

图1 侵入体在东北向上的分析模型

在地面观测到的部分区域重力异常现象，其幅值在1.3mGal左右，它的异常峰值处在侵入体加厚处，在整个异常中，有30%～40%是由于蚀变岩石产生的。该侵入体在东北向上的分析模型如图1所示。根据这一模型对断裂带向东的动力效应进行计算，其结果等于0.7mGal，向西的动力效应结果等于0.4mGal，对于蚀变岩石，其重力效应等于0.25mGal，可见，采用这一模型通过计算得到的重力效应结果和相关曲线完全一致。

利用TEM方法、电测深方法与钻孔探测等多种方法掌握侵入体实际深度，先借助视电导率曲线对10Ω·m到40Ω·m的层位实施追索，这一层和通古斯群相对应，于测点间这一层位实际埋深将产生突变，这说明在两点之间存在断距可以达到250m甚至更大的断层。处于通古斯群以下的层位，其电阻率等于300Ω·m，层厚在200m～300m范围内，在它的下方，电阻率有所升高的部分可能是含矿层。此后通过钻孔确认了这一模型是准确无误的，由此找出很多硫化物矿体，使深部找矿得到技术层面上的突破。

4 结语

综上所述，在今后的工作中，面对探测深度日益增大，对精度提出的要求不断提高的新要求，应持续完善并开发具有更高分辨率和更深有效勘探深度的新装置，对正演和反演基本理论及深部找矿信息综合处理予以加强，研制出对深部找矿有重要意义的相关软件系统。