隐伏矿体预测的技术方法及其进展
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随着计算机技术的发展 ,新的技术方法对隐伏矿体的信 息的提取也越来越精确 ,但是也存在着一些难以克服的缺 点 ,一是仪器的精度提高了 ,可是抗干扰能力降低了 ,这些技 术在矿区外围或空白区能较好的应用 ,但在矿区深部找矿就 会有很大的局限性 。二是解释的多解性问题仍然没有解决 。 这些问题的提出都推动着物探技术的发展 。 2. 3 遥感技术
隐伏矿体定位预测一直是矿产勘查领域中急迫而又艰 难的课题 。作为一项复杂的系统工程 ,隐伏矿体定位预测具 有技术研究探索性强的特点 ,要取得良好预测效果 ,必须重 视新方法的应用 。许多传统技术在找矿方面取得了巨大的 成就 ,但是局限性也很明显 ,为了提高勘查的准确性 ,应运而 生了许多新技术和新方法 。
第 61卷 第 1期
有 色 金 属 (矿山部分 )
2009年 1月
隐伏矿体预测的技术方法及其进展
陈伟 ,王琳琳 ,李应栩
(北京科技大学土木与环境工程学院 ,北京 100083)
摘 要 :随着科学技术的进步 ,矿产勘查出现了许多新的技术方法 。总结了目前矿产勘查应用的新技术方 法和取得的成果 ,并对技术的进展做了展望 。地球化学新技术方法主要有地气法 、构造 - 地球化学填图法 、地电 化学法 、同位素法及生物地球化学找矿法等法 ;地球物理新技术方法有高精度航空物探测量系统 、可控源大地电 磁测深 、瞬变电磁法 、小波放大技术等 ;综合预测新技术主要有成因矿物学预测法 、流体包体研究 、隐伏矿体综合 预测技术等 。勘查技术的发展趋势 ,主要以计算机的应用 ,并结合目前物理学方面的最新进展 ,来带动传统技术 的进步 。这些技术方法在实际应用中都取得了一定的效果 。但是这些方法也都有一定的局限性 , 下一步的工作 主要提高预测的准确性 ,来提高勘查的效率 。 关键词 :隐伏矿体 ;定位预测 ;地球化学 ;地球物理 ;遥感技术 ;综合预测 中图分类号 : TD15 文献标识码 : A 文章编号 : 1671 - 4172 (2009) 01 - 0025 - 04
wk.baidu.com
© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
26
有 色 金 属 (矿山部分 )
第 61卷
地进行了几个勘探项目 [17 ] ,国内童莼菡 、伍宗华 、任天祥等 人对该方法的机理和分析方法做了大量研究 ,并在新疆哈密 香山铜镍矿成功地进行了应用 [18 - 19 ] 。最近 ,地气法在北祁 连山盆地找矿应用中取得成功 ,发现一个有经济意义的工业 矿体 [20 ] 。有些方法已经取得了明显的试验和找矿效果 ,特 别是那些应用高穿透性物态标志探测深部隐伏矿体的新方 法 ,测试的组分与深部隐伏矿体成份密切相关 ,测得异常与 矿体的空间对应性好 ,已经成为当前化探技术找寻隐伏矿体 的重点方向 。
遥感技术作为一种新兴的信息技术 ,随着探测平台的不 断增加 、新型传感器的相继出现 、工作频率向全波段的延伸 、 空间及光谱分辨率和图像处理技术的不断提高 ,在隐伏矿体 预测和矿产勘查中的作用也越来越大 。遥感图像可提供直 观的构造信息 ,特别是隐伏构造带和隐伏岩体存在的信息 ; 遥感图像的数字处理结果 ,可提供与矿化有关的地质体分布 信息 。在国内应用的实例有 :郭华东等利用遥感技术在新疆 哈巴河县发现恰奔布拉克金矿 [47 ] ; 李恭等利用遥感综合信 息处理结果 ,在内蒙东部和湖南香花岭等地 ,成功预测和发 现多处隐伏矿 (体 )床 [48 ]等 。遥感技术便捷 、快速 ,可是也有 它的局限性 ,只能在植被或盖层不发育的地区使用 ,同时只 能用于靶区的初步预测 。 2. 4 综合预测方法
作者简介 :陈伟 (1969 - ) ,男 ,博士研究生
球物理方法主要为电法 、磁法和重力测量 ;传统的综合预测 方法中 ,国外采用的主要有 , 1)非地质标志估计法 :如齐波夫 定律 、时律法 ; 2)成矿地质标志法 :如编码打分法 ,回归分析 预测法 ; 3)定量地质标志估计法 : 如逻辑信息法 、特征分析 法 、有利因素相关法 ; 4)成因地质模型法等 [8 ] 。国内预测隐 伏矿体的方法主要有 :有利因素相关法 [9 ] 、三联成矿预测方 法 [ 10 ] 。
缺点也很明显 ,如对高阻体的反映能力较差 ;其次是由 于位移电流效应 、接受线圈固有的过渡过程和电流的关断效 应的影响 ,对浅层的分辨能力有很大影响 ;第三是由于电磁 法理论的复杂 ,使得在对其测量数据在高维处理上存在许多 需要加强的地方 。国内在电磁法找矿方面取得一定突破 ,如 瞬变电磁法 ( TEM )在黔西北猫猫厂铅锌矿 、民东斑岩铜矿和 勐兴铅锌矿区应用效果良好 [42 - 43 ] 。可控音频大地电磁测深 (CSAM T)在山东省乳山市蓬家夼金矿取得成功 [42 ] 。连续电
2 新技术方法
2. 1 地球化学方法 除传统的原生晕法和次生晕法外 ,地球化学勘查还发展
了一批寻找隐伏矿体 (床 )的新方法 ,如地气法 、构造 - 地球 动力学填图法 [11 ] 、地电化学法 、同位素法及生物地球化学找 矿法等 。其中以地气法和地电化学法最为重要 。
地气法又分为地气溶胶测量法 、元素分子形式法 [12 - 13 ] 、 元素活动态提取法 (热磁法 、有机络合物法 ) 、酶浸析法和顺 磁共振法 [14 ] 。是瑞典布利登矿业公司和伦德科学技术学院 核物理系合作于 20世纪 80年代推出的在厚层覆盖区寻找 隐伏矿床的找矿方法 [15 ] ,德国和捷克斯洛伐克物理公司研 制出名为元素分子形式法的地气找矿方法 [16 ] 。该方法在捷 克斯洛伐克 、芬兰 、俄罗斯 、蒙古 、德国和其他一些国家成功
Technology and D evelopm en t of Pred icting Blind O re body
CHEN W ei,WANG L inlin, L I Yingxu
(Civil and Environment Engineering school, USTB , Beijing 100038, China) Abstract: There are some new technology for surveying and exp loration with development of science and technology. This paper sum up new technology and results of surveying and exp loration at p resent. New geochem ical technology have geogas, geoelectrochem ical, tectonics2geochem ical mapp ing, and new geophysical technologies have high2p recision aero2 geophysical integrated survey, CSAM T, transient electromagnetic method and wavelet analysis et al. Technologies of inte2 grated p rediction mainly have genetic m ineralogy; study on fluid inclusion, integrated p rediction on blind ore bodies et al. Developmental trend of exp loration technology is that app lication of computer and newest development in physics imp rove traditional technology. The new technologies gain some succeed, but have some lim itation. The next work is to increase p recise and efficiency in exp loration. Key words: blind ore body; site p rediction; geochem istry; geophysics; remote sensing; integrated p rediction
新的地球化学技术方法主要的优点就是克服了以往地 球化学方法不能排除地表覆盖厚的问题 ,可以较好的反映隐 伏矿体的信息 。但是也有自身的缺点 ,那就是仍然存在着成 果解释问题 。 2. 2 地球物理方法
目前 ,由于计算机技术的发展和 GPS的应用 ,发展了一 些地球物理找矿新方法 ,如高精度航空物探测量系统 、可控 源大地电磁测深 、大功率阵列探测技术 、超导探头技术 、小波 放大技术 、三维图形显示技术 、放射性测量 、地震测量 、瞬变 电磁法测量 、磁测井和地面高精度磁测法等 ,使对成矿的地 球物理弱信息的识别能力大大增强 。大大提高探测深度 ,并 且取得良好的预测效果 [28 - 41 ] 。新技术方法中以瞬变电磁 法发展迅速 ,近年来在成矿预测中得到了广泛的应用 ,并取 得了良好的效果 。
地电化学法是地球化学与地球物理相结合的找矿方法 , 原理就是在外加电场的作用下 ,经过电化学溶解出来的岩石 和矿体的组分在电极附近富集 ,并进行一系列电化学反应 , 从而找出各种矿体的信息 。影响地电化学异常的因素主要 有地质体因素 、构造因素 、地表盖层因素 、供电因素 。金属矿 体矿物成分越复杂 ,硫化物越多 ,就越具有良好的成晕条件 ; 构造发育且地下水循环丰富的地区有异常强度大 ,宽度大的 特点 ,地表盖层湿度大生产的地电化学异常较为明显 ;地表 覆盖层的污染状况会直接影响到地电化学异常的真伪 ,接地 电阻高 ,植被发育会对地电测量产生不利影响 。罗先熔等人 在国内十几个省的二十余个矿区 ,在不同的厚层覆盖区展开 一系列的研究 ,并将其应用在隐伏矿体预测中并取得比较好 的找矿效果 [21 - 25 ] ;后来谭克仁等人在金矿的普查与勘探中 应用 ,也取得较好效果 [26 - 27 ] 。
瞬变电磁法 ( Transient electromagnetic methods)是通过研 究一次磁场激发的二次涡流来分析地下的各种地质情况 。 与频率域电磁法的最大区别在于瞬变电磁法简化了测量数 据资料的处理工作 ,同时也提高了精度 。这种方法有其他优 点 : 1)具有较高的探测能力 ,并受相邻地质体的影响也小 ; 2) 对地质噪声引起的矿异常具有较强的区分能力 ; 3)测地工作 简单 ,工作效率高 ; 4)在基岩出露区 ,冻土带 、沙漠 、河湖海水 面上均可进行测量 ,施工方便 。
1 传统技术方法
勘查技术主要分为地球化学 、地球物理 、遥感技术和综 合预测技术 。传统的地球化学技术主要是原 生 晕 和 次生 晕 [1 ] 。20世纪 90年代以来 ,李惠在深入研究原生晕分带理 论的基础上 ,根据热液金矿床具有多期多阶段脉动叠加成晕 特点 ,开创了原生叠加晕法 ,该模型为各矿区深部及外围盲 矿体预测提供了一种有效方法和手段 [2 ] ,并在山东金青顶金 矿成功应用 [3 ] 。近年来原生叠加晕法又有新突破 ,发展为构 造叠加晕法 ,并且在小秦岭杨寨峪金矿 、文峪金矿 、黑岚沟金 矿 、陕西太白金矿和山东乳山金青顶金矿得到成功应用 [4 ] 。 原生晕法还在云南保山金厂河铜铁多金属矿 、东天山石英滩 金矿田和个旧锡矿高松矿田取得很大成果 [5 - 7 ] 。传统的地
导率剖 面 成 像 ( EH4 ) 技 术 在 赤 峰 柴 胡 兰 子 金 矿 应 用 成 功 [43 ] 。变频激电法在许多地区取得成功 ,如大架金矿 、李坝 金矿和青海都兰地区督冷沟都取得成功 [44 - 46 ] 。
电流电位等数据观测是重建介质内部物理参数分布图 像的一种方法 ,其探测深度可达 2 900 km ,目前在隐伏矿体 预测中尚未应用 ,伴随其配套设施的完善 ,必将给隐伏矿体 定位预测注入新的活力 。
隐伏矿体定位预测一直是矿产勘查领域中急迫而又艰 难的课题 。作为一项复杂的系统工程 ,隐伏矿体定位预测具 有技术研究探索性强的特点 ,要取得良好预测效果 ,必须重 视新方法的应用 。许多传统技术在找矿方面取得了巨大的 成就 ,但是局限性也很明显 ,为了提高勘查的准确性 ,应运而 生了许多新技术和新方法 。
第 61卷 第 1期
有 色 金 属 (矿山部分 )
2009年 1月
隐伏矿体预测的技术方法及其进展
陈伟 ,王琳琳 ,李应栩
(北京科技大学土木与环境工程学院 ,北京 100083)
摘 要 :随着科学技术的进步 ,矿产勘查出现了许多新的技术方法 。总结了目前矿产勘查应用的新技术方 法和取得的成果 ,并对技术的进展做了展望 。地球化学新技术方法主要有地气法 、构造 - 地球化学填图法 、地电 化学法 、同位素法及生物地球化学找矿法等法 ;地球物理新技术方法有高精度航空物探测量系统 、可控源大地电 磁测深 、瞬变电磁法 、小波放大技术等 ;综合预测新技术主要有成因矿物学预测法 、流体包体研究 、隐伏矿体综合 预测技术等 。勘查技术的发展趋势 ,主要以计算机的应用 ,并结合目前物理学方面的最新进展 ,来带动传统技术 的进步 。这些技术方法在实际应用中都取得了一定的效果 。但是这些方法也都有一定的局限性 , 下一步的工作 主要提高预测的准确性 ,来提高勘查的效率 。 关键词 :隐伏矿体 ;定位预测 ;地球化学 ;地球物理 ;遥感技术 ;综合预测 中图分类号 : TD15 文献标识码 : A 文章编号 : 1671 - 4172 (2009) 01 - 0025 - 04
wk.baidu.com
© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
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有 色 金 属 (矿山部分 )
第 61卷
地进行了几个勘探项目 [17 ] ,国内童莼菡 、伍宗华 、任天祥等 人对该方法的机理和分析方法做了大量研究 ,并在新疆哈密 香山铜镍矿成功地进行了应用 [18 - 19 ] 。最近 ,地气法在北祁 连山盆地找矿应用中取得成功 ,发现一个有经济意义的工业 矿体 [20 ] 。有些方法已经取得了明显的试验和找矿效果 ,特 别是那些应用高穿透性物态标志探测深部隐伏矿体的新方 法 ,测试的组分与深部隐伏矿体成份密切相关 ,测得异常与 矿体的空间对应性好 ,已经成为当前化探技术找寻隐伏矿体 的重点方向 。
遥感技术作为一种新兴的信息技术 ,随着探测平台的不 断增加 、新型传感器的相继出现 、工作频率向全波段的延伸 、 空间及光谱分辨率和图像处理技术的不断提高 ,在隐伏矿体 预测和矿产勘查中的作用也越来越大 。遥感图像可提供直 观的构造信息 ,特别是隐伏构造带和隐伏岩体存在的信息 ; 遥感图像的数字处理结果 ,可提供与矿化有关的地质体分布 信息 。在国内应用的实例有 :郭华东等利用遥感技术在新疆 哈巴河县发现恰奔布拉克金矿 [47 ] ; 李恭等利用遥感综合信 息处理结果 ,在内蒙东部和湖南香花岭等地 ,成功预测和发 现多处隐伏矿 (体 )床 [48 ]等 。遥感技术便捷 、快速 ,可是也有 它的局限性 ,只能在植被或盖层不发育的地区使用 ,同时只 能用于靶区的初步预测 。 2. 4 综合预测方法
作者简介 :陈伟 (1969 - ) ,男 ,博士研究生
球物理方法主要为电法 、磁法和重力测量 ;传统的综合预测 方法中 ,国外采用的主要有 , 1)非地质标志估计法 :如齐波夫 定律 、时律法 ; 2)成矿地质标志法 :如编码打分法 ,回归分析 预测法 ; 3)定量地质标志估计法 : 如逻辑信息法 、特征分析 法 、有利因素相关法 ; 4)成因地质模型法等 [8 ] 。国内预测隐 伏矿体的方法主要有 :有利因素相关法 [9 ] 、三联成矿预测方 法 [ 10 ] 。
缺点也很明显 ,如对高阻体的反映能力较差 ;其次是由 于位移电流效应 、接受线圈固有的过渡过程和电流的关断效 应的影响 ,对浅层的分辨能力有很大影响 ;第三是由于电磁 法理论的复杂 ,使得在对其测量数据在高维处理上存在许多 需要加强的地方 。国内在电磁法找矿方面取得一定突破 ,如 瞬变电磁法 ( TEM )在黔西北猫猫厂铅锌矿 、民东斑岩铜矿和 勐兴铅锌矿区应用效果良好 [42 - 43 ] 。可控音频大地电磁测深 (CSAM T)在山东省乳山市蓬家夼金矿取得成功 [42 ] 。连续电
2 新技术方法
2. 1 地球化学方法 除传统的原生晕法和次生晕法外 ,地球化学勘查还发展
了一批寻找隐伏矿体 (床 )的新方法 ,如地气法 、构造 - 地球 动力学填图法 [11 ] 、地电化学法 、同位素法及生物地球化学找 矿法等 。其中以地气法和地电化学法最为重要 。
地气法又分为地气溶胶测量法 、元素分子形式法 [12 - 13 ] 、 元素活动态提取法 (热磁法 、有机络合物法 ) 、酶浸析法和顺 磁共振法 [14 ] 。是瑞典布利登矿业公司和伦德科学技术学院 核物理系合作于 20世纪 80年代推出的在厚层覆盖区寻找 隐伏矿床的找矿方法 [15 ] ,德国和捷克斯洛伐克物理公司研 制出名为元素分子形式法的地气找矿方法 [16 ] 。该方法在捷 克斯洛伐克 、芬兰 、俄罗斯 、蒙古 、德国和其他一些国家成功
Technology and D evelopm en t of Pred icting Blind O re body
CHEN W ei,WANG L inlin, L I Yingxu
(Civil and Environment Engineering school, USTB , Beijing 100038, China) Abstract: There are some new technology for surveying and exp loration with development of science and technology. This paper sum up new technology and results of surveying and exp loration at p resent. New geochem ical technology have geogas, geoelectrochem ical, tectonics2geochem ical mapp ing, and new geophysical technologies have high2p recision aero2 geophysical integrated survey, CSAM T, transient electromagnetic method and wavelet analysis et al. Technologies of inte2 grated p rediction mainly have genetic m ineralogy; study on fluid inclusion, integrated p rediction on blind ore bodies et al. Developmental trend of exp loration technology is that app lication of computer and newest development in physics imp rove traditional technology. The new technologies gain some succeed, but have some lim itation. The next work is to increase p recise and efficiency in exp loration. Key words: blind ore body; site p rediction; geochem istry; geophysics; remote sensing; integrated p rediction
新的地球化学技术方法主要的优点就是克服了以往地 球化学方法不能排除地表覆盖厚的问题 ,可以较好的反映隐 伏矿体的信息 。但是也有自身的缺点 ,那就是仍然存在着成 果解释问题 。 2. 2 地球物理方法
目前 ,由于计算机技术的发展和 GPS的应用 ,发展了一 些地球物理找矿新方法 ,如高精度航空物探测量系统 、可控 源大地电磁测深 、大功率阵列探测技术 、超导探头技术 、小波 放大技术 、三维图形显示技术 、放射性测量 、地震测量 、瞬变 电磁法测量 、磁测井和地面高精度磁测法等 ,使对成矿的地 球物理弱信息的识别能力大大增强 。大大提高探测深度 ,并 且取得良好的预测效果 [28 - 41 ] 。新技术方法中以瞬变电磁 法发展迅速 ,近年来在成矿预测中得到了广泛的应用 ,并取 得了良好的效果 。
地电化学法是地球化学与地球物理相结合的找矿方法 , 原理就是在外加电场的作用下 ,经过电化学溶解出来的岩石 和矿体的组分在电极附近富集 ,并进行一系列电化学反应 , 从而找出各种矿体的信息 。影响地电化学异常的因素主要 有地质体因素 、构造因素 、地表盖层因素 、供电因素 。金属矿 体矿物成分越复杂 ,硫化物越多 ,就越具有良好的成晕条件 ; 构造发育且地下水循环丰富的地区有异常强度大 ,宽度大的 特点 ,地表盖层湿度大生产的地电化学异常较为明显 ;地表 覆盖层的污染状况会直接影响到地电化学异常的真伪 ,接地 电阻高 ,植被发育会对地电测量产生不利影响 。罗先熔等人 在国内十几个省的二十余个矿区 ,在不同的厚层覆盖区展开 一系列的研究 ,并将其应用在隐伏矿体预测中并取得比较好 的找矿效果 [21 - 25 ] ;后来谭克仁等人在金矿的普查与勘探中 应用 ,也取得较好效果 [26 - 27 ] 。
瞬变电磁法 ( Transient electromagnetic methods)是通过研 究一次磁场激发的二次涡流来分析地下的各种地质情况 。 与频率域电磁法的最大区别在于瞬变电磁法简化了测量数 据资料的处理工作 ,同时也提高了精度 。这种方法有其他优 点 : 1)具有较高的探测能力 ,并受相邻地质体的影响也小 ; 2) 对地质噪声引起的矿异常具有较强的区分能力 ; 3)测地工作 简单 ,工作效率高 ; 4)在基岩出露区 ,冻土带 、沙漠 、河湖海水 面上均可进行测量 ,施工方便 。
1 传统技术方法
勘查技术主要分为地球化学 、地球物理 、遥感技术和综 合预测技术 。传统的地球化学技术主要是原 生 晕 和 次生 晕 [1 ] 。20世纪 90年代以来 ,李惠在深入研究原生晕分带理 论的基础上 ,根据热液金矿床具有多期多阶段脉动叠加成晕 特点 ,开创了原生叠加晕法 ,该模型为各矿区深部及外围盲 矿体预测提供了一种有效方法和手段 [2 ] ,并在山东金青顶金 矿成功应用 [3 ] 。近年来原生叠加晕法又有新突破 ,发展为构 造叠加晕法 ,并且在小秦岭杨寨峪金矿 、文峪金矿 、黑岚沟金 矿 、陕西太白金矿和山东乳山金青顶金矿得到成功应用 [4 ] 。 原生晕法还在云南保山金厂河铜铁多金属矿 、东天山石英滩 金矿田和个旧锡矿高松矿田取得很大成果 [5 - 7 ] 。传统的地
导率剖 面 成 像 ( EH4 ) 技 术 在 赤 峰 柴 胡 兰 子 金 矿 应 用 成 功 [43 ] 。变频激电法在许多地区取得成功 ,如大架金矿 、李坝 金矿和青海都兰地区督冷沟都取得成功 [44 - 46 ] 。
电流电位等数据观测是重建介质内部物理参数分布图 像的一种方法 ,其探测深度可达 2 900 km ,目前在隐伏矿体 预测中尚未应用 ,伴随其配套设施的完善 ,必将给隐伏矿体 定位预测注入新的活力 。