我國(guó)物探化探找礦思路與經(jīng)驗(yàn)透析
探礦者
來源:物探與化探,28(1),2004:1-9
《中國(guó)礦床發(fā)現(xiàn)史-物探化探卷》收錄了933個(gè)案例。這些案例記載著物探化探工作者的辛苦和業(yè)績(jī),也蘊(yùn)涵著豐富的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)。本文初步總結(jié)了以尋找金屬礦為主的與工作部署、異常定性解釋和異常查證有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。
一、50年來的主要找礦成果
50年來的找礦實(shí)踐表明:對(duì)能源、黑色金屬、有色金屬、非金屬礦產(chǎn)和地下水找礦,物探為主,效果優(yōu)于化探;尋找貴金屬方面,化探為主,效果優(yōu)于物探;尋找稀有、稀土礦方面,物探、化探平分秋色。
二、工作部署的思路
1 區(qū)域展開,面中求點(diǎn)
“區(qū)域展開,面中求點(diǎn)”是物探化探工作取得找礦成果的主要模式。從50年代末到80年代初,通過查證磁異常、放射性異常和從80年代中期開始的查證區(qū)域化探異常找到了大量的鐵礦、鈾礦和金礦。據(jù)統(tǒng)計(jì),中國(guó)80%的鐵礦是通過查證航磁異常發(fā)現(xiàn)的;已勘查的鈾礦中,94.4%是由地面放射性方法、航空伽馬能譜測(cè)量首先發(fā)現(xiàn)的。自20世紀(jì)8O年代以來,幾乎所有新發(fā)現(xiàn)的金礦床都是查證區(qū)域化探異常發(fā)現(xiàn)的。
區(qū)域重力調(diào)查直接找礦成果不多,只在鹽類礦床和個(gè)別鐵礦床上有效。但區(qū)域重力調(diào)查可發(fā)現(xiàn)和圈定大量盆地、局部構(gòu)造、巖體、斷裂、古老地塊,在間接找礦和礦產(chǎn)預(yù)測(cè)中起了重要作用。
尋找能源礦產(chǎn),自50年代中期,地質(zhì)部將物探工作部署在原來不產(chǎn)油也未見油的地區(qū),像松遼盆地、華北平原等大型沉積區(qū),開展了大面積的石油物探概查,并提出了可能的含油構(gòu)造,從而在5O年代末及6O年代初陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了大慶、勝利等大型油田,實(shí)現(xiàn)了我國(guó)找油的重大突破。以后在其它地區(qū)尋找油氣田無不是物探先行,進(jìn)行大面積概查,對(duì)全區(qū)構(gòu)造有整體了解后,從中圈出可能含油的局部構(gòu)造,據(jù)此布孔后發(fā)現(xiàn)了油田。據(jù)此總結(jié)出油氣勘查的成功經(jīng)驗(yàn)是“區(qū)域預(yù)查、選區(qū)評(píng)價(jià)”和“局部構(gòu)造普、詳查”工作模式。
2 就礦找礦,攻深找盲
1949年以前到5O年代初中期,物化探工作毫無例外地布置在已知礦區(qū)及其外圍。找到了大量的盲礦和外圍礦,為擴(kuò)大已知礦區(qū)的規(guī)模做出了重要貢獻(xiàn):四川攀枝花、湖北大冶、內(nèi)蒙古白云鄂博、山東萊蕪、遼寧鞍本、河北冀東、邯邢等鐵礦和湖南水口山鉛鋅礦、甘肅白銀廠小鐵山多金屬礦等。
評(píng)價(jià)古采點(diǎn)(老硐)、群眾報(bào)礦和區(qū)域地質(zhì)調(diào)查或普查中發(fā)現(xiàn)的礦點(diǎn),也屬于就礦找礦。由礦點(diǎn)、礦化點(diǎn)經(jīng)物化探工作或物探化探配合地質(zhì)工作升格為礦床,甚至是大型礦床的。例如西藏玉龍銅鉬礦,新疆阿舍勒銅多金屬礦,遼寧紅透山銅(鋅)礦,甘肅金川、吉林紅旗嶺、新疆喀拉通克銅鎳礦,湖南黃沙坪、陜西八方山、甘肅西成鉛鋅礦,廣西芒場(chǎng)錫多金屬礦,吉林二道林子砷銅礦,甘肅崖灣銻礦,湖北銀洞溝銀金礦,黑龍江五星鉑鈀礦,重慶興隆鍶礦,黑龍江雙鴨山、新疆蒙庫(kù)鐵礦,遼寧磚廟溝硼礦,廣東低陂壢螢石礦,西藏羊八井地?zé)崽锏取?/font>
至今就礦找礦仍是一種基本的找礦方式。要注意時(shí)序問題,物化探工作必須先行,不能與地質(zhì)工作齊頭并進(jìn),以免信息滯后。在已知礦區(qū)深部和外圍、已知礦點(diǎn)、礦化點(diǎn)附近找礦時(shí),普查的面積不能過小。類似礦體的產(chǎn)出部位往往有相當(dāng)大的間隔(n×1000~n×10000 m),主礦體的產(chǎn)出部位往往遠(yuǎn)離已知礦化露頭,這已在許多礦例中見到。
例1 云南老王寨金礦床,在投入化探工作之前,僅在巖體外接觸帶找到1噸金礦。1985—1986年布置1:5000土壤測(cè)量3km ,經(jīng)驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)Ⅲ號(hào)主礦體,達(dá)中型。1986~1987年布置了1:10000土壤測(cè)量30km ,發(fā)現(xiàn)大批異常,經(jīng)驗(yàn)證又發(fā)現(xiàn)1個(gè)大型、2個(gè)中型和1個(gè)小型礦床。
例2 西藏馬拉松多銅礦床,1975—1977年3次上電法、磁法和化探工作,都因測(cè)區(qū)范圍太小,效果不明顯。1978年在4km2范圍內(nèi)開展1:10 000電法、磁法和化探,發(fā)現(xiàn)3個(gè)異常,驗(yàn)證磁異常,取得突破性進(jìn)展。
例3 陜西煎茶嶺鎳礦床,于1958年開展了1:5000磁法和自電工作5.86 km,驗(yàn)證磁異常,2孔均見鎳礦。1959年又?jǐn)U展1:5000磁法和自電工作5.46 km,再設(shè)計(jì)一驗(yàn)證孔,也見鎳礦體。但3孔所見鎳礦體皆薄,即中止工作。1967年找鐵礦時(shí),驗(yàn)證磁異常,見規(guī)模較大鎳礦體。1971-1973重新開展1:5000磁法、自電、激發(fā)激化和巖石測(cè)量19.6km,才展現(xiàn)了環(huán)繞花崗巖體接觸帶呈環(huán)狀分布的磁、電、Ni異常全貌,經(jīng)全面驗(yàn)證,發(fā)現(xiàn)13個(gè)工業(yè)礦體,達(dá)大型。
3 物探、化探工作應(yīng)貫穿找礦各階段
物化探技術(shù)在礦產(chǎn)的預(yù)查階段對(duì)發(fā)現(xiàn)礦床作用極大;在普查階段對(duì)發(fā)現(xiàn)盲礦、判斷礦體產(chǎn)狀、延深和連接情況可起重要作用:普查之后,在礦床勘探階段充分運(yùn)用物探化探技術(shù),還會(huì)有新發(fā)現(xiàn),即使不能擴(kuò)大儲(chǔ)量,也可節(jié)約勘探費(fèi)用、縮短勘探周期。
廣東大寶山鐵、多金屬礦床:從1950年起,該礦就引起了地質(zhì)人員的重視,但意見分歧。至1956年巖石測(cè)量發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)達(dá)1 500米長(zhǎng)的近南北向銅、鉛、鋅強(qiáng)異常帶,才停止了找礦前景爭(zhēng)論,于1957年上鉆驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)盛礦體。1960年驗(yàn)證磁異常又發(fā)現(xiàn)了西部礦帶。
陜西三岔銅硐山鉛鋅礦床:1959年據(jù)群眾報(bào)礦發(fā)現(xiàn)。1960-1963年進(jìn)行普查勘探,提交鉛加鋅儲(chǔ)量20.5萬噸。1975-1978年開展化探工作,發(fā)現(xiàn)化探異常范圍遠(yuǎn)大于已知礦體范圍,據(jù)化探異常提供的信息再次勘探,提交鉛加鋅儲(chǔ)量112萬噸,擴(kuò)大5倍多。1991年進(jìn)行坑道充電測(cè)量,經(jīng)驗(yàn)證其異常,礦體又向西延伸300-700m??梢姡艏霸缤度牖脚c充電法。可縮短勘探周期20多年。
安徽淮南煤礦潘集一謝橋礦區(qū)劉莊井田:1979年采用以地震勘探為主、鉆探驗(yàn)證的方法進(jìn)行勘探,與以鉆探為主的老方案對(duì)比,節(jié)約鉆探工作量12萬多米,節(jié)約地勘費(fèi)1000多萬元,縮短勘探周期7年。
4 直接找礦與間接找礦并舉
應(yīng)用效果最好的油氣、煤炭和地下水勘查以間接找礦為主,除調(diào)查了解成礦環(huán)境外,主要是圈出可能的含油氣、煤炭、地下水的層位及局部構(gòu)造。在找油氣方面已采用化探、激電、磁法等非地震方法,試圖判別地震圈出的局部構(gòu)造的含油性,以便實(shí)現(xiàn)“直接”找油。在煤炭勘查中,已采用高分辨率地震技術(shù)有效地追索煤層及煤層中的小斷層。在找水方面,也使用核磁共振、激電等方法判定電阻率法圈出的可能含水地段是否有水和水量大小。在尋找沉積鹽類礦床方面,重力、電法、放射性、地震和水化學(xué)等方法的綜合運(yùn)用,不僅能圈定沉積盆地、了解構(gòu)造,還能“直接”圈定鹽類礦田或礦層范圍。
在尋找金屬、非金屬礦方面,初期以直接找礦為主。自60年代開始,為尋找某些物性差異小的礦及深部礦,已重視間接找礦。如個(gè)舊錫礦老礦山在1954~1956年投入自電、電測(cè)深、磁法、重力和土壤測(cè)量進(jìn)行直接找礦,效果欠佳:從1959年開始重視間接找礦;1962~1965年,采用大極距電測(cè)深查明巖體隱伏接觸帶,結(jié)合巖石測(cè)量和地質(zhì)標(biāo)志,找到了埋深達(dá)千米的高松大型接觸帶型錫多金屬礦床,取得成功。又如,在山東等地找金工作中,曾用電法、高精度磁測(cè)有效地追索覆蓋層下的含礦破碎帶;在長(zhǎng)江中下游和湖南等地尋找有色金屬礦產(chǎn)時(shí),用重力、磁法成功地圈定了與成礦、控礦有關(guān)的巖體,以間接方式,在找礦方面發(fā)揮了重要作用。
5 方法選擇要遵循優(yōu)化組合的原則
由于物化探異常的地質(zhì)起因往往是多解的,在復(fù)雜的情況下需多種物化探方法相互配合。根據(jù)物性條件、控礦地質(zhì)條件、地形和交通條件以及每種方法本身的特點(diǎn),本著既不多余又不缺少的原則。優(yōu)選物探化探方法組合,也是找礦成敗或影響找礦周期的重要因素。
直接找礦工作從單方法異常多解的困惑到強(qiáng)調(diào)多方法綜合利用,走過一段曲折的路:1)50年代用磁法找磁鐵礦十分有效,曾認(rèn)為有一定強(qiáng)度的磁異常就是磁鐵礦引起的,但在多處打鉆驗(yàn)證卻未見礦。后經(jīng)研究物性才確認(rèn)是各類火山巖引起,特別是大興安嶺的酸性火山巖(流紋巖),其剩磁很強(qiáng),其它地方的火山巖也有類似情況。2)50年代中期用自電法追索淺部硫化礦床,效果也好。但在大范圍開展工作后,也遇到許多如地形、破碎帶、黃鐵礦化、石墨化等因素引起的非礦異常,使自電法的效果大受影響。3)50年代前期用電阻率法(包括等電位線法)找金屬礦,也由于引起低阻異常的因素很多,驗(yàn)證異常時(shí)曾多次落空(如在白銀廠外圍、中條山外圍曾對(duì)異常驗(yàn)證,均以見到碳質(zhì)巖層而失敗)。4)50年代曾對(duì)單元素化探土壤異常進(jìn)行檢查,因深部情況了解不夠,鉆探驗(yàn)證結(jié)果不甚理想。一是因?yàn)橹鞯V體不一定在化探異常最強(qiáng)部位之下,且產(chǎn)狀不清:再者,一些化探異常僅為淺部礦化或剝蝕后的礦尾暈引起,因而也發(fā)生過找有色金屬礦效果不佳的時(shí)期。5)自50年代末起,開始重視對(duì)某一方法普查發(fā)現(xiàn)的異常用另一參數(shù)的方法進(jìn)行檢查。有時(shí)還用綜合方法進(jìn)行普查以便綜合找礦和綜合解釋異常。采用這種方式,找礦效果大大提高,特別是化探與物探相結(jié)合,或是化探異常用物探方法檢查,或是物探異常用化探方法檢查,均使物探、化探異常的驗(yàn)證取得高命中率。例如,在新疆磁海鐵礦,鉆探驗(yàn)證其磁異常之前,由于投入了重力和電法,綜合異常具有重高、磁高,電阻率低的特點(diǎn),推斷異常由礦體引起的把握性大,鉆探才上得快。6)在找礦史中,也有許多投入綜合方法過多,有些方法重復(fù),作用不大的例子。
三、解釋異常的經(jīng)驗(yàn)
物探化探資料的推斷解釋,存在2種多解性:一是異常起因地質(zhì)定性解釋的多解性;二是定量反演異常源幾何參數(shù)的多解性。前一種情況常導(dǎo)致區(qū)分礦與非礦異常的失誤。例如,與全國(guó)知名的云南大紅山鐵礦和江蘇梅山鐵礦對(duì)應(yīng)的航磁異常,在查證之前僅依據(jù)磁異常特點(diǎn)和與地質(zhì)圖簡(jiǎn)單對(duì)比,最初均推斷由火山巖引起。后一種多解性可導(dǎo)致因產(chǎn)狀判斷錯(cuò)誤、推斷深度不準(zhǔn)等使第一、二個(gè)驗(yàn)證孔找不到礦體或找不到主礦體。正是由于客觀存在的這2種多解性,造成了物探化探資料推斷解釋的復(fù)雜性。
減少多解性的辦法,從目前看主要有3條途徑:其一是通過觀測(cè)數(shù)據(jù)在數(shù)量上空間分布上的增多,減少定量解釋的多解性;其二是通過稀疏工程控制和增加性質(zhì)不同的觀測(cè)參數(shù),即投入綜合方法減少定性與定量解釋的多解性;其三是深入研究異常和提高解釋者的水平。
從眾多異常中篩選出礦致異常進(jìn)行工程驗(yàn)證,就是物探化探找礦中在取得合格資料后的關(guān)鍵。異常篩選是目前物探化探找礦工作中技術(shù)難度最大、最能顯示物探化探工作者水平的重要方面,因?yàn)楫惓5刭|(zhì)起因解釋需考慮眾多的復(fù)雜因素。在給異常定性時(shí),判斷異常的地質(zhì)起因要注意以下問題:
1 從已知到未知和注意發(fā)現(xiàn)新類型、新礦種并重
“從已知到未知”是物探化探異常解釋的基本準(zhǔn)則之一。“已知”首先是指工區(qū)內(nèi)或鄰近地區(qū)已知地質(zhì)起因的異常,通過追索、類比已知異常,推斷未知異常的地質(zhì)起因,可靠性較大;同時(shí)也是指非工區(qū)內(nèi)、非鄰區(qū)的已知成礦地質(zhì)條件和已知礦異常特點(diǎn),據(jù)此篩選出位于與已知礦成礦地質(zhì)條件相同或相似地段的異常和異常特點(diǎn)相近的異常進(jìn)行驗(yàn)證,成功的把握也較大。
“從已知到未知”不能絕對(duì)化。同一地區(qū)同一礦種可能有幾種礦床類型:控礦構(gòu)造可能有多組方向;同一類礦床可能產(chǎn)在并不完全相同的地質(zhì)環(huán)境中;更重要的是在工作區(qū)內(nèi)可能存在不同于已知礦床的新礦種、新類型。既要從已知到未知,尋找與已知礦床類似的礦床;又要有創(chuàng)新的思想,同樣注意那些與已知礦異常特點(diǎn)不同、所處地質(zhì)環(huán)境或礦化特點(diǎn)不同的那些異常。
江蘇棲霞山鉛鋅銀礦床原為小型錳礦,驗(yàn)證自電和化探異常,卻發(fā)現(xiàn)了大型鉛鋅銀礦床;陜西八卦廟金礦先發(fā)現(xiàn)了褐鐵礦化石英脈含金,從1981~1987年,用了7年時(shí)間找石英脈型金礦,但品位普遍低,此后在化探金異常中心布槽驗(yàn)證,發(fā)現(xiàn)寬達(dá)100余m的含金蝕變千枚巖,從此發(fā)現(xiàn)新類型礦化,礦床規(guī)模達(dá)特大型;貴州老萬場(chǎng)金礦,1983年土壤測(cè)量就圈出了金的高含量異常區(qū);囿于找原生金礦,1985年再次查證該金異常,也未將土壤中的高含量視為礦,而中止工作;到1992年進(jìn)行資料二次開發(fā)時(shí),才重視這一土壤測(cè)量異常,并發(fā)現(xiàn)了新類型—紅土型金礦;1957~1958年,據(jù)地面磁測(cè)異常發(fā)現(xiàn)了陜西大西溝鐵礦,儲(chǔ)量不足1000萬噸,1966年發(fā)現(xiàn)航磁異常后,經(jīng)地面磁法詳查,1969年布5孔驗(yàn)證,都只見薄層磁鐵礦,此后由于地質(zhì)人員辨認(rèn)出了肉眼難以識(shí)別的菱鐵礦,才得以突破。實(shí)際上該礦床以菱鐵礦為主,次為菱鐵— 磁鐵礦及少量磁鐵礦體。這一認(rèn)識(shí)的提高,使儲(chǔ)量增至3億噸。
2 要善于分析成礦地質(zhì)條件的復(fù)雜性
在定性解釋異常時(shí),不重視異常部位成礦地質(zhì)環(huán)境的分析是不對(duì)的,但必須高度重視成礦地質(zhì)條件分析的復(fù)雜性。
(1)地表成礦環(huán)境不利,地下有利。內(nèi)蒙古白音諾爾鉛鋅礦床屬矽卡巖型,依據(jù)激發(fā)極化異常在礦區(qū)西南的火山巖之下找到了矽卡巖型礦體;在山東西尚莊鐵礦的找礦中,根據(jù)位于閃長(zhǎng)巖出露區(qū)的磁異常,在閃長(zhǎng)巖的下接觸帶找到主礦體;1972年驗(yàn)證由黑龍江雙鴨山鐵礦引起的磁異常時(shí),探槽中只見到變質(zhì)巖,地表又散布大量玄武巖轉(zhuǎn)石,就推斷異常由玄武巖引起,因而中止工作。1993年再次深入研究該異常時(shí),才認(rèn)識(shí)到地表所見玄武巖不能引起實(shí)測(cè)異常,因而再次驗(yàn)證,孔中見到厚達(dá)百米的礦體,成為大型礦床。
(2)當(dāng)異常區(qū)存在石墨化、黃鐵礦化等干擾源時(shí),不要就認(rèn)定是不利的。例如,吉林山門銀礦床,1979~1981年。采用1:10 000激發(fā)極化、磁法和少量土壤測(cè)量發(fā)現(xiàn)了長(zhǎng)達(dá)5 000 m,寬1 000~1500 m,Ms為6%~30%的規(guī)模巨大,強(qiáng)度很高的激電異常。認(rèn)為一級(jí)異常由石墨化、黃鐵礦化大理巖引起,次級(jí)異常由硫化物礦體引起。1982年認(rèn)為有找金前景,進(jìn)行槽探揭露,由于未分析Ag而無突破。1984年重新分析Ag,結(jié)果發(fā)現(xiàn)石墨化、黃鐵礦化大理巖就是含銀多金屬層,銀礦規(guī)模達(dá)大型(銀儲(chǔ)量為1 752 t)。
(3)地表只見礦化,地下有盲主礦體。遼寧八家子鉛鋅礦床,1954~1961年發(fā)現(xiàn)并查證1:5 000土壤測(cè)量異常,只發(fā)現(xiàn)不連續(xù)礦化,認(rèn)為不具工業(yè)意義。1984~1987年又投人1:10 000激發(fā)極化,磁法和土壤測(cè)量,驗(yàn)證激電、化探綜合異常,在60~110 m深處發(fā)現(xiàn)6個(gè)盲礦體,達(dá)中型;江西曾家垅錫礦,地表只見銅鉛鋅礦化,地下見錫礦體。
(4)地表露頭礦體小,深部有隱伏大礦體。廣西欽甲錫銅礦床,1958年檢查航磁異常發(fā)現(xiàn)小礦體露頭,因規(guī)模小,而停止工作。1961年驗(yàn)證強(qiáng)磁異常,控制了淺部9個(gè)礦體。1966~1972年驗(yàn)證低緩磁異常見主礦體,使礦床達(dá)中型;云南三山銅銀多金屬礦,1980年區(qū)調(diào)發(fā)現(xiàn)鉛鋅礦點(diǎn)10處,因規(guī)模小而停止工作。1993年查證該區(qū)面積達(dá)3.5 km2的區(qū)域化探異常,經(jīng)驗(yàn)證綜合物化探異常找到盲礦,銀、鍶達(dá)大型,銅、鉛為中型。
(5)地表所見礦床類型無工業(yè)價(jià)值,深部的另一類型有價(jià)值。
例陜西泗人溝鉛鋅礦床,1959~1964年區(qū)調(diào)時(shí)查證土壤測(cè)量異常發(fā)現(xiàn),但認(rèn)為屬石英脈型,無進(jìn)一步工作價(jià)值。1981~1983年1:5萬水系重新發(fā)現(xiàn)該異常。1984年投人1:10 000巖石測(cè)量,1985年進(jìn)行鉆探驗(yàn)證,在深部發(fā)現(xiàn)了充填型脈狀礦體,達(dá)中型。
(6)地表所見礦種無工業(yè)價(jià)值,地下卻有另外有價(jià)值的礦種:例如,河北礬山磷鐵礦床,1959、1961、1969、1970年4次找鐵,施工6孔,均因鐵礦品位低而下馬。1973年再次驗(yàn)證磁異常,見80 m厚的磷礦層,因可綜合利用,所以成為大型工業(yè)礦床
(7)已知礦種礦床規(guī)模小,地下有另一礦種規(guī)模大。江西城門山銅礦床和武山銅礦床,地表均為小型鐵礦和鐵帽,地下為大型銅礦;安徽雞冠石銀(金)礦床,1965年驗(yàn)證激發(fā)極化異常只見富硫含鉛的磁鐵礦、褐鐵礦。1971年再次驗(yàn)證時(shí),發(fā)現(xiàn)巖芯含Au、銀較高,1983年重新分析鉆孔副樣,發(fā)現(xiàn)了一個(gè)大銀礦。
總之,要依據(jù)異常查證結(jié)果,分析和計(jì)算地表所見地質(zhì)體或礦化體能否引起實(shí)測(cè)異常,若結(jié)論是否定的,就要考慮深部的可能變化。當(dāng)然,即使異常確由地表礦化引起,也可根據(jù)成礦系列的規(guī)律性,推斷深部的可能變化。
3 從重視強(qiáng)異常到也注意弱異常
篩選物探異常時(shí),人們往往首先注目強(qiáng)異常;篩選化探異常時(shí),人們往往首先注目“高大全”異常(指強(qiáng)度高、范圍大、元素組合多的異常),這是對(duì)的。依據(jù)強(qiáng)異常、高大全異常,找到了許多礦床。但是也經(jīng)常發(fā)生在強(qiáng)異常、高大全異常區(qū)找不到礦,在弱異常和小異常區(qū)卻找到了礦,有時(shí)還找到了大礦。
磁法找磁鐵礦、激電找多金屬礦、化探找貴金屬礦都經(jīng)歷了從重視強(qiáng)異常到注意弱異常的類似歷史。影響物探異常強(qiáng)度的有物性差異、異常源大小、埋深、產(chǎn)狀等多種因素;影響化探異常強(qiáng)度和范圍的有異常源大小、埋深、剝蝕情況、覆蓋情況、表生地球化學(xué)環(huán)境、地形特點(diǎn)等多種因素,因而僅據(jù)異常強(qiáng)度和范圍篩選異常是不足取的。在這方面,根據(jù)物探低緩異常和“剩余異常”(指由實(shí)測(cè)異常減去已控制礦體引起的異常之后的部分)找到的大礦前面已有舉例。根據(jù)弱或小的化探異常找到的大礦有遼寧排山樓金礦(金最高異常值4.5ppb,異常面積22 km2 )、四川嘎拉金礦(金最高異常值為9.5ppb,異常面積20.2km ,在當(dāng)?shù)卦摦惓V挡凰愀?、貴州爛泥溝金礦(金異常處于高背景區(qū)和低背景區(qū)分界線附近低背景一側(cè),因而不明顯)、甘肅大水金礦(金異常最高值3.0 ppb,連續(xù)也不好)和湖南青京寨金礦等。1959年,驗(yàn)證物化探異常發(fā)現(xiàn)了吉林紅旗嶺一號(hào)巖體中的中型銅鎳礦床(鎳金屬量5.38萬噸)。1964年在該區(qū)進(jìn)行大會(huì)戰(zhàn)時(shí),逐個(gè)驗(yàn)證了所有高值磁異常,無重要發(fā)現(xiàn)。會(huì)戰(zhàn)即將結(jié)束前,最后選擇了一個(gè)弱小異常(為300~500 nT,只在1:10000圖上2條線有異常,土壤測(cè)量Ni僅有一個(gè)點(diǎn)異常20ppm)。進(jìn)行了大比例尺詳查后,Ni、Cu、Co異常明顯增高,同時(shí)具有磁高、電阻率低、極化率高和負(fù)自電異常綜合異常特點(diǎn),經(jīng)槽探揭露發(fā)現(xiàn)了7號(hào)巖體中的大型礦床(鎳金屬量20.44萬噸)。
4 重視物性和綜合方法資料與定量反演在異常定性中的作用
在找礦初期,曾主要將異常與的地質(zhì)體進(jìn)行對(duì)比,研究其間的相關(guān)關(guān)系來進(jìn)行定性解釋。有時(shí)也去實(shí)地了解地表地質(zhì)現(xiàn)象,并椐此判斷引起異常的原因。這種做法會(huì)產(chǎn)生許多失誤。例如江蘇梅山鐵礦、云南大紅山鐵礦引起的航磁異常曾因地表出露火山巖而誤判為非礦引起。隨著對(duì)各類物探異常的深入研究和經(jīng)驗(yàn)的積累,物探工作者才深深認(rèn)識(shí)到需要實(shí)測(cè)露頭標(biāo)本或鉆孔巖芯的物性,并將根據(jù)實(shí)測(cè)物性資料估算可引起的異常值與實(shí)測(cè)異常值對(duì)比。有時(shí)還需通過定量反演磁性體的幾何參數(shù)幫助異常定性。這種做法先從磁法開始,現(xiàn)在重力、電法等也都重視靠實(shí)測(cè)物性資料來判定異常性質(zhì)。當(dāng)有了鉆孔,特別是專門驗(yàn)證異常的鉆孔后,更是必測(cè)物性(測(cè)巖芯或進(jìn)行測(cè)井)。同時(shí)對(duì)相鄰地區(qū)已有物性資料的分析、研究也更為深入。但近年工作中,有忽視實(shí)測(cè)物性,僅靠鄰區(qū)已有物性或經(jīng)驗(yàn)就做出判斷的現(xiàn)象。
5 要充分估計(jì)到異常地球物理解釋中的復(fù)雜性。
簡(jiǎn)單、單一形體、簡(jiǎn)單條件(地形平坦、垂直磁化等)下的物化探定量、半定量(判斷形狀、位置、產(chǎn)狀、延深大小等)反演,其準(zhǔn)確度是比較高的。當(dāng)?shù)V體形態(tài)復(fù)雜、多個(gè)礦體靠近或礦體附近(垂直方向和水平方向)有干擾地質(zhì)體形成的疊加異常、地形復(fù)雜和磁法遇到斜磁化等情況時(shí),定量、半定量反演的難度大增,其結(jié)果的準(zhǔn)確性也大為降低,甚至?xí)霈F(xiàn)錯(cuò)誤。
例1 云南大紅山鐵礦區(qū)的磁異常是一疊加異常,驗(yàn)證初期對(duì)疊加異常的影響未予足夠重視。推斷礦體埋深約100 m,結(jié)果鉆孔打到450 m僅見0.53 m的薄礦層。深入研究后,將異常分解為3級(jí),進(jìn)行反演,推斷主礦體埋深達(dá)540 m左右,結(jié)果在590m見到厚達(dá)181.5 m的主礦體;廣東天堂多金屬礦,1961年驗(yàn)證物化探異常時(shí),因產(chǎn)狀判斷錯(cuò)誤未見礦化;河北相二莊鐵礦,在驗(yàn)證其異常時(shí),在異常中心布3個(gè)鉆孔均未見礦,后證實(shí)是由于忽視斜磁化影響,推斷礦體平面位置有誤所致。當(dāng)?shù)V體形態(tài)復(fù)雜,但因埋深大導(dǎo)致異常形態(tài)較簡(jiǎn)單時(shí),推斷失誤的可能性更大。驗(yàn)證安徽安慶銅礦時(shí),第一個(gè)孔布在異常中心,推斷礦體埋深200 m左右,鉆至354 m仍在大理巖中。再依據(jù)第一個(gè)鉆井中三分量磁測(cè)矢量交匯點(diǎn)布第二孔,至577 m,也全為大理巖。此后地質(zhì)人員在原位向地面巖體露頭方向布斜孔,于382 443 m見60 m厚的含銅磁鐵礦。但其后許多孔又不見礦。1965年深入研究異常后,發(fā)現(xiàn)礦體在地面的投影呈“鐮刀狀”,按此推斷,才打到主礦體;查證化探異常時(shí),也可因“異常位移”一時(shí)找不到主礦體,例如四川大陸鄉(xiāng)稀土礦發(fā)現(xiàn)過程中就遇到這種情況。
若能依據(jù)先驗(yàn)知識(shí)充分估計(jì)礦體形態(tài)的復(fù)雜性;深入研究異常,識(shí)別并消除疊加異常的影響;在地形起伏大的地區(qū)消除地形影響或采用合適的反演方法;在斜磁化地區(qū)進(jìn)行化極處理或采用合適的反演方法;增加約束條件等,就能提高復(fù)雜情況下的反演精度。
四、查證異常的經(jīng)驗(yàn)
室內(nèi)評(píng)價(jià)、排序、篩選異常是必要的,但可靠性一般不高。要想盡快在眾多異常中篩選出礦致異常,目前最有效的方法是大量現(xiàn)場(chǎng)查證異常。最好是100%查證。因?yàn)榻?jīng)常發(fā)生室內(nèi)排序靠前的異常找不到礦,而排序靠后的異常卻找到了礦,甚至是大礦。
異常查證的實(shí)踐證明,有時(shí)一次查證就找到了礦,但多數(shù)情況下往往經(jīng)過多次查證,甚至幾上幾下才找到了礦。我們尋找的礦床,可能出露于地表,更可能隱伏于地下;出露于地表的,少數(shù)主體已顯露,而更多的是只露端倪,有的肉眼可能識(shí)別。有的肉眼難以辨認(rèn);礦床所對(duì)應(yīng)的異常,有強(qiáng)有弱。有大有小:我們擁有的資料,有詳有略,有全,也可能不全;找礦工作者的技術(shù)水平有高低之分,工作經(jīng)驗(yàn)有豐富與貧乏之別,因此一次查證見礦與多次查證見礦大多屬正常現(xiàn)象,當(dāng)然也有因工作失誤而導(dǎo)致幾上幾下的。不管屬于哪種情況,只要工作者堅(jiān)持查證到底,直到查明了異常源的主體和其主要礦化屬性,查證的效果就是好的。在未查明異常源的主體和主要礦化特點(diǎn)前就中斷工作,必然拖延找礦的周期。我們?cè)S多礦床的發(fā)現(xiàn)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)幾十年,主要就是缺乏查證、驗(yàn)證異常堅(jiān)持到底的精神。
1 查證異常的模式應(yīng)是Ⅲ、Ⅱ、I,分步進(jìn)行,Ⅲ級(jí)查證是關(guān)鍵
異常查證分為3個(gè)階段:踏勘檢查(Ⅲ級(jí))、詳細(xì)檢查(Ⅱ級(jí))和工程驗(yàn)證(I級(jí))。情況簡(jiǎn)單(例如地表礦、出露好等等)的話,一次Ⅲ級(jí)查證就發(fā)現(xiàn)了礦,甚至找到了主礦體。多數(shù)情況下,一次Ⅲ級(jí)查證沒有查明異常起因或僅見了規(guī)模不大的礦化露頭,或僅揀到了礦化轉(zhuǎn)石,難以作出肯定或否定的結(jié)論。這時(shí)需根據(jù)對(duì)找礦前景的判斷和異常區(qū)大小、覆蓋情況、尋找礦種肉眼可辨認(rèn)程度等因素,作出放棄或再次Ⅲ級(jí)檢查或進(jìn)入Ⅱ級(jí)檢查階段的決定。簡(jiǎn)單情況下,一次Ⅲ級(jí)檢查一I級(jí)。復(fù)雜一點(diǎn)的是多次Ⅲ級(jí)檢查一I級(jí),復(fù)雜程度高的地區(qū)一次或多次Ⅲ級(jí)一Ⅱ級(jí)一I級(jí),非常復(fù)雜的情況是一次或多次Ⅲ級(jí)一Ⅱ級(jí)一多次I級(jí)。
例如:湖南癩子山銀鉛鋅礦床是Ⅲ一I模式。貴州爛泥溝金礦床是3Ⅲ一I模式。湖南萬古金礦是4Ⅲ一I模式。四川馬達(dá)柯金礦床是5Ⅲ一I模式。遼寧排山樓金礦床是2111一Ⅱ一I模式。新疆康古爾、馬頭灘金礦床是3Ⅲ一Ⅱ一I模式。新疆薩瓦亞爾頓金礦是3Ⅲ一2Ⅱ一I模式。原則上在查證異常時(shí)不要越級(jí),從Ⅲ級(jí)一I級(jí)模式只是特例。
2 驗(yàn)證異常首批孔不見礦的原因要做具體分析
礦體形態(tài)復(fù)雜(安徽安慶銅礦床);推斷埋深誤差過大(新疆天湖鐵礦床);推斷礦體產(chǎn)狀錯(cuò)誤(廣東天堂多金屬礦床);水系或土壤異常位移(四川大陸鄉(xiāng)稀土礦床);受斜磁化影響,礦體不在異常中心下方(河北相二莊鐵礦床);剛好打在礦體尖滅處(廣東長(zhǎng)坑金礦一富灣銀礦床)。
利用綜合異常時(shí),對(duì)主異常選擇不當(dāng)。例如,安徽東興鹽礦,1970年據(jù)重力圈定的盆地中心布3孔,均未見礦,后借鑒江西省的經(jīng)驗(yàn),依據(jù)電測(cè)深曲線類型布孔,于395.36和593.76 m見鹽礦層。犯這種錯(cuò)誤的原因是地質(zhì)人員不重視物化探成果,移動(dòng)驗(yàn)證工程位置所致。又如,山東張家金礦床,1989年驗(yàn)證1:10000土壤測(cè)量異常,2個(gè)驗(yàn)證孔均布在異常之外。均未見礦。1990—1991年新布鉆孔都移到金異常范圍內(nèi),就見礦并發(fā)現(xiàn)主礦體。
3 注意尋找肉眼難識(shí)別的礦種
化驗(yàn)項(xiàng)目不全,漏掉了肉眼不易識(shí)別的礦種。
云南樂馬廠銀礦,1980年前勘查鉛鋅礦,因規(guī)模小而停止工作,1984年1:5萬土壤測(cè)量發(fā)現(xiàn)了強(qiáng)Ag異常,1985年查證銀異常,僅古采礦渣就求出銀儲(chǔ)量110噸,經(jīng)后續(xù)工作,銀儲(chǔ)量達(dá)2O11噸;湖北銀洞溝銀金礦,1971年根據(jù)群眾報(bào)礦發(fā)現(xiàn)鉛鋅礦化石英脈。1973年布置1:2000巖石測(cè)量1 km2 ,發(fā)現(xiàn)銀、Pb、Zn、Cu組合異常,1974—1975年施工17孔驗(yàn)證,僅4個(gè)孔見鉛、鋅、銀礦體,且規(guī)模小。埋藏深。1974—1983年,開展1:1萬巖石測(cè)量56 km 和孔中原生暈測(cè)量,激發(fā)極化3.14km 。發(fā)現(xiàn)地表銀礦化規(guī)模大,轉(zhuǎn)而找銀,1985年提交銀儲(chǔ)量1449噸(銀礦體出露地表,位于淺部)。;湖北金井咀金礦,1973年驗(yàn)證1:2000磁和激電異常,布18孔,僅見小巖體、接觸帶上的蝕變及少量銅礦化,因而停止工作。1985年采巖芯原生暈樣品.由于分析了Au,發(fā)現(xiàn)了Au的高含量,轉(zhuǎn)而找金。1993年提交金儲(chǔ)量12噸。
4 對(duì)有希望的異常要敢于堅(jiān)持驗(yàn)證到底
在世界著名的赫姆洛金礦的發(fā)現(xiàn)過程中,戴維貝爾在前27孔均不理想的情況下,還堅(jiān)持繼續(xù)鉆探,終于在第28孔中見到主礦體。中國(guó)也有類似例子。但在很多情況下,當(dāng)遇到驗(yàn)證孔第一孔不見礦,又解釋不了異常起因時(shí),往往因魄力不夠而下馬。例如安徽向陽鐵礦、山東西尚莊鐵礦、廣東天堂多金屬礦等都是在第一孔不見礦又都未作進(jìn)一步研究而草率下馬。于幾年,乃至十幾年以后又驗(yàn)證見礦的。還有的第一個(gè)孔(第一批孔)雖見礦了,在未深入進(jìn)行驗(yàn)證后的再解釋工作的情況下,只因品位低、礦體小而停止工作,這都是不恰當(dāng)?shù)?。我?guó)也有許多堅(jiān)持驗(yàn)證、終至成功的礦例。
北京沙廠鐵礦床:1958年就依據(jù)1:5 000磁法資料,推斷礦體具向斜構(gòu)造。此后歷時(shí)16年,經(jīng)3次驗(yàn)證,于1974年證實(shí)了物探推斷結(jié)果,儲(chǔ)量?jī)粼?億噸;湖北許家坡金銀礦等礦床:是第13驗(yàn)證孔見礦的;山東王旺莊鐵礦是第8孔才見主礦體的;新疆阿舍勒銅礦、安徽龍橋鐵礦和湖南康家灣鉛鋅銀礦都是第7驗(yàn)證孔才見到礦體或主礦體的;還有一批礦床,是第2、第3、第4孔,鉆遇礦體或主礦體的;廣東長(zhǎng)坑金礦及富灣銀礦床,在查證化探異常發(fā)現(xiàn)地表金礦體后,因產(chǎn)狀不清,布一交叉孔控制深部礦化情況,結(jié)果2孔均未見礦。在這種情況下可以推斷礦體延深不大,就此終止工作。但他們堅(jiān)持驗(yàn)證,第3孔見礦。后經(jīng)證實(shí):第一個(gè)斜孔與礦體傾斜一致,自然不可能見礦;另一斜孔剛好打在礦體局部尖滅處,使得該見礦的孔未見礦;云南大紅山鐵銅礦床:1966年驗(yàn)證磁異常之前,推斷礦體埋深100 m左右,礦層厚度40 m左右。實(shí)際于99 m深處見礦,但見5層0.5~3 m薄礦層后,一直鉆到450 m未見其它礦體。他們經(jīng)計(jì)算發(fā)現(xiàn),尚有3000 nT剩余異常;重新深入研究異常后,推斷深部隱伏礦體埋深540m左右,堅(jiān)持繼續(xù)鉆進(jìn)。結(jié)果于590m深處見礦,礦體總厚181.5m,一個(gè)大型鐵礦被發(fā)現(xiàn)了。
湖南七寶山銅多金屬礦床:1958年驗(yàn)證地磁異常于150 m深處見厚41 m的含銅磁鐵礦體。接著按400m X400m勘探網(wǎng)布孔,位于磁異常之外的4個(gè)孔均未見礦,因而中止工作。他們分析了不見礦的原因是由于按地質(zhì)傳統(tǒng)做法造成的,于1996年重新按異常布孔,見礦良好,發(fā)現(xiàn)了一個(gè)大型多金屬礦床。
5 重視驗(yàn)證后的再解釋和井中物化探工作
既然地下有礦而第一孔(或第一批孔)不見礦的原因如此之多,那么若一(或幾)鉆下去不見礦,也不見可引起異常的地質(zhì)體就停止工作是沒有道理的。在這種情況下,應(yīng)投入井中物探化探工作,尋找井旁、井底盲礦。在無法投入井中物探化探工作時(shí),也應(yīng)依據(jù)驗(yàn)證孔取得的地質(zhì)、物性資料作為控制條件,由物探、化探人員和地質(zhì)人員共同進(jìn)行驗(yàn)證后的再解釋工作。并依據(jù)再解釋結(jié)果提出繼續(xù)驗(yàn)證或停止驗(yàn)證的建議。地質(zhì)與物探、化探人員結(jié)合不夠,共同的、反復(fù)的研究不夠,這也是有些礦區(qū)幾上幾下,拖長(zhǎng)見礦周期的重要、常見原因之一。
我國(guó)的井中磁測(cè)曾發(fā)揮過重要作用。驗(yàn)證山東濟(jì)南鐵礦磁異常時(shí),位于磁異常中心的ZK1孔鉆至470 m只見巖體,未見礦。井中三分量磁測(cè)工作在孔深220 m處發(fā)現(xiàn)規(guī)則的井旁異常,推斷ZK1北側(cè)有盲礦體存在。在ZK1北東70m處布2孔驗(yàn)證,于224 m深處見23.77 m鐵礦體;在河北西郝莊鐵礦,井中三分量磁測(cè)工作在50個(gè)鉆孔中共發(fā)現(xiàn)井底異常2處、井旁異常9處,經(jīng)驗(yàn)證這11處異常均由鐵礦體引起。
五、科學(xué)技術(shù)進(jìn)步促進(jìn)了找礦效果的提高
1 方法技術(shù)方面最突出的例子
地震技術(shù):繼70年代數(shù)字地震技術(shù)在光點(diǎn)地震技術(shù)難以奏效的任丘油田(古潛山構(gòu)造)和川東氣田(地腹構(gòu)造)獲得突破后,近年來三維地震技術(shù)又在復(fù)雜斷塊區(qū)取得突破,使勝利、冀東、塔里木、遼河、大港等油田的鉆探成功率大大提高,新發(fā)現(xiàn)了大量斷塊油田;在煤田勘探中,三維地震已經(jīng)能有效識(shí)別斷距為5 m左右的小斷層。
第二代航空磁測(cè):將測(cè)量精度提高了一個(gè)數(shù)量級(jí)以上,從而可以在盆地和弱磁性的金屬礦區(qū)發(fā)現(xiàn)以往難以發(fā)現(xiàn)的弱異常。地--井方式TEM等方法已證實(shí)是尋找深埋礦的有效技術(shù)。
區(qū)域化探:從60年代始,中國(guó)在1:20萬地質(zhì)填圖時(shí)就同步進(jìn)行金屬量測(cè)量。實(shí)際上開始了區(qū)域化探,但其效果不佳。自80年代開始的第二輪1:20萬區(qū)域化探,只是采用水系沉積物測(cè)量,分析元素由十幾個(gè)增加到39個(gè),分析靈敏度和精密度大幅度提高了,找礦效果顯著提高,主要得益于野外工作方法的進(jìn)步,儀器設(shè)備和室內(nèi)分析技術(shù)的進(jìn)步。區(qū)域化探的找礦效果以金銀最為突出,這得益于分析Au的靈敏度由幾X100ppb提高到(0.1~0.03)ppb;Ag的靈敏度由1ppm提高到0.02ppm,因而由間接找金進(jìn)步到直接找金。
激發(fā)極化法的研制成功,成為尋找浸染型金屬硫化物礦產(chǎn)提供了有效、快速的工具。電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展,帶動(dòng)了物化探儀器的升級(jí)換代,使資料整理、處理、圖件繪制自動(dòng)化和進(jìn)行復(fù)雜定量反演成為可能。
2 異常解釋推斷認(rèn)識(shí)水平的提高,對(duì)找礦效果的提高也是巨大的
自1964年在河北邯邢地區(qū)驗(yàn)證低緩磁異常找到大型鐵礦床以后,開始重視低緩磁異常找礦,取得了一系列突破。除已舉過的例子外,還有河北司家營(yíng)鐵礦區(qū)據(jù)低緩異常發(fā)現(xiàn)了大賈莊大型鐵礦床;通過驗(yàn)證磁異常,遼寧弓長(zhǎng)嶺鐵礦儲(chǔ)量由1億噸增加到5億噸;根據(jù)“剩余異常”在已知礦體的下部找到盲礦體,使儲(chǔ)量大增,其中成倍增長(zhǎng)的有福建馬坑鐵礦床、陽山鐵礦床;安徽何家小嶺硫飲礦床、何家大嶺鐵礦床、徐樓鐵礦床、三浦鐵礦床;山東顧家臺(tái)鐵礦床;北京沙廠鐵礦床;利用模型找礦的成功例證—— 貴州亂巖塘汞礦:自50年代起開展了巖石測(cè)量,找礦一直未果。70年代末,在毗鄰的大硐喇汞礦田建立了汞礦地球化學(xué)模型后,從篩選異常到鉆探驗(yàn)證不斷運(yùn)用這一模型,發(fā)現(xiàn)了該礦床;對(duì)礦床類型認(rèn)識(shí)上的提高,取得找礦突破的例證—西藏玉龍銅鉬礦:1966年,據(jù)群眾報(bào)礦發(fā)現(xiàn)玉龍鐵銅礦點(diǎn);1967年通過磁法和地質(zhì)工作,確定為矽卡巖型銅鐵礦,估算了鐵礦儲(chǔ)量2770萬噸。1971年開展激發(fā)極化法工作,發(fā)現(xiàn)斑巖中異常偏高,但受找矽卡巖礦床的認(rèn)識(shí)束縛,未予驗(yàn)證。1972年有了可能存在斑巖礦床的新認(rèn)識(shí)后,才通過驗(yàn)證斑巖中的異常,取得突破,找到了一個(gè)特大型銅礦床。
技術(shù)進(jìn)步促進(jìn)了物化探儀器精度的提高和輕便化、自動(dòng)化,促進(jìn)了新方法、新技術(shù)地不斷涌現(xiàn)。從而提高了物化探的勘查能力(勘查深度、垂向與橫向分辨力、無法開展工作的地區(qū)減少、反演精度的提高與反演結(jié)果的可視化等)和找礦效果。
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