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金屬礦地震勘探技術(shù)
[摘要]隨著我國(guó)綜合國(guó)力的提升以及科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，對(duì)礦產(chǎn)資源的研究和勘探力度逐漸加大，因此對(duì)于金屬礦勘探所設(shè)計(jì)的技術(shù)也是需要進(jìn)行重點(diǎn)的研究，尤其是地震勘測(cè)技術(shù)，地震勘測(cè)技術(shù)的準(zhǔn)確與否直接關(guān)系到金屬礦的勘探進(jìn)度問題，本文通過對(duì)金屬礦地震勘測(cè)技術(shù)進(jìn)行研究，簡(jiǎn)單探討一下地震勘測(cè)技術(shù)在金屬礦中的應(yīng)用。
[關(guān)鍵詞]金屬礦 地震勘測(cè) 技術(shù)探究
世界各國(guó)對(duì)金屬礦的探測(cè)技術(shù)多年來僅限于非地震勘測(cè)技術(shù)，比如說重力法、電磁法等等，但是這些方法比較適用于金屬礦的淺質(zhì)層，但是隨著勘探的縱向區(qū)域的加深，傳統(tǒng)的勘測(cè)方法在能力和精確度方面的可靠性逐漸下降，所以，金屬礦的勘測(cè)方法傾向于地震勘探技術(shù)，其不僅可以代替非地震勘探技術(shù)在深層金屬礦中作業(yè)，更重要的是其在精度、分辨率以及勘探結(jié)果上顯示出不可取代的地位。
1金屬礦地震勘測(cè)現(xiàn)狀
目前地震勘測(cè)技術(shù)仍處在前期發(fā)展的狀態(tài)，其在金屬礦勘測(cè)中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面，一是對(duì)金屬礦上的巖石進(jìn)行物理特性的分析，通過礦石與巖石的物理特性，分析是否具有金屬礦勘探的意義;二是分析散射波場(chǎng)的特性，散射波長(zhǎng)的特性與金屬礦體是有相關(guān)關(guān)系的，對(duì)其進(jìn)行分析得出金屬礦是否具有有效的勘探性，因此地震勘探技術(shù)還存在很大的研究和提升的空間。
2金屬礦地震勘測(cè)的技術(shù)分析
基于對(duì)金屬礦地震勘探國(guó)內(nèi)外現(xiàn)行使用技術(shù)的分析可得，常用地震勘測(cè)方法有五種，分別是散射波法、折射波法、反射波法、井中地震方法以及地面地震層析成像法。
散射波法。
散射波發(fā)在地震勘測(cè)中屬于是比較高等的技術(shù)種類，主要是用于勘測(cè)非均勻分布的地下介質(zhì)的地質(zhì)條件，例如對(duì)塊狀硫化物礦床的探測(cè)，一般情況，被探測(cè)的金屬礦床在與周圍巖石之間存在的速度差和密度差會(huì)形成散射波場(chǎng)，在差異較大時(shí)，地震勘探技術(shù)中的散射波對(duì)金屬礦的散射波場(chǎng)進(jìn)行探測(cè)，可及時(shí)有效的發(fā)現(xiàn)與礦體關(guān)系密切的非均勻體。
比如位于我國(guó)東部地區(qū)的銅陵冬瓜山-銅礦以及我國(guó)西部地區(qū)的云南錫礦，都是通過散射波法對(duì)礦區(qū)進(jìn)行高質(zhì)量成像，基于數(shù)據(jù)的模擬發(fā)現(xiàn)金屬礦區(qū)。
折射波法。
折射波法在地震勘測(cè)中是應(yīng)用比較早期的技術(shù)種類，其主要對(duì)礦區(qū)中的含金屬礦的基巖、基底以及控礦構(gòu)造進(jìn)行研究，一眼就結(jié)果作為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行填圖，并且確定金屬礦的風(fēng)化殼，例如位于烏茲別克西部地區(qū)的金屬礦區(qū)，即是利用折射波法對(duì)低速區(qū)域的異常條帶進(jìn)行劃分，主要是對(duì)金屬礦外圍部分的形態(tài)背景進(jìn)行分析，原因是烏茲別克礦區(qū)局部異常的界面低速區(qū)域與該礦區(qū)的礦床有直接的關(guān)系，所以首先需要利用折射波法對(duì)低速異常的條帶進(jìn)行劃分。
在地震勘探技術(shù)中，折射波法雖然投入使用比較早，但是其在應(yīng)用上是受到一定限制的，比如低速層覆蓋在高速層下方或者是被勘測(cè)的地形結(jié)構(gòu)復(fù)雜。
反射波法。
反射波法在地震勘探中屬于比較常用的技術(shù)種類，其主要對(duì)和金屬礦有關(guān)聯(lián)的地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行探測(cè)，對(duì)金屬礦中的斷層進(jìn)行標(biāo)注，大致反饋金屬礦中含礦地質(zhì)的構(gòu)造，包括形態(tài)、基底和基巖起伏狀態(tài)、相似沉積金屬礦以及沉積金屬礦等，便于有效金屬礦的探尋和發(fā)現(xiàn)。
例如反射波發(fā)對(duì)礦區(qū)的二維或三維層面兩千米以內(nèi)60°-70°傾角處以及裂縫處進(jìn)行地質(zhì)構(gòu)造上的成像。
此方法運(yùn)用的成效體現(xiàn)在位于澳大利亞的北部地區(qū)的Mount Isa金屬礦區(qū)，清楚可圈定出金屬礦取的涉及范圍以及構(gòu)造形態(tài)。
井中地震方法。
井中地震方法是地震勘測(cè)技術(shù)中比較精細(xì)的技術(shù)種類，其在金屬礦勘探中所涉及到的井中地震方法包括垂直地震剖面、跨孔地震層析成像和“井-地”地震層析成像，當(dāng)金屬礦發(fā)育地區(qū)的陡傾角大于65°時(shí)，屬于高難度勘測(cè)種類，由于受限于野外采集與處理方法，導(dǎo)致部分地震探測(cè)方法的使用效果不是特別明顯。
因此利用井中地震方法的垂直剖面技術(shù)可在井中接受來自陡傾角的各種數(shù)據(jù)信息以及參數(shù)，有效的代替其他地震勘探技術(shù)，但是在金屬礦區(qū)中大部分的井并不是呈現(xiàn)垂直狀態(tài)的，所以發(fā)展為井下地震方法，有利于獲取地下速度的詳細(xì)信息，優(yōu)化各個(gè)地層與界面之間的關(guān)系。
例如位于加拿大大安大略地區(qū)的Kidd Greek金屬礦和加拿大魁北克北部地區(qū)的Bbitibi金屬礦區(qū)中的勘探井，前者是利用井中地震方法，發(fā)現(xiàn)陡傾角褶曲處火山巖層中包含硫化物礦體，并對(duì)此控礦構(gòu)造進(jìn)行成像;后者是利用井中地震方法，對(duì)一支礦體進(jìn)行二次勘探，通過對(duì)其陡傾角的火山巖進(jìn)行成像，勘探到具有高波阻抗特性的輝綠巖礦脈分布。
地面地震層析成像法。
地面地震層析成像法是地震勘探技術(shù)中比較復(fù)雜的技術(shù)種類，其是以地震勘探的記錄為基礎(chǔ)，通過對(duì)首波的動(dòng)態(tài)進(jìn)行分析，對(duì)地下的速度進(jìn)行反演，此方法以80%以上的準(zhǔn)確性探測(cè)金屬礦區(qū)底層速度的分布，雖然地面地震成像法的探測(cè)準(zhǔn)確性比較高，但是其在縱行方位上的分辨率不高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于橫行方位上的分辨率，所以，地面地震層析成像法只能用于介質(zhì)速度有差異的金屬礦區(qū)，比如隱伏礦體、斷層處以及礦體與周圍巖石的接觸地帶等。
通過對(duì)介質(zhì)波速進(jìn)行勘探，分析其對(duì)應(yīng)巖石的特性，同時(shí)為地震的數(shù)據(jù)處理提供精確的校正資料，例如位于加拿大地區(qū)的Sudbury金屬礦區(qū)，利用地面地震層析成像法對(duì)大型塊狀主要為硫化物的礦體進(jìn)行地震反射的勘探，對(duì)于金屬礦區(qū)地下的巖性界面的構(gòu)造和形態(tài)進(jìn)行探測(cè)，以便對(duì)地下深處的金屬礦體進(jìn)行圈定。
3地震勘測(cè)技術(shù)有待改善的問題
金屬礦地震勘探技術(shù)在應(yīng)用中暴露出諸多關(guān)鍵性的問題，并且此類問題有待提出具有針對(duì)性的解決方案，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵性問題的突破和改進(jìn)。
首先是基于金屬礦床地質(zhì)背景的限制，此限制可分為三個(gè)層面，第一是金屬礦體的不規(guī)則分布，而且金屬礦體在幾何形態(tài)上的分布尺度是非常小的，不利于勘探;第二是金屬礦床的地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜多樣而且具有不穩(wěn)定性，其地層處的傾角陡峭，巖石層以巖漿巖和變質(zhì)巖為主，加大了勘探上的難度;第三是金屬礦的表面層次的構(gòu)成條件非常負(fù)責(zé)，不僅其地形的起伏變化比較大，而且表層的潛水面和風(fēng)化層很深，促使地表處的巖石以裸露的狀態(tài)存在，影響勘探的準(zhǔn)確性。
其次是金屬礦資源對(duì)比其他的資源勘探，其涉及的地質(zhì)和地震條件以及地質(zhì)中需要解決的問題是多種多樣的，條件和問題的多樣表現(xiàn)為：
第一在金屬礦地震勘探中，目的層缺少比較深的深度，而且其背景的速度相對(duì)較高，再加上信號(hào)方面有效頻寬的限制，與之進(jìn)行對(duì)比，例如勘探技術(shù)在油氣勘探中的環(huán)境條件為目的層最深深度可至數(shù)千米，信號(hào)有效的頻寬在1-120赫茲，金屬礦的頻寬則為30-200赫茲;第二是金屬礦地震勘探中目的層在界面上的波阻抗差非常小，致使有效的地震信號(hào)幾乎檢測(cè)不到，在進(jìn)行有效波的分離和識(shí)別上極其困難，而且金屬礦大部分為結(jié)晶巖，其不均勻性的分布特點(diǎn)造成變化多樣的波場(chǎng)圖形。
第三是形態(tài)各異且規(guī)模較小的金屬礦床，其底層界面在橫向上是呈現(xiàn)不連續(xù)性的，很難采取合適的地震勘探技術(shù)對(duì)其進(jìn)行勘探，缺乏地震勘探方法所需要依據(jù)的基本條件，而且當(dāng)?shù)卣鸩ǖ牟ㄩL(zhǎng)與金屬礦體的尺度相當(dāng)時(shí)，地震波會(huì)產(chǎn)生散射現(xiàn)象而無法精確的對(duì)金屬礦床進(jìn)行探測(cè);第四是金屬礦底層縱行方向上的密度差較小，波阻抗差的獲得主要是依據(jù)金屬礦地質(zhì)的密度差，但是其地址中的各層速度非常接近而且速度非常高，導(dǎo)致垂直方向的速遞比較小，只有在不同烈性的巖石之間才會(huì)顯現(xiàn)出密度的變化，所以嚴(yán)重影響到勘探的順利進(jìn)行。
最后金屬礦地震勘探技術(shù)無論是在理論基礎(chǔ)上還是在技術(shù)實(shí)踐上，都存在需要改善提高的地方，對(duì)于地震勘探技術(shù)尤為需要謹(jǐn)慎的考慮，綜合金屬礦區(qū)的地形特點(diǎn)，進(jìn)行正確的選取。
4地震勘探技術(shù)的發(fā)展前景
目前金屬礦地震勘探技術(shù)已提出多個(gè)新型的研究課題，其中最具代表性的是地震波散射技術(shù)，近幾年更是加強(qiáng)了對(duì)此技術(shù)的研究力度，其以地震勘探技術(shù)的磁法、電法勘探技術(shù)為基本，以地震波散射為研究理論，確立了新領(lǐng)域技術(shù)的研究方向，未來金屬礦地震勘探技術(shù)的發(fā)展前景是非常廣泛的。
5結(jié)束語(yǔ)
地震勘探技術(shù)在金屬礦勘探中的應(yīng)用是具有不可估量的潛力的，而且地震勘測(cè)技術(shù)在國(guó)內(nèi)外都備受關(guān)注，最重要的原因是地震勘探技術(shù)均可運(yùn)用在金屬礦勘探的各個(gè)階段，而且其對(duì)淺層與深層的質(zhì)地構(gòu)造的反應(yīng)精確度非常高，有利于獲取金屬礦的空間分布狀態(tài)，基于對(duì)地震勘探技術(shù)的不斷研究，其在未來金屬礦勘探中的重要性會(huì)越來越大。
參考文獻(xiàn)
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