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金屬礦地震勘探技術(shù)
[摘要]隨著我國綜合國力的提升以及科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，對礦產(chǎn)資源的研究和勘探力度逐漸加大，因此對于金屬礦勘探所設(shè)計(jì)的技術(shù)也是需要進(jìn)行重點(diǎn)的研究，尤其是地震勘測技術(shù)，地震勘測技術(shù)的準(zhǔn)確與否直接關(guān)系到金屬礦的勘探進(jìn)度問題，本文通過對金屬礦地震勘測技術(shù)進(jìn)行研究，簡單探討一下地震勘測技術(shù)在金屬礦中的應(yīng)用。
[關(guān)鍵詞]金屬礦 地震勘測 技術(shù)探究
世界各國對金屬礦的探測技術(shù)多年來僅限于非地震勘測技術(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金屬礦地震勘測現(xiàn)狀
目前地震勘測技術(shù)仍處在前期發(fā)展的狀態(tài)，其在金屬礦勘測中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在兩個方面，一是對金屬礦上的巖石進(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;二是分析散射波場的特性，散射波長的特性與金屬礦體是有相關(guān)關(guān)系的，對其進(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金屬礦地震勘測的技術(shù)分析
基于對金屬礦地震勘探國內(nèi)外現(xiàn)行使用技術(shù)的分析可得，常用地震勘測方法有五種，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)在地震勘測中屬于是比較高等的技術(shù)種類，主要是用于勘測非均勻分布的地下介質(zhì)的地質(zhì)條件，例如對塊狀硫化物礦床的探測，一般情況，被探測的金屬礦床在與周圍巖石之間存在的速度差和密度差會形成散射波場，在差異較大時，地震勘探技術(shù)中的散射波對金屬礦的散射波場進(jìn)行探測，可及時有效的發(fā)現(xiàn)與礦體關(guān)系密切的非均勻體。
比如位于我國東部地區(qū)的銅陵冬瓜山-銅礦以及我國西部地區(qū)的云南錫礦，都是通過散射波法對礦區(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中是應(yīng)用比較早期的技術(shù)種類，其主要對礦區(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低速區(qū)域的異常條帶進(jìn)行劃分，主要是對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，其主要對和金屬礦有關(guān)聯(lián)的地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行探測，對金屬礦中的斷層進(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，屬于高難度勘測種類，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，并對此控礦構(gòu)造進(jìn)行成像;后者是利用井中地震方法，對一支礦體進(jìn)行二次勘探，通過對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)，通過對首波的動態(tài)進(jìn)行分析，對地下的速度進(jìn)行反演，此方法以80%以上的準(zhǔn)確性探測金屬礦區(qū)底層速度的分布，雖然地面地震成像法的探測準(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。
通過對介質(zhì)波速進(jìn)行勘探，分析其對應(yīng)巖石的特性，同時為地震的數(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大型塊狀主要為硫化物的礦體進(jìn)行地震反射的勘探，對于金屬礦區(qū)地下的巖性界面的構(gòu)造和形態(tài)進(jìn)行探測，以便對地下深處的金屬礦體進(jìn)行圈定。
3地震勘測技術(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較高，再加上信號方面有效頻寬的限制，與之進(jìn)行對比，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幾乎檢測不到，在進(jìn)行有效波的分離和識別上極其困難，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與金屬礦體的尺度相當(dāng)時，地震波會產(chǎn)生散射現(xiàn)象而無法精確的對金屬礦床進(jìn)行探測;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
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，而且地震勘測技術(shù)在國內(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階段，而且其對淺層與深層的質(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越來越大。
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