中國固體礦產(chǎn)物探的回顧與展望

  中國的固體礦產(chǎn)(本文僅涉及金屬、非金屬礦)物探從1936 年丁毅先生在安徽當涂鐵礦上進(jìn)行電法測量起已走過(guò)64 a , 從1950 年?yáng)|北地質(zhì)調查所在鞍山等地用磁法和電法進(jìn)行工作算起, 新中國的物探正好走過(guò)了半個(gè)世紀?；仡欉@50 a , 中國物探走出了自己的路, 中國固體礦產(chǎn)物探在找礦和技術(shù)進(jìn)步方面均取得豐碩的成果, 總體水平處于世界前列, 確立了固體礦產(chǎn)物探的世界大國地位, 同時(shí)也積累了豐富的經(jīng)驗, 為迎接新世紀的挑戰奠定了雄厚的基礎。

 

  展望新世紀和我國經(jīng)濟建設第三步目標, 我國固體礦產(chǎn)物探在社會(huì )主義市場(chǎng)經(jīng)濟條件下還要進(jìn)一步發(fā)揮獨特的作用, 要迎接更難的找礦任務(wù), 適應新的形勢, 制訂新的工作對策, 在技術(shù)上要有更多的創(chuàng )新, 以迎接新的機遇和挑戰。

 

  1  回顧

 

  1 .1  中國的特殊國情

 

  前40 多a , 我國的地質(zhì)工作方針是立足國內資源來(lái)建設國家, 國家需要的礦都要找。在計劃經(jīng)濟體制下, 地質(zhì)工作靠國家投入來(lái)開(kāi)展, 是國家計劃的組成部分。國家財政條件好, 投入就多, 對礦產(chǎn)需求急, 投入就大, 隊伍就發(fā)展, 反之就受到限制。到90 年代初, 固體礦產(chǎn)物探在地質(zhì)工作投資中的比例僅為5 %左右(當時(shí)礦產(chǎn)地質(zhì)工作程度高, 鉆探工作量大), 比其他類(lèi)礦產(chǎn)物探投資比例低。

 

  我國固體礦產(chǎn)資源的特點(diǎn)是成礦條件復雜、用量大的幾種礦并不豐富, 巨型礦并不多, 而復合礦、貧礦不少。為滿(mǎn)足國家立足國內資源搞建設的需要, 大礦、小礦、深埋礦、復合礦、貧礦都要找, 一些礦的物性條件對現有的物探方法并不有利, 這些就決定了我國物探的找礦難度,需要開(kāi)發(fā)和應用各種物探方法技術(shù)。

 

  我國的地形、地貌條件多種多樣, 特別是山區多, 再加上前述礦產(chǎn)的特點(diǎn), 就更增加了物探的工作難度, 簡(jiǎn)單照搬國外的方法技術(shù)和經(jīng)驗不行, 要經(jīng)過(guò)我們的改造、完善和再創(chuàng )造才能較好地完成我國的地質(zhì)找礦任務(wù)。

 

  1 .2  中國固體礦產(chǎn)物探的世界大國地位和處于世界前列的總體水平1 .2 .1  固體礦產(chǎn)物探的找礦成果豐碩

 

  根據《中國礦床發(fā)現史·物探化探卷》所提供的史例可知, 物探曾用于40 多個(gè)礦種的勘查,并取得良好的地質(zhì)效果, 物探或以物探為主與化探綜合發(fā)現和擴大的大、中型金屬、非金屬礦床近500 處, 其中金屬礦近400 處(80 %以上的鐵礦是物探發(fā)現或擴大的, 鉻礦6 處, 錳礦4處, 銅和銅鎳礦60 處, 鉛鋅礦近40 處, 鎢、錫、鉬等有色金屬礦近30 處, 金、銀、鉑等貴金屬礦近50 處)、非金屬礦80 余處。各類(lèi)礦種的小型礦可謂不計其數。另外, 在很多礦床上都進(jìn)行了詳查、勘探性工作, 在詳細圈定礦體、確定產(chǎn)狀、發(fā)現打漏礦層方面發(fā)揮了重要作用。

 

  1 .2 .2  固體礦產(chǎn)物探工作規模大而系統

 

  我國國土面積已由航空磁測完成全覆蓋(臺灣地區除外)。1∶100 萬(wàn)比例尺區域性重力調查起步晚, 但也已完成近750 萬(wàn)km2 的測量面積, 編制了質(zhì)量較高的1∶500 萬(wàn)重、磁圖件。其他測量方法(如放射性測量)也完成了數百萬(wàn)平方公里的測量面積。圍繞礦產(chǎn)勘查而進(jìn)行的各種比例尺的物探測量面積總數也很大, 以地礦部門(mén)為例, 1∶5 萬(wàn)航磁:250 萬(wàn)km2 ;1∶5 萬(wàn)綜合物探:約70 萬(wàn)km2 ;地面磁法大比例尺(1∶1 萬(wàn)～ l∶2 .5 萬(wàn))測量:30 萬(wàn)km2 ;地面電法測量面積雖較磁法的少, 但也近10 萬(wàn)km2 。金屬礦地下物探工作也達到一定規模, 特別是井中磁測工作量較大。

 

  在我國, 從事固體物探工作的有多個(gè)部門(mén)。到90 年代中期, 各省、區均有隊伍, 一些大礦山也有隊伍, 有一些隊伍還專(zhuān)攻某類(lèi)礦(如金礦、有色金屬礦、貴金屬礦等)。技術(shù)人員高峰期曾達到上萬(wàn)人。

 

  1 .2 .3  固體礦產(chǎn)物探方法技術(shù)種類(lèi)多且有創(chuàng )新在我國, 世界上常用的七大類(lèi)物探方法(含測井)及其40 余個(gè)方法亞種均曾使用過(guò), 有些儀器和方法技術(shù)有創(chuàng )新或達較高水平, 其中實(shí)用而有效的勘探方法和儀器有航空光泵磁力儀、雙頻激電儀、短導線(xiàn)激電儀, 井中三分量、地下無(wú)線(xiàn)電波法、伽馬能譜、氡及其子體等測量方法技術(shù)和相應的設備。高精度航空磁測及區域重力調查技術(shù)系統處于世界前列或世界先進(jìn)水平。為找金屬礦發(fā)展的多種電法系統(適于山區普查的幾種輕便型激電系統、甚低頻電磁系統, 適于大探測深度的瞬變電磁系統、人工場(chǎng)源頻率測深系統以及陣列音頻天然場(chǎng)電磁系統等)的設備、數據處理及二維正、反演軟件都是自行研制, 并具有世界先進(jìn)水平。金屬礦地震雖只有少量試驗研究性工作, 但已解決了一些地質(zhì)問(wèn)題, 提出了利用散射波、多波勘探的思路。

 

  結合我國情況, 方法的運用有創(chuàng )新。例如為找深部磁性礦和復雜形體的磁性礦, 在弱磁異常、復雜磁異常、斜磁化磁異常、井中三分量磁異常研究方面的水平處于世界前列, 國際上少見(jiàn)這方面的應用實(shí)例。又如, 為找規模不大的鉻礦而研究、實(shí)施的高精度重力觀(guān)測技術(shù)和提取微弱異常的方法技術(shù)等也屬世界少有。

 

  在總結方法技術(shù)經(jīng)驗的基礎上, 全行業(yè)制訂了各種物探方法的技術(shù)規程、規范達25 種(主要用于固體礦產(chǎn)物探)。這標志著(zhù)它們已被成熟地應用, 并達到標準化程度, 這在世界上也屬僅有。

 

  1 .2 .4  固體礦產(chǎn)物探在任務(wù)選定、工作部署和方法運用方面經(jīng)驗豐富并具中國特色固體礦產(chǎn)物探只有任務(wù)選定正確、工作部署合理、方法運用科學(xué), 才能充分、有效地發(fā)揮物探特長(cháng), 產(chǎn)生好的找礦效果。

 

  1 .在物性條件具備直接找礦的前提下, 物探能發(fā)揮直接找隱伏礦和盲礦的作用。一些物探方法(如航空物探方法、輕便的電法)適于大面積的礦產(chǎn)預查、普查, 可在地質(zhì)普查前發(fā)現找礦線(xiàn)索。物探先行、開(kāi)展面積性工作和找隱伏礦的部署工作原則是幾十年來(lái)物探發(fā)揮重大作用的戰略因素。

 

  2 .在物性條件不具備直接找礦的情況下, 現有的方法又難以直接探測到深埋礦體時(shí), 物探工作者提出了“直接找礦與間接找礦并舉”的找礦戰略思想, 同時(shí)還提出了運用礦床的地質(zhì)—地球物理模型指導找礦的思路。具體作法是:用物探資料進(jìn)行“立體”填圖, 研究控礦構造, 發(fā)展能進(jìn)行這類(lèi)工作的方法技術(shù), 根據研究和建立的各類(lèi)礦床的地質(zhì)—地球物理模型圈出礦床(體)賦存的部位。這些對策的實(shí)施在許多有色金屬礦、貴金屬礦和非金屬礦上都產(chǎn)生了良好的找礦效果。

 

  3 .充分運用物探資料, 特別是區域性物探資料研究區域控礦構造, 與地質(zhì)、化探、遙感資料綜合研究, 進(jìn)行成礦預測, 圈出成礦區帶和找礦遠景區段, 既為礦產(chǎn)地質(zhì)工作的區域規劃提供重要的依據, 也為正確部署物探的普查工作提供依據, 避免了僅靠單一地質(zhì)資料和憑借地質(zhì)人員經(jīng)驗提出物探任務(wù)和工區的局限。這些做法大大提高了地質(zhì)和物探找礦的成功率。

 

  4 .在做物探資料解釋時(shí), 要充分估計到地質(zhì)情況的復雜性和物探反演中的不確定性?；窘?jīng)驗為:從已知到未知和發(fā)現新類(lèi)型、新礦種并重;要充分估計并善于分析成礦地質(zhì)條件的復雜性;異常定性解釋時(shí)要重視實(shí)測物性, 定量解釋時(shí)正、反演計算要結合并盡可能運用綜合方法的資料;要充分估計到異常定性、定量解釋的復雜性和某些不確定性;既重視有一定強度的異常, 又要注意弱、緩異常的研究。

 

  5 .強調異常查證和查證后工作的必要性, 并為此制訂一套管理辦法(它在某個(gè)側面反映了計劃經(jīng)濟體制下, 物探工作單獨立項、投資的現實(shí)), 對促進(jìn)物探方法取得找礦效果具有重大意義。異常查證工作的程度一般應循序漸進(jìn), 關(guān)鍵是踏勘檢查;對驗證異常首孔不見(jiàn)礦的原因要做具體分析;對有希望的異常要敢于堅持驗證到底;重視驗證后的再解釋和井中物探工作。

 

  上述多屬物探技術(shù)管理層考慮的若干戰略問(wèn)題, 但有不少是技術(shù)經(jīng)驗的總結, 是為了能正確運用物探并發(fā)揮其作用, 具有中國特色, 世界少見(jiàn)。

 

  1 .3  我國固體礦產(chǎn)物探的成就來(lái)之不易是奮斗的結果我國固體礦產(chǎn)物探的路子是在黨的領(lǐng)導下靠我國物探工作者自己“闖”出來(lái)的。由不為人理解、重視到逐漸取得信任, 進(jìn)而成為地質(zhì)工作中不可缺少的重要組成部分, 并被認為是地質(zhì)工作運用新方法、新技術(shù)的一種體現, 固體礦產(chǎn)物探工作者經(jīng)受了各種考驗, 終于有了今天的位置。我國固體礦產(chǎn)物探隊伍是一支特別能戰斗的隊伍。

 

  在新中國成立后的前30 a , 國家基本處于受封鎖和不開(kāi)放的狀態(tài), 貫徹自力更生的方針,大多數物探儀器設備是自己設計、生產(chǎn)的, 固體礦產(chǎn)物探常規儀器設備一直是靠國內制造, 一些科技含量高的儀器也自行設計并生產(chǎn), 滿(mǎn)足了工作需要。這在當時(shí)是絕對必要的, 就是在改革開(kāi)放后也節約了設備投資和外匯, 對于投資不多的固體礦產(chǎn)物探具有重要意義。一些方法技術(shù)和設備在引進(jìn)后經(jīng)過(guò)消化、吸收、改造和中國化后又有許多創(chuàng )新, 有一些方法技術(shù)則是僅根據參考文獻中的方法原理、理論公式、儀器框圖而獨立研究成功, 并達到世界先進(jìn)水平。

 

  我國固體礦產(chǎn)物探工作經(jīng)費不充裕, 人員待遇不高, 工作和生活條件均較差, 但他們堅持了下來(lái), 默默無(wú)聞地奉獻著(zhù)。我國固體礦產(chǎn)物探就是在這樣的環(huán)境中取得了豐碩的找礦成果和技術(shù)進(jìn)步, 確立了固體礦產(chǎn)物探大國的地位, 實(shí)在來(lái)之不易。我國固體礦產(chǎn)物探工作者所具有的奉獻精神、艱苦奮斗精神、善于學(xué)習又勇于創(chuàng )新的精神是取得這些成就的根本原因。

 

  這些寶貴的精神財富和積累的豐富經(jīng)驗、知識, 加上已建立起來(lái)的方法系列和技術(shù)系統,是面臨新世紀機遇和挑戰的強有力的武器。面對新形勢, 人們的思想必須盡快跟上和適應, 并物探方法、技術(shù)的主攻方向和要解決的主要技術(shù)問(wèn)題是:

 

  1 .提高空間(垂向和橫向)分辨率, 擴展對目的物的有效探測范圍;2 .增加探測目標(尤其是物性反差弱的目標)的識別、區分和描述的能力;3 .具有適應特殊工作條件(如高山、沙漠、厚覆蓋區、巖溶區、各種人文干擾等)的能力;4 .具有快速掃面, 及時(shí)提供解釋結果, 并給出直觀(guān)形象顯示的能力。

 

  2 .3  我國固體礦產(chǎn)物探和區域性物探的工作任務(wù)2 .3 .1  固體礦產(chǎn)物探1 .為在西部開(kāi)展物探預查、普查工作, 主要采用高精度航磁和航放測量, 在地形允許地區采用航電測量(特別是時(shí)域電磁法)。在Ⅳ, Ⅴ級成礦遠景區應開(kāi)展地面的面積性電法測量, 山區以頻率域激電和被動(dòng)源電磁法為主, 較平坦區則以大功率多功能電法為主。

 

  2 .在工作程度高的地區(已知礦帶、礦區外圍和老礦山周?chē)吧畈?, 找隱伏礦和埋藏深的大盲礦是主要任務(wù), 宜采用高精度重、磁測量和大探測深度的電磁測深測量及大功率激電普查, 查明深部構造、控礦因素及發(fā)現深部盲礦。在地震地質(zhì)條件適合而又有需要的情況下, 應采用地震法較精細探測控礦因素。

 

  3 .對于所有鉆孔(特別是異常查證孔、資源評價(jià)孔)均應進(jìn)行井中物探及相應的測井工作,以尋找孔底、孔旁盲礦和獲取物性參數, 為異常再解釋和找深部礦服務(wù)。

 

  上述各項工作均需改進(jìn)、完善現有的方法技術(shù), 并制訂相應的技術(shù)標準。

 

  2 .3 .2  區域物探

 

  1 .盡快完成陸地1∶100 萬(wàn)區域重力調查, 爭取逐步完成陸地1∶25 萬(wàn)重力調查可測區的測量。在新一輪1∶25 萬(wàn)區域地質(zhì)調查中, 要把使用航磁、航放和重力成果作為常規內容。有計劃地更新我國以往低精度航磁資料, 在建立航磁控制網(wǎng)的基礎上, 實(shí)現新的全國航磁編圖。

 

  2 .逐步開(kāi)展區域性電法調查, 了解地下淺層、結晶基底、地殼及上地幔的宏觀(guān)電性結構, 進(jìn)行中淺層電性立體填圖, 為研究地下地質(zhì)構造問(wèn)題提供重要依據。

 

  3 .開(kāi)展區域性淺層測溫調查。研究和了解地熱場(chǎng)的分布情況, 為找地熱田、某些礦產(chǎn)和研究基礎、深部地質(zhì)問(wèn)題提供重要的參數。

 

  4 .開(kāi)展全國區域巖礦物性調查, 當前以常規的物性參數為主, 從收集整理分散于各部門(mén)、各單位的數據入手, 根據需要逐步進(jìn)行補測, 最終建立起物性數據庫, 為物探的設計、解釋服務(wù), 也為用物性資料研究構造問(wèn)題服務(wù)。

 

  上述各項工作, 有的是擬新開(kāi)展的, 方法技術(shù)均要研究, 就是重、磁等方法也有待提高精度和解釋方法的水平。

 

  2 .4  固體礦產(chǎn)物探重點(diǎn)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)

 

  為提高固體礦產(chǎn)資源調查、評價(jià)的效率, 實(shí)現第三代物探目標, 在建立我國完整的物探方法技術(shù)系列時(shí), 重點(diǎn)發(fā)展下列關(guān)鍵技術(shù)。

 

  2 .4 .1  第三代航空物探技術(shù)

 

  第三代航空物探技術(shù)的目標是在各種地域(中高山區、沙漠、海洋)實(shí)現中大比例尺、高精度、多方法、多參數的綜合性航空物探測量, 利用其測量速度快的優(yōu)勢, 為各種地質(zhì)調查的開(kāi)展提供先導資料。各項校正及數據整理方法更完善和先進(jìn);數據處理、反演和解釋方法按任務(wù)和方法特點(diǎn)形成完整的系統;運載工具因地而異, 實(shí)現多樣化(固定翼飛機、直升機、動(dòng)力滑翔機、遙控無(wú)人機、動(dòng)力飛艇等)。

 

  2 .4 .2  新一代電勘查方法技術(shù)

 

  電法的變種多, 可測參數多, 應用范圍廣, 是發(fā)展潛力較大的一種物探方法。為適于山區普查找礦和進(jìn)行區域電性調查, 要著(zhù)力完善和研究各類(lèi)被動(dòng)源電磁法、輕便型主動(dòng)源電磁法和激電法, 還要大力研究和開(kāi)發(fā)各種觀(guān)測方式的被動(dòng)源激電法。電法儀器要實(shí)現多功能、多分量、多參數測量, 頻率域、時(shí)間域全信息收錄。

 

  2 .4 .3  復雜介質(zhì)條件下的地震勘查技術(shù)

 

  地震勘查方法是空間分辨率最高的物探方法, 深、淺目標均能探測, 可用多種類(lèi)型地震波工作, 發(fā)展潛力較大。在地質(zhì)結構復雜地區, 特別是金屬礦區, 遇到許多難題, 為此, 需對復雜介質(zhì)中彈性波的傳播理論進(jìn)行系統研究, 對各種地質(zhì)—地球物理模型開(kāi)展多類(lèi)型地震波的數學(xué)和物理模擬研究, 進(jìn)而提出不同模型的最佳地震勘查波類(lèi)型的組合, 并從方法、儀器、數據采集、處理和解釋方面進(jìn)行系統的研究, 形成完整的解釋系統。

 

  2 .4 .4  “直接”探測礦產(chǎn)的新方法、新技術(shù)相當多的礦物具有該類(lèi)物質(zhì)專(zhuān)屬性的物理特征, 研究和探索能“直接”探測它們的新方法是可能的, 也是地質(zhì)勘查工作的需要。因此, 要在跟蹤世界新原理物探方法動(dòng)態(tài)和吸收物理、化學(xué)最新發(fā)現、最新成就的基礎上, 探索、研究和開(kāi)發(fā)對目的物物質(zhì)屬性能做專(zhuān)一檢測的新方法、新技術(shù)?？煽紤]的有:改進(jìn)譜激電法, 研究和開(kāi)發(fā)壓電、壓磁、震電磁輻射、核電磁輻射法及各類(lèi)極化曲線(xiàn)法等方法, 還要探索建立在礦物其他物理性質(zhì)基礎上的新原理、新方法、新技術(shù)。

 

  2 .4 .5  物探智能化多參數互約束解釋系統

 

  為提高物探解決地質(zhì)問(wèn)題的能力, 往往要采用綜合方法, 但目前缺乏智能化、地質(zhì)與物探多參數相互約束的二維及三維定量解釋系統。為此, 首先要完善和研究物探單參數三維反演實(shí)用技術(shù), 研究和開(kāi)發(fā)多參數解釋、互約束反演及聯(lián)合反演技術(shù)。在解釋系統的運作和成果顯示方面要實(shí)現動(dòng)態(tài)可視化。

 

  2 .4 .6  物探新探測器的研究

 

  吸收超導、微電子等技術(shù)用于物探, 使物探的探測器、收錄、處理系統、發(fā)射源等有重大變革。首先使已研究的超導磁場(chǎng)測量?jì)x實(shí)用化并可測分量, 研制實(shí)用的超導重力儀及重力梯度儀, 探索、研究高溫超導、高強度磁偶源發(fā)射裝置, 研究地下無(wú)線(xiàn)電波、聲波定向發(fā)射和接收的技術(shù)與裝置。探索將微電子技術(shù)、微型機械技術(shù)、高效儲能技術(shù)等最新科技成就用于物探新探測器的可能性。

 

  2 .5  幾點(diǎn)意見(jiàn)

 

  為實(shí)現前述目標, 要在諸多方面采取相應措施, 針對當前情況提出以下想法。

 

  1 .在綜合性地質(zhì)規范及標準中, 要反映和體現出采用物探方法的必要性, 并進(jìn)入地質(zhì)工作流程。

 

  2 .在固體礦產(chǎn)大調查工作的投資中, 物探要占一定比例, 特別是地質(zhì)工作程度不能只做到“推斷的資源量(333)” , 還要重視探礦工程量, 物探要為地質(zhì)推斷提供重要的科學(xué)依據。分析90 年代前的統計資料后認為, 今后固體礦產(chǎn)物探費用的比例占固體礦產(chǎn)勘查費用的10 %以上才是恰當的。

 

  3 .今后, 物探將面臨著(zhù)更多的找礦困難, 建立一支隊伍精干、裝備精良的“ 地質(zhì)野戰軍” ———專(zhuān)業(yè)物探隊是十分必要的。物探儀器必須隨技術(shù)進(jìn)步、任務(wù)變動(dòng)而不斷更新, “野戰軍”的裝備問(wèn)題應有一套措施, 關(guān)鍵是經(jīng)費。

 

  4 .為了解決今后面臨的技術(shù)難題, 除自行研究外, 還要引進(jìn)新的技術(shù)、設備。但所有新的  技術(shù)、設備真正能發(fā)揮作用往往要有個(gè)過(guò)程, 為此, 要有專(zhuān)人關(guān)注這些新技術(shù)、設備運用中的問(wèn)題和經(jīng)驗。在設立科技攻關(guān)項目時(shí)要適度安排超前的探索性項目和具創(chuàng )新的項目。