楊建嶺

（華北地質(zhì)勘查局第四地質(zhì)大隊(duì)，河北 秦皇島 066000）

重力勘探技術(shù)屬于一種地球物理的勘察方式，對(duì)于實(shí)際進(jìn)行區(qū)域地貌研究以及固體礦藏勘察等方面會(huì)起到著非常關(guān)鍵的作用，應(yīng)用也將會(huì)非常普遍。通過(guò)實(shí)際的經(jīng)驗(yàn)人們就能夠看到，每一個(gè)不同的地質(zhì)特征都會(huì)擁有著不同的重力異常。而重力勘查技術(shù)也正是通過(guò)對(duì)重力異常的情況進(jìn)行分析，來(lái)對(duì)測(cè)區(qū)的地理結(jié)構(gòu)做出推測(cè)。近年來(lái)，在對(duì)隱伏礦及其深部礦的固體礦物勘察中，重力勘查技術(shù)的運(yùn)用已經(jīng)十分普遍，而且達(dá)到了很好的效果。因此，我們有必要針對(duì)重力勘查在鐵礦探查中的實(shí)際運(yùn)用，加以分析。

1 重力異常的概述

通過(guò)對(duì)每一項(xiàng)改正的重量觀測(cè)值進(jìn)行最基本的數(shù)據(jù)處理之后，就會(huì)得出剩余的重力異常或者區(qū)域的重力異常。而有關(guān)工作人員通過(guò)對(duì)其重力的異常性質(zhì)進(jìn)行分析，也能夠找出造成地質(zhì)異常的主要因素[1]。

2 重力異常的主要地質(zhì)原因

2.1 結(jié)晶基巖

通常情況下，結(jié)晶基巖會(huì)與上面覆蓋的沉積巖當(dāng)中擁有一個(gè)比較明顯的密度界面，其中每1立方厘米的密度差都會(huì)在0.1g~0.3g的范圍內(nèi)。一般來(lái)說(shuō)，結(jié)晶基巖與沉積巖系相比，平均的密度會(huì)比較大。在一些沉積巖不厚以及結(jié)晶基巖比較淺的區(qū)域，重力異常的變化會(huì)直接反映出基巖頂面的起伏，依據(jù)其隆起的狀況以及凹陷的情況可以對(duì)于地質(zhì)的構(gòu)造進(jìn)行劃分，進(jìn)而更好的對(duì)于油氣以及煤盆地進(jìn)行尋找。

2.2 沉積巖變化

沉積巖系在不同的時(shí)期以及不同的巖層類型之間，都會(huì)存在著較為顯著的密度差別。通常情況下，有很多密度界面的上下都會(huì)存在著密度的差異，但同時(shí)，這種密度界面又會(huì)和周圍地質(zhì)的界面一致，這也正是人們使用重力來(lái)對(duì)于沉積在巖層區(qū)域上的局部構(gòu)造進(jìn)行解釋的重要依據(jù)。在這一界面當(dāng)中，地震探測(cè)以及電法勘探等新技術(shù)都會(huì)產(chǎn)生非常好的效應(yīng)[2]。

2.3 金屬礦體及其他

一般情況下，在一些金屬的礦床中，其中包括鐵礦、銅礦、以及鉻鐵礦等等，尤其是一些致密性的金屬礦床，它們的密度會(huì)比圍巖大很多，兩者在每1立方厘米時(shí)，會(huì)相差0.5g~3g的范圍內(nèi)。不過(guò)，對(duì)于一些非金屬礦來(lái)說(shuō)，比如煤、巖鹽等，它們的必讀會(huì)比圍巖小很多。

3 重力勘查的工作方法

3.1 工作比例尺與測(cè)網(wǎng)

通常情況下，在對(duì)于重力勘查技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用的過(guò)程中，根據(jù)地質(zhì)的調(diào)查任務(wù)、檢查對(duì)象的規(guī)模及其重力異常的特征，來(lái)制定工作比例尺。對(duì)鐵礦的勘探而言，工作比例尺越大，根據(jù)重力異常進(jìn)行研究的艱難程度也就會(huì)越高。一般而言，1:50萬(wàn)和1:100萬(wàn)之間的比例，會(huì)較為適合于對(duì)重力空白區(qū)域進(jìn)行研究，從而對(duì)深部的結(jié)構(gòu)以及區(qū)域內(nèi)地質(zhì)結(jié)構(gòu)等問(wèn)題展開深入研究；1:10萬(wàn)~1:20萬(wàn)之間的大規(guī)模性會(huì)更適合于對(duì)石油以及煤田進(jìn)行普查，而且還能夠針對(duì)于與圍巖結(jié)構(gòu)之間擁有著顯著密度差別的隱伏斷層巖體強(qiáng)度以及斷裂破碎帶進(jìn)行追索以及圈定，其中包含了對(duì)于基低的起伏及其結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，以及針對(duì)于沉積盆地的范圍進(jìn)行圈定；1:5萬(wàn)~1:500之間的比例尺會(huì)更加適用于對(duì)巖礦體的位置、產(chǎn)狀等進(jìn)行調(diào)查[3]。

3.2 重力測(cè)量的精度

通常情況下，重力測(cè)量的精度主要就是對(duì)于重力觀測(cè)的質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)，可以對(duì)技術(shù)的措施以及經(jīng)濟(jì)進(jìn)行決定。一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于重力測(cè)量精度的要求會(huì)切實(shí)保證地質(zhì)任務(wù)的需求，也就是說(shuō)可以對(duì)探測(cè)對(duì)象引起的最小異常進(jìn)行反映。

3.3 基點(diǎn)與基點(diǎn)網(wǎng)

在實(shí)際進(jìn)行重力測(cè)定的過(guò)程中，必須設(shè)置一個(gè)總基點(diǎn)，也就是起算點(diǎn)，還可通過(guò)利用高精度的方法和國(guó)家的重力基本網(wǎng)進(jìn)行共同檢測(cè)，進(jìn)而得出絕對(duì)值。在實(shí)地對(duì)面積進(jìn)行測(cè)定的過(guò)程中，可在測(cè)區(qū)中設(shè)置若干個(gè)基點(diǎn)。這些若干的基點(diǎn)都必須保持均勻分布，這樣就能夠?qū)⒖偦c(diǎn)聯(lián)系到一起，從而形成基點(diǎn)網(wǎng)。一般情況下，基點(diǎn)網(wǎng)主要就是對(duì)于重力值以及控制重力儀混合零電位移情況進(jìn)行傳遞，這樣就可以真正做到減少積累誤差，進(jìn)而有效提高觀測(cè)的精度。

3.4 野外觀測(cè)法與零點(diǎn)位移校正

在進(jìn)行重力觀測(cè)的過(guò)程中，相關(guān)工作人員可以從基點(diǎn)開始，之后再一次進(jìn)行測(cè)點(diǎn)的觀測(cè)，最后再閉合在原基點(diǎn)來(lái)完成觀測(cè)。如果儀器的零點(diǎn)位移不屬于線性，又或者是偏移值比較大，那就必須縮短時(shí)間閉合到基點(diǎn)。一般情況下，將零點(diǎn)位移到兩點(diǎn)間時(shí)，最大誤差范圍也是有相應(yīng)要求的。會(huì)要求誤差范圍不得大于原設(shè)計(jì)要求觀測(cè)均方誤差的1倍~3倍。通過(guò)把二點(diǎn)間的誤差按照時(shí)間來(lái)分?jǐn)傇跍y(cè)點(diǎn)上面，也就是零點(diǎn)位移校正。

3.5 重力儀的試驗(yàn)工作

對(duì)重力儀而言，在其野外工作的過(guò)程中，不但必須對(duì)儀器進(jìn)行最基礎(chǔ)的側(cè)程調(diào)整、格值標(biāo)定，還有對(duì)光線靈敏度調(diào)整，還必須對(duì)混合零點(diǎn)位移和儀器的一致性進(jìn)行測(cè)試。

3.6 重力勘查中的測(cè)地工作

在實(shí)際進(jìn)行重力勘查的過(guò)程中，要想對(duì)重力測(cè)量的結(jié)果進(jìn)行各項(xiàng)的修正，就一定要對(duì)重力異常的位置進(jìn)行確定，積極配合測(cè)地的工作。通常情況下，測(cè)地工作的主要任務(wù)有以下三種。第一，通過(guò)布置和設(shè)測(cè)網(wǎng)，對(duì)重力點(diǎn)的實(shí)際位置加以判斷，以便于更好的對(duì)正常重力點(diǎn)加以修正；第二，對(duì)重力測(cè)量的高度加以重新設(shè)定，以便于更好的完成高度修正；第三，對(duì)于地勢(shì)變動(dòng)相當(dāng)大的地方，就必須做好地質(zhì)測(cè)量工作，以便更好的對(duì)地貌變化加以改正。

4 重力資料在研究區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造以及預(yù)測(cè)成礦遠(yuǎn)景上的應(yīng)用

在對(duì)于鐵礦進(jìn)行勘探的工作當(dāng)中，預(yù)測(cè)成礦遠(yuǎn)景是一項(xiàng)具有重大意義的工作，其主要會(huì)涉及到成礦的理論以及區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造等問(wèn)題。通過(guò)對(duì)于區(qū)域性的中小比例尺重力資料進(jìn)行應(yīng)用，并結(jié)合地質(zhì)以及其他物探的資料，就可以在一定程度上對(duì)于其中的某一些問(wèn)題進(jìn)行解決[4]。

例如，我國(guó)東北地區(qū)的某地就有著沉積變質(zhì)礦區(qū)的例子。在這一區(qū)域，其鐵礦層的構(gòu)造型態(tài)會(huì)包括了鐵石英巖或是包括鐵角閃石的硅質(zhì)，主要產(chǎn)生于前震旦紀(jì)變質(zhì)巖系之中，其蓋層則主要是古生界與中生界之間的巖層。根據(jù)重力異常的變化我們就能夠?qū)γ芏群艽蟮那罢鸬┫灯鸱鼱顩r加以了解。而通過(guò)對(duì)前震旦系土壤地層的結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，也能夠?qū)ΦV的遠(yuǎn)景區(qū)加以發(fā)現(xiàn)。通過(guò)對(duì)礦區(qū)的龍磁異常進(jìn)行分析，在鉆探的過(guò)程中，有兩處鉆孔分別在330m、以及240m處發(fā)現(xiàn)了前震旦系基底，有一處鉆孔在500m處才會(huì)發(fā)現(xiàn)基底混合巖，外圍有兩個(gè)鉆孔在600m處還處于中生界的地層當(dāng)中。通過(guò)對(duì)于當(dāng)?shù)氐奈镄再Y料以及實(shí)際的剖面圖進(jìn)行研究可以得出，除背斜東南翼及其南端的已知礦點(diǎn)以外，礦產(chǎn)普查的最遠(yuǎn)景區(qū)會(huì)位于背斜的西北傾沒(méi)翼。因?yàn)楸承焙瞬亢兄F巖系而被完全剝蝕了，也就沒(méi)有多大的希望可以找到礦。

又例如，在我國(guó)長(zhǎng)江中下游的一些鐵礦區(qū)。通過(guò)對(duì)這一區(qū)域的環(huán)境中磁性特征及其與內(nèi)生鐵礦床分布規(guī)律進(jìn)行比較能夠看出，這一區(qū)域中的任何內(nèi)生鐵礦床的主要礦點(diǎn)，都會(huì)位于重磁性異常區(qū)域。而在這其中，其會(huì)處于以下兩種重磁異常區(qū)當(dāng)中。第一，區(qū)域性重磁同高異常區(qū)域，特別是在其邊部；第二，區(qū)域重力較低邊緣帶的低緩磁力異常區(qū)，抑或是在以低緩磁力的較高為背景的重力梯級(jí)帶中。有部分研究者會(huì)指出，為什么會(huì)發(fā)生區(qū)域性的重磁異常，要是由于在地底相當(dāng)深的區(qū)域會(huì)生存著巨大的巖漿體。正因?yàn)榫哂羞@些巖漿體，不但能夠給礦床的產(chǎn)生帶來(lái)比較充足的礦質(zhì)資源，還能夠帶來(lái)相當(dāng)豐富的熱量，進(jìn)而形成一個(gè)具有價(jià)值的礦床。由于這種巖漿體是安山質(zhì)向上運(yùn)移的產(chǎn)物，并且依靠長(zhǎng)時(shí)間的侵入而形成，也就定然會(huì)導(dǎo)致上部的巖漿出現(xiàn)斷裂抑或是隆起的情況。因此，在地面我們進(jìn)行觀測(cè)的過(guò)程中，其重磁異常的特征往往會(huì)被各種地質(zhì)因素所影響，進(jìn)而使得其更加復(fù)雜。

通過(guò)對(duì)布格重力異常的情形進(jìn)行分析能夠看到，在磁力最高區(qū)的附近會(huì)存在著很多已知的鐵床和礦點(diǎn)。經(jīng)過(guò)分析可以指出，這些礦床的主礦點(diǎn)與產(chǎn)生了重磁異常特征的地下巖漿體之間，存在著十分緊密的聯(lián)系。同時(shí)，如果有一些巖漿體是中酸性的，而且具有中等的鐵磁性，密度值也會(huì)相當(dāng)?shù)?。但是，它在地面上所產(chǎn)生的各種異常一般都是正磁的異常。基本都是由于在通過(guò)地殼深部沿深斷層上升，與碳酸鹽類的圍巖進(jìn)行碰撞的過(guò)程中所產(chǎn)生的相互作用狀態(tài)，從而使得礦床能夠形成。不過(guò)，若低緩的正磁異常區(qū)域中還存在區(qū)域重力相對(duì)較低的情況，并且在其基底或深斷層破裂帶的邊界上，又會(huì)分布著大量碳酸鹽類的土壤地層，那么會(huì)更有利于成礦[5]。

上述二種實(shí)例都說(shuō)明了，在實(shí)際的工作中，能夠根據(jù)區(qū)域性重磁異常的特點(diǎn)來(lái)對(duì)成礦的遠(yuǎn)景區(qū)情況做出分析。其實(shí)，就算處在同一個(gè)地方，也會(huì)存在著異常特性，不一定會(huì)發(fā)生完全相同的情況。由于重磁異常的特點(diǎn)，不但能夠直觀表現(xiàn)出地下較深處巖漿體的特性及其規(guī)模大小，還和地殼表層巖性及其結(jié)構(gòu)有著非常密切的聯(lián)系，所以必須從多個(gè)視角去分析。

5 重力資料在鐵礦普查以及勘探階段的實(shí)際應(yīng)用

在對(duì)于鐵礦進(jìn)行普查以及找礦的過(guò)程中，一般會(huì)使用1:5000-1:2萬(wàn)的比例尺重力測(cè)定資料。在這一過(guò)程中，其能夠起到以下二種效果。第一，針對(duì)重力局部的異常進(jìn)行分析，并結(jié)合其他的方式來(lái)對(duì)礦進(jìn)行勘探[6]。當(dāng)?shù)V體的規(guī)模相當(dāng)大，埋藏較淺的時(shí)候，就可對(duì)礦體的范圍進(jìn)行了圈定；第二，相關(guān)人員需要分析礦區(qū)的局部地質(zhì)構(gòu)造，并對(duì)侵入體的邊緣及其斷層破碎帶的方位加以判斷，從而了解周圍巖石地層結(jié)構(gòu)的構(gòu)造關(guān)系及其基巖的起伏狀況等。

6 結(jié)語(yǔ)

總而言之，在實(shí)際運(yùn)用重力勘查技術(shù)進(jìn)行鐵礦勘探的過(guò)程中，若對(duì)重力的資料進(jìn)行利用，不僅可以彰顯出優(yōu)勢(shì)，也可以展現(xiàn)其弊端。因此，相關(guān)的工作人員一定要特別注意因地制宜。要想真正發(fā)揮出重力勘查技術(shù)在鐵礦勘探中的最大價(jià)值，相關(guān)的人員還需要進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)于方法以及技術(shù)方面的研究，進(jìn)而擴(kuò)大這一技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用范圍[7]。不僅如此，相關(guān)的工作人員也需要不斷對(duì)實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，進(jìn)而提高解釋的水平。只有這樣，才可以更好的對(duì)于礦體與圍巖之間存在著一定的密度差進(jìn)行分析，進(jìn)而獲得更好的鐵礦勘探效果。