深埋矿床水文地质勘查技术分析

陈波

深圳市岩土综合勘察设计有限公司 广东深圳 518172

摘要：矿产资源开采、生产期间，水文地质勘查作为关键环节，其直接影响着后期矿床开采、生产水平以及安全管理水平。文章针对深埋矿床水文地质勘查技术开展分析，探讨当下时期深埋矿床水文地质勘查阶段不同技术的原理、适用情况以及技术应用要点，以期为我国矿业勘查队伍提供有效的技术支持，促进面向深埋矿床的水文地质勘查水准，为推进我国矿山产业可持续发展奠定良好技术基础。

关键词：重力勘查；磁力勘查；地球化学勘查

实现对矿山水文地质的全面、精确勘查，可有效避免矿床开采阶段的各种瓶颈以及安全事故，让矿业企业在一定程度上对突发情况实现有效预测，并为企业制定解决方案提供有效数据支撑。特别是深埋矿场，其温度、压力环境以及地质环境高度复杂，应用有效的水文地质勘查技术是有效降低勘查安全风险、降低作业成本，并支撑后续开采、排水等方案合理设计的重要手段。故而，对深埋矿床水文地质勘查技术开展研究，是保障采矿产量、效率、安全，有效控制生产成本的高价值研究行为。

一、深埋矿床水文地质勘查特点分析

（一）数据采集难度大

数据采集难度大这一特点，主要源自探测深度的限制以及数据的准确性问题。对于地质勘查队伍而言，由于深埋矿床位于大地表面之下数百至数千米区域，常规探测技术往往难以达到这一深度，故而限制了矿床精确定位。同时，非接触测量阶段还需面对信号衰减、噪声干扰等技术挑战，极易造成水文地质勘查数据准确性的不足。

（二）温度压力环境复杂

随矿床深度不断增加，地下环境压力、温度亦会随之提升，如此便导致地质勘查设备、技术面临巨大的挑战。更高的压力会导致探测设备的结构变形，而温度则可能影响勘查设备电子性能与机械性能，在影响数据准确性同时导致设备寿命缩短。

（三）地质复杂性

深埋矿床水文地质勘查需面对较高的地质复杂性。一方面，深埋矿床地下岩石类型可能多种多样，如常见的沉积岩、火山岩、变质岩等，不同岩石类型物性参数差距较大，加剧了地质建模难度。另一方面，大规模断层、隆起对矿床的构造环境以及水文地质条件均会带来重要影响[1]。

二、深埋矿床水文地质勘查技术研究

目前，针对深埋矿床的水文地质勘查技术，集中于重力勘查、磁力勘查以及地球化学勘查。

（一）重力勘查技术

1.技术原理与流程

作为地球物理勘查技术中的重要方法，重力勘查技术原理为通过对地球上不同区域重力场强度的测量，实现地下结构的探测。重力场强度的变化主要源自于岩石密度差异，利用精密重力仪器可靠地测量，可感受地下岩石、矿场的密度变化情况，从而准确识别密度异常问题，推测潜在矿床。面向深埋矿床水文地质的重力勘查，其应用流程通常如图1：

图1 重力勘查技术流程

如图1，步骤1：现场测量地表重力值。

步骤2：基线纠正，消除重力仪器运行阶段的系统误差。

步骤3：空气质量改正，将重力值转化为绝对重力值。

步骤4：布格改正，消除测量点周围的重力辐射效应。

步骤5：地形改正，消除地形对重力值带来的影响

步骤6：利用演算法，重建地下密度模型。

步骤7：分析密度模型，获取地下水文地质特征、矿床信息。

2.适用情况

开展深埋矿场水文地质勘查阶段，重力勘查技术适用情况为矿体密度相对周围岩石存在显著差异，且在地下有一定规模的矿床。特别是针对深部、大规模的矿床如石油、天然气、铁矿、煤炭矿床，重力勘查技术具有较好应用效果。

3.技术应用要点

针对深埋矿床运用重力勘查技术阶段，其一，勘查单位应以目标矿床规模、深度以及周围岩石情况为依据，合理设置测量站的间距。其二，勘查期间，应将测量点设置地形较为平坦区域，减少地形改正带来的影响。

（二）磁力勘查技术

1.技术原理与流程

磁力勘查同样为地球物理方法，其原理是通过对地球上磁场强度的测量，实现地下岩石、矿床磁性特性的检测。该方法视角下，不同岩石与矿物磁性有所差异，故而磁力勘查技术可通过精密设备探测地下磁性物质的存在情况、空间分布特征。深埋矿床水文地质勘查阶段，磁力勘查技术应用流程如图2：

图2 磁力勘查技术流程

如图1，步骤1：原始数据的测量。于勘查现场使用磁力仪，对地表两点的磁值数据进行测量，随后对数据进行初步处理（高度修剪、异常剖面修复）提高改善数据。

步骤2：无量纲数据插值。勘查队伍使用反演方法，将原始数据插值，构建垂直剖面。

步骤3：建立与解释模型。使用地质建模软件，通过同已知磁性矿体对比、剖面分析以及模型反演等策略，实现地下结构建模、模型解释。

步骤4：勘探目标判别与优选。基于已有数据与完成建立的地下模型，判别深埋矿体的位置、几何特征、埋藏深度，最终筛选出最优勘探目标。

2.适用情况

面向深埋矿床进行水文地质勘查期间，磁力勘查技术针对磁物质含量多、成组、规模较小矿床勘查可起到良好效果。但因物质磁性特征的复杂性以及地表干扰带来的影响，磁力勘查技术不适用于浅层、大规模矿床及磁性异常弱矿床的水文地质勘查。

3.技术应用要点

在针对深埋矿床应用磁力勘查技术期间，一方面勘查队伍需确认实验站点的分布范围、频率，更准确地表征物质各项反射率。另一方面，技术应用期间应开展强磁源与噪声的有效抑制，以提升磁力勘查技术准确度。

（三）地球化学勘查技术

1.技术原理

面向深埋矿床水文地质的地球化学勘查，其原理在于矿床周围地质体多数情况会面向地下土壤、地下水释放矿物质或是化学元素，这些物质与元素可作为潜在矿场的指引，如深埋金属矿床，会造成周围地下水内金、银、铜等金属元素浓度的提升。因此，地球化学勘查可基于对地下水、土壤样本的采集以及对其中元素含量的分析，全面了解地层深埋区域矿床潜在分布情况。图3为深埋矿床水文地质勘查期间地球化学勘查技术应用流程：

图3 地球化学勘查技术流程

如图1，步骤1：场地勘查。勘查队伍根据地质特征合理选择采样点位，同时调查地表地质标志。
    步骤2：样品采集。采集区域需准确、全面覆盖研究区域，避免误采问题或重复采样情况。
    步骤3：样品分析。利用火焰原子吸收光谱法（AAS）、电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）等技术，测定样品的重金属、稀土元素、氢氧化物等成分。
    步骤4：评价解释。以实测数据为依据，结合地质资料、野外勘查数据，对勘查区域进行评价、解释，确定矿床类型、矿床深度、矿床规模等重要参数。

2.适用情况

目前，深埋矿床水文地质勘查中地球化学勘查技术被广泛应用，但其主要适用情况集中于深部铅锌矿、锡矿、铜矿等深埋金属矿床的勘查。

3.技术应用要点

应用地球化学勘查技术落实深埋矿床水文地质勘查，其一应确保样品采集的准确性、全面性，选择采样点位阶段应充分考量地质特征。其二，勘查队伍应进行综合性解释评价，即将地球化学分析数据，同其他地质勘查数据进行综合解释与评价，从而更为全面地了解深埋矿床的规模、形态、组成等一系列关键参数[2]。

结语：

综上，本文针对深埋矿床的水文地质勘查技术开展研究，详细分析了重力勘查技术、磁力勘查技术、地球化学勘查技术应用原理与流程、适用情况以及技术要点。在借鉴本文技术研究成果开展勘查工作期间，勘查队伍还应高度明确，深埋矿床水文地质勘查面临的挑战多元且复杂，针对各项挑战，未来工作中有必要对现有地质勘探技术进行持续优化改进，尝试引进更为先进的设备以及开发更精细的数据处理、解析算法，从而不断提升埋深矿床水文地质勘查准确性。

参考文献

[1]张紫霞,陈闽昆,何思湘等.深埋矿床水文地质勘查技术探析[J].世界有色金属,2023,(20):107-109.     

[2]彭明章.矿床水文地质勘查类型划分探讨[J].中国金属通报,2022,(09):98-100.