4.1. PHƯƠNG TIỆN KỸ THUẬT THĂM DÒ
4.1.3. Các phương pháp địa vật lý
Các phương pháp địa vật lý được xem như phương tiện kỹ thuật thăm dò cơ bản. Kết quả nghiên cứu địa vật lý là tài liệu quan trọng khi thành lập mặt cắt thăm dò và khoanh nối diện phân bố của thân quặng, đặc biệt vào thời kỳ đầu của công tác thăm dò. Bản chất và điều kiện áp dụng của các phương pháp địa vật lý được trình bày chi tiết trong giáo trình địa vật lý vì vậy trong phần này chỉ giới thiệu khái quát về việc áp dụng các phương pháp địa vật lý để giải quyết một số nhiệm vụ trong thăm dò khoáng sản.
72 a. Phương pháp điện
Được sử dụng như phương tiện kỹ thuật cơ bản trong thăm dò quặng kim loại, không kim loại có độ dẫn điện cao và có sự khác biệt rõ ràng về tính chất điện từ so với đá vây quanh.
Phương pháp này áp dụng có hiệu quả tốt khi thăm dò các mỏ graphit, than, quặng đồng - concheđoan, đồng - niken, quặng đa kim (hình 4.2; 4.3).
Để nghiên cứu cấu trúc địa chất mỏ, làm sáng tỏ, khoanh nối và xác định yếu tố thế nằm của thân quặng thường áp dụng phương pháp đo điện mặt cắt, phương pháp nạp điện và phân cực kích thích. Ngoài ra áp dụng các phương pháp khác cũng có thể cho phép dự đoán vị trí
Hình 4.2. Kết quả đo theo phương pháp điện phân cực kích thích trên
mỏ Levo-Xukharin (Núi Soria)
1- Diorit và porphyrit diorit;
2- Skarn (granat, pyroxen, amphibol), Fe đến 20%;
3- Skarn quặng (Fe từ 20 đến 24%);
4- Quặng manhetit và manhetit sulfua (Fe 24% và hơn);
5- Đồ thị theo mặt cắt đứng của từ trường ∆Z;
6- Đồ thị theo phương pháp phân cực η
Hình 4.3. Đồ thị mặt cắt liên hợp trên mạch sulphur
(theo V.E. Zaitxev)
1- Porphyrit;
2- Granit;
3- Mạch quặng;
4- Cát kết
73 không gian và kích thước thân quặng. Ví dụ các mạch pegmatit chứa mica được theo dõi bằng phương pháp đo gradien trung gian có chiều dài đo được xác định với sai số 10 ÷ 15%.
b. Phương pháp trọng lực
Được áp dụng khi thăm dò các loại khoáng sản có mật độ khác biệt rõ ràng với đá vây quanh (hình 4.4).
Phương pháp trọng lực trong công trình ngầm là tài liệu quan trọng cho phép làm sáng tỏ và xác định yếu tố thế nằm của các thân quặng giữa các công trình thăm dò như thân quặng đa kim, thân quặng barit,...
c. Phương pháp karota
Đây là phương pháp địa vật lý nghiên cứu mặt cắt địa chất các lỗ khoan. Khi chọn đúng dạng karota (hình 4.5) có tính toán toàn diện đặc điểm tính chất vật lý của đá và quặng thì có thể:
- Phân tách trong mặt cắt lỗ khoan các đới quặng hóa, các vỉa, vỉa kẹp, khoáng sản, các đá chứa dầu và khí đốt.
- Trong nhiều trường hợp, xác định được chất lượng khoáng sản (ví dụ độ tro than), độ lỗ rỗng và độ thấm lọc của đá.
- Xác định vị trí và chiều dày của lớp đá trong lỗ khoan, xác định mối quan hệ tiếp xúc giữa chúng.
- Xác định các tầng chuẩn để so sánh địa tầng.
Một số phương pháp karota điện:
- Phương pháp điện trở (KC): được sử dụng để phân tích mặt cắt lỗ khoan bằng các số liệu điện trở riêng thực và biểu kiến của đá, nhằm nghiên cứu xác định thành phần thạch học, độ lỗ rỗng và độ thấm của đá.
- Phương pháp điện thế: được sử dụng để xác định các thân quặng sulphyr gặp trong lỗ khoan có khả năng dẫn điện.
- Phương pháp điện trở màn chắn nối dây đất: được sử dụng để xác định các lớp mỏng trong lỗ khoan (từ 5cm) và xác định đúng độ dày của của chúng.
- Phương pháp phân cực tự ghi: được sử dụng để phân tích mặt cắt lỗ khoan, xác định các đá phân lớp mỏng và các đá tập trung chứa dầu mỏ, xác định độ khoáng hóa của nước.
Hình 4.4. Kết quả công tác thăm dò trọng lực và bình đồ địa chất của thân quặng được phát hiện
bằng thăm dò trọng lực (theo B.A. Andreev)
1- Ranh giới thân quặng;
2- Đường cong gradien đo được;
3- Đường cong gradien lý thuyết;
4- Vectơ của gradien;
5- Giếng tròn
74 Phương pháp karota phóng xạ bao gồm: Phương pháp tia gamma thiên nhiên, phương pháp tia gamma phân tán, phương pháp phóng xạ nhân tạo, phương pháp nơtron, phương pháp đồng vị,… Phương pháp karota phóng xạ có thể dùng để kiểm tra lỗ khoan đã bị ống chống che lấp.
Phương pháp karota từ được sử dụng khi thăm dò quặng có từ tính mạnh hoặc yếu.
d. Phương pháp từ
Phương pháp cho phép khoanh nối các đới quặng, thân quặng với độ chính xác cao nếu tính chất từ của chúng khác biệt rõ ràng với đá vây quanh. Phương pháp này áp dụng có hiệu quả tốt. Khi thăm dò mỏ sắt, mỏ đồng - niken chứa protin hoặc để khoanh nối các ống kimbeclit chứa kim cương.
Sử dụng phương pháp đo từ trong công trình ngầm là phương pháp phụ trợ cho phép xác định hình dạng, kích thước và yếu tố thế nằm của thân quặng trong không gian giữa các mặt cắt.
e. Phương pháp địa chấn
Phương pháp được áp dụng để làm sáng tỏ và khoanh nối vỉa dầu và mỏ muối trong điều kiện cấu trúc phức tạp. ở Việt Nam phương pháp địa chấn được áp dụng có hiệu quả trong tìm kiếm, thăm dò và khai thác dầu - khí ở thềm lục địa phía nam.
Các phương pháp địa vật lý ngày càng được áp dụng rộng rãi và có hiệu quả trong công tác thăm dò các mỏ khoáng sản, đặc biệt phương pháp địa vật lý trong công trình ngầm. Bởi vì nghiên cứu địa vật lý trong công trình ngầm không chỉ cho phép làm sáng tỏ và khoanh nối các thân quặng mà còn góp phần vào giải quyết một số vấn đề kỹ thuật mỏ như: xác định mật độ của đá và quặng, làm sáng tỏ các đới sụt lở và hang hốc karst, phương và tốc độ chuyển động của nước dưới đất.
Hình 4.5. Kết quả đo karota ở một mỏ
quặng sắt
1- Anbitit chứa quặng;
2- Gabro;
3- Quặng manhetit