基于遥感卫星的靶向超弱核磁共振探测技术在贵州福泉磷矿勘查中的应用研究

0 引言

任何物质体，其本身都具有微轻子场。微轻子是一种极轻的、弱相互作用的质点，由原子、原子核和原子周围的电子组成（微轻子气团），1988 年美国物理学家 Parkbusuph 和俄罗斯物理学家 Ohatrin 共同试验证明了微轻子的存在，1992 年美国物理学家 Parkbusuph 将微轻子技术应用于地下能源矿产勘探领域。

微轻子场不受地层、环境屏蔽，具有极强的穿透能力，基于遥感卫星的靶向超弱核磁共振探测技术的核心是研究目标物质和微轻子场辐射特征之间的相互关系。所有物质，包括岩石、石油、天然气、矿石、矿物、水等，它们在陆地或大陆架的不同深度上，都有自己的特定的微轻子场辐射特征，并且是可以被遥感卫星所记录的，遥感卫星图片中除可以肉眼看到的地球表面图像外，还有肉眼不可见的地球内部各种地质体的微轻子场，通过遥感卫星系统捕获不同物理对象的电磁辐射及微轻子场辐射谱特征，通过剥离辐射信息中的电磁信息来获取感兴趣研究物质的微轻子场辐射信息了来寻找和勘探各种矿物，特别是石油、天然气、固体矿产，具有更高的可靠性。

在磷矿勘查中实验性使用基于遥感卫星的靶向超弱核磁共振探测技术取得了较好的地质效果。

1 地质概况

图 1 为勘查区地质构造简图，勘查区位于白岩背斜东翼，自背斜翼部向核部依次由新至老出露地层为寒武系下统明心寺组第一段、牛蹄塘组、震旦系上统灯影组二段上部，下伏灯影组二段下部、震旦系下统陡山沱组、南华系上统南沱组、青白口系清水江组呈隐伏状产出。

图1 勘查区区域地质简图

勘查区位于白岩背斜南倾伏端之东翼，总体为一单斜构造，地层倾向 110～140^∘ ，平均 116^∘ （图 2）。背斜构造形态完整，为一西缓东陡的斜歪背斜，轴面倾向 260-320^∘ °，平均 296^∘ ；倾角 65-80^∘ ，平均 72^∘ °。轴向北部为北北东 5^∘ ，以南转向南西 218^∘ ，平面上呈现一舒缓的“S”形。岩层倾角在西翼一般 12-35^∘ ，东翼产状较陡，倾角在 46～78^∘ °，北部 23 号勘探线近于直立。东翼地层产状北部较陡，南部较缓。

图2 勘查区背斜构造示意图

磷矿体产于震旦系下统陡山沱组（Pt33d），为磷块岩、硅质岩、白云岩组成的含磷岩组，厚 10～95m ；而具工业品位的矿层产于该组顶部第四段（Pt33d4）之中，这一地区的磷矿体整体呈层状、似层状产出；矿体产状稳定，与围岩一致，倾向南东，平均倾角 37^∘ 左右。

受断层影响矿层在横向上呈叠瓦状排列并重复，在走向上错列；一方面破坏了矿体的连续性，另一方面增大可探面积，各断层与矿体底板的交线分别为矿体的断层边界。

2 基于遥感卫星的靶向超弱核磁共振探测

2.1 工作方法

该技术是通过在卫星照片或航拍照片上的感光乳剂上固定待测靶向物质的自身辐射图像，该物质辐射位于光谱的不可见部分，具有微轻子场辐射的性质，由适当的传感器通过实验室固定并再放大和计算机处理后进行可视化，来圈定矿物元素分布范围。

具体包括以下内容：

1、从卫星或航空器拍摄研究区域被研究物质的微轻子辐射信息；

2、使用微轻子发生器激活数字设备，以被研究物质频率调谐微轻子共振模式运行；

3、通过选择物质对象自己的微轻子映射来处理传入的信息；

4、获取研究区域的包含空间图像微轻子辐射场处理的信息数据；

5、测量被研究物质的微轻子辐射；

6、通过绘制数字和专题地图对地质体进行数学和制图建模；

7、确定所测物体的轮廓和位置坐标。

具体工作步骤：

1、定制勘查区域所需卫星数字图像；

2、对第 1 步采购的卫星数字图像或航拍图像进行专项数学计算处理；

3、将第 2 步数学处理后的卫星数字图像打印到专用胶片上，数字图像用专门准备的打印设施进行激光打印和校准，以便用特殊激光单元进行进一步的处理；

4、在放射化学实验室综合设备上对第 3 步制作好的胶片进行了放射化学处理 ，最终得到待测区微轻子场辐射通量密度平面分布图；

5、将第 4 阶段获得的辐射图中辐射异常信息转移到与原始底片相关的数字视图中；

6、在 GIS 系统中对辐射异常平面信息进行校准、制图；

7、探测结果异常分析，主要包括异常编号、异常元素、异常辐射强度（辐射通量密度）、异常面积、异常特征描述等信息；

2.2 靶向超弱核磁共振探测结果

勘查区位于贵州省福泉市，面积 5.23km2 （图 3），探测勘查区范围内的磷矿资源在该地区的赋存情况，本次远程卫星探测共圈定磷矿异常区19 处，为下一步的地质勘查工作提供了找矿依据。

通过获取的卫星数据，在放射性实验室处理后得到勘查区的辐射通量数据，结合我们磷矿探测方面的建模背景值，在实验室取得了辐射通量异常显影图及经GIS 校准后的辐射辐射 通量异常图。

以及对工作区地下构造及含磷矿地层进行探查研究，开展了地面异常查证工作。

本次地面异常查证采用地震频率谐振探测技术，其原理为：

任何物体都存在自身的固有频率，大到地球小到微电子，由于物质成分、几何形状以及结构大小不同，其固有频率不同，固有频率是自然界赋予物体的自然属性。当振动作用于物体，物体要做出相应的响应，振动的频率与物体的固有频率一致时，物体将放大震动的幅度（如图7）。

图3 勘查区卫星影像图

图7 物体受震动的自激响应

与自然界中的地震波谐振原理相同，在地球深部反射或折射回来的某特定频率的具有谐振效应的地震波振幅远比没有谐振效应的地震波振幅大（图8），对应地下某一地层的谐振频率可称地层的自激频率。通常，地震波各个频率对应的振幅应该随着波场的传播被衰减，但对应地层自激频率的谐振波却被放大。

图 8 地震波典型共振图（BGS©NERC. 2015）

图4 勘查区磷矿辐射通量异常显影图

即在某一个特定的频率状态，波场振幅将被选择性的放大。这种频率谐振的规律是普遍的，对于不同厚度层的介质，只要调节与频率有关的相位角，就可以找到与之相匹配的达到谐振的频率 f0，同时得到与谐振有关的仅仅代表物质属性的函数（传递函数），即谐振状态下，通过传递函数，求解地质体的深度和波阻抗，达到勘探目的。

3.2 地面异常查证成果

在勘查区北部布设 2 条检查剖面（图 9），地震频率谐振勘探资料通过处理，最终得到的地层视波阻抗值剖面图。它主要反映的是地下地层视波阻抗值变化趋势。

图9 检查剖面布设示意图

图5 GIS 校准后磷矿辐射通量异常图（坐标轴为经纬度，单位度）

图6 勘查区磷矿辐射通量异常卫星影像图

L1 线地面工作成果 （ 图 10），查明该工作区大致的地层分布特征为此次频率谐振目的之一，目的深度为 1500 米，根据 L1 测线地震频率谐振勘探视波阻抗反演剖面结果能清晰的看到整体地层产状较陡，倾向基本均为大号点北东 - 北东东方向。根据已知地质资料并结合此次频率谐振视波阻抗解译成果，推测主要发育地层由老到新为南华系上统南沱组（ Pt32cn ）、震旦系下统陡山沱组（Pt33d）、震旦系灯影组第一段（ Pt33b∈1dy1 ）、震旦系灯影组第二段（ Pt33b∈1dy2 ）、寒武系牛蹄塘组（ ）、寒武系明心寺组第一段（ ）、寒武系清金山顶组（ ）、寒武系清虚洞组（ ）等。

在远程卫星探测成果基础上，为了对圈定的异常靶区进行校准，

3. 地面异常查证

3.1 工作方法

断裂的密度和速度整体上比围岩的速度和密度低，因此在 L1 测线上地震频率谐振剖面视波阻抗值整体上表现比围岩地层低或变化较大，根据此特征在 L1 测线上结合已知资料显示的 F27、F28 几处断层在解译图中均有体现且对应性较好，均为逆断层，并推测出 F1-1、F2-1、F2-2 断裂。

L1 线在 11300 点位处有已知见矿钻孔 ZK2508，其见矿深度为标高 300m-340m ，L1 线波阻抗解译图推断解译的含磷矿地层与已知钻孔基本吻合，推断解译的含磷矿地层往深部具有一定的延深，建议对推断的深部含磷地层进行钻探验证。

图10 L1 测线视波阻抗反演剖面解释图

图11 L2 测线视波阻抗反演剖面解释图

L2 线地面工作成果 （ 图 11），L2 线视波阻抗解译图与 L1 线具有很大的相似性，其推断解译的地层、构造也与 L1 线基本一致，详见图11，这里不再赘述。

L2 线在 21100 点位处有已知见矿钻孔 ZK2902，其见矿深度为标高 600m-652m ，L2 线波阻抗解译图推断解译的含磷矿地层与已知钻孔基本吻合，推断解译的含矿地层往深部具有一定的延 深，建议对推断的深部磷矿层进行钻探验证。

4 结束语

远程卫星探测的核心目的是快速高效圈定找矿线索，缩小找矿靶区，在磷矿区试验性使用靶向超弱核磁共振探测技术共圈定19 处磷矿异常靶区为参考靶区，为下一步的地质勘查工作提供了找矿参照依据。

针对靶向超弱核磁共振探测探测成果，通过地震频率谐振勘探，结合收集的以往成果资料及远程卫星探测成果，对工作区地层、构造分布特征进行了划分，尤其是含矿地层震旦系陡山沱组地层的发育特征及分布特征进行了阐述，对查明靶向超弱核磁共振探测异常深部矿体赋存特征起到了很好的指导性作用。

通过地震频率谐振勘探剖面特征并结合地质资料可见，本次成果与已知地质信息较为吻合，证明了本方法的有效性，可以为该矿区今后的生产探矿提供 指导。

远程卫星探测的核心目的是快速高效圈定找矿线索，缩小找矿靶区，再结合地面异常查证工作，期望能快速为下一步的地质勘查工作提供了找矿依据。

在磷矿区使用该靶向超弱核磁共振探测圈定了找矿靶区，并结合地面探测技术手段，查明了深部磷矿体的赋 存特征，结果与已知钻探对比基本一致，说明基于遥感卫星的靶向超弱核磁共振探测技术在磷矿试验性运用案例中取得了较好的地质效果。

参考文献：

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Abstract： Targeted ultra-weak nuclear magnetic resonance （NMR） detection technology based on remote sensing satellites is a type of microlepton technology and represents a completely novel detection method. Currently， it is primarily used for exploring underground energy and mineral resources， offering scientific， economic， rapid， accurate， and direct detection of mineral elements.

In the Fuquan Phosphate Mining Area of Guizhou Province， this technology was employed to delineate prospecting target zones. Combined with ground-based seismic frequency resonance detection， it successfully identified the occurrence characteristics of deep phosphate ore bodies. The results showed strong consistency with existing drilling data， demonstrating that the satellite-based targeted ultra-weak NMR detection technology achieved favorable geological outcomes in the exploration of phosphate deposits in Fuquan， Guizhou.

Key words： Targeted Ultra-Weak Nuclear Magnetic Resonance （NMR）; Micro-Lepton; Detection Technology; Seismic Frequency Resonance; Phosphate Deposit

作者简介：XX（19XX-），男，工程师，XX 年毕业于XX，XX学位，主要从事 XX 工作。E-mail：XX