石头会说话：物探技术如何破译岩石密码指引寻矿之路

摘要：地球上的岩石由一种或多种矿物按照特定规律组合构成，是支撑人类文明的物质基础。虽然地表仅有10%-30%的岩石裸露，但地球物理勘探技术可通过重力、磁法、电法、地震、放射性等多种手段，构建多场耦合观测体系，利用多参数数据联合反演技术，实现隐伏矿体的精准定位。未来，随着人工智能技术的加入，地球物理勘探将不断提升矿产资源预测精度，为矿产资源开发提供科学支撑。

关键词：地球物理勘探；重力勘探；磁法勘探；电法勘探；地震勘探

你知道吗？我们脚下的大地其实是由无数块“石头积木”搭建而成的！这些名为岩石的天然集合体，是由一种或多种矿物按照特定规律组合而成的。它们不仅构成了地球的坚硬外壳，更像是搭建地球大厦的“砖块”。

这些看似普通的石头里，藏着人类文明发展的关键钥匙。我们日常生活中使用的金属工具、建造房屋的石材、电子设备里的稀有元素，都来自岩石中的矿物宝藏。可以说，每一件工业产品背后，都有矿物在默默发挥作用。

不过，这些宝藏可不是随随便便就能找到的。虽然陆地几乎全部由岩石构成，但真正裸露在地表的岩石仅占陆地面积的10% ～ 30%。大部分宝藏都被土壤、植被和水体层层覆盖，就像被大自然藏起来的礼物。如何找到这些隐藏的宝藏呢？让我们看看科学家有哪些神奇妙招来发现它们！

一、重力勘探：给地球“称重”找矿脉

地球的重力场会因为地下密度不同而变化。比如石油密度小会让重力值变轻，而金属矿密度大会让重力值变重。通过精密仪器测量这些重力差异，就能像给地球称重一样，发现隐藏的矿藏。

重力异常梯度带往往对应深大断裂带或岩性接触界面。这些构造薄弱带既是成矿流体的运移通道，又是矿质沉淀的有利场所。如图2所示，剩余重力高、低异常周边的构造-岩性-流体耦合系统是成矿的关键控制因素，是寻找隐藏矿脉的关键区域。

二、磁法勘探：用“超级磁铁”扫描大地

有些矿物天生是“磁铁控”，比如磁铁矿。通过高精度磁力仪在地面扫描，就像用吸铁石寻找散落的钉子。这种方法特别适合在草原或沙漠快速普查，能快速定位富含磁性矿物的区域，成本低、效率高，如同给大地做了次“全身磁检”。

三、电法勘探：给大地做“心电图”

除了密度、磁性以外，不同矿物导电能力也天差地别！硫化物矿体像金属导线一样属于高导体，而盐矿则像橡胶一样绝缘。向地下通电后，通过分析电流特征，就能像医生看心电图一样，找出地下的“导电异常区”——可能就是矿体所在之处。

如图6所示，低阻、高极化异常作为金属硫化物矿床的典型地球物理响应特征，其发育区域通常指示成矿有利地段，是开展隐伏矿脉定位预测的关键靶区。

四、地震勘探：声波绘制“地质3D地图”

通过人工震源（如炸药、气枪或可控震源）或天然震源产生弹性波，这些波穿透土层后向地下传播，遇到不同岩性（如矿体与围岩）的密度、弹性模量等参数差异会导致波速变化，形成反射、折射和面波等复合波场。接收这些回波，通过共反射点叠加、偏移归位等处理技术，压制干扰波并提高信噪比，最终形成反映地下构造形态的地震时间剖面。该方法具有探测深度大（可达数千米）、分辨率高（百米级）的优势，甚至连几厘米厚的岩体构造都能看清，尤其适用于隐伏矿体的空间定位。其工作原理类似于医学超声成像，可形象地称为“给地球做B超”。

五、放射性勘探：追踪隐形的“发光者”

基于天然放射性元素（如铀、钍、钾）及其衰变产物在岩石中的分布规律，通过探测器捕捉这些γ射线、α粒子等放射性信号，识别矿体的空间位置。

六、地热勘探：用温度“嗅”出线索

有些矿体氧化时会悄悄发热，就像地下藏了暖宝宝。地热勘探通过测量地表温度异常，间接定位深部矿体，比如斑岩铜矿常伴随热液活动。

七、技术“组合拳”：多兵种联合作战

岩石间存在的物性差异是地球物理异常场产生的基础，也是开展地球物理勘探的前提。然而，地球物理勘探方法普遍存在多解性难题，例如：重力勘探中，山区重力低异常可能是地形抬升导致的岩石圈减薄，也可能是赋存隐伏低密度矿体；磁法勘探时，人工设施（如铁轨、金属管道）可能会引入强磁干扰，当地下金属巷道密集时，磁测数据会出现大量假异常；电法勘探中，石墨化地层、充水断层也可能产生低阻、高极化异常响应。

矿物的形成与赋存受多源地质条件控制，单一物探技术难以满足精准定位需求。通过构建多场耦合观测体系，利用重力、磁法、电法等多参数数据联合反演技术，可有效约束模型解空间，降低多解性程度，从而提升隐伏矿体定位精度。

随着科学技术的飞速发展，人工智能技术正在加入矿产勘查的战场，凭借其强大的自主学习能力以及对海量数据的高效分析处理，今后能够有效提升物探技术对矿产资源预测的精准度。

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基金项目：地调项目“内蒙古固阳-大佘太一带金矿重点调查区调查评价”；项目编号：DD20243037。

作者简介：邢怡（1983— ），女，汉族，天津人，高级工程师，硕士研究生，主要从事地球物理勘查与综合研究工作。