宋海濤，謝國(guó)峰，林建明

（江蘇省有色金屬華東地質(zhì)勘查局，江蘇 南京 210007）

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，金屬礦產(chǎn)資源的大量開(kāi)采致使我國(guó)礦產(chǎn)資源的數(shù)量在不斷減少。同時(shí)，我國(guó)礦產(chǎn)資源分布不均的現(xiàn)狀加劇了資源短缺問(wèn)題的嚴(yán)重性。國(guó)家以及相關(guān)各部門(mén)已經(jīng)加大了其它替代資源的探尋與開(kāi)采力度[1]。位場(chǎng)分離法作為一種常見(jiàn)的尋找金屬礦產(chǎn)資源的方法，在尋找礦產(chǎn)資源活動(dòng)中發(fā)揮著重大的作用，它能夠有效的縮短勘探的時(shí)間，但是在實(shí)際的應(yīng)用中此方法還是存在一些不足。對(duì)此，基于現(xiàn)代的位場(chǎng)分離法而設(shè)計(jì)出一種新的以空間域?yàn)橹鞯男碌膱?chǎng)流分離方法，以?xún)?yōu)化尋找金屬礦產(chǎn)資源的技術(shù)方法，更好的為金屬勘探工作提供方法引導(dǎo)和技術(shù)支持。

在分離法中，傳統(tǒng)的位場(chǎng)分離技術(shù)是分析處理位場(chǎng)數(shù)據(jù)的一項(xiàng)重要工作，它包括同一量綱和不同的量綱，同時(shí)也包括同一位置和不同位置[1]。相同量綱和相同位置的的位置的位場(chǎng)分離法有兩大類(lèi)：空間域和頻率域；不同的量綱和不同的位置的場(chǎng)位分離法主要延拓和各階導(dǎo)數(shù)。

1 位場(chǎng)分離技術(shù)

在位場(chǎng)分離研究領(lǐng)域，相關(guān)科研人員將不同的場(chǎng)，如：電流場(chǎng)、熱流場(chǎng)、氣流場(chǎng)、沉降場(chǎng)、磁場(chǎng)等集體由上而下垂直地置于一個(gè)有著特殊形狀的速度分布的液態(tài)流中。由于該方法的便捷性，同時(shí)具備設(shè)備簡(jiǎn)單、運(yùn)用范圍較廣、耗能低、效率較高等優(yōu)點(diǎn)，具有科學(xué)實(shí)踐意義。

1.1 場(chǎng)流分析法的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

場(chǎng)流分析法是在場(chǎng)流分離的基礎(chǔ)上進(jìn)行分析研究，該系統(tǒng)一般由目標(biāo)載體和注入裝置組成，其中包括分離系統(tǒng)、檢驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)、采集系統(tǒng)、計(jì)算系統(tǒng)等。目標(biāo)載體一般為在勘探地段采集的地質(zhì)樣品，體積較小。分析系統(tǒng)由分析道和分析場(chǎng)加壓裝備構(gòu)成。檢測(cè)分析系統(tǒng)可以由化學(xué)分析儀器或者電子顯微鏡等與計(jì)算機(jī)共同組成。場(chǎng)流分析法作為一種分離分析技術(shù)，可用于分離、提純和收集物質(zhì)中的細(xì)微顆粒，它所適用的樣品包括尺寸從1納米-99微米的大分子、膠狀物和微粒，可以完成對(duì)組成成分較多的物質(zhì)物理特性參數(shù)的測(cè)定，如：質(zhì)量、密度、電阻等。

1.2 場(chǎng)流分析法的應(yīng)用運(yùn)行邏輯

在場(chǎng)流分析法中，首先應(yīng)進(jìn)行分離，由于在不同的地質(zhì)中場(chǎng)流的流道寬度高度不同，因此場(chǎng)流的剖面就近似為二維的空間，分離場(chǎng)向檢測(cè)質(zhì)漂流的方位進(jìn)行重力施加。金屬替代資源中的物質(zhì)樣品組成成分除隨著載體的橫向漂流外在分離場(chǎng)的壓力下，還會(huì)在垂直于流道的緩慢的漂移流動(dòng)。被分析的地質(zhì)樣品被置于流動(dòng)的場(chǎng)流中，由于保持的力度的不同，樣品的組成成分將在不同的時(shí)間段內(nèi)出現(xiàn)在分離道的出口位置。

在場(chǎng)流分析法中，對(duì)樣品的分離是由施加于地質(zhì)采集樣品的加壓場(chǎng)力與地質(zhì)成份本身的排斥力相互作用完成的。加壓于地質(zhì)采集樣的加壓場(chǎng)力促使該成分的組分飄入流道的匯積面，而采集樣本身的排斥力則提供一種反作用力。當(dāng)壓力與排斥力達(dá)到均衡狀態(tài)時(shí)，微顆粒將處于距匯積面有一定距離的方位。因被分離的地質(zhì)采集樣中各個(gè)部分受到的分析場(chǎng)的作用程度異同，樣品中互不相同的成分將處于不同的流速界面。因此，其中受到分離場(chǎng)影響較弱的組成成分距離積聚面較遠(yuǎn)，流動(dòng)力度較大，而受到分析場(chǎng)作用力較大的組成成分則與之相反。由于不同成分間流動(dòng)力度的差異性，它們通過(guò)分離場(chǎng)所消耗的間歇也各不相同。時(shí)間消耗的長(zhǎng)短與不同地質(zhì)的組成成分的特性有關(guān)，根據(jù)這些不同的特征實(shí)現(xiàn)物質(zhì)中不同成分的分析。同時(shí)，也可利用測(cè)定消耗的時(shí)間來(lái)確定與其相關(guān)的特性。

2 對(duì)比試驗(yàn)分析

首先進(jìn)行數(shù)學(xué)模型的計(jì)算檢驗(yàn)，檢驗(yàn)成功之后，對(duì)實(shí)際測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行應(yīng)用檢驗(yàn)。對(duì)四川成都鐵礦資源分布區(qū)的地層進(jìn)行場(chǎng)流分離。在已知的鐵礦區(qū)下方的地質(zhì)巖層中存在多種物質(zhì)。下表為實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組的數(shù)據(jù)對(duì)照：

表1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比表

當(dāng)系數(shù)因子在0.002～0.02之間時(shí)，主要反映的是該地層中的物質(zhì)含有有一部分鐵礦石的分布區(qū)的特征或者在該地層中的物質(zhì)含有一大部分鐵礦石的分布區(qū)的特征；當(dāng)系數(shù)因子在0.0002～0.002時(shí)，該數(shù)據(jù)則較好的反映了該地質(zhì)層面的鐵礦石分布信息。

通過(guò)以上的數(shù)據(jù)可以看出，新型的場(chǎng)流分離法耗時(shí)更短，消耗的成本更低，分離的精確度與傳統(tǒng)的位場(chǎng)分離法相比更高；場(chǎng)流分析法所適用的范圍更廣，通過(guò)系數(shù)因子的數(shù)據(jù)對(duì)比也可以看出場(chǎng)流分析法能夠較好的反映地質(zhì)層面的鐵礦石分布信息。該實(shí)驗(yàn)成功的檢驗(yàn)了場(chǎng)流分析法在勘探金屬礦產(chǎn)資源時(shí)的重大作用，基于位場(chǎng)分離法的場(chǎng)流分析法在地質(zhì)勘探中能夠較好的分離出地質(zhì)中的不同成分，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的計(jì)算就能分離出不同物質(zhì)各自的特征，從而檢驗(yàn)出所勘探的巖層中是否存在金屬礦的接替資源。

3 結(jié)語(yǔ)

縱觀場(chǎng)流分析法在我國(guó)的應(yīng)用，它還處于一種起步階段，雖然該方法的應(yīng)用范圍比較廣泛，但是還未得到更全面的改善，其發(fā)展與改進(jìn)空間仍然較大。然而，場(chǎng)流分析法作為一種全新的勘探金屬礦產(chǎn)接替資源的方法，它其中不包含復(fù)雜的應(yīng)用原理和方程演算公式，并且它對(duì)于所需的計(jì)算機(jī)、探測(cè)儀等其它應(yīng)用設(shè)備的性能以及功能的要求不高，加之該方法的實(shí)施范圍比較廣泛，可以進(jìn)行大規(guī)模的應(yīng)用。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的改進(jìn)與優(yōu)化，場(chǎng)流分析法的精確度與準(zhǔn)確度越來(lái)越高，能夠有效分離出地質(zhì)中不同的成分，從而有利于提高金屬礦產(chǎn)替代資源的開(kāi)采量，從而緩解我國(guó)礦產(chǎn)資源的短缺問(wèn)題。