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        礦產(chǎn)地質(zhì)勘查理論及技術(shù)方法的研究

        2021-03-11 11:42:12趙東博
        世界有色金屬 2021年22期
        關(guān)鍵詞:物化礦產(chǎn)成礦

        趙東博

        (中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心遼寧總隊(duì),遼寧 沈陽 110004)

        礦產(chǎn)地質(zhì)勘查以找礦、評價(jià)礦產(chǎn)價(jià)值為核心目標(biāo)??辈檫^程較為復(fù)雜,不僅需要識別、篩選出具有可開發(fā)、利用價(jià)值并且對人類有益的礦產(chǎn),還需要分析成礦規(guī)律、預(yù)測礦產(chǎn)開采可能對周邊環(huán)境帶來的負(fù)面影響。在礦產(chǎn)地質(zhì)勘查過程中涉及到諸多特殊的技術(shù)方法,主要原因在于部分礦產(chǎn)處于難以被發(fā)現(xiàn)的狀態(tài),周邊自然環(huán)境與地質(zhì)條件復(fù)雜多變,判斷或勘查失誤、信息獲取不全面等都會影響勘查結(jié)果的精準(zhǔn)性、科學(xué)性。

        近年來我國在礦產(chǎn)地質(zhì)勘查理論及技術(shù)方面獲得了重大研究突破,新技術(shù)、新手段及新儀器設(shè)備也被廣泛應(yīng)用于礦產(chǎn)地質(zhì)勘查工作實(shí)踐中,進(jìn)一步推廣前沿、先進(jìn)并且經(jīng)過實(shí)踐論證的理論、技術(shù)方法,對于我國礦產(chǎn)地質(zhì)勘查領(lǐng)域的高質(zhì)量發(fā)展具有重要意義。

        1 礦產(chǎn)地質(zhì)勘查理論基礎(chǔ)

        礦產(chǎn)地質(zhì)勘查工作中應(yīng)用最為廣泛、較為成熟的理論為同位成礦理論。同位成礦理論以重要型、巨大型成礦區(qū)帶,超大型及巨型礦床形成規(guī)律為依據(jù),經(jīng)過實(shí)踐研究與歷史數(shù)據(jù)挖掘了解到,成礦年代、類型、礦種具有明顯差異的情況下成礦區(qū)帶及大規(guī)模礦床的形成均具有同位成礦的規(guī)律,簡言之,沿成礦區(qū)帶向深入探尋,能夠找到同類或不同類、同礦種或不同礦種的新礦床。因此國內(nèi)外有色金屬礦產(chǎn),絕大部分集中在上述所說的大規(guī)模成礦區(qū)帶、礦床之中[1]。

        同位成礦理論在礦產(chǎn)地質(zhì)勘查中的應(yīng)用具有一定的邊界條件。首先,具備相對穩(wěn)定的成礦環(huán)境與熱活動中心。熱力作用是促成礦物質(zhì)遷移的關(guān)鍵性因素,在大型、超大規(guī)模礦床形成的過程中,成礦熱活動中心一般穩(wěn)定連續(xù)存在,在準(zhǔn)備、發(fā)展直至礦床形成的各個(gè)階段,成礦熱活動中心內(nèi)均有攜帶各種成礦物質(zhì)的成礦熱液(氣液)朝向同一空間部位遷移,最終積淀成礦。成礦熱活動中心的形成與巖漿活動相關(guān),尤其是上地殼巖漿房,其存在會為礦物質(zhì)的遷移提供熱源與熱力作用。其次,成礦物質(zhì)來源豐富。幔源、殼源、幔源與殼源兼具是成礦物質(zhì)的重要來源。研究表明,幔源巖漿富含成礦物質(zhì),在上侵與深部分異中可以為成礦創(chuàng)造有利條件,且當(dāng)成礦元素相似的板塊俯沖到上地幔后,能夠顯著提升成礦元素的富集強(qiáng)度,且當(dāng)幔源與殼源含有相似成礦物質(zhì)時(shí),容易形成巨型、超大規(guī)模礦床。

        2 礦產(chǎn)地質(zhì)勘查技術(shù)方法

        傳統(tǒng)礦產(chǎn)地主勘查工作以直接觀察為主,依靠專業(yè)人員的經(jīng)驗(yàn)及其敏銳的洞察力發(fā)現(xiàn)裸露在外并且具有明顯特征的礦床。

        隨著社會對礦產(chǎn)資源需求量的顯著提升,傳統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)難以適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展并呈現(xiàn)出明顯的滯后性與局限性,當(dāng)前礦產(chǎn)地質(zhì)勘查以減少勘查鉆進(jìn)為主要目標(biāo),對新技術(shù)、新設(shè)備的利用率顯著提升,但難度明顯提高,因此有必要學(xué)習(xí)礦產(chǎn)地質(zhì)勘查領(lǐng)域新知識、接受新理論并于實(shí)踐中探索新的技術(shù)方法。

        2.1 物化探技術(shù)

        物化探是一種借助于對各類天然物質(zhì)的有效測量以明確地質(zhì)結(jié)構(gòu)與礦產(chǎn)分布的礦產(chǎn)地質(zhì)勘查技術(shù),主要包括巖石測量技術(shù)(分析巖石樣本化學(xué)元素含量及地球化學(xué)特征并挖掘地球化學(xué)異常);土壤測量技術(shù)(分析土壤內(nèi)微量元素含量,明確礦種,適用于微粒性金屬礦產(chǎn)資源勘查);水系沉淀物測量技術(shù)(分析淤泥、細(xì)砂內(nèi)微量元素含量,明確地質(zhì)結(jié)構(gòu)與礦種)[2]。

        在礦產(chǎn)地質(zhì)勘查中應(yīng)用物化探技術(shù)需要把握三大要點(diǎn):其一為遵循物化探技術(shù)應(yīng)用基本原則,即專業(yè)性、精準(zhǔn)性與真實(shí)性,礦產(chǎn)地質(zhì)勘查全過程需要由專業(yè)人員負(fù)責(zé),尤其是在信息處理與分析中需要對礦區(qū)周邊環(huán)境、地質(zhì)條件等進(jìn)行預(yù)測分析,并且需要秉承實(shí)事求是的觀念。其二,深入研究成礦地質(zhì)條件。在應(yīng)用物化探技術(shù)開展礦產(chǎn)地質(zhì)勘查工作時(shí),要認(rèn)識到成礦條件的復(fù)雜性與多變性,解釋某一地球物化異常時(shí)需要綜合考慮多方面因素,盡量剔除冗余、無效的地質(zhì)因素,以此避免誤判。其三,關(guān)注誤差達(dá)到最小化。物化探技術(shù)是獲取礦產(chǎn)地質(zhì)信息的支撐力量,在全面采集信息后需要對其進(jìn)行深入挖掘與分析,以誤差最小化為目標(biāo)提升礦產(chǎn)地質(zhì)勘查的科學(xué)性。以電阻率斷面(如下圖1所示)分析為例,圖中電阻率斷面顏色變化不平緩,深色區(qū)域表示有異常狀況的高阻地帶,上部對應(yīng)的分布等值線不均勻,結(jié)合專業(yè)知識可以判斷出在低電阻區(qū)域內(nèi)存在充水?dāng)鄬印?/p>

        圖1 電阻率斷面示意圖

        2.2 新型V8技術(shù)

        新型V8技術(shù),即多功能電測技術(shù)。具有發(fā)射功率大、探測深度大、抗干擾性強(qiáng)的優(yōu)勢,適用于地表覆蓋較為嚴(yán)重的礦產(chǎn)地質(zhì)勘查。當(dāng)結(jié)合資料與現(xiàn)有勘查信息了解地層下存在煤炭層或已經(jīng)礦化后,可以借助新型V8技術(shù)進(jìn)行深入勘查。具體方法為:設(shè)置與勘查線重合的多條測線,將測線之間的距離控制在合理的范圍之內(nèi),并根據(jù)所勘查的范圍等確定信息采集所用的頻率。同時(shí),采用自動式的頻點(diǎn)布置方式,借助對時(shí)方法保證各個(gè)頻點(diǎn)在時(shí)間上高度統(tǒng)一。

        根據(jù)勘測區(qū)域繪制的剖面圖上標(biāo)注的長度、實(shí)際勘測確定的區(qū)域面積等進(jìn)行AB偶極的布極,結(jié)合收發(fā)距離精準(zhǔn)確定勘查位置。此外,在初步勘查階段主要勘測地層電性,了解地層的構(gòu)造、發(fā)現(xiàn)低阻區(qū)域,判斷其是否與礦化帶進(jìn)行接觸。確定后設(shè)計(jì)好鉆進(jìn)深度,深入了解低阻區(qū)氣場情況,以此完成礦產(chǎn)地質(zhì)勘查。

        2.3 大數(shù)據(jù)技術(shù)

        礦產(chǎn)地質(zhì)勘查所獲的數(shù)據(jù)具有大數(shù)據(jù)基本特征,即多源異構(gòu)、海量龐雜、價(jià)值與密度雙高。因此可以將大數(shù)據(jù)技術(shù)手段與礦產(chǎn)地質(zhì)勘查技術(shù)聯(lián)用為后續(xù)工作的開展提供數(shù)據(jù)支持。例如,在應(yīng)用物化探技術(shù)開展礦產(chǎn)地質(zhì)勘查工作時(shí),可以構(gòu)建地質(zhì)勘查數(shù)據(jù)庫,從數(shù)據(jù)采集階段開始對數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選與整合,利用大數(shù)據(jù)算法及模型等分析數(shù)據(jù)的集中程度,從重力、磁性、電性、放射性等多層面分析礦產(chǎn)資源存量與開發(fā)利用價(jià)值,在獲取海量信息后還可以基于歷史數(shù)據(jù)、大數(shù)據(jù)系統(tǒng)的自學(xué)習(xí)能力自動化輸出勘查報(bào)告,不僅可以顯著提升地質(zhì)勘查工作效率、避免專業(yè)人員受經(jīng)驗(yàn)及主觀判斷驅(qū)動,還能夠更加深入地分析地質(zhì)勘查數(shù)據(jù),保證地質(zhì)勘查的精準(zhǔn)性與科學(xué)性[3]。

        2.4 瞬變電磁勘探技術(shù)

        瞬變電磁勘探技術(shù)原理為:利用不接地回線或接地電極向地下發(fā)送脈沖式一次電磁場,在一次脈沖間歇期間利用線圈、接地電極等觀測由一次脈沖感應(yīng)的地下渦流產(chǎn)生的二次磁場的空間與時(shí)間分布獲取所需的礦產(chǎn)地質(zhì)勘查信息。瞬變電磁勘探技術(shù)主要包括三種技術(shù)方法:其一為高密度電阻率法,適用于信息量較大的礦產(chǎn)地質(zhì)勘查工作中,將地質(zhì)勘查與剖面分析相結(jié)合,其所具備的多元化裝置、極距通過一次布級便可以獲取海量的勘查信息,并且以比值的形式描述信息之間的關(guān)系,從而勘查到地下的異常情況,具有精度高、速度快、操作簡單等顯著優(yōu)勢;其二為可控源的音頻大地電磁法。相對于傳統(tǒng)的大地電磁勘探法而言,可控源的音頻大地電磁法可以增強(qiáng)信號、擴(kuò)大信號的覆蓋面,尤其是在在控制人工長源上優(yōu)勢明顯,不僅能夠穿透不同阻礙獲取礦產(chǎn)資源的地下信息,提升勘查工作效率,還能避免對其他儀器設(shè)備、工作環(huán)境造成負(fù)面影響,能夠有效降低礦產(chǎn)地質(zhì)勘查人工工作量,節(jié)約礦產(chǎn)地質(zhì)勘查成本;其三為礦山地質(zhì)雷達(dá)法,該方法適用于井下活動、水下活動,能夠勘查水下古礦床位置、凍土帶厚度、探尋地下埋設(shè)物,借助脈沖雷達(dá)系統(tǒng)可以取得明顯且良好的礦產(chǎn)地質(zhì)勘查效果。

        3 結(jié)語

        礦產(chǎn)地質(zhì)勘查以同位成礦為基本理論依據(jù)。近年來,我國在礦產(chǎn)地質(zhì)勘查理論與技術(shù)防范獲得了重大的研究突破,新技術(shù)、新方法如百花齊放,為礦產(chǎn)領(lǐng)域發(fā)展注入了新的活力。物化探技術(shù)借助于對各類天然物質(zhì)的有效測量明確地質(zhì)結(jié)構(gòu)與礦產(chǎn)分布情況;新型V8技術(shù)功能多元且適用性較強(qiáng);大數(shù)據(jù)與傳統(tǒng)礦產(chǎn)地質(zhì)勘查技術(shù)聯(lián)用可以提升工作科學(xué)性;瞬變電磁勘探技術(shù)具有速度快、效率高等顯著優(yōu)勢。在實(shí)際工作中需秉承技術(shù)性與經(jīng)濟(jì)性相統(tǒng)一的原則對上述技術(shù)進(jìn)行合理選擇與組合,以此提升礦產(chǎn)地質(zhì)勘查工作質(zhì)量。

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