金屬礦產(chǎn)勘查中地質(zhì)找礦技術(shù)研究

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摘要:在我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中，礦產(chǎn)資源作為基礎(chǔ)資源發(fā)揮了巨大的作用。經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展對(duì)于礦產(chǎn)資源的需求量逐步上升，當(dāng)前礦產(chǎn)資源開發(fā)和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要量之間的矛盾，進(jìn)一步強(qiáng)化了金屬礦產(chǎn)資源的勘查力度。地質(zhì)找礦技術(shù)的應(yīng)用及革新，最大限度發(fā)揮了礦產(chǎn)資源豐富的優(yōu)勢。本文圍繞著傳統(tǒng)地質(zhì)找礦技術(shù)及其弊端、革新展開了探討研究。

關(guān)鍵詞:金屬礦產(chǎn)勘查；地質(zhì)找礦技術(shù)；發(fā)展創(chuàng)新

工業(yè)作為國民經(jīng)濟(jì)體系中不可或缺的組成部分，自身的持續(xù)健康發(fā)展需要依賴于礦產(chǎn)資源的穩(wěn)定持續(xù)供應(yīng)。當(dāng)前，我國十分關(guān)注礦產(chǎn)資源勘探技術(shù)的創(chuàng)新，在當(dāng)前淺層礦產(chǎn)資源開發(fā)接近警戒數(shù)值的前提下，傳統(tǒng)的金屬礦產(chǎn)勘查技術(shù)在深層金屬礦產(chǎn)資源勘察中逐漸暴露出一些問題。故此，針對(duì)傳統(tǒng)地質(zhì)找礦技術(shù)做出進(jìn)一步為完善，能夠有效開發(fā)利用我國境內(nèi)分布較深的金屬礦產(chǎn)資源，促進(jìn)我國工業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展。

1.國內(nèi)金屬礦產(chǎn)資源分布現(xiàn)狀

我國是國際上少數(shù)幾個(gè)礦產(chǎn)資源種類分布較為齊全，且具備較高礦產(chǎn)自給程度的國家。即便是我國幾種金屬礦產(chǎn)資源的總儲(chǔ)量位居世界前列，但人均礦產(chǎn)資源占有量排名靠后。我國的金屬礦產(chǎn)資源分布現(xiàn)狀可以從如下兩個(gè)方面進(jìn)行分析。第一，黑色金屬礦產(chǎn)資源。這類礦產(chǎn)資源主要包括鐵、錳、鉻三類。我國的鐵礦資源分布呈現(xiàn)集中趨勢，以東北、華東、中南、華北四個(gè)地區(qū)為主要分布區(qū)域，全國12個(gè)省及直轄市已經(jīng)探明的鐵礦資源儲(chǔ)量為514億噸，共計(jì)占據(jù)整體鐵礦資源的86.5%。錳礦則是集中分布在廣西及湖南地區(qū)，僅這兩個(gè)省的錳礦儲(chǔ)量就分別占據(jù)了我國抱有錳礦儲(chǔ)備量的38%、18%，保有儲(chǔ)備量為2.15億噸、1.03億噸。國內(nèi)的鉻礦集中分布在我國的西藏、西北地區(qū)，這兩個(gè)地區(qū)的鉻礦保有儲(chǔ)備量為825萬噸，占據(jù)國內(nèi)總體鉻礦保有儲(chǔ)備量的84.3%。第二，有色金屬礦產(chǎn)資源分布。我國有色金屬礦產(chǎn)資源中的銅、鋁、鉛、鋅、錫、鎳、銻、汞、鎂及鈦產(chǎn)量位居世界第一。由于本文篇幅有限，僅針對(duì)前三類有色金屬礦產(chǎn)資源的分布進(jìn)行分析。我國銅礦總保有儲(chǔ)備量為6343萬噸，且分布在除天津、香港至外的各個(gè)省市中。鋁土礦總保有儲(chǔ)備量為22.7億噸，且集中分布在華北、西南地區(qū)的共計(jì)19個(gè)省市中。我國的鉛鋅礦資源儲(chǔ)備量較為豐富，除去天津、上海、香港之外的各個(gè)地區(qū)均有分布，且鉛、鋅的總保有儲(chǔ)備量分別達(dá)到了3572萬噸、9384萬噸［1］。

2.金屬礦產(chǎn)勘察工作中傳統(tǒng)地質(zhì)找礦技術(shù)主要類型

2.1物理性質(zhì)勘查技術(shù)。傳統(tǒng)的地質(zhì)物理找礦技術(shù)適用于分布在淺層地表的金屬礦產(chǎn)勘察?？梢约?xì)分為幾類：第一，地面瞬變電磁勘查技術(shù)。金屬礦產(chǎn)勘察工作的主要內(nèi)容就是精準(zhǔn)確定金屬礦產(chǎn)資源的位置，這一技術(shù)可以通過和金屬礦的反饋模擬效果結(jié)合完成這一工作內(nèi)容。在實(shí)際操作的時(shí)候，需要使用專業(yè)儀器接受來自金屬礦的電磁感應(yīng)信號(hào)反饋，并借助計(jì)算機(jī)分析全部信號(hào)找出金屬礦的反饋信號(hào)，并以此為基礎(chǔ)，對(duì)金屬礦的分布位置及其礦源進(jìn)行判斷［2］。第二，地震勘察技術(shù)。這一技術(shù)是利用不同礦產(chǎn)資源在地震波下出現(xiàn)的反射現(xiàn)象差異來確定金屬礦產(chǎn)資源的分布及位置。其最大的優(yōu)勢就是能夠提高礦產(chǎn)資源勘察工作的效率。2.2化學(xué)性質(zhì)勘察技術(shù)。由于礦產(chǎn)資源是在地殼運(yùn)動(dòng)過程中，經(jīng)過諸多化學(xué)反應(yīng)成形的，可以使用化學(xué)性質(zhì)的找礦技術(shù)。可以細(xì)分為幾類：第一，土壤化學(xué)測量技術(shù)。這一技術(shù)可以通過分析金屬礦體周邊的土壤，在全面分析出其中金屬元素種類及含量的前提下，判斷地下存在金屬礦產(chǎn)資源與否，故此金屬礦產(chǎn)資源的準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)率有一定保障。第二，吸附電、烴化勘探技術(shù)。這一技術(shù)的產(chǎn)生原理就是在金屬礦成形過程中，可溶性的金屬離子會(huì)逐漸積累，并會(huì)在地下壓力的影響下，逐漸滲透到深層礦物周邊土壤中。在實(shí)踐操作的時(shí)候，就是在采集特定區(qū)域土壤樣品之后，通過一系列的化學(xué)、通電分析，得出金屬離子的特性，并以此為基礎(chǔ)判斷出目標(biāo)區(qū)域的金屬礦的分布狀況［3］。

3.傳統(tǒng)地質(zhì)找礦技術(shù)暴露出的弊端傳

統(tǒng)地質(zhì)找礦技術(shù)在深層金屬礦產(chǎn)勘查過程中，或多或少暴露出了一些問題。對(duì)于物理金屬礦產(chǎn)勘查技術(shù)而言，因?yàn)榻饘俚V產(chǎn)附近的勘查區(qū)域地質(zhì)組成相對(duì)較為復(fù)雜，在使用這一技術(shù)的時(shí)候會(huì)遭遇各種類型的問題。比如，在勘察區(qū)地質(zhì)組成較為復(fù)雜的金屬礦產(chǎn)資源周圍使用地震法進(jìn)行勘查，很容易影響到地震波的傳輸，最終帶來無法精準(zhǔn)定位金屬礦具體分布區(qū)域的問題。對(duì)化學(xué)金屬礦產(chǎn)勘察技術(shù)而言，由于在勘察工作中需要對(duì)多種因素進(jìn)行全面考慮，各個(gè)地區(qū)之間的地質(zhì)差異是其中的重要因素之一，且目標(biāo)區(qū)域的周邊地質(zhì)資源分配也會(huì)因?yàn)橹T多因素的影響，最終帶來勘察人力、物力浪費(fèi)的問題。金屬礦產(chǎn)本身的化學(xué)特征和金屬元素一般都是由其周邊的環(huán)境所決定的，在這種情況下，為了更加精準(zhǔn)獲取到金屬礦產(chǎn)資源的分布位置，必須要經(jīng)過周密的計(jì)算分析，以便保障最終獲得精準(zhǔn)有效的數(shù)據(jù)結(jié)果。電法勘查技術(shù)在使用的過程中，需要特定的條件方才能產(chǎn)生能量的反饋，進(jìn)一步幫助勘查人員通過分析反饋信息定位金屬礦產(chǎn)資源的分布位置。如若在金屬礦產(chǎn)周邊地質(zhì)組成中含有較為豐富的巖石，很容易產(chǎn)生障礙能量反饋，對(duì)勘查人員的結(jié)果數(shù)據(jù)分析產(chǎn)生影響［4］。

4.當(dāng)下地質(zhì)找礦技術(shù)創(chuàng)新改革方向分析

4.1與GPS定位技術(shù)的融合應(yīng)用。當(dāng)下GPS技術(shù)的深入持續(xù)發(fā)展，也為金屬礦產(chǎn)資源勘查工作提供了全新的技術(shù)創(chuàng)新方向，這一技術(shù)在信息采集中得到了較為廣泛的應(yīng)用，取得了相對(duì)理想的應(yīng)用效果，逐漸發(fā)展成為一種主要的信息采集方式。GPS技術(shù)可以借助衛(wèi)星系統(tǒng)開展無線電導(dǎo)航定位，為金屬礦產(chǎn)勘察人員提供精準(zhǔn)度較高的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)。這一技術(shù)在金屬礦產(chǎn)資源勘查工作中的應(yīng)用，可以顯著提高相關(guān)信息收集的效率。在今后融合GPS技術(shù)創(chuàng)新地質(zhì)找礦技術(shù)的過程中，需要將以GPS系統(tǒng)作為基礎(chǔ)，建立一個(gè)融合信號(hào)監(jiān)測、接收等在內(nèi)的系統(tǒng)化監(jiān)測體系［5］。這一體系的主要工作原理是巖石礦物質(zhì)中的物理結(jié)構(gòu)、化學(xué)成分維持在相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)，故此這些物質(zhì)的光譜吸收特點(diǎn)較為穩(wěn)定。在一般情況下，礦物質(zhì)的差異也會(huì)引發(fā)輻射能力之間的差異，勘查人員可以接受波普設(shè)備測定目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的樣本巖石光譜曲線，隨后將測量得到的結(jié)果和數(shù)據(jù)資源庫中既存光譜結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，便可有效判斷測定區(qū)域內(nèi)包含的金屬礦產(chǎn)資源種類。同時(shí)，得到的光譜曲線結(jié)果也可以通過分析轉(zhuǎn)換，將目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的金屬礦產(chǎn)物理結(jié)構(gòu)做出詳細(xì)呈現(xiàn)，以便為后續(xù)的金屬礦產(chǎn)資源勘查提供更為明確的依據(jù)，圖1展示了借助GPS系統(tǒng)得到的金屬礦產(chǎn)勘探平面示意圖。GPS技術(shù)在金屬礦產(chǎn)資源勘查中的應(yīng)用，可以將精準(zhǔn)度較高的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)以及經(jīng)過分析轉(zhuǎn)化之后的物理結(jié)構(gòu)組成詳細(xì)呈現(xiàn)在勘察人員眼前，顯著提高技術(shù)礦產(chǎn)資源勘查工作效率。4.2地、化、物相互約束技術(shù)。金屬狂插是在地殼運(yùn)動(dòng)的過程中經(jīng)過諸多化學(xué)反應(yīng)而形成的，故此其附近的地質(zhì)條件相對(duì)較為復(fù)雜。在我國礦產(chǎn)資源需求逐漸增大，且淺層金屬礦產(chǎn)資源開采水平接近警戒數(shù)值的前提下，需要重視對(duì)深部金屬礦產(chǎn)資源的勘查與開采。但由于這些金屬礦產(chǎn)資源分布在距地表較遠(yuǎn)的地層中，勘查開采難度有所提高，需要對(duì)地質(zhì)找礦技術(shù)做出進(jìn)一步的創(chuàng)新。對(duì)于那些老礦區(qū)深部以及覆蓋區(qū)的定位預(yù)測，可以使用地、化、物相互約束的技術(shù)方法。我國金屬礦產(chǎn)資源分布出現(xiàn)的不均勻現(xiàn)象，與持續(xù)的地殼運(yùn)動(dòng)以及其他自然因素的共同影響有著較為緊密的聯(lián)系，也很容易出現(xiàn)開采不足的情況。一定數(shù)量的沒有任何利用價(jià)值的物質(zhì)，但這些物質(zhì)在礦山資源開采的過程中卻同樣會(huì)浪費(fèi)人力以及物力資源。所以在開采深層礦產(chǎn)資源之前，需要詳細(xì)分析了解礦產(chǎn)物質(zhì)組成，提高礦產(chǎn)資源的開采效率，換言之，全面分析了解礦產(chǎn)資源具備的理化特性。這一視乎便能夠從有機(jī)污染物機(jī)金屬有機(jī)化合物的層面入手，通過使用地球化學(xué)重金屬分析測試技術(shù)，對(duì)金屬礦產(chǎn)構(gòu)成及理化特性進(jìn)行全面分析，顯著提高金屬礦產(chǎn)勘察工作效率。但該項(xiàng)技術(shù)無法精準(zhǔn)確定礦床的實(shí)際位置，需要在進(jìn)行進(jìn)一步的完善及創(chuàng)新。4.3遙感技術(shù)與地質(zhì)找礦的融合。一般情況下，遙感技術(shù)在地質(zhì)方面應(yīng)用的主要表現(xiàn)就是地質(zhì)制圖，能夠詳細(xì)再現(xiàn)目標(biāo)區(qū)域的地質(zhì)狀況，為礦產(chǎn)資源的勘查、開采工作提供精準(zhǔn)的探尋數(shù)據(jù)。今后的地質(zhì)找礦技術(shù)的創(chuàng)新可以和遙感技術(shù)進(jìn)行結(jié)合。當(dāng)下二者融合產(chǎn)生的地質(zhì)找礦技術(shù)就是多光譜遙感識(shí)別信息提取技術(shù)。多光譜遙感技術(shù)可以根據(jù)影像形態(tài)、結(jié)構(gòu)以及光譜特性的差別對(duì)地物進(jìn)行有效的判斷，這種特性也進(jìn)一步擴(kuò)展了遙感的信息量。多光譜遙感技術(shù)采用的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)源包括了MSS、ETM+、SPOT等。因?yàn)檫@一技術(shù)會(huì)受到波譜和空間分辨率的影響，使得這些數(shù)據(jù)源在金屬礦產(chǎn)資源勘查工作應(yīng)用中暴露出局限性。當(dāng)下應(yīng)用較為廣泛的CBERS-02/02B多光譜數(shù)據(jù)，其空間分辨率為9.5m，并且具備較為理想的幾何配準(zhǔn)效果，被主要應(yīng)用在農(nóng)業(yè)綠地的動(dòng)態(tài)監(jiān)測、制圖等諸多方面，少會(huì)應(yīng)用到地質(zhì)找礦工作中，目前可以查詢到的成果是控礦斷裂帶以及花崗巖鈾礦田的勘查［6］。除此之外，這一技術(shù)的ALOS遙感數(shù)據(jù)也尚未廣泛應(yīng)用到金屬礦產(chǎn)資源勘察工作中，而是在測圖、災(zāi)害監(jiān)測等領(lǐng)域中發(fā)揮了重要作用。當(dāng)前，ASTER遙感數(shù)據(jù)在金屬礦產(chǎn)資源勘察中得到了一定的應(yīng)用。這一遙感數(shù)據(jù)在波段數(shù)量、涵蓋范圍等方面有著較大的應(yīng)用優(yōu)勢，與ETM+遙感數(shù)據(jù)相比，ASTER遙感數(shù)據(jù)在提取礦化蝕變信息上效果更佳，基本與野外環(huán)境中的地質(zhì)環(huán)境維持一致。除此之外，遙感技術(shù)也可以和生物地球進(jìn)行融合，形成遙感生物地球化學(xué)找礦技術(shù)，主要是為了更好地處理植被覆蓋茂盛地區(qū)的隱伏礦床勘探工作問題。這一技術(shù)具有視野廣闊、精準(zhǔn)快速等諸多優(yōu)勢，能夠在大面積區(qū)域內(nèi)預(yù)測、尋找金屬礦產(chǎn)的位置。在植被覆蓋率較高的地區(qū)使用這一技術(shù)勘探金屬礦產(chǎn)資源的時(shí)候，可以在提取異常植被信息的基礎(chǔ)上，通過數(shù)據(jù)的分析獲得與金屬礦產(chǎn)資源相關(guān)的礦化信息［7］。這項(xiàng)技術(shù)為我國植被覆蓋茂密地區(qū)的礦化信息精準(zhǔn)、快速獲取提供了全新的技術(shù)支撐。但這一技術(shù)在運(yùn)用的時(shí)候，需要全面各項(xiàng)干擾因素帶來的影響，比如目標(biāo)檢測區(qū)域的土壤PH值、植物的生存環(huán)境質(zhì)量都屬于此類影響因素?？偠灾?dāng)前遙感技術(shù)和地質(zhì)找礦技術(shù)的融合創(chuàng)新已經(jīng)成為一種發(fā)展趨勢，并且在未來，這項(xiàng)技術(shù)在得到完善之后，將會(huì)憑借巨大的應(yīng)用優(yōu)勢被廣泛應(yīng)用在金屬礦產(chǎn)資源探查中。4.4低頻電磁找礦技術(shù)的創(chuàng)新。我國的淺層金屬礦產(chǎn)資源剩余可供開采量相對(duì)較少，深層金屬礦產(chǎn)資源的開發(fā)勢在必行。但由于深層金屬礦產(chǎn)所處地質(zhì)環(huán)境較為復(fù)雜，在無形中提升了找礦工作的難度，傳統(tǒng)的電法找礦技術(shù)不再適用于這一環(huán)境。為此，處于有效開深層礦產(chǎn)資源的考慮，相關(guān)人員逐漸開發(fā)出低頻電磁地質(zhì)找礦技術(shù)。這一技術(shù)就是借助金屬礦產(chǎn)種類差別造成的低頻電磁波發(fā)射波長及信號(hào)的差異，來有效辨別金屬礦層和地表之間的距離，以便為合理開發(fā)深層金屬礦產(chǎn)資源奠定基礎(chǔ)。同時(shí)，在勘察尋找金屬礦產(chǎn)的工作中，如果遭遇到了礦區(qū)上層地區(qū)土層較厚的問題，就導(dǎo)致發(fā)射波無法精準(zhǔn)捕捉。如此，便可以通過使用透射波有效穿透土層收集金屬礦層與地表距離等數(shù)據(jù)信息，為金屬礦產(chǎn)資源合理開發(fā)提供較為精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)信息支撐。

5.總結(jié)

我國金屬礦產(chǎn)資源的開采和利用對(duì)工業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展而言有著十分重要的價(jià)值。而在當(dāng)前我國淺層地表金屬礦產(chǎn)資源開采量到達(dá)極限的情況下，需要通過地質(zhì)找礦技術(shù)和GPS技術(shù)、遙感技術(shù)的融合創(chuàng)新來有效的發(fā)現(xiàn)位于深層地表下的金屬礦產(chǎn)資源。并且為了確保金屬礦產(chǎn)資源勘探工作效率和質(zhì)量的進(jìn)一步提高，也需要在培育專業(yè)人員團(tuán)隊(duì)的同時(shí)，對(duì)有關(guān)的勘探設(shè)備做出進(jìn)一步的優(yōu)化和升級(jí)，確保整個(gè)金屬礦產(chǎn)勘探工作能夠迅速有質(zhì)量的落實(shí)。

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作者:鄧佳 繆建普 單位:河北省地礦局第三地質(zhì)大隊(duì)