加快勘探新技術(shù)應(yīng)用 推進(jìn)深部找礦大突破

■ 張 瑩/張超宇

（1.防災(zāi)科技學(xué)院 地震科學(xué)系，河北 三河 065201；2.中國(guó)國(guó)土資源經(jīng)濟(jì)研究院，北京 101149）

礦業(yè)是科學(xué)技術(shù)進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)建設(shè)、社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。我國(guó)正處于經(jīng)濟(jì)上升的關(guān)鍵階段，各類礦產(chǎn)資源十分緊缺，為了保證礦產(chǎn)資源的可持續(xù)開發(fā)，在提倡珍惜地球資源，推動(dòng)節(jié)約、集約利用資源的同時(shí)，必須認(rèn)識(shí)到開展地球深部資源探測(cè)，尋找隱伏礦體勢(shì)在必行。而僅靠傳統(tǒng)的常規(guī)地質(zhì)方法和手段很難在找礦中有所突破，有必要引進(jìn)新的勘查技術(shù)和方法進(jìn)行礦床外圍和深部隱伏礦產(chǎn)的勘查。切實(shí)推進(jìn)找礦突破，保障礦產(chǎn)資源科學(xué)、合理地利用。

1 礦產(chǎn)勘查新技術(shù)簡(jiǎn)介

隨著找礦勘探工作程度的不斷深入，許多露天、近地表易于發(fā)現(xiàn)和利用的礦產(chǎn)資源日趨減少，在地表淺部即第一深度空間（0-500m深度）找到大型礦產(chǎn)的難度越來(lái)越大，為了緩解礦產(chǎn)資源短缺的危機(jī)，必須進(jìn)行深部找礦勘探即第二深度空間（500-2000m深度）找礦勘探。然而傳統(tǒng)方法已無(wú)法滿足大探測(cè)深度、高精度、高分辨率的要求，應(yīng)運(yùn)而生的許多新技術(shù)和新方法突破了目前的找礦瓶頸。

1.1 球物理勘查技術(shù)

根據(jù)我國(guó)50年來(lái)的找礦實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，傳統(tǒng)的電磁法、激發(fā)極化法和重力勘探是地球物理勘探的主要方法。隨著淺部礦不斷減少，在勘探深部礦產(chǎn)資源時(shí)，這些傳統(tǒng)方法由于固有的缺陷，其勘探能力和精度隨著勘探深度的增加急劇下降。為了緩解目前資源短缺的局面，有必要結(jié)合先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)成就，通過地球物理場(chǎng)的效應(yīng)，即高精度的重力場(chǎng)、磁力場(chǎng)、電磁場(chǎng)、地?zé)釄?chǎng)、放射性場(chǎng)和地震波場(chǎng)觀測(cè)來(lái)探索地球深部的隱伏礦產(chǎn)，尤其是迅速加強(qiáng)地球物理勘查新技術(shù)和新方法的支持，采取各種措施加強(qiáng)技術(shù)裝備的投入、提高地球物理裝備和分析測(cè)試儀器的水平，以便充分利用和發(fā)揮高分辨率地球物理場(chǎng)的效能，在地球深部探求更多大型、超大型礦床和多金屬礦集區(qū)。隨著科技水平的不斷提高，傳統(tǒng)物探方法得到長(zhǎng)足發(fā)展，各種物探新方法、新技術(shù)層出不窮，主要包括三維地震技術(shù)、地面高精度重力勘查技術(shù)、地面高精度磁測(cè)技術(shù)、地面瞬變電磁法勘查技術(shù)、可控源音頻大地電磁法、頻譜激電法、井中聲波透視法技術(shù)、地下電磁波法等。

1.2 地球化學(xué)勘查技術(shù)

用于礦產(chǎn)勘查的地球化學(xué)勘查新技術(shù)包括深穿透地球化學(xué)技術(shù)、地球化學(xué)信息的綜合解釋和地球化學(xué)填圖技術(shù)等。1997年第16屆國(guó)際化探大會(huì)期間我國(guó)科學(xué)家謝學(xué)錦和E.M.Cameron首次提出了深穿透地球化學(xué)的概念。隨后在國(guó)際合作項(xiàng)目中深穿透地球化學(xué)在隱伏礦床上方進(jìn)行剖面線測(cè)量取得了一系列重要進(jìn)展，該方法被用于圈定鉆探靶區(qū)方面取得成功。我國(guó)已開始利用該方法并在川西北及東天山取得了巨大的找礦實(shí)效。同時(shí)深穿透地球化學(xué)在信息的捕獲、提取和分析方面發(fā)展了基于lCP—MS的活動(dòng)態(tài)多元素分析方法具有重要意義。超低密度深穿透地球化學(xué)方法可以有效地應(yīng)用于大面積覆蓋區(qū)地球化學(xué)調(diào)查與大型礦集區(qū)評(píng)價(jià)，結(jié)束了覆蓋區(qū)，特別是盆地不能進(jìn)行地球化學(xué)調(diào)查的歷史[1]。

1.3 找礦信息提取和綜合技術(shù)

計(jì)算機(jī)技術(shù)迅速進(jìn)步促進(jìn)了數(shù)學(xué)地質(zhì)方法的發(fā)展，使得隱伏礦體預(yù)測(cè)由定性化逐漸向定量化、準(zhǔn)確化方向推進(jìn)。地理信息系統(tǒng)(GIS)也被引入某些礦區(qū)隱伏礦體的尋找中，并取得了一些成果。隱伏礦體定位預(yù)測(cè)研究正向多元信息化、定量化和自動(dòng)化方向發(fā)展。隱伏礦體綜合預(yù)測(cè)方法，其實(shí)質(zhì)是以綜合信息成礦預(yù)測(cè)理論為指導(dǎo)，以尋找隱伏礦體、難識(shí)別礦體為目標(biāo)，通過捕捉和提取各種與成礦有關(guān)的信息(包括地質(zhì)、地球物理、地球化學(xué)、重砂和遙感等)，并研究其在三維空間的變化規(guī)律及相互制約關(guān)系，建立礦體預(yù)測(cè)綜合信息模型；通過綜合信息成礦預(yù)測(cè)圖件編制，進(jìn)行隱伏礦體的預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)[2]。

1.4 遙感技術(shù)

隨著新型傳感器的出現(xiàn)、工作頻率向全波段的延伸、圖像處理技術(shù)的不斷提高，遙感技術(shù)在找礦中的作用不斷增大。近些年新興的高光譜遙感技術(shù)是高光譜分辨率遙感的簡(jiǎn)稱，它是在電磁波譜的可見光、近紅外、中紅外和熱紅外波段范圍內(nèi)，獲取許多非常窄的光譜連續(xù)的影像數(shù)據(jù)的技術(shù)。高光譜的窄波段可以有效地區(qū)別礦物的吸收特征，從而能成功地識(shí)別礦物。隨著高光譜遙感技術(shù)的發(fā)展，成像光譜儀的光譜分辨率和空間分辨率越來(lái)越高，找礦勘查已成為成像光譜應(yīng)用的主要方向之一，也是率先應(yīng)用的領(lǐng)域。

2 礦產(chǎn)勘查新技術(shù)在找礦實(shí)踐中的應(yīng)用及前景分析

近些年快速發(fā)展起來(lái)的高精度的地球物理勘查新技術(shù)使得勘查深度加大，觀測(cè)精度和分辨率大大提高，推動(dòng)了定量化分析找礦。地震技術(shù)尤其是三維地震技術(shù)可有效地用于尋找隱伏礦體并在世界不同地區(qū)得到了成功應(yīng)用。Milkereit等[3]以加拿大Sudbury礦區(qū)為例，在Trill地區(qū)進(jìn)行北美首次三維金屬礦地震勘探。在南非，利用三維反射波地震勘探技術(shù)已廣泛應(yīng)用于金、鉑等有色金屬礦的勘探和開發(fā)。Li Tonglin在我國(guó)新疆天山山脈東部Tuwu斑巖銅礦區(qū)，利用地震方法對(duì)地下礦體進(jìn)行勘探。地面高精度重力勘查技術(shù)、高精度航空物探測(cè)量系統(tǒng)、可控源大地電磁測(cè)深等新技術(shù)使得地球物理弱信息的識(shí)別能力大大增強(qiáng)，對(duì)隱伏礦體的信息的提取越來(lái)越精確。

經(jīng)過近十多年來(lái)的發(fā)展，地球化學(xué)勘查技術(shù)已經(jīng)成為礦產(chǎn)勘查戰(zhàn)略的支柱技術(shù)之一并取得了重要進(jìn)展，基本解決了有機(jī)質(zhì)或風(fēng)成沙對(duì)水系沉積物的干擾問題，建立了覆蓋區(qū)多目標(biāo)區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查方法技術(shù)體系，在深穿透地球化學(xué)理論和方法技術(shù)研究方面獲得了一定的進(jìn)展，發(fā)現(xiàn)了納米尺度金屬微粒從深部向地表遷移的線索，初步建立了完整的勘查方法技術(shù)體系并在油氣勘查工作中得到了推廣和應(yīng)用[4]。

遙感技術(shù)在國(guó)內(nèi)外得到了廣泛的應(yīng)用，許多研究者利用遙感綜合信息處理結(jié)果成功預(yù)測(cè)和發(fā)現(xiàn)了多處隱伏礦體，同時(shí)在巖礦識(shí)別、礦物豐度制圖方面也得到了一定應(yīng)用。

利用綜合信息預(yù)測(cè)方法對(duì)內(nèi)蒙古、黑龍江、遼寧等地的多個(gè)金、有色金屬礦山進(jìn)行預(yù)測(cè)研究，均取得了較好的找礦效果。劉磊等利用多元信息融合技術(shù)成功地查出了云南思姑錫礦體的產(chǎn)出狀態(tài)和成礦地質(zhì)特征。周軍等利用地質(zhì)、化探數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理并在海南不磨金礦進(jìn)行了有益嘗試。

國(guó)內(nèi)外一系列成功實(shí)例證實(shí)了礦產(chǎn)勘查新技術(shù)在礦產(chǎn)勘探上的可行性和潛力，但總體上還是一個(gè)較新的研究領(lǐng)域，隨著研究程度的不斷深入，這些新技術(shù)有望成為礦產(chǎn)勘探開發(fā)中的有效、便捷、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的方法，并發(fā)揮更重要的作用。

3 傳統(tǒng)勘查技術(shù)與新技術(shù)對(duì)比分析

傳統(tǒng)勘查技術(shù)包括地球化學(xué)、地球物理、遙感技術(shù)和綜合預(yù)測(cè)技術(shù)。傳統(tǒng)的地球化學(xué)技術(shù)主要是原生暈和次生暈。20世紀(jì)90年代以來(lái)，李惠在深入研究原生暈分帶理論的基礎(chǔ)上，根據(jù)熱液金礦床具有多期多階段脈動(dòng)疊加成暈特點(diǎn)，開創(chuàng)了原生疊加暈法，該模型為各礦區(qū)深部及外圍盲礦體預(yù)測(cè)提供了一種有效方法和手段，并在山東金青頂金礦成功應(yīng)用。近年來(lái)原生疊加暈法又有新突破，發(fā)展為構(gòu)造疊加暈法，并且在許多礦產(chǎn)勘查預(yù)測(cè)中得到了成功應(yīng)用并取得了很大成果。傳統(tǒng)的地球物理方法主要為電法、磁法和重力測(cè)量；傳統(tǒng)的綜合預(yù)測(cè)方法主要有非地質(zhì)標(biāo)志估計(jì)法：如齊波夫定律、時(shí)律法；成礦地質(zhì)標(biāo)志法：如編碼打分法，回歸分析預(yù)測(cè)法；定量地質(zhì)標(biāo)志估計(jì)法：如邏輯信息法、特征分析法、有利因素相關(guān)法；成因地質(zhì)模型法以及有利因素相關(guān)法、三聯(lián)成礦預(yù)測(cè)方法等。

雖然傳統(tǒng)的勘查方法在我國(guó)地質(zhì)調(diào)查和礦產(chǎn)勘查工作中取得了世界一流的業(yè)績(jī)和令人矚目的找礦成就，但無(wú)法解決地表覆蓋厚、勘探精度較低等問題，新的勘查技術(shù)方法可以很好地解決這些問題，較好地反映隱伏礦體信息，測(cè)試更為便捷、快速，但目前仍存在諸如抗干擾能力低、成果解釋的多解性等難以克服的缺點(diǎn)，有待進(jìn)一步完善和提高。

4 結(jié)論與展望

隨著全球范圍內(nèi)各國(guó)對(duì)礦產(chǎn)資源的掠奪式勘探、開發(fā)、利用，地球第一深度空間資源已近枯竭，在節(jié)約能源利用、開發(fā)可再生能源及新能源的同時(shí)，利用先進(jìn)勘探技術(shù)方法，實(shí)現(xiàn)找礦方法技術(shù)的突破，快速推廣新技術(shù)和新方法的應(yīng)用，進(jìn)行多學(xué)科交叉滲透、融合，傳統(tǒng)技術(shù)與新技術(shù)相結(jié)合，不同找礦預(yù)測(cè)理論相互滲透，遙感、化探、物探、鉆探等多種勘查手段相互結(jié)合與驗(yàn)證是尋求地球深部資源，定位、定量預(yù)測(cè)隱伏礦體的有效捷徑和主流方向，從而保障經(jīng)濟(jì)正常、穩(wěn)定、快速的發(fā)展。

[1]陳林.淺析金屬礦產(chǎn)勘查中的新技術(shù)與新方法[J].科技傳播,2010(18):145-148.

[2]陳偉，王琳琳，李應(yīng)栩.隱伏礦體預(yù)測(cè)的技術(shù)方法及其進(jìn)展[J].有色金屬,2009,61(1):25-27.

[3]Milkereit B，Berrer E K，King A R，et a1．Development of 3—D seismic exploration technology for deep nickelcopper deposits：A case history from the Sudbury basin,Canada[J]．Geophysics，2000，65(6)：1890-1899.

[4]楊少平,弓秋麗,文志剛,等.地球化學(xué)勘查新技術(shù)應(yīng)用研究[J].地質(zhì)學(xué)報(bào),2011,85(11):1844-1877.