探討深部礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查基本理論與技術(shù)方法

余 玲，萬(wàn)劍威

（江西有色地質(zhì)勘查五隊(duì)，江西 九江 332000）

近幾年來(lái)，伴隨礦產(chǎn)開發(fā)力度的持續(xù)增大，浮在地表的淺礦也在不斷減少，可以供應(yīng)人們直接開采的礦量也越來(lái)越少。面對(duì)這樣的發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)深部礦產(chǎn)進(jìn)行勘察，不斷加強(qiáng)深部地質(zhì)探測(cè)技術(shù)的發(fā)展。通過對(duì)深部礦場(chǎng)的地質(zhì)進(jìn)行調(diào)查，對(duì)深部礦產(chǎn)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了解，其主要目的是找尋深部地質(zhì)中的隱伏與半隱伏礦產(chǎn)。因?yàn)槟壳暗囊恍┨綔y(cè)技術(shù)的應(yīng)用深度、精度無(wú)法對(duì)實(shí)際的要求進(jìn)行滿足，在進(jìn)行深部尋礦的過程中十分困難?，F(xiàn)有的深部采礦技術(shù)具備的抗干擾能力較差，無(wú)法再進(jìn)行地質(zhì)深部探測(cè)的時(shí)候找出隱伏礦產(chǎn)。文章通過對(duì)深部礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查理論進(jìn)行詳細(xì)的分析了解，從而設(shè)計(jì)了適用于目前地質(zhì)勘查和深部地質(zhì)探測(cè)的新型技術(shù)，對(duì)于提高技術(shù)水準(zhǔn)以及加強(qiáng)開采量都具備極大的實(shí)用價(jià)值。

1 深部礦產(chǎn)地質(zhì)偵查基礎(chǔ)理論的研究

中國(guó)是一個(gè)擁有豐富礦產(chǎn)資源的國(guó)家，并且其分布在全國(guó)各地。因?yàn)樾纬傻V產(chǎn)地質(zhì)的背景具有差異，并且區(qū)域地質(zhì)成礦歷史活動(dòng)的積累也不盡相同。想要對(duì)深部礦產(chǎn)資源進(jìn)行開發(fā)，就有必要對(duì)這一地區(qū)的礦產(chǎn)分布與成礦原因進(jìn)行充分了解。比如：分析這些礦物是分布在地槽區(qū)還是臺(tái)地區(qū)，其主要出于板內(nèi)還是板緣；對(duì)歷史地質(zhì)上的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)規(guī)模、種類、階段對(duì)成礦的影響進(jìn)行認(rèn)識(shí)，以便對(duì)這一區(qū)域的礦石產(chǎn)量以及種類進(jìn)行根本了解。

1.1 礦產(chǎn)成因

分析形成礦物的地質(zhì)事件或者功能?？偟膩?lái)說(shuō)，形成礦床的主要原因可分為兩種，即為：巖漿熱液與沉積變質(zhì)兩種形成原因。站在宏觀的角度來(lái)講，不同成因的礦石巖性和構(gòu)造不同；站在微觀的角度來(lái)講，礦物和化學(xué)成分的定量分析數(shù)據(jù)也具有極大的差異。

1.2 控礦因素

形成礦床與其分布通常受到巖性與構(gòu)造兩種因素的控制，為此可經(jīng)過對(duì)已知礦體的賦存位置以及空間的分布特點(diǎn)進(jìn)行研究，從而了解礦床的形成與分布。

2 偵查深部礦產(chǎn)地質(zhì)的主要技術(shù)方式

2.1 分析偵查技術(shù)

開展深部礦產(chǎn)地質(zhì)的調(diào)查，可以將其叫作“深部礦調(diào)”，早在20 世紀(jì)60 年代，前蘇聯(lián)就繪制了礦山生產(chǎn)地質(zhì)的三維地圖，并伴隨有關(guān)技術(shù)的開發(fā)，加納利利用深部鉆探、井中物探等各種技術(shù)發(fā)現(xiàn)了許多深部的半隱伏與隱伏礦產(chǎn)。中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局在2011 年的時(shí)候啟動(dòng)了“三維地質(zhì)填圖”和“深部礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查”試點(diǎn)工作，以此來(lái)促進(jìn)我國(guó)深部礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查的進(jìn)一步發(fā)展，使得勘探技術(shù)快速由二維突破成三維，并且獲得了很好的成果。站在技術(shù)使用的具體情況來(lái)說(shuō)，在傳統(tǒng)地質(zhì)圖從三維向二維過渡的時(shí)候，往往會(huì)發(fā)生信息丟失的情況，造成地質(zhì)現(xiàn)象不能獲得充分體現(xiàn)。然而，現(xiàn)如今迅速開發(fā)的三維地質(zhì)建模技術(shù)擁有了地質(zhì)現(xiàn)象三維可視化與信息模擬和還原等優(yōu)點(diǎn)，在有關(guān)領(lǐng)域獲得了普遍使用與推廣。如今，較為常見的三維地質(zhì)建模技術(shù)通常包含了平行剖面、交叉剖面這兩種建模方式，以及變成了深部礦產(chǎn)成因調(diào)查技術(shù)的象征。

2.2 創(chuàng)建地質(zhì)調(diào)查模型

為了可以對(duì)深部礦產(chǎn)地質(zhì)的需求進(jìn)行滿足，建立三維建模的時(shí)候需求豐富、可靠的地質(zhì)信息作為基礎(chǔ)，對(duì)各個(gè)時(shí)期、各項(xiàng)工作層次的土地質(zhì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一處理，從而形成標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)庫(kù)；在綜合分析數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，創(chuàng)建了地質(zhì)構(gòu)造圖，推導(dǎo)了成礦模型和找礦元素模型等。在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的時(shí)候，利用地質(zhì)剖面圖的綜合解釋對(duì)多變量數(shù)據(jù)開展建模，經(jīng)過對(duì)不同比例尺模型的耦合，保證模型可以準(zhǔn)確反映目標(biāo)區(qū)域的礦床情況，具體如圖1 所示。

圖1 多元數(shù)據(jù)建模基礎(chǔ)流程圖

2.3 建模分析

文章介紹的三維地質(zhì)模型建模為一種在深部礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查基礎(chǔ)上形成的模型分析結(jié)構(gòu)，將深部礦產(chǎn)地質(zhì)的三維空間形態(tài)、耦合關(guān)系當(dāng)作基礎(chǔ)，將“界面”充當(dāng)核心，形成在各種不同深部礦產(chǎn)地質(zhì)基礎(chǔ)上的界面，其本身具有復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造區(qū)域特征。為確保建模整體品質(zhì)，在對(duì)建模分析的過程中應(yīng)該對(duì)以下幾方面問題進(jìn)行高度重視。

2.3.1 開展模型的充分研究和概化處理

在建立模型以前，有必要對(duì)目標(biāo)區(qū)域中的地質(zhì)信息進(jìn)行認(rèn)識(shí)，對(duì)地質(zhì)形成的主要原因與結(jié)構(gòu)狀況進(jìn)行了解，由于地質(zhì)方面的研究有限，模型也許不能對(duì)全面地質(zhì)現(xiàn)象進(jìn)行表達(dá)，因此，在研究過程中可將重點(diǎn)縣市當(dāng)作建模目標(biāo)，其主要包含侵入巖體、控巖構(gòu)造等，其他的內(nèi)容可適當(dāng)推廣。

2.3.2 對(duì)數(shù)據(jù)的全面研究

對(duì)于地質(zhì)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的區(qū)域，可以收集的數(shù)據(jù)資源也更為豐富，從而識(shí)別出更加充分的地質(zhì)信息，然而，不同來(lái)源的數(shù)據(jù)往往會(huì)發(fā)生沖突。但是，由于受到現(xiàn)有深度檢測(cè)方法和工作周期等各種因素的制約，傳統(tǒng)的方式很難提取充足的數(shù)據(jù)樣本，為此，在進(jìn)行數(shù)據(jù)綜合研究的時(shí)候，有必要根據(jù)探測(cè)與地質(zhì)調(diào)查結(jié)果等各種方式來(lái)開展研究工作。

2.3.3 建立概念模型

概念模型來(lái)源于人類對(duì)地質(zhì)現(xiàn)象的具體研究，地質(zhì)資料經(jīng)過簡(jiǎn)化、總結(jié)、提煉后，為有效解釋地質(zhì)形成，利用文字和圖形進(jìn)行表達(dá)，并依托概念模型建立對(duì)應(yīng)的成礦模型，從而保證正確的建模方向。

2.4 明確礦產(chǎn)類型

當(dāng)前地面發(fā)現(xiàn)的的巖脈，地質(zhì)調(diào)查程度只是處在預(yù)查水平，而深部礦產(chǎn)開發(fā)潛力十分巨大，但實(shí)際開采前景的深度礦石，其數(shù)量與隱伏盲礦脈的數(shù)量都沒有明確的結(jié)論。站在金屬礦產(chǎn)角度來(lái)說(shuō)，對(duì)成礦機(jī)理進(jìn)行總結(jié)，研究典型礦床的成礦規(guī)律，創(chuàng)建成礦模型，結(jié)合地質(zhì)調(diào)查模式找出深部礦產(chǎn)。通過判斷礦床和富礦區(qū)演化方向，結(jié)合地球化學(xué)勘查和遙感勘查技術(shù)，對(duì)深部含礦地質(zhì)體詳細(xì)檢查，使檢測(cè)實(shí)現(xiàn)三維化，為探測(cè)和驗(yàn)證供應(yīng)技術(shù)與數(shù)據(jù)支持。

2.5 引進(jìn)遙感技術(shù)

遙感技術(shù)在深部礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查工作中的使用通常是對(duì)無(wú)人值防、地形陡峭的地區(qū)進(jìn)行。加強(qiáng)綜合處理遙感分辨率的技術(shù)，提出識(shí)別標(biāo)志。首先應(yīng)該明確調(diào)查的范圍，并使用遙感技術(shù)對(duì)這一地區(qū)進(jìn)行探測(cè)，把獲得的信息和區(qū)域波譜實(shí)施比較。對(duì)工作難度較大的地區(qū)，使用遙感技術(shù)對(duì)地質(zhì)體進(jìn)行調(diào)查，建立典型礦物的輻射能模型，完善多源遙感數(shù)據(jù)信息，有效提高深部礦產(chǎn)地質(zhì)探測(cè)速度，為地質(zhì)調(diào)查工作供應(yīng)方便。

3 案例分析

3.1 簡(jiǎn)單介紹

在中國(guó)矽卡巖型大型礦集區(qū)中，銅陵礦集區(qū)屬于具有典型性的區(qū)域，大部分研究對(duì)銅陵礦集區(qū)成礦作用和巖漿活動(dòng)的聯(lián)系進(jìn)行了驗(yàn)證，巖漿活動(dòng)不但可以供應(yīng)更多熱流體，而且能增加關(guān)鍵的成礦物質(zhì)成分，巖漿層的成礦作用和成礦特性為礦床形成供應(yīng)了關(guān)鍵性物質(zhì)。

3.2 三維地質(zhì)建模

3.2.1 明確建模目標(biāo)

根據(jù)銅陵集礦區(qū)地質(zhì)特點(diǎn)，結(jié)合礦床研究經(jīng)驗(yàn)和深部找礦問題，對(duì)綜合調(diào)查和模擬的對(duì)象進(jìn)行根本確定。所以，在這次分析當(dāng)作，明確的模擬對(duì)象輸液深部三維成礦系統(tǒng)構(gòu)架、成礦作用及礦石顯示信息等，其主要包含了地質(zhì)的三維分布信息、三維空間與燕山期侵入體的形態(tài)等。為此，明確的三維地質(zhì)建模器安裝二十四個(gè)解剖平面，間距為2km。保證目標(biāo)區(qū)域獲得全面覆蓋。

3.2.2 建立地質(zhì)體的約束模型

在地表建模過程中，利用鉆孔高程點(diǎn)、孔板高程、等高線各項(xiàng)數(shù)據(jù)，通過高程值的平滑和離散網(wǎng)格劃分形成DEM 圖，并和矢量地質(zhì)圖融合。

3.2.3 建立地質(zhì)實(shí)體模型

將建模涉及的矢量圖像和屬性數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為三維空間模型，從而形成數(shù)據(jù)集，并與人機(jī)交互中加入專家經(jīng)驗(yàn)的聯(lián)合約束作用。為此，結(jié)合建模的重要技術(shù)，使用構(gòu)網(wǎng)措施，并對(duì)礦層巖區(qū)中的復(fù)雜巖體形態(tài)充分考慮，而處理這種地層模型是非常困難的。因此，以24 條綜合地質(zhì)剖面模型作為專題結(jié)構(gòu)，在把整個(gè)模型劃分為多個(gè)建模網(wǎng)絡(luò)后，讓網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建可以良好對(duì)斷層和物性的模型進(jìn)行補(bǔ)充，然后結(jié)合深部地質(zhì)的概念模型度其形狀進(jìn)行分析。

3.2.4 考證模型

通過考證模型我們可以看出，銅陵集礦區(qū)為斷陷構(gòu)造隆起區(qū)，這一區(qū)域的主構(gòu)造展現(xiàn)出斜構(gòu)造特點(diǎn)，并利用S”型復(fù)式褶皺帶的方式進(jìn)行體現(xiàn)，南北兩側(cè)分別向著SWW 和NEE 方向，平面上單一褶皺大部分呈“S”型。根據(jù)對(duì)構(gòu)造的深入調(diào)查，我們可以看出，銅陵集礦區(qū)在銅陵-南陵基底東西向結(jié)構(gòu)下依次由五個(gè)礦田延伸而出，而其它的礦田產(chǎn)于背斜構(gòu)造的核心或轉(zhuǎn)折端，由此可以表示背斜構(gòu)的形成是成礦的關(guān)鍵原因。但是后期通過具體實(shí)證也表明，在背斜構(gòu)造下找到了深部礦物。

4 結(jié)論

綜上所述，近幾年來(lái)我國(guó)采礦技術(shù)的持續(xù)開發(fā)有效增強(qiáng)了淺礦區(qū)的采集力度，而深部礦物的開采潛力仍然十分巨大。然而，因?yàn)楝F(xiàn)如今技術(shù)的影響，中國(guó)深部礦產(chǎn)資源的勘探深度并沒有對(duì)開發(fā)的需求有效滿足，為良好落實(shí)礦產(chǎn)資源開發(fā)的持續(xù)發(fā)展，完善深部礦產(chǎn)資源地質(zhì)調(diào)查與技術(shù)的開發(fā)成為了必然的發(fā)展趨勢(shì)。文章針對(duì)地質(zhì)調(diào)查的方式結(jié)合鉆探檢驗(yàn)證實(shí)的設(shè)計(jì)，對(duì)深部礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查的理論基礎(chǔ)進(jìn)行了深入的研究，并對(duì)深部探測(cè)技術(shù)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，創(chuàng)建了地質(zhì)調(diào)查模型，以此來(lái)收集數(shù)據(jù)，并對(duì)其分析與創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)，明確礦場(chǎng)的具體類型，以此來(lái)引進(jìn)遙感探測(cè)技術(shù)，從而獲得更好的發(fā)展，為中國(guó)深部礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查提供了全新的發(fā)展方向。