金礦地質(zhì)找礦新技術(shù)、新方法應(yīng)用及開(kāi)發(fā)

葉 奎

（中陜核工業(yè)集團(tuán)二一一大隊(duì)有限公司，陜西 西安 710024）

目前全球金礦資源相對(duì)短缺，且在空間上分布不均勻，根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料顯示，我國(guó)金礦資源約占全球3.5%，處于中等水平。近年來(lái)，隨著我國(guó)黃金需求生產(chǎn)加工等方面的發(fā)展，金礦資源的需求量擴(kuò)大，然而我國(guó)地質(zhì)條件復(fù)雜，導(dǎo)致金礦成礦時(shí)代廣泛、分散化嚴(yán)重、類(lèi)型多等特點(diǎn)，資源儲(chǔ)備增長(zhǎng)速度相對(duì)緩慢，已經(jīng)探明的黃金資源無(wú)法滿(mǎn)足日益增長(zhǎng)的需求。因此進(jìn)一步深入探究金礦資源的找礦潛力，強(qiáng)化礦區(qū)深部及外圍和勘查程度低的地區(qū)找礦任務(wù)，同時(shí)還需要引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)手段，如在金礦勘查中采用綜合信息方法的思路應(yīng)用。信息技術(shù)背景下，從一定程度上推動(dòng)了三維地質(zhì)建模技術(shù)的發(fā)展，利用該技術(shù)能夠發(fā)揮計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的信息處理功能，將地質(zhì)的多種分析工具整合于一體，在三維空間中進(jìn)行地質(zhì)學(xué)綜合分析。在礦山資源預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)、地質(zhì)普查等過(guò)程中能實(shí)現(xiàn)廣泛應(yīng)用，能夠大大提升地質(zhì)工作者的工作效率，利于對(duì)礦產(chǎn)資源進(jìn)行決策規(guī)劃，減小金礦資源的勘查風(fēng)險(xiǎn)。在本研究中將馬蹄溝金礦作為研究對(duì)象，主要針對(duì)尋找難識(shí)別礦、盲礦和深部礦體，對(duì)強(qiáng)化該礦區(qū)深部和外圍找礦工作，擴(kuò)大資源儲(chǔ)量具有十分重要的意義[1]。

1 馬蹄溝金礦床的發(fā)現(xiàn)與研究

馬蹄溝金礦區(qū)域上位于秦嶺造山帶的核心部位，處于商丹蛇綠構(gòu)造混雜巖帶與南秦嶺接觸帶附近靠近南秦嶺一側(cè)。自元古代以來(lái)，該區(qū)域隨著造山作用在不同地質(zhì)時(shí)期發(fā)生了多期次的構(gòu)造事件，導(dǎo)致多次收縮裂隙，不同構(gòu)造疊加改造的特點(diǎn)，在區(qū)域范圍內(nèi)所表現(xiàn)的地層受到不同變形改造，進(jìn)而形成近東西向的復(fù)雜褶皺。伴隨著構(gòu)造作用的發(fā)生，巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈而頻繁。

該區(qū)位于秦嶺南麓，地形切割較深，局部多陡崖，地形陡峭，屬深切割中山區(qū)。區(qū)內(nèi)覆蓋大，植被極其發(fā)育，通視條件極差。以往區(qū)內(nèi)開(kāi)展的礦產(chǎn)勘查工作較少，近年來(lái)二一一大隊(duì)通過(guò)水系沉積物測(cè)量圈靶區(qū)—異常查證尋礦帶—物探方法以攻盲—槽鉆工程來(lái)驗(yàn)證等一系列綜合手段實(shí)現(xiàn)了重大找礦發(fā)現(xiàn)。

該礦床的地質(zhì)研究程度還非常低，但同一有色多金屬、貴金屬成礦帶中的八卦廟、龐家河等金礦床經(jīng)過(guò)多年的勘查開(kāi)發(fā)研究積累了較為豐富的資料，這些前人的理論研究成果能夠?yàn)轳R蹄溝金礦床研究提供重要的借鑒意義和理論基礎(chǔ)。

2 在金礦床深部和厚層覆蓋區(qū)中物探測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用

馬蹄溝地區(qū)在前期水系沉積物測(cè)量圈定靶區(qū)并經(jīng)過(guò)地化剖面查證異常后，針對(duì)重點(diǎn)厚層覆蓋區(qū)域應(yīng)用了激電中梯、激電測(cè)深、磁法測(cè)量等物探測(cè)量技術(shù)。物探電法測(cè)量前首先采用標(biāo)本測(cè)量及激電測(cè)井的方式開(kāi)展了區(qū)內(nèi)巖礦石電性參數(shù)的測(cè)定，總結(jié)出本礦區(qū)礦石的電性參數(shù)特征與圍巖差異較明顯，原生金礦礦體具有明顯的中高阻、高極化特性，其高極化率特性足以將其從背景中分離出來(lái)，尤其是當(dāng)金礦體處于構(gòu)造破碎帶中時(shí)，往往會(huì)表現(xiàn)出低阻-高極化特性，與圍巖間的電性差異更加明顯。磁法測(cè)量對(duì)厚層覆蓋區(qū)域下的斷裂構(gòu)造判別效果明顯，而斷裂構(gòu)造往往與金成礦有著密切的關(guān)系。馬蹄溝地區(qū)巖性主要為一套變質(zhì)巖系，磁化率總體較低且變化不大，但是各個(gè)地層或巖性單元之間磁性界面清晰，磁力?T異常顯示：本區(qū)斷裂構(gòu)造表現(xiàn)為不同磁場(chǎng)的分界線，在磁力?T異常表現(xiàn)為沿一定方向延伸的異常梯級(jí)帶。總之在本礦區(qū)及周邊地區(qū)大量的物探測(cè)量技術(shù)應(yīng)用已取得了非常成功的經(jīng)驗(yàn)，為后期鉆探工程施工驗(yàn)證提供了非常重要的依據(jù)[2]。

目前在金礦地質(zhì)勘查過(guò)程中，物探測(cè)量是一種常用的方法，尤其對(duì)于厚層覆蓋區(qū)深部勘查來(lái)說(shuō)具有十分重要的作用。但是傳統(tǒng)物探設(shè)備很容易受到工作環(huán)境、效率等多種因素的影響，導(dǎo)致最終異常解譯具有多解性，難以指導(dǎo)下步找礦工作。在今后的工作中可以考慮使用高密度電法測(cè)量技術(shù)，該方法中所使用的高密度電法儀是由美國(guó)研發(fā)的，目前在地質(zhì)找礦中實(shí)現(xiàn)廣泛應(yīng)用，這種設(shè)備操作簡(jiǎn)便，設(shè)備體積小，重量輕，而且具有智能化，能夠協(xié)助常規(guī)探測(cè)或者利用計(jì)算機(jī)編程實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，可達(dá)到130m測(cè)量深度。相比常規(guī)電法測(cè)量來(lái)說(shuō)，高密度電法儀運(yùn)行效率是其60倍以上，目前這種設(shè)備在東北、華北等地區(qū)取得了不錯(cuò)的找礦效果和經(jīng)驗(yàn)，異常傾斜方向與礦體規(guī)模產(chǎn)狀具有良好的吻合性。此外，EH-4電導(dǎo)率測(cè)量?jī)x能夠獲得較真實(shí)電導(dǎo)率值，確定不同地質(zhì)體界限，以實(shí)現(xiàn)地質(zhì)現(xiàn)象分析的效果，最終可探測(cè)深度達(dá)到1000m～1200m左右，利用電導(dǎo)率測(cè)量法在深部地質(zhì)找礦、地下水、工程地質(zhì)、基巖起伏、空隙率等多個(gè)方面調(diào)查中能夠發(fā)揮重要作用。尤其在金礦地質(zhì)勘查中可用于覆蓋層較厚且構(gòu)造不清的測(cè)區(qū)，大致查明礦區(qū)構(gòu)造位置、產(chǎn)狀等相關(guān)信息，是當(dāng)前有效的深部隱伏礦體尋找的輔助方法[3]。

3 數(shù)顯離子化學(xué)傳感器分析

在1999年我國(guó)研究學(xué)者研發(fā)了野外快速定量分析法，利用自制碎樣機(jī)可以快速對(duì)低污染溶樣進(jìn)行樣品分解，不經(jīng)過(guò)富集、分離，無(wú)需等待樣品澄清即可利用化學(xué)傳感器，借助數(shù)顯分析儀來(lái)檢測(cè)樣品中金等多種金屬元素的含量，利用這種方法相比其他方法來(lái)說(shuō)，能夠簡(jiǎn)化樣品處理流程，進(jìn)而使最終容量和測(cè)定能夠在短時(shí)間的完成，具有實(shí)時(shí)顯示結(jié)果，同時(shí)還可在野外進(jìn)行鋅、銀、銅等多種金屬元素的測(cè)定，具有較廣的市場(chǎng)推廣價(jià)值。

砂金指紋特征分析。對(duì)于砂金來(lái)說(shuō)由于其構(gòu)成成分復(fù)雜，但保留很多地質(zhì)特點(diǎn)，因此可利用砂金指紋特征來(lái)追溯其來(lái)源，目前在陜西等多個(gè)金礦床中已經(jīng)獲得良好應(yīng)用，該方法可采用地球化學(xué)成因礦物學(xué)等多種檢測(cè)方法，可通過(guò)分析砂金粒度，形態(tài)，成色，微量元素，稀土元素，鉛同位素等含量進(jìn)一步發(fā)掘砂金中的地質(zhì)信息，將其與已知礦床數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，利用統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)理論評(píng)價(jià)砂金的來(lái)源，相比傳統(tǒng)的研究方法來(lái)說(shuō)是一種從定性向定量轉(zhuǎn)變的研究方法。通過(guò)分析砂金的地質(zhì)信息，進(jìn)一步可推斷砂金原生源遠(yuǎn)近關(guān)系以及原生巖金的礦床類(lèi)型、剝蝕深度，進(jìn)一步關(guān)聯(lián)原生金和砂金的找礦方案。除上述方法之外，同時(shí)還可以利用電提取離子法，高原冰層金價(jià)態(tài)等多種方法以揭示礦化現(xiàn)象。

4 3S集成等現(xiàn)代信息技術(shù)

目前在地質(zhì)找礦中也可充分利用3S集成技術(shù)，及RS、GPS、GIS集成技術(shù)，進(jìn)一步提升綜合找礦的效率，利用GPS是通過(guò)三維坐標(biāo)測(cè)定的方法，能夠從靜態(tài)向動(dòng)態(tài)運(yùn)用于找礦全過(guò)程，將野外工作和實(shí)驗(yàn)資料進(jìn)行融合，進(jìn)一步提高工作等目標(biāo)性、可行性。首先需要在GIS系統(tǒng)中導(dǎo)入遙感圖像，將其與地質(zhì)圖件坐標(biāo)匹配。在圖形地形圖中利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行解釋?zhuān)軌驅(qū)ι?、色塊、巖體地層、線型構(gòu)造構(gòu)建屬性庫(kù)，從一程度上提升遙感信息資料的可翻譯性，通過(guò)遙感解釋物化探異常構(gòu)成綜合圖，確定重點(diǎn)工作區(qū)域并開(kāi)展有效的工作方法，可以將GIS系統(tǒng)所確定的地理坐標(biāo)輸入到GPS系統(tǒng)中。在野外時(shí)工作人員能夠快速找到相應(yīng)對(duì)應(yīng)的目標(biāo)位置，利用計(jì)算機(jī)和GPS，能夠?qū)⒉蓸忧闆r和實(shí)際觀察現(xiàn)象錄入到計(jì)算機(jī)中，形成完整的數(shù)字化野外資料。在野外過(guò)程中將所獲得的重要資料以不同格式輸入到GPS系統(tǒng)中。近年來(lái)，研究人員高度重視高精度數(shù)據(jù)源遙感的使用開(kāi)發(fā)，尤其對(duì)于積雪覆蓋的遙感圖像和spot遙感識(shí)別信息提取獲得了顯著成效，尤其對(duì)于工作環(huán)境惡劣，研究范圍廣的地質(zhì)找礦工作來(lái)說(shuō)，可充分利用遙感技術(shù)縮短找礦周期并提高找礦效率。

目前在我國(guó)研發(fā)的中國(guó)黃金地質(zhì)勘查系統(tǒng)是重要的管理工具，該系統(tǒng)的構(gòu)建也從一定程度上縮短了我國(guó)與西方發(fā)達(dá)國(guó)家地質(zhì)信息系統(tǒng)之間的差距，并且該系統(tǒng)在黃金行業(yè)中具有較廣的應(yīng)用價(jià)值。目前全國(guó)很多金礦床相關(guān)資料已經(jīng)被錄入到該系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中，能夠?qū)崟r(shí)查詢(xún)庫(kù)內(nèi)有關(guān)信息并在GIS系統(tǒng)中進(jìn)行連接，該系統(tǒng)能夠集成在金礦地質(zhì)勘查過(guò)程中，各種資料管理能夠在窗口界面中集成圖像、文字、表格等多種資料，實(shí)現(xiàn)不同坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，能夠在GIS系統(tǒng)中合成和分析地物遙感等多元信息。編制全國(guó)1/5萬(wàn)和1/20萬(wàn)的自動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)分符程序，在全國(guó)地形圖上能夠?qū)θ我鈭D片、文字資料進(jìn)行直接管理和參數(shù)查詢(xún)。中國(guó)黃金地質(zhì)勘查管理系統(tǒng)涉及礦床地質(zhì)、地理勘察、文件、法律等相關(guān)領(lǐng)域，構(gòu)成了綜合性的管理系統(tǒng)，也能夠?yàn)榈刭|(zhì)有關(guān)部門(mén)科研單位提供重要的信息管理工具，同時(shí)還具備數(shù)據(jù)分析、決策處理等功能。

除此之外，在深部找礦預(yù)測(cè)過(guò)程中，由于深部地質(zhì)變量具有復(fù)雜性、未知性，因此需要開(kāi)展三維立體技術(shù)探測(cè)。根據(jù)所構(gòu)建的快艇模型，可利用找礦信息量法對(duì)礦區(qū)實(shí)現(xiàn)深部找礦預(yù)測(cè)。首先需要確立預(yù)測(cè)要素并進(jìn)行相關(guān)信息統(tǒng)計(jì)，根據(jù)礦區(qū)礦體三維成礦的相關(guān)信息確定情況條件，并獲得該礦區(qū)礦體勘探線情況、數(shù)據(jù)質(zhì)量高低、完整性，可選擇三個(gè)預(yù)測(cè)要素，包括斷層、地層和蝕變帶作為預(yù)測(cè)要素。最后要進(jìn)行預(yù)測(cè)要素的統(tǒng)計(jì)，如根據(jù)礦區(qū)塊體模型用戶(hù)塊的長(zhǎng)寬高參數(shù)為10m×10m×5m，總塊體數(shù)量達(dá)到15278274個(gè)，其中含礦塊體達(dá)到86572個(gè)。計(jì)算找礦信息量，選擇有用信息水平k=0.75，計(jì)算有利找礦標(biāo)志的界限設(shè)置為1.388，對(duì)上述幾個(gè)預(yù)測(cè)要素確立為有利找礦的重要標(biāo)志。選取正信息數(shù)，主要是由于假設(shè)區(qū)域內(nèi)變量數(shù)相對(duì)較少，根據(jù)預(yù)測(cè)要素的信息計(jì)算各單元信息量總和，之后可根據(jù)主觀概率法來(lái)確定找礦信息量臨界值高于1.2，確定含礦遠(yuǎn)景塊體中有41852個(gè)已知礦體，占總礦體的43%（如下圖所示），因此對(duì)于含礦遠(yuǎn)景單元來(lái)說(shuō)找礦概率達(dá)到43%。三維立體技術(shù)探測(cè)具有良好的成礦預(yù)測(cè)效果。

圖1 金礦地質(zhì)找礦信息

近年來(lái)我國(guó)研究學(xué)者開(kāi)發(fā)了礦業(yè)全數(shù)據(jù)管理軟件，該軟件采用c++編程，在windows系統(tǒng)下運(yùn)行，能夠?qū)ΦV區(qū)礦業(yè)全數(shù)據(jù)進(jìn)行修改、錄入、查詢(xún)，用戶(hù)輸入查詢(xún)條件之后，由系統(tǒng)自動(dòng)篩選符合條件的礦區(qū)，進(jìn)而為礦業(yè)全數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)電子化管理。而在此之前，我國(guó)研發(fā)的金礦床技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)傳統(tǒng)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析、技術(shù)經(jīng)濟(jì)參數(shù)等功能，同時(shí)還能夠?qū)ξ磥?lái)礦床開(kāi)發(fā)效益預(yù)測(cè)以及礦床開(kāi)發(fā)工業(yè)指標(biāo)優(yōu)化等多種功能，該軟件使用便捷，能夠使用戶(hù)獲得在線幫助。近年來(lái)，隨著國(guó)內(nèi)研究學(xué)者對(duì)于物業(yè)權(quán)流轉(zhuǎn)的相關(guān)研究，利用現(xiàn)有礦業(yè)權(quán)評(píng)估法對(duì)多個(gè)礦權(quán)地進(jìn)行分析，詳細(xì)分析了金礦資源勘查特點(diǎn)，針對(duì)如何減少勘查風(fēng)險(xiǎn)，促進(jìn)礦業(yè)流轉(zhuǎn)具有十分重要的作用[4]。

5 小結(jié)

總而言之，在本研究中結(jié)合馬蹄溝金礦床地質(zhì)情況進(jìn)行闡述，提出在金礦資源地質(zhì)勘查過(guò)程中可使用新型理論、技術(shù)、方法，科學(xué)進(jìn)行找礦策略規(guī)劃，逐漸由地表向深部找礦提升金礦找礦科技含量，可以采用地球化學(xué)測(cè)量、高密度電法測(cè)量、電導(dǎo)率測(cè)量、數(shù)顯離子化學(xué)傳感器分析、3S集成等現(xiàn)代信息技術(shù)方法進(jìn)行綜合分析評(píng)價(jià)。