大型礦產(chǎn)勘查中地質(zhì)找礦技術(shù)優(yōu)化及應(yīng)用

謝玉江，楊 濤，劉 輝

（江西省煤田地質(zhì)局二二六地質(zhì)隊(duì)，江西 萍鄉(xiāng) 337000）

我國(guó)傳統(tǒng)的找礦技術(shù)主要分為三種方式，首先是同位成礦分析法。這種方法主要是依據(jù)同位素隨時(shí)間變化而變化的特征，分析地殼演化過(guò)程中礦床地理位置的移動(dòng)規(guī)律，以此找到地下礦產(chǎn)。第二種方法是物化探勘查，此方法要求工作人員熟練掌握礦床的形成規(guī)律，通過(guò)規(guī)律以物理化學(xué)的探查手段找到礦產(chǎn)。第三種方法是地質(zhì)填圖法，是根據(jù)實(shí)地探查和數(shù)據(jù)分析得到探查地區(qū)的地質(zhì)情況，將此類(lèi)地質(zhì)特征按一定的方法在地圖上標(biāo)注出來(lái)的方法。不過(guò)，隨著近些年科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，地質(zhì)找礦技術(shù)也進(jìn)入了一個(gè)新的階段。結(jié)合當(dāng)前大型礦產(chǎn)勘查中的一些難點(diǎn)，遙感被引入了地質(zhì)勘查領(lǐng)域。遙感是一門(mén)新興的綜合型技術(shù)手段，它可以不直接接觸目標(biāo)，直接從遠(yuǎn)距離接受第五電磁波信息，通過(guò)一定的解譯手段，得到目標(biāo)的完整信息。遙感找礦技術(shù)的出現(xiàn)，使工作人員擺脫了繁雜的勞動(dòng)，它的工作方法十分簡(jiǎn)單，而且準(zhǔn)確性高、幅域遼闊，先天優(yōu)勢(shì)十分明顯，應(yīng)用前景十分廣闊。隨著遙感技術(shù)被應(yīng)用在找礦技術(shù)中，我們的工作人員告別了以往以學(xué)科基礎(chǔ)和工作經(jīng)驗(yàn)為主，以現(xiàn)場(chǎng)勘查和找礦技術(shù)為輔的工作模式，實(shí)現(xiàn)了找礦工作的遠(yuǎn)程運(yùn)行，而且準(zhǔn)確率大大提高。因此，遙感找礦技術(shù)具有極大的進(jìn)步意義以及廣闊的發(fā)展前景[1]。

1 地質(zhì)找礦技術(shù)優(yōu)化方案

為了完成大型礦產(chǎn)勘查工作，本文對(duì)地質(zhì)找礦技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，提出了基于遙感影像的地質(zhì)找礦技術(shù)，具體優(yōu)化路線如圖1所示[2]。

圖1 優(yōu)化后找礦技術(shù)路線圖

本文選擇的遙感影像數(shù)據(jù)為ETM+和ASTER，其中ETM+主要進(jìn)行巖石信息和構(gòu)造信息的圖像處理，區(qū)域蝕變信息則由ETM+影像和ASTE影像共同處理，將處理后的影像與巖石和礦石的樣本模型以及區(qū)域地理數(shù)據(jù)進(jìn)行空間疊加分析，就能得到該地區(qū)的礦產(chǎn)分布預(yù)測(cè)模型，最后對(duì)模型進(jìn)行實(shí)地考察、改正，得到的就是完善的該地區(qū)礦產(chǎn)分布模型[3]。

1.1 地域數(shù)據(jù)收集和整理

在進(jìn)行礦產(chǎn)勘查前，首先需要進(jìn)行行動(dòng)前的數(shù)據(jù)和資料收集整理工作。工作人員在做準(zhǔn)備工作時(shí)，應(yīng)首先在互聯(lián)網(wǎng)或圖書(shū)館等資料庫(kù)中收集所需勘查地區(qū)的地理概況和區(qū)域地質(zhì)概況，主要探查該地區(qū)的各階段歷史時(shí)期的地質(zhì)構(gòu)造演化、構(gòu)造格架、研究區(qū)內(nèi)出露地層結(jié)構(gòu)等信息，然后對(duì)這些地質(zhì)信息分析研究，合理選擇恰當(dāng)?shù)牡刭|(zhì)勘查地點(diǎn)，制定安全高效的礦產(chǎn)勘查行動(dòng)方案。這些收集到的地質(zhì)資料在最后的空間疊加分析建模階段也能起到極大的作用[4]。

1.2 典型礦床研究

在進(jìn)行具體的遙感分析之前，需要對(duì)典型礦床進(jìn)行分析研究，根據(jù)上文中得到的地質(zhì)構(gòu)造背景探究該區(qū)域的礦床成礦原理。中國(guó)典型的金屬礦床和非金屬礦床共有24類(lèi)45種，例如鐵礦主要分布在遼寧鞍山、四川攀枝花、湖北黃石、安徽馬鞍山、云南瀾滄等地，通過(guò)研究這些地區(qū)礦石的成礦機(jī)理，結(jié)合區(qū)域地理結(jié)構(gòu)、地層分布以及地質(zhì)構(gòu)造，建立各類(lèi)礦石的成礦模型，根據(jù)這些成礦模型和具體需要來(lái)驗(yàn)證所需勘查地點(diǎn)大概的礦產(chǎn)資源情況。

1.3 建立巖石樣本波普模型

遙感是一種遠(yuǎn)距離探測(cè)技術(shù)，它能夠根據(jù)地表物質(zhì)的不同呈現(xiàn)出不同的波普影像，在地質(zhì)勘查中，不同的礦床所呈現(xiàn)的遙感信息也是不同的，因此得到地表蝕變物質(zhì)的真實(shí)波普影像，需要工作人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)采樣。采樣完成以后，注意標(biāo)注好樣品編號(hào)、樣品巖性以及樣品所在礦床，然后使用ASD-FieldSpec波譜分析儀對(duì)樣品進(jìn)行波普測(cè)試。為保證結(jié)果的準(zhǔn)確性，必須保證光照條件基本一致，每隔30分鐘進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)比分析。最后，在View Spec軟件中對(duì)得到的波譜曲線進(jìn)行處理，導(dǎo)出txt文件。該文件需要用PIMA View 3.1便攜式短波紅外礦物光譜礦物測(cè)量?jī)x分析該樣品的礦物組分及百分含量，做出表格對(duì)礦物進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

根據(jù)過(guò)往的各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以判斷地球表面的絕大多數(shù)物質(zhì)都有其特殊的特征光譜，工作人員應(yīng)根據(jù)這些特征光譜判斷地物類(lèi)別，從而實(shí)現(xiàn)遙感影像的編譯處理。根據(jù)1.3中得到的波普模型確定遙感影像所需數(shù)據(jù)類(lèi)型，可以選擇ETM+或ASTER數(shù)據(jù)，下表為ETM+可見(jiàn)光-紅外光波段可識(shí)別的礦物種類(lèi)。

表1 可見(jiàn)光—紅外光波段可識(shí)別礦物種類(lèi)

根據(jù)上述光譜吸收特征，運(yùn)用主成分分析、比值分析或組合分析等方法對(duì)遙感蝕變異常進(jìn)行提取，首先對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，之后進(jìn)行數(shù)據(jù)輻射矯正，得到基礎(chǔ)遙感數(shù)據(jù)，然后運(yùn)用以上分析方法進(jìn)行蝕變異常提取。此時(shí)得到的結(jié)果并非最終結(jié)果，還需要通過(guò)閾值分割、濾波增強(qiáng)、光譜角增強(qiáng)等方法進(jìn)一步去除蝕變異常。經(jīng)過(guò)以上處理后，得到的結(jié)果經(jīng)過(guò)解譯處理，才是最終所需的數(shù)據(jù)。

工作人員在進(jìn)行遙感影像信息的解譯處理使用遙感軟件ENVI，根據(jù)具體需求使用直方圖均衡、拉伸等工具進(jìn)行影像增強(qiáng)，通過(guò)圖像輻射校正、幾何校正、濾波處理等方法得到圖像邊緣地區(qū)的增強(qiáng)影像，從而突出地物圖像反差，得到色彩豐富的遙感解譯圖像。同時(shí)，根據(jù)1.3中得到的該地區(qū)已知巖石波普數(shù)據(jù)模型，通過(guò)計(jì)算分析，得到其他地區(qū)的波普數(shù)據(jù)及巖性信息。

根據(jù)以上方法得到的最終遙感解譯圖像，結(jié)合該地區(qū)的礦床研究結(jié)論，建立相應(yīng)的遙感找礦模型，用以指導(dǎo)實(shí)地勘查人員的具體工作。在構(gòu)造找礦標(biāo)志時(shí)，將遙感蝕變信息、巖性信息和構(gòu)造信息均建立在模型上。根據(jù)模型所顯示的信息，對(duì)其進(jìn)行實(shí)地驗(yàn)證，將實(shí)地驗(yàn)證得到的信息與找礦模型進(jìn)行對(duì)比、修改。結(jié)合地球化學(xué)的數(shù)據(jù)，對(duì)礦區(qū)進(jìn)行分級(jí)處理。

2 新型地質(zhì)找礦技術(shù)在大型礦產(chǎn)勘查中的應(yīng)用

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)的地質(zhì)找礦技術(shù)也在不斷進(jìn)步，自從遙感被引入了地質(zhì)勘查領(lǐng)域，找礦方法被不斷更新。在遙感技術(shù)的支持下，工作人員能夠?qū)σ欢ǚ秶鷥?nèi)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行遠(yuǎn)程勘查，從而大幅度地增強(qiáng)了找礦準(zhǔn)確度和效率。

第一，可以通過(guò)地面植物中金屬元素含量推斷出地下所含礦產(chǎn)。如果某地區(qū)地下含有礦產(chǎn)，在千萬(wàn)年的地質(zhì)演變過(guò)程中，礦產(chǎn)中所含有的金屬或非金屬元素就會(huì)滲透進(jìn)土壤中，形成能被植物吸收的化合物，所以通過(guò)觀測(cè)一個(gè)地區(qū)植物與正常植物體內(nèi)所含金屬元素的對(duì)比，就可以推斷該地區(qū)是否含有礦產(chǎn)，含有哪些礦產(chǎn)?？梢酝ㄟ^(guò)ETM+數(shù)據(jù)來(lái)確定該地區(qū)的植物狀況。ETM+數(shù)據(jù)波段特征如表2所示。

表2 ETM+數(shù)據(jù)波段特征

根據(jù)上表可以看出，綠波段、紅波段、中紅外波段都可以作為植物觀測(cè)波段，其中綠波段和紅波段最為常見(jiàn)。

第二，礦床形成后，因地質(zhì)變遷、環(huán)境、溫度、大氣劇變等因素的作用下很有可能發(fā)生空間位置上的變化，因此傳統(tǒng)的基于經(jīng)驗(yàn)的找礦技術(shù)產(chǎn)生誤差的可能性很大。因此，工作人員靈活運(yùn)用宏觀對(duì)比法，運(yùn)用圍巖蝕變等理念，對(duì)巖層間的活動(dòng)進(jìn)行分析，對(duì)該地區(qū)的礦物預(yù)測(cè)進(jìn)行地圖標(biāo)記，建立遙感影像模型[5]。

3 結(jié)束語(yǔ)

與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)的地質(zhì)找礦技術(shù)起步較晚，因此還存在很大的發(fā)展空間。這些年，隨著科學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新，尤其是空間遙感技術(shù)的進(jìn)步，找礦技術(shù)也進(jìn)入了一個(gè)新的階段。勘查工作人員需要不斷學(xué)習(xí)新的知識(shí)，時(shí)刻補(bǔ)充自己，提升自己的專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)。同時(shí)，也需要在技術(shù)進(jìn)步的同時(shí)逐漸擁有自己的專(zhuān)業(yè)思路，為找礦技術(shù)的進(jìn)步作出貢獻(xiàn)。