地質(zhì)礦產(chǎn)勘查深部找礦方法

黃 建，袁啟文

（江西省地質(zhì)局贛南地質(zhì)調(diào)查大隊(duì)，江西 贛州 341000）

礦產(chǎn)資源是指經(jīng)過地質(zhì)成礦作用而形成的，天然賦存于地殼內(nèi)部或地表埋藏于地下或出露于地表，呈固態(tài)、液態(tài)或氣態(tài)的，并具有開發(fā)利用價(jià)值的礦物或有用元素的集合體。

這些資源分布在地表或地下，需要數(shù)億年才能成為礦物。由于礦產(chǎn)資源埋藏在地下一定深度，其規(guī)模、產(chǎn)狀、分布等特征不易查明，為合理評(píng)估礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量，有效指導(dǎo)礦產(chǎn)資源的開發(fā)利用，因此有必要進(jìn)行深入研究和礦產(chǎn)勘查工作。

進(jìn)入新世紀(jì)以來隨著礦產(chǎn)勘查工作的深入，500m以淺的礦產(chǎn)資源基本勘查完畢，東部地區(qū)大多數(shù)礦床甚至已經(jīng)開采殆盡，因此尋找深部礦產(chǎn)資源為助力國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供火力支撐是當(dāng)務(wù)之急。本文針對(duì)地質(zhì)礦產(chǎn)資源深部找礦勘查現(xiàn)狀，提出了當(dāng)前我國(guó)礦產(chǎn)資源深部勘查存在的問題，分析了尋找深部礦產(chǎn)資源的重要性,提出了深部找礦方法，以期提高深部勘查效率，實(shí)現(xiàn)找礦成果重大突破。

1 目前我國(guó)深部找礦的現(xiàn)狀與原因

我國(guó)國(guó)土面積非常遼闊，礦產(chǎn)資源豐富，但人口眾多，人均占有率與世界相比還是較低。目前我國(guó)正處于高速發(fā)展的階段，一次性能源、工業(yè)原料以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料主要來源于礦產(chǎn)資源。雖然我國(guó)是資源大國(guó)，但是礦產(chǎn)資源供需缺口依舊十分巨大，因此，提高礦產(chǎn)資源地質(zhì)勘查的效率和質(zhì)量，增加礦產(chǎn)資源，是當(dāng)前人們關(guān)注的焦點(diǎn)。

隨著當(dāng)前經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，對(duì)礦產(chǎn)資源的需求日益增加，地表淺層的礦體得到充分開發(fā)。淺層的礦產(chǎn)資源已不能滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)快速發(fā)展的需要，因此深部礦產(chǎn)資源的勘探已成為一個(gè)重要的發(fā)展趨勢(shì)。

目前，國(guó)外勘查開采深度超過1000m的礦山有80余座，其中，深度在1000m～2000m的有60余座，2000m～3000m的有12座，3000m～4000m的有5座，4000m以上的有1座，最大開采深度達(dá)到4530m。而我國(guó)金屬礦產(chǎn)探采深度總體不足500m，開采深度超過1000m的礦山不足20座。

自2004年起，國(guó)家先后實(shí)施了“全國(guó)危機(jī)礦山接替資源勘查專項(xiàng)（2004～2011）”、“老礦山深部與外圍找礦計(jì)劃項(xiàng)目（2012～2014）”、“全國(guó)重要礦集區(qū)找礦預(yù)測(cè)二級(jí)項(xiàng)目（2016～2018）”等重大地質(zhì)勘查項(xiàng)目，均有自然資源部中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局發(fā)展研究中心（原國(guó)土資源部礦產(chǎn)勘查技術(shù)指導(dǎo)中心）參與組織實(shí)施或承擔(dān)。2004年～2017年，累計(jì)投入資金69億元。其中，中央財(cái)政資金41億元，地方財(cái)政資金3億元，企業(yè)資金25億元。累計(jì)完成鉆探343.2萬米、坑探45.5萬米。這些項(xiàng)目開展了大量的深部找礦工作，取得了一系列的深部找礦突破性成果，在很大程度上推動(dòng)了我國(guó)深部找礦工作的發(fā)展。

科技部于2014年啟動(dòng)了863計(jì)劃資源環(huán)境技術(shù)領(lǐng)域重大項(xiàng)目“深部礦產(chǎn)資源勘探技術(shù)”，聯(lián)合自然資源部、教育部等所屬的9家單位進(jìn)行聯(lián)合攻關(guān)，以提高深部資源探測(cè)技術(shù)的深度、精度、分辨率和抗干擾能力為目標(biāo)，重點(diǎn)研發(fā)大功率電磁探測(cè)、分布式遙測(cè)地震探測(cè)、高精度重磁探測(cè)方面急需的技術(shù)和裝備，全面突破2000m礦產(chǎn)資源勘探技術(shù)，形成從地面到地下，從結(jié)構(gòu)探測(cè)到物性探測(cè)，適應(yīng)復(fù)雜地質(zhì)條件的立體探測(cè)技術(shù)系統(tǒng)。

但目前深部礦產(chǎn)資源的勘探開發(fā)仍存在較多問題。首先是我國(guó)深部找礦起步較晚，因此導(dǎo)致我國(guó)深部地質(zhì)研究在全球上仍處于較低的地位。其次是深部礦產(chǎn)資源勘查投入高風(fēng)險(xiǎn)大，回報(bào)周期長(zhǎng)，所以很難吸引市場(chǎng)資金介入。再者我們對(duì)創(chuàng)新科技意識(shí)淡薄。在深部礦產(chǎn)資源勘探開發(fā)的背景下，由于地形地質(zhì)因素復(fù)雜，勘探工作的風(fēng)險(xiǎn)因素增大[1]，使得地質(zhì)工作躊躇不前。

因此我們要進(jìn)一步加強(qiáng)利用新的研究技術(shù)，有效地解決不同的安全風(fēng)險(xiǎn)問題，確保尋找深部礦產(chǎn)資源的研究效率和質(zhì)量。礦產(chǎn)勘查行業(yè)的壟斷準(zhǔn)入機(jī)制，缺乏市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，缺乏充分的市場(chǎng)推廣。目前國(guó)內(nèi)礦產(chǎn)勘查技術(shù)有限，這很難滿足現(xiàn)代社會(huì)對(duì)礦產(chǎn)資源的需求，信息技術(shù)方法的快速改進(jìn)是必要的，這對(duì)尋找深部礦產(chǎn)勘查工作的有效性有著重大影響。

2 地質(zhì)礦產(chǎn)的深部找礦重要性

我國(guó)礦產(chǎn)資源十分豐富，優(yōu)質(zhì)礦產(chǎn)資源種類較多。而隨著社會(huì)的快速發(fā)展，社會(huì)各階層對(duì)礦產(chǎn)資源的需求也在不斷增長(zhǎng)，現(xiàn)有開發(fā)淺層的礦產(chǎn)資源難以滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的需求。而加強(qiáng)深部礦產(chǎn)資源勘查已成為重要的發(fā)展方向和尋找替代資源的重要途徑，這就是為什么在研究礦產(chǎn)勘查方面，我們要注重研究先進(jìn)的勘查找礦技術(shù)，國(guó)家要把深部找礦的技術(shù)工作提升到戰(zhàn)略高度，地勘處也要充分重視這些先進(jìn)的找礦技術(shù)，并繼續(xù)應(yīng)用于找礦工作中。

地質(zhì)勘查研究是一項(xiàng)非常復(fù)雜的工作，涉及多個(gè)學(xué)科，在實(shí)踐中需要采用不同的技術(shù)手段，因此這項(xiàng)工作對(duì)地質(zhì)勘查非常重要，對(duì)科研人員來說，現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展有助于探索更廣闊的地質(zhì)結(jié)構(gòu)研究，深入開發(fā)深部礦產(chǎn)資源，鼓勵(lì)人們更加科學(xué)、全面地開發(fā)利用地球資源，在礦產(chǎn)地質(zhì)勘查領(lǐng)域，深入分析復(fù)雜的地層結(jié)構(gòu)，準(zhǔn)確測(cè)量數(shù)據(jù)，是這礦產(chǎn)地質(zhì)勘查目前重要的發(fā)展路徑，這就是為什么不僅要尋找深部礦產(chǎn)資源，而且要尋找深部礦產(chǎn)資源同時(shí)也對(duì)推動(dòng)科學(xué)研究的深入具有重要意義。

當(dāng)前，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的大背景下，必須創(chuàng)造礦產(chǎn)資源，開展有效的研究工作，礦產(chǎn)資源是非常重要的戰(zhàn)略資源，需求和生產(chǎn)是經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的方向直接決定因素。前幾年，中石化在自有礦區(qū)的基礎(chǔ)上開展了砂巖礦產(chǎn)資源的評(píng)價(jià)和選擇，基本控制了礦區(qū)礦產(chǎn)資源的特征，確定了部分具有開發(fā)前景的礦區(qū)。確定這些礦區(qū)后，下一步將實(shí)施勘查技術(shù)，在具體開發(fā)過程中，要了解和掌握勘查場(chǎng)地的具體地質(zhì)條件，結(jié)合不同地質(zhì)條件，科學(xué)制定研究方案。根據(jù)山體和土壤的特點(diǎn)，科學(xué)選擇鉆探方法，從而準(zhǔn)確了解和控制地下礦產(chǎn)資源的分布[2]。這樣，通過對(duì)獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，科學(xué)制定研究方案，確保研究的有效性和質(zhì)量。

隨著深部找礦技術(shù)的迅速發(fā)展，礦產(chǎn)地質(zhì)勘查研究水平有了很大提高，積累了不少的找礦經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)，礦產(chǎn)資源發(fā)生礦難時(shí)，必須停工處理，如果我們能對(duì)早期的數(shù)據(jù)進(jìn)行充分的分析，我們就可以利用這些數(shù)據(jù)反饋及時(shí)應(yīng)對(duì)與勘查過程中有關(guān)的各種安全隱患，控制和降低事故發(fā)生的可能性，提前控制生產(chǎn)過程中的各種風(fēng)險(xiǎn)，確保勘查工作安全進(jìn)行，因此，建立勘查測(cè)試體系是十分必要的，通過搭建這一體系，可以更有效地保障當(dāng)前深部礦產(chǎn)資源開發(fā)的安全，控制和減少不同安全風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生，減少財(cái)產(chǎn)損失和損失。

3 地質(zhì)礦產(chǎn)勘查的深部找礦方法

在深部地質(zhì)礦產(chǎn)找礦工作中，要收集不同的區(qū)域信息，對(duì)這些信息進(jìn)行有效的整理，對(duì)區(qū)域地質(zhì)條件進(jìn)行詳細(xì)的評(píng)價(jià)，對(duì)該區(qū)域是否具備成礦要素進(jìn)行準(zhǔn)確的分析和評(píng)估，在實(shí)際分析中，首先要充分認(rèn)識(shí)這一領(lǐng)域的地殼運(yùn)動(dòng)，充分分析每一次地殼活動(dòng)，掌握區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造變化的實(shí)際形態(tài)。有效地整理該區(qū)域地質(zhì)事件所發(fā)生的時(shí)間線和金礦床類型，深入分析該區(qū)域的綜合信息，了解成礦區(qū)與地質(zhì)構(gòu)造的關(guān)系，控制后續(xù)找礦工作的不斷開展。

地質(zhì)鉆探技術(shù)廣泛應(yīng)用于地質(zhì)礦產(chǎn)的勘查和找礦工作當(dāng)中。在實(shí)際鉆井過程中，使用該技術(shù)需要考慮許多操作問題。儀器采集地質(zhì)樣品時(shí)，需要對(duì)樣品進(jìn)行基礎(chǔ)性的廣泛研究，通過樣品中的化學(xué)物質(zhì)來評(píng)價(jià)礦物質(zhì)量，經(jīng)驗(yàn)豐富的人員可以通過簡(jiǎn)單的氣味來評(píng)價(jià)礦產(chǎn)資源的儲(chǔ)量，但是不能完全探索內(nèi)部的特定成分。通過這些，不難發(fā)現(xiàn)。這種找礦技術(shù)很好用，但操作起來相對(duì)容易。因此，這種方法在地質(zhì)研究行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。

X射線熒光分析技術(shù)同位素技術(shù)是熒光分析技術(shù)中應(yīng)用最廣泛的技術(shù)手段。這項(xiàng)技術(shù)利用儀器檢測(cè)地質(zhì)樣品中某些化學(xué)元素的沉淀情況，準(zhǔn)確評(píng)估巖層類型，也起到了主要作用，但很多時(shí)候，如果數(shù)據(jù)呈金黃色，深部找礦的概率會(huì)大大增加。說明該區(qū)礦產(chǎn)儲(chǔ)量較大，熒光分析技術(shù)主要利用不同的顏色反饋來確定礦質(zhì)層的位置，從而確定鉆探方案，保證深部找礦工作的有效推進(jìn)。然而，熒光技術(shù)的使用存在一定的缺陷。如果使用的熒光物質(zhì)不合理，很容易造成環(huán)境污染，因此在具體的應(yīng)用過程中，必須引起足夠的重視。

液壓錘鉆井技術(shù)這在技術(shù)上是指利用高壓選擇器在射流沖擊液中產(chǎn)生的壓力驅(qū)動(dòng)鉆頭進(jìn)行鉆井。鉆桿與鉆頭的連接大大增加了鉆機(jī)的功率，在沖擊流體的高壓射流下，鉆孔排出礫石。該技術(shù)具有很大的優(yōu)越性，可大大提高鉆井效率。如果礫石體積大，就會(huì)堵塞油井。它必須時(shí)不時(shí)地清洗，這是非常沉重的，工作人員必須對(duì)這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行徹底的檢查，以確保鉆井平臺(tái)的有效運(yùn)行，提高鉆井平臺(tái)的效率和質(zhì)量。

近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，高光遙感技術(shù)也有了飛速的進(jìn)步，遙感技術(shù)在地質(zhì)研究中的應(yīng)用越來越普遍。能夠更清晰地呈現(xiàn)地下結(jié)構(gòu)，充分理解和控制地下空間結(jié)構(gòu)，直觀、全面地展示礦產(chǎn)資源的性質(zhì)和礦產(chǎn)分布。在實(shí)際應(yīng)用過程中操作相對(duì)簡(jiǎn)單，大大控制和減少了研究的時(shí)間投入。只有具備高技能的人才才能把這項(xiàng)工作做得更好。

GPS探測(cè)技術(shù)，在GPS探測(cè)技術(shù)方面，主要采用全球定位系統(tǒng)進(jìn)行地質(zhì)研究。利用衛(wèi)星和無線電定位，可以發(fā)現(xiàn)特定物質(zhì)，并將相應(yīng)的協(xié)調(diào)信息傳送到平臺(tái)上。利用遠(yuǎn)程探測(cè)技術(shù)，充分了解地質(zhì)構(gòu)造的具體位置，并根據(jù)分析和調(diào)查結(jié)果制定有效的研究體系。地球表面深處的礦產(chǎn)資源不僅在物理性質(zhì)上，而且在化學(xué)性質(zhì)上都具有很強(qiáng)的穩(wěn)定性。在這類礦產(chǎn)資源的勘探中，可以用物質(zhì)分析儀器來分析礦物的組成，例如在分析光譜曲線之后，就可以確定礦物元素的具體組成。在使用儀器掃描時(shí)可以相關(guān)的礦物元素進(jìn)行有效識(shí)別，以及是否存在相關(guān)礦物，則可以確定這些礦物元素的存在。

甚低頻電磁法。當(dāng)深部礦產(chǎn)資源勘查工作中，如果礦產(chǎn)資源的深度較大，則可以利用這種技術(shù)結(jié)合實(shí)際應(yīng)用提升深部找礦的方法。這種方法必須使用專業(yè)的工具，根據(jù)深部礦產(chǎn)的電磁性，對(duì)礦山和地質(zhì)的磁電性質(zhì)進(jìn)行評(píng)估[3]；通過該技術(shù)的應(yīng)用，操作相對(duì)簡(jiǎn)單，可以彌補(bǔ)其他技術(shù)的不足，提高礦產(chǎn)的開采率，但該技術(shù)也存在一定的缺點(diǎn)，不能精確定位礦產(chǎn)，因此，在實(shí)踐中也應(yīng)與其他找礦技術(shù)相結(jié)合使用才能提高深部礦產(chǎn)的找礦方法。

在地質(zhì)礦產(chǎn)勘查中，三維立體建模技術(shù)(圖1）可以建立礦床模型和找礦模型，分析礦產(chǎn)的空間分布權(quán)和時(shí)間演化，進(jìn)而預(yù)測(cè)開采量，使復(fù)雜地質(zhì)得以直觀、立體地分析和呈現(xiàn)。利用相應(yīng)的地質(zhì)信息可以有效地識(shí)別搜索字符；此外，該技術(shù)還可以建立有效的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘和預(yù)處理，還可以滿足大型礦產(chǎn)的精度要求，為地質(zhì)礦產(chǎn)研究提供技術(shù)支持。

圖1 三維地質(zhì)建模效果圖（據(jù)參考文獻(xiàn)[4]）

技術(shù)手段作為尋找深部礦產(chǎn)勘查的應(yīng)用基礎(chǔ)，要根據(jù)我國(guó)礦床基本特征，創(chuàng)新研發(fā)，深入研究鉆探等。鑒于該技術(shù)方法在高度復(fù)雜的實(shí)踐中具有良好的準(zhǔn)確性和可靠性，在選擇和應(yīng)用相關(guān)的地質(zhì)勘查鉆探技術(shù)時(shí)也要利用好其測(cè)量功能，它的目的不僅是尋找礦石，而且根據(jù)地質(zhì)模型尋找不同的地質(zhì)體和構(gòu)造。充分利用現(xiàn)有隧道和鉆孔，進(jìn)一步發(fā)展地質(zhì)勘查鉆探技術(shù)，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)開展礦區(qū)深部原生暈地球化學(xué)探測(cè)。鉆井技術(shù)應(yīng)作為最重要的深部找礦方法，積極推廣新型鉆井平臺(tái)，充分利用新型鉆井設(shè)備的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)。最后，在現(xiàn)有鉆井深度的基礎(chǔ)上，利用礦山鉆井設(shè)備進(jìn)行合理鉆井。

4 結(jié)語

礦產(chǎn)資源是社會(huì)生產(chǎn)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，現(xiàn)代社會(huì)人們的生產(chǎn)和生活都離不開礦產(chǎn)資源。隨著社會(huì)的快速發(fā)展和淺表礦產(chǎn)資源的日益減少，深部找礦工作已經(jīng)迫在眉睫。

地殼是賦存礦產(chǎn)資源的母體，也是個(gè)天然的大寶藏。地球的地殼平均厚度為17千米，而迄今為止人們勘查開發(fā)的礦產(chǎn)資源主要在2千米以淺。因此深部找礦的空間和潛力都十分巨大。

雖然當(dāng)前地質(zhì)礦產(chǎn)研究正朝著尋找開發(fā)深部地質(zhì)礦產(chǎn)的方向快速發(fā)展，但現(xiàn)階段尋找深部礦產(chǎn)資源還存在一些問題。需綜合多方因素帶來的影響，合理結(jié)合運(yùn)用現(xiàn)代化信息技術(shù)，充分發(fā)揮所提到的這些深部找礦的技術(shù)與方法，創(chuàng)新技術(shù)研究，結(jié)合實(shí)際情況應(yīng)用相關(guān)的技術(shù)與方法來提高地質(zhì)礦產(chǎn)勘查的深部找礦效率，進(jìn)而助推動(dòng)我國(guó)礦產(chǎn)資源的開發(fā)利用與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展。