深部找礦的技術(shù)以及前景

李英永 周勇

摘要：隨著淺部資源的逐漸消耗和枯竭，各國都已開始向地下深部獲取資源。本文介紹了幾種深部找礦的技術(shù)，并探討了深部找礦的前景。

關(guān)鍵詞：深部找礦；高光譜遙感技術(shù)；航磁

一、深部找礦的技術(shù)

由于深部礦床的隱蔽性、復(fù)雜性，找礦要想有突破，很大程度上依賴于勘查技術(shù)的進(jìn)步。因此必須以新的成礦理論為基礎(chǔ)，以大的成礦區(qū)帶、成礦有利的巖體（含隱伏巖體）、深大斷裂等為研究對象，采用中大比例尺地質(zhì)測量、中大比例尺物化探測量等新技術(shù)、新方法，大致查明勘查區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)及物化探特征，對勘查區(qū)隱伏礦體作出推斷，才能對有利成礦地段進(jìn)行深部鉆探驗證，同時兼顧已知礦床、礦（化）點深邊部找礦，力求尋找新的找礦靶區(qū)，發(fā)現(xiàn)一批新的礦田、礦床。

（一）高光譜遙感技術(shù)

高光譜遙感技術(shù)在地質(zhì)找礦中因為其高空間分辨率的高光譜遙感技術(shù)給遙感地質(zhì)找礦添加新的血液。高光譜遙感技術(shù)繪制的圖譜能夠有效地區(qū)分礦與非成礦斷裂、蝕變巖體、地層和非蝕變巖體、地層，能夠精準(zhǔn)地找到新的礦產(chǎn)蘊(yùn)藏靶區(qū)。高光譜成像系統(tǒng)從理論和技術(shù)方面都能對地質(zhì)找礦做出貢獻(xiàn)。遙感系統(tǒng)技術(shù)地質(zhì)勘查系統(tǒng)正在有條不紊地構(gòu)建。該系統(tǒng)能夠把航天、航空、陸地、海洋、地下的遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行有效收集處理，構(gòu)建出一套三維地質(zhì)勘查遙感系統(tǒng)。立體式的地質(zhì)偵測技術(shù)系統(tǒng)利用航空遙感技術(shù)、航空物探技術(shù)、地面地下物探測技術(shù)、地球化學(xué)技術(shù)等等先進(jìn)的地質(zhì)勘測技術(shù)，構(gòu)建出了從地面到天空再到太空的立體式地質(zhì)勘查技術(shù)系統(tǒng)。

（二）鉆探技術(shù)

1、金剛石繩索取心技術(shù)

繩索取心（WL）鉆探技術(shù)自20世紀(jì)70年代中期我國開始推廣應(yīng)用，但在應(yīng)用廣度和深度上與國外發(fā)達(dá)國家相比存在較大差距，利用繩索取心鉆探技術(shù)完成的巖心鉆探工作量仍不足全部固體礦產(chǎn)巖心鉆探工作量的3O%。國產(chǎn)繩索取心鉆具存在材質(zhì)不佳、加工質(zhì)量差、易折斷和脫扣等問題，不能滿足1000m深鉆孔的需要。而深部找礦一般采用的替代方案是使用內(nèi)徑可以通過繩索取心鉆具內(nèi)管的普通鉆桿來完成鉆孔取心作業(yè)，這就在完成取心作業(yè)的同時增大了鉆孔工作量。

2、反循環(huán)連續(xù)取樣（心）鉆探技術(shù)

反循環(huán)連續(xù)取樣（心）鉆探技術(shù)被稱為鉆探技術(shù)第二次革命。它采用壓縮空氣作為循環(huán)介質(zhì)，利用雙壁鉆桿以沖擊回轉(zhuǎn)全面碎巖和連續(xù)巖屑作為地質(zhì)樣品的方式鉆探施工，隨著鉆進(jìn)的不斷進(jìn)行，巖屑被高速氣流連續(xù)地經(jīng)雙壁鉆桿的中心攜帶至地表，并按照順序?qū)r屑收集起來作為地質(zhì)化驗分析的地質(zhì)樣品。

3、空氣泡沫鉆探技術(shù)

該技術(shù)是原地礦部“七五”和“八五”期間的重點科研攻關(guān)項目，由勘探技術(shù)研究所、長春地質(zhì)學(xué)院和甘肅地礦局等科研院所、高校和相關(guān)生產(chǎn)單位聯(lián)合完成。經(jīng)過不同環(huán)境條件及機(jī)具試驗研究總結(jié)了一套比較成熟的泡沫工藝和鉆進(jìn)規(guī)程。由于其后正值地質(zhì)鉆探工作量銳減，而此技術(shù)在初期投資、能耗和后期泡沫劑回收方面的費(fèi)用都比普通鉆進(jìn)技術(shù)高，因此其推廣應(yīng)用處于停滯狀態(tài)。

4、液動錘鉆進(jìn)技術(shù)

液動潛孔錘鉆探是在回轉(zhuǎn)鉆探的基礎(chǔ)上通過利用現(xiàn)場泥漿泵輸出的沖洗液驅(qū)動液動潛孔錘（簡稱液動錘或沖擊器）其內(nèi)部的沖錘對鉆頭施加一定頻率和能量的沖擊功，加速碎巖，也就是鉆頭上帶有沖擊負(fù)荷的回轉(zhuǎn)鉆探。鉆孔時液動錘安裝在鉆桿或巖心管與鉆頭（取心或全面鉆進(jìn)）之間，隨鉆孔之延深而潛入鉆孔中對鉆頭施加沖擊負(fù)荷，它是在沖擊和回轉(zhuǎn)的共同作用下碎巖，因此可大幅度提高硬巖鉆進(jìn)時效，減輕孔斜，降低成本，提高綜合效益。液動潛孔錘鉆探是對現(xiàn)有回轉(zhuǎn)鉆探的重大改革，是繼現(xiàn)代金剛石鉆探之后的鉆探新方法。它較好地利用了堅硬巖石脆性大而抗剪強(qiáng)度較低不耐沖擊力的弱點，是解決堅硬巖層和某些復(fù)雜巖層鉆探效率低鉆孔質(zhì)量差的有效鉆探技術(shù)。隨著液動錘鉆進(jìn)技術(shù)在我國深部找礦中的應(yīng)用，其成功的程度受到了國外多方礦業(yè)工作者的高度贊揚(yáng)。

（三）航磁技術(shù)

航磁找礦主要采用的手段是借助航磁資料，并結(jié)合礦中找礦的經(jīng)驗，對礦區(qū)周邊的地方進(jìn)行找礦。利用航磁手段查找礦區(qū)，主要是在平面等值線進(jìn)行表現(xiàn)，在等值線上，主要是以南北方向為主，磁場在東西兩端和中部呈現(xiàn)出異常情況。當(dāng)探查磁場的箭頭由南北方向想東西方向轉(zhuǎn)移時，就證明出現(xiàn)礦井的地方在東西方。

（四）化探技術(shù)

化探已逐漸成為現(xiàn)代礦產(chǎn)勘查技術(shù)的支柱之一，尤其是在各種覆蓋區(qū)和隱伏區(qū)內(nèi)進(jìn)行化探掃面后快速圈定勘查靶區(qū)的應(yīng)用方面十分有效。近年來，化探的發(fā)展主要體現(xiàn)在地球化學(xué)分析技術(shù)的進(jìn)步，測試的靈敏度和精確度不斷提高。例如，偏提取技術(shù)、地質(zhì)年代學(xué)、蝕變因子分析、流體包裹體研究、同位素分析等。分析技術(shù)的進(jìn)步使高精度化探數(shù)據(jù)的獲得成為可能，從而大大提高了礦產(chǎn)勘查的效率和水平。在方法理論方面，活動態(tài)金屬離子地球化學(xué)成為近年來發(fā)展的重要方向，人們已認(rèn)識到弱束縛的金屬離子可以從深部的礦體向上運(yùn)移至土壤中并保存下來。在這一認(rèn)識理論的基礎(chǔ)上，包括中國在內(nèi)的多個國家研制和發(fā)展了深穿透地球化學(xué)方法，國際勘查地球化學(xué)家協(xié)會還組織了的由國際著名的26個單位參與的“深穿透地球化學(xué)計劃”。這些方法主要有美國和加拿大的酶提取法（ENZYMELEACH），澳大利亞的活動態(tài)金屬離子法（MMI），中國的金屬元素活動態(tài)提取方法（MOMEO）和動態(tài)地球氣納微金屬測量法（NAMEG）等，探測深度可達(dá)幾百米（謝學(xué)錦和王學(xué)求，2003）。經(jīng)過多年勘查實踐的檢驗，這些方法已經(jīng)逐漸成熟并發(fā)揮積極作用。中國所發(fā)展的兩種深穿透方法，不僅能在詳查階段圈出被埋藏在厚層成礦后沉積巖及外來運(yùn)積物下的礦體，而且可以用于在大面積覆蓋區(qū)進(jìn)行地球化學(xué)調(diào)查，圈定戰(zhàn)略選區(qū)，評價大面積隱伏區(qū)內(nèi)成礦金屬供應(yīng)量的規(guī)模。

二、深部找礦發(fā)展前景

隨著我國經(jīng)濟(jì)持續(xù)性發(fā)展，深部找礦成為國有資源勘探工作的首要戰(zhàn)略方針。增強(qiáng)深部探礦的勘查力度，將礦產(chǎn)工作對我國的社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到的促進(jìn)作用提升到最大化。在今后的發(fā)展中，深部找礦將會形成全球化工作范圍，利用我國現(xiàn)有的衛(wèi)星勘探技術(shù)將深部找礦全球化的發(fā)展發(fā)揮到最大化，同時也可以利用不受國界限制的衛(wèi)星技術(shù)做國外找礦工業(yè)，也能提供一些相應(yīng)的服務(wù)信息。在我國現(xiàn)有的技術(shù)中，遙感技術(shù)突出的工作特征就是可以進(jìn)行外星找礦，這是目前國內(nèi)所有技術(shù)中唯一可以將外星勘探工作做到極致的一種技術(shù)。深部找礦是唯一解決我國目前資源短缺的途徑，探礦技術(shù)的應(yīng)用是整個深部找礦中最重要的工作環(huán)節(jié)，利用先進(jìn)的技術(shù)進(jìn)行深部地層的探勘，能夠發(fā)現(xiàn)新問題，解決問題。深部找礦將是我國礦產(chǎn)資源的又一個春天，在這個春天里礦產(chǎn)的種類將會展示出枝繁葉茂的生命力，遏制國內(nèi)的資瓶頸，在礦產(chǎn)資源中打造出另外一片天地。

三、現(xiàn)代地質(zhì)深部找礦思考

現(xiàn)代礦產(chǎn)資源深部找礦工作經(jīng)過幾年的發(fā)展，已經(jīng)取得了一些實質(zhì)性的突破。想要促進(jìn)礦產(chǎn)深部找礦工作的進(jìn)一步發(fā)展，必須要從以下幾個方面入手。

（一）實現(xiàn)地質(zhì)深部找礦理論的創(chuàng)新

地質(zhì)深部找礦的難度和風(fēng)險較大，投入較高，為降低地質(zhì)深部找礦的風(fēng)險，就必須加強(qiáng)對其的理論研究，總結(jié)和歸納出地質(zhì)找礦的規(guī)律。用理論指導(dǎo)實踐，實現(xiàn)地質(zhì)深部找礦工作的順利開展。

（二）實現(xiàn)地質(zhì)深部找礦技術(shù)創(chuàng)新

在新一輪的找礦方向（攻深找盲）的帶動下，為使我國深部找礦能力在新的時代能有一個大幅提高，實現(xiàn)地質(zhì)深部找礦重大突破，我們需要通過引進(jìn)，研發(fā)和創(chuàng)新一批現(xiàn)代地質(zhì)勘查技術(shù)，建立新一代勘查技術(shù)體系，勘查技術(shù)仍以引進(jìn)為主，在引進(jìn)的基礎(chǔ)上消化吸收，進(jìn)而創(chuàng)新發(fā)展，通過10―15年努力，對地觀測技術(shù)，地面探測技術(shù)，分析與實驗測試技術(shù)，地質(zhì)信息技術(shù)，深部探測技術(shù)五大技術(shù)體系，全面推動勘查地球物理，勘查地球化學(xué)，遙感地質(zhì)，巖礦測試與分析技術(shù)，地球信息科學(xué)等分支學(xué)科的發(fā)展。

（三）加大人才培養(yǎng)力度

深部找礦是一項技術(shù)性工作，需大量資金投入，更需大批各行各業(yè)人才的進(jìn)入，實現(xiàn)地質(zhì)學(xué)、探物、勘探工程學(xué)等學(xué)科的有效結(jié)合。高素質(zhì)人才在地質(zhì)深部找礦工作中能夠發(fā)揮重要作用，提高地質(zhì)找礦的科學(xué)性和準(zhǔn)確性，促進(jìn)地質(zhì)深部找礦工作的進(jìn)一步發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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