加快勘探新技术应用 推进深部找矿大突破

■ 张 莹/张超宇

（1.防灾科技学院 地震科学系，河北 三河 065201；2.中国国土资源经济研究院，北京 101149）

矿业是科学技术进步和经济建设、社会发展的基础产业。我国正处于经济上升的关键阶段，各类矿产资源十分紧缺，为了保证矿产资源的可持续开发，在提倡珍惜地球资源，推动节约、集约利用资源的同时，必须认识到开展地球深部资源探测，寻找隐伏矿体势在必行。而仅靠传统的常规地质方法和手段很难在找矿中有所突破，有必要引进新的勘查技术和方法进行矿床外围和深部隐伏矿产的勘查。切实推进找矿突破，保障矿产资源科学、合理地利用。

1 矿产勘查新技术简介

随着找矿勘探工作程度的不断深入，许多露天、近地表易于发现和利用的矿产资源日趋减少，在地表浅部即第一深度空间（0-500m深度）找到大型矿产的难度越来越大，为了缓解矿产资源短缺的危机，必须进行深部找矿勘探即第二深度空间（500-2000m深度）找矿勘探。然而传统方法已无法满足大探测深度、高精度、高分辨率的要求，应运而生的许多新技术和新方法突破了目前的找矿瓶颈。

1.1 球物理勘查技术

根据我国50年来的找矿实践经验，传统的电磁法、激发极化法和重力勘探是地球物理勘探的主要方法。随着浅部矿不断减少，在勘探深部矿产资源时，这些传统方法由于固有的缺陷，其勘探能力和精度随着勘探深度的增加急剧下降。为了缓解目前资源短缺的局面，有必要结合先进的科学技术成就，通过地球物理场的效应，即高精度的重力场、磁力场、电磁场、地热场、放射性场和地震波场观测来探索地球深部的隐伏矿产，尤其是迅速加强地球物理勘查新技术和新方法的支持，采取各种措施加强技术装备的投入、提高地球物理装备和分析测试仪器的水平，以便充分利用和发挥高分辨率地球物理场的效能，在地球深部探求更多大型、超大型矿床和多金属矿集区。随着科技水平的不断提高，传统物探方法得到长足发展，各种物探新方法、新技术层出不穷，主要包括三维地震技术、地面高精度重力勘查技术、地面高精度磁测技术、地面瞬变电磁法勘查技术、可控源音频大地电磁法、频谱激电法、井中声波透视法技术、地下电磁波法等。

1.2 地球化学勘查技术

用于矿产勘查的地球化学勘查新技术包括深穿透地球化学技术、地球化学信息的综合解释和地球化学填图技术等。1997年第16届国际化探大会期间我国科学家谢学锦和E.M.Cameron首次提出了深穿透地球化学的概念。随后在国际合作项目中深穿透地球化学在隐伏矿床上方进行剖面线测量取得了一系列重要进展，该方法被用于圈定钻探靶区方面取得成功。我国已开始利用该方法并在川西北及东天山取得了巨大的找矿实效。同时深穿透地球化学在信息的捕获、提取和分析方面发展了基于lCP—MS的活动态多元素分析方法具有重要意义。超低密度深穿透地球化学方法可以有效地应用于大面积覆盖区地球化学调查与大型矿集区评价，结束了覆盖区，特别是盆地不能进行地球化学调查的历史[1]。

1.3 找矿信息提取和综合技术

计算机技术迅速进步促进了数学地质方法的发展，使得隐伏矿体预测由定性化逐渐向定量化、准确化方向推进。地理信息系统(GIS)也被引入某些矿区隐伏矿体的寻找中，并取得了一些成果。隐伏矿体定位预测研究正向多元信息化、定量化和自动化方向发展。隐伏矿体综合预测方法，其实质是以综合信息成矿预测理论为指导，以寻找隐伏矿体、难识别矿体为目标，通过捕捉和提取各种与成矿有关的信息(包括地质、地球物理、地球化学、重砂和遥感等)，并研究其在三维空间的变化规律及相互制约关系，建立矿体预测综合信息模型；通过综合信息成矿预测图件编制，进行隐伏矿体的预测和评价[2]。

1.4 遥感技术

随着新型传感器的出现、工作频率向全波段的延伸、图像处理技术的不断提高，遥感技术在找矿中的作用不断增大。近些年新兴的高光谱遥感技术是高光谱分辨率遥感的简称，它是在电磁波谱的可见光、近红外、中红外和热红外波段范围内，获取许多非常窄的光谱连续的影像数据的技术。高光谱的窄波段可以有效地区别矿物的吸收特征，从而能成功地识别矿物。随着高光谱遥感技术的发展，成像光谱仪的光谱分辨率和空间分辨率越来越高，找矿勘查已成为成像光谱应用的主要方向之一，也是率先应用的领域。

2 矿产勘查新技术在找矿实践中的应用及前景分析

近些年快速发展起来的高精度的地球物理勘查新技术使得勘查深度加大，观测精度和分辨率大大提高，推动了定量化分析找矿。地震技术尤其是三维地震技术可有效地用于寻找隐伏矿体并在世界不同地区得到了成功应用。Milkereit等[3]以加拿大Sudbury矿区为例，在Trill地区进行北美首次三维金属矿地震勘探。在南非，利用三维反射波地震勘探技术已广泛应用于金、铂等有色金属矿的勘探和开发。Li Tonglin在我国新疆天山山脉东部Tuwu斑岩铜矿区，利用地震方法对地下矿体进行勘探。地面高精度重力勘查技术、高精度航空物探测量系统、可控源大地电磁测深等新技术使得地球物理弱信息的识别能力大大增强，对隐伏矿体的信息的提取越来越精确。

经过近十多年来的发展，地球化学勘查技术已经成为矿产勘查战略的支柱技术之一并取得了重要进展，基本解决了有机质或风成沙对水系沉积物的干扰问题，建立了覆盖区多目标区域地球化学调查方法技术体系，在深穿透地球化学理论和方法技术研究方面获得了一定的进展，发现了纳米尺度金属微粒从深部向地表迁移的线索，初步建立了完整的勘查方法技术体系并在油气勘查工作中得到了推广和应用[4]。

遥感技术在国内外得到了广泛的应用，许多研究者利用遥感综合信息处理结果成功预测和发现了多处隐伏矿体，同时在岩矿识别、矿物丰度制图方面也得到了一定应用。

利用综合信息预测方法对内蒙古、黑龙江、辽宁等地的多个金、有色金属矿山进行预测研究，均取得了较好的找矿效果。刘磊等利用多元信息融合技术成功地查出了云南思姑锡矿体的产出状态和成矿地质特征。周军等利用地质、化探数据进行综合处理并在海南不磨金矿进行了有益尝试。

国内外一系列成功实例证实了矿产勘查新技术在矿产勘探上的可行性和潜力，但总体上还是一个较新的研究领域，随着研究程度的不断深入，这些新技术有望成为矿产勘探开发中的有效、便捷、经济实用的方法，并发挥更重要的作用。

3 传统勘查技术与新技术对比分析

传统勘查技术包括地球化学、地球物理、遥感技术和综合预测技术。传统的地球化学技术主要是原生晕和次生晕。20世纪90年代以来，李惠在深入研究原生晕分带理论的基础上，根据热液金矿床具有多期多阶段脉动叠加成晕特点，开创了原生叠加晕法，该模型为各矿区深部及外围盲矿体预测提供了一种有效方法和手段，并在山东金青顶金矿成功应用。近年来原生叠加晕法又有新突破，发展为构造叠加晕法，并且在许多矿产勘查预测中得到了成功应用并取得了很大成果。传统的地球物理方法主要为电法、磁法和重力测量；传统的综合预测方法主要有非地质标志估计法：如齐波夫定律、时律法；成矿地质标志法：如编码打分法，回归分析预测法；定量地质标志估计法：如逻辑信息法、特征分析法、有利因素相关法；成因地质模型法以及有利因素相关法、三联成矿预测方法等。

虽然传统的勘查方法在我国地质调查和矿产勘查工作中取得了世界一流的业绩和令人瞩目的找矿成就，但无法解决地表覆盖厚、勘探精度较低等问题，新的勘查技术方法可以很好地解决这些问题，较好地反映隐伏矿体信息，测试更为便捷、快速，但目前仍存在诸如抗干扰能力低、成果解释的多解性等难以克服的缺点，有待进一步完善和提高。

4 结论与展望

随着全球范围内各国对矿产资源的掠夺式勘探、开发、利用，地球第一深度空间资源已近枯竭，在节约能源利用、开发可再生能源及新能源的同时，利用先进勘探技术方法，实现找矿方法技术的突破，快速推广新技术和新方法的应用，进行多学科交叉渗透、融合，传统技术与新技术相结合，不同找矿预测理论相互渗透，遥感、化探、物探、钻探等多种勘查手段相互结合与验证是寻求地球深部资源，定位、定量预测隐伏矿体的有效捷径和主流方向，从而保障经济正常、稳定、快速的发展。

[1]陈林.浅析金属矿产勘查中的新技术与新方法[J].科技传播,2010(18):145-148.

[2]陈伟，王琳琳，李应栩.隐伏矿体预测的技术方法及其进展[J].有色金属,2009,61(1):25-27.

[3]Milkereit B，Berrer E K，King A R，et a1．Development of 3—D seismic exploration technology for deep nickelcopper deposits：A case history from the Sudbury basin,Canada[J]．Geophysics，2000，65(6)：1890-1899.

[4]杨少平,弓秋丽,文志刚,等.地球化学勘查新技术应用研究[J].地质学报,2011,85(11):1844-1877.