浅谈铜矿深部找矿技术

2019-05-22文浩

中国金属通报 2019年2期

文浩

（江西铜业集团地勘工程有限公司，江西德兴 334200）

近几十年来，随着采矿业的快速发展，迫切需要基础开发利用易采矿、露天矿和浅矿等，寻找替代资源、缓解资源短缺和促进矿业的可持续发展。中国一些主要矿产资源的供给与短缺之间的矛盾日益突出。近一半的大型和中型矿山拥有主要的金属矿藏，处于危机矿井中。因此，深层地下勘探将成为我国矿产勘查的主要方向之一。

图1 露天铜矿开采

表1 2017年全球铜矿储量各国家统计表（单位：千万吨）

在深井开展地质研究和勘探工作具有重要的经济，理论和实践意义。富矿和特富矿已明显减少，采矿越来越深，难度越来越大，成本越来越高；贫矿石的回收率较低：同时，国内对铜产品的需求并没有减少，而是随着增长趋势，铜在中国已成为稀缺矿产多年。年进口量高达50万吨，环保成本也在增加。因此，有必要加强铜矿的找矿和深部找矿，这也非常紧迫，不能拖延时间。

1 铜矿地质概貌

1.1 铜矿的时空分布特点

图2 中国的铜矿分布

我的铜矿床的时空分布的主要特征是成矿期相对集中，另一方面，成矿区相对集中。中国的铜矿化期主要在中生代，接下来是新一代和新时代。由于中国的地质环境相对复杂而且数量众多，铜矿的形成也呈现出多种特征。中国已经勘探出的的铜储量主要集中在祁连山、三江地区、长江中下游、黑龙江的嫩江、中条山和西昌～西部等地[1-3]。

2 铜矿的控矿因素

控矿因素一般是指控制沉积物形成和分布的各种地质因素，如构造、岩浆活动、地层学、岩相和古地理，区域地球化学因素，变质因子，岩性，古水文和风化因子。铜矿石最重要的控矿因素是矿体的地层空间结构，针对空间结构可以说由于晚泥盆世梧桐组和二叠纪向广播秩序组成。主要矿体的地层空间构造是由晚泥盆系五通组及二叠系祥播阶构成。有因为五通组的砂岩的物理特征独特性的表现主要为质地坚硬、结构紧密、无法进行矿液交代和没有渗透运移的动力。所以造成了控矿的因素有很多，而且每一个控矿的因素都是非常重要的。在物理方面，由于金属铜矿床的形成是与热液等相关活动密不可分的。五通组的上部存在的有机物质的分布是具有不均匀状态的碳酸盐岩地层中不同的组成部分，其中具有较高的活跃性缝合线缝隙物和泥质条带，与矿液之间形成化学反应，最终逐渐的交代成矿。铜矿里能产出很多物质而形成存在密不可分联系的是金属铜矿床的活动与热液。由于铜矿岩体在相应环境下，可以产生很多成矿物质，还可以促使其形成了矿床，其自然而然的热量在形成矿过程起到非常关键的作用。

3 铜矿深部找矿基本工作

根据地球物理勘探的行业惯例，在我们国家探知铜矿时，使用了很多国际上先进的和高科技的测量仪器，再结合先进技术和测量方法，对铜矿勘探区域进行精准的、多角度和多方位测量，已经取得的很大进展主要有在矿体中了解了一般矿产的地下埋藏深度，随后进一步采用中梯式激光扫描法进行深度的测量读取显示数据，并在清扫区西北部发现的极化异常区与结构区非常相似。因此，我们了解矿区西北部矿化蚀变带的范围，为勘探提供了一般方向；根据磁异常极坐标，根据磁异常特征推断出碳酸盐岩和花岗岩的5个磁异常接触区，其中4个异常接触区与岩体对应良好；为了进一步了解矿区地层的空间分布，最后，CSAMT扫描方法用于测试电阻率的异常，以进一步了解采矿区地层的空间分布。隐伏岩体的分布范围由低阻力异常推断，成矿区域得到进一步证实。对这种情况进行了测试，低阻力异常推测了隐蔽岩体的面积，证实了成矿区的工作又向成功迈出了一步。

地球物理钻探是指解释地球物理勘探结果中的含水层，采空区、沉陷柱、断层和地质条件等异常区域，具体确定钻探中第一个采矿区的深部钻探和验证钻探的五条区域线。

五个钻孔验证孔对矿井有很好的影响。预测的钻孔都在铜矿体中发现。到目前为止，已有数十年历史的铜金属矿资源得到有效利用，进一步缓解了国家铜资源的形势。随着矿山资源的再利用，依靠矿山生活的人民的生存也得到了解决，它也是为一个国家节省必要的开支。

4 铜矿深部找矿的方案

4.1 提高成矿理论的预测能力

成矿理论预测能力低是制约深部找矿的核心问题。为有效提高成矿理论的预测能力，有必要对当前科学和工业界在成矿的理论创造性和实际应用中采取积极的和有效的措施。有效措施应该包含下面五个方面：第一是要根据长期以来矿床相关放入经验约束，从而形成铜矿。从动力学的角度来进行分析成铜矿产生的可能性，并且要得出形成铜矿的理论模型。第二步主要是基于动力学的形成铜矿理论模型来成矿的性质进行揭示，这不仅可以计算成矿动力学模型，还可以通过试验及理论去验证模型的可靠性和准确性，得到的、流场和温度场等，再就是可以化学场的计算，并可以定量去约束相关的预测结果。

成矿模式的构建和地质构造演化的理论模型不应放大单因素的作用，应注意系统的非线性效应。不能简单地根据定性类比去推理的长期以来的经验预测模型得结论，应更多的是注重计算，进行定性的类比去推理，这样才具有较大的随机性和准确性，即在仅在类比条件情况下得出的结论不严格。随着社会的发展，越来越多的人利用地理信息系统（GIS）平台，采用知识驱动和数据驱动的方法来进行计算，可以定量确定三维空间中最优越的矿化组成成分，从而完善矿化和预测严格性、准确性和有效性，它还可以准确详细的现场调查。

4.2 信息应用技术的创新

为克服当前地球信息检测技术在深部地质检测中的不足，理论上可行的方法是开发地球信息检测技术，特别是地球物理信息检测技术。地球信息检测技术的发展应包括两个方面：从原理上进行创新，开发新的检测技术，包括改进和改进现有技术；应用方法的创新，使基于现有技术的结果得以发现获得更可靠的解释和应用。长期以来，矿产勘探行业一直存在迷信“高科技”的强烈倾向，希望发明“万灵式”技术，一劳永逸地解决探矿勘探的各种问题。事实上，要创建一种实用的新技术来检测并不容易，而且更难以创建“一体化”技术。例如，可以使用具有快速和方便特征的2X射线荧光技术。该技术可以分析地质中矿山的元素以及矿产资源勘探之间的边界和厚度。还有三种场异常相互约束技术，以及5G-PS传感系统信息采集技术。

4.3 深部钻孔的充分利用

钻井是证明矿体的必要方法。深部勘探的成本也主要是钻探。开发钻井技术和降低钻井成本非常重要。由于目前的技术和制造工艺的限制，钻井技术的发展仍然相对缓慢。因此，充分利用每个洞是非常必要的。一方面，采用分支定向钻井减少钻井工作量，另一方面通过深度钻探物理检测量，可有效提高深度检测信息的准确性，显著提高矿石预测成功率，有效避免后者无效钻探。