准噶尔盆地浅覆盖区浅钻化探找矿方法探索
2019-09-10肖艳东孟贵祥范侥
肖艳东 孟贵祥 范侥
摘 要： 通过拉伊克勒克典型浅覆盖区浅钻化探成果，介绍了浅钻化探工作方法和取得的试验研究成果，显示该方法有效，经济可行，效率较高，操作简便，充分证明了浅钻化探技术在准噶尔干旱荒漠浅覆盖区是有效的找矿手段。
关键词：准噶尔盆地;干旱荒漠浅覆盖区;浅钻化探
目前我国基岩出露区、半出露区已基本完成区域地质矿产调查工作。覆盖区找矿作为深部探测找矿的一部分，显示出了较大的找矿空间。我国浅覆盖区地质找矿工作及方法研究起步较晚，2000年以后在内蒙、青海等主要省份浅覆盖区开展了地球化学测量方法技术研究，总结了浅覆盖区地球化学特征，对找矿工作具指导意义[1-3]。
新疆浅覆盖区主要有干旱荒漠、中低山草甸等浅覆盖区，尤其是近几年在干旱荒漠浅覆盖区发现了多处中-大型铜多金属矿床（如：路北铜镍矿、拉伊克勒克铜铁矿等），表明浅覆盖区具较好的矿床保存条件和易于发现中-大型的隐伏矿床，同时也说明浅覆盖区将成为隐伏矿产资源调查的重要方向之一。本文通过拉伊克勒克干旱荒漠浅覆盖区浅钻化探勘查，进一步探讨浅钻化探技术方法及试验探索研究成果，为浅覆盖区地质勘查提供技术支撑，有效指导浅覆盖区地质找矿。
1 浅钻化探技术
1.1 浅钻方法的原理
在干旱荒漠浅覆盖区，可采用车载空气反循环取样钻探（沙驼150b）方法，有效提高浅覆盖区地质勘查工作效率。该方法是将压缩空气、水作为冲洗介质，从钻杆中心通道送至孔底，在向下钻进过程中，高压水雾对孔壁进行喷护，起到护壁效果，防止塌孔及杂质掉入;高压空气携带岩粉从钻杆与孔壁之间高速返回地表，并通过样品采集器进行收集的钻进方法（图1），以满足浅钻施工要求[4-8]。
1.2 分层钻进技术
①松散易掉块地层采用优质钠基质钻井液开孔护壁，视返出岩屑样泥质成分的含量调整钻井液量，使其形成泥皮达到护孔目的，在易坍塌部位重点护壁;②胶结泥岩、潮湿覆盖层采用三叶及复合片钻头，配合无固相优质钻井液快速通过后换普通冲击钻头钻至目的层，取得合格岩屑样;③钻进至含水层位时，装备一台普通岩心钻机，换大一径钻头跟管钻穿含水层位，使之与水隔离后换金刚石双管取心钻具钻至目的层，取出完整岩心;④在钻进遇裂隙、难钻进地层，采取扩孔后下入技术套管密闭孔壁，使压缩空气无漏失，完成底部取样工作。
1.3 目的层识别技术
钻机操作人员在钻进时，应仔细观察钻进进尺快慢和钻机负荷、声音，到达基岩层时，钻机钻进变慢，负荷较大，声音表现为“嘎达嘎达”;通过与现场地质人员交流、分析，详细观察排出取样器的岩屑颜色，颗粒磨圆程度，进而判断是否到达目的层。覆盖层与下伏基岩的区别是第四系松散堆积物颜色较复杂，颗粒磨圆程度较好，大小分选较差;古近—新近系泥砂岩颜色虽单一、颗粒无磨圆、大小均一，但岩石颜色多为土红色、灰绿色，质地均较软，水中浸泡后大都呈泥水。基岩层岩屑颜色较单一、颗粒磨圆程度较差，且大小较均一，岩屑致密，水中浸泡大都无变化。
1.4 取样技术
浅钻采用样品收集器进行采集，样品按照出孔顺序以钻进0.5 m为间隔，在钻进的同时连续收集样品，样品盆按从上到下的顺序连续摆放，直至基岩（其中基岩钻进1.5 m停止钻进）。在完成样品编录（基岩样）后，对基岩样过筛缩分、装袋、称重后进行分析测试，同时人工挑选粒度较大的岩块送至实验室进行拼贴，达到岩矿鉴定需求（图2）。
2 浅钻化探试验
2.1 浅钻效果
2.1.1 浅钻效率
通过拉伊克勒克典型矿区浅钻化探工作，仅一个工作日，钻机施工10个浅孔，总进尺达173 m，施工时间7.5 h，钻机平均每分钟进尺达0.5 m（表1），施工速率较高，合格率100%，满足施工进度要求。
2.1.2 浅钻工程质量
根据《岩石地球化学测量技术规程》和《浅层取样钻探技术规程》一般要求和样品收集编录要求，拉伊克勒克典型覆盖区各钻孔取样多数达到了地质设计目的，所取得的基岩样品满足实验室光谱分析和岩矿鉴定需求，仅少数钻孔随孔深增大，所取岩块样品具一定分选性，后期需加强空气动力装置，较大程度保证所取岩块成分完整。浅钻查证成果显示，Cu富集区段与前人圈定的物化探异常及勘探成果基本一致，铜矿化主要分布于英云闪长岩体及其外接触带中，表明浅钻技术及施工质量满足设计要求，该技术方法真实可靠、有效，可为浅覆盖区地质找矿服务。
2.2 方法试验探索
2.2.1 野外快速分析
根据拉伊克勒克研究区各孔样品的野外快速分析结果与实验室光谱分析成果对比（图3），表明野外快速分析能有效、较为准确地显示该区Cu，Zn等主攻矿产元素富集地段，且各元素分布形态与实验室测试结果总体一致，仅在準确度上与实验室有较小差距（如zk-s25号钻孔，实验室分析测得Cu为 2 233×10-6，Zn为219×10-6;快速分析仪测得Cu为 1 781×10-6，Zn为146×10-6），表明该方法满足野外快速分析目的，能大致查明矿化富集地段，可及时为工作部署提供有用信息。
2.2.2 浅覆盖区下伏基岩元素的迁移
在拉伊克拉克矿区施工的浅钻化探样品快速分析显示，具矿化的云英闪长岩上覆5～10 m范围内的第四系中Cu，Zn等元素含量较其上部地段高1～2个数量级（表2，ND为未测出或未达到检测下限），而无矿化的凝灰岩上覆第四系均未分析测试出Cu的富集地段。以上特征表明，母岩向上覆覆盖层迁移了部分元素，导致上覆沉积物部分元素富集。通过上述分析可见，母岩的地球化学背景对上覆沉积系统的元素迁移具重要影响，可通过水的机械迁移和气的机械迁移，将下伏母岩可迁移元素运移至上覆沉积物中，引起上覆沉积物部分元素相对富集，但可迁移元素迁移机理有待加强试验研究。
2.2.3 浅钻化探布设
浅覆盖区浅钻钻孔布设受其工作量部署情况，物化探异常机理、形态、大小等特征，覆盖层厚度及下伏基岩复杂程度，查证目的不同等多方面因素控制，尤其是物化探异常特征、查证目的和覆盖层厚度为浅钻化探布设的主要依据。基于地球化学普查规范及上述分析，浅钻布设可分为面积、剖面、散点等3种方式进行浅钻化探查证，其布设简要因素如下：①面积布设。主要适用于覆盖厚度小，矿化蚀变丰富，找矿潜力极大的地区;②剖面布设。对于呈条带状、相对稳定的物化探异常;③散点布设。针对有特殊意义的大范围物化探异常，且覆盖层厚度较深时（图4）。
2.3 浅钻化探待解决问题
①该套车载反循环空气浅钻所取部分岩块样品较小（小于0.3 cm），對其进行岩矿鉴定较困难，能否通过岩石化学成分进一步确定，有待后期试验研究;②浅覆盖区下伏基岩向覆盖层元素迁移机制。浅覆盖区化学分析反应下伏基岩对上覆覆盖层具有部分元素的贡献，其何种元素易于何种环境迁移，迁移机制是什么，有待后期加强试验研究;③浅钻化探布设尺度需建立，便于后期规范执行。
3 结论
通过准噶尔盆地典型浅覆盖区浅钻化探试验研究，在该类型浅覆盖区找矿，靶区优选极为重要，需充分收集周边基岩区地物化遥等成果信息，对资料进行再次开发，缩小找矿范围，优选出成矿有利的找矿靶区进行查证。浅钻化探示范研究成果显示，该方法在浅覆盖区地质找矿，具有方法有效、经济可行、效率较高、操作简便等特点，可作为准噶尔浅覆盖区有效的勘查方法之一;同时，在浅钻化探勘查过程中，充分利用野外快速分析，深穿透地球化学测量及高精度物探测量等方法组合，可较大程度地提高浅覆盖区地质找矿效果。
参考文献
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Abstract：Based on the geochemical exploration achievements of Layikelek typical shallow coverage coring，this paper introduces the method and research results of shallow drilling technology test，it shows that the method is effective and economically feasible，high efficiency，easy operation，etc.，fully demonstrated coring geochemical exploration technology in Junggar arid desert shallow coverage is a valid prospecting means.
Keywords：Junggar;Arid desert shallow coverage area;shallow geochemical exploration drilling
