金属矿床深部找矿的技术与方法

黄 键

（河北省煤田地质局第二地质队，河北 邢台 054001）

中国目前正处于能源需求日益增长的经济繁荣时代，将矿产资源作为重要金属来源使用受到特别关注，特别是金属研究。研究工作由于过去查明的资源开发回收不足而开始深入矿床的深部，造成矿产的大量浪费和日益枯竭。近年来，随着表层矿物的开采，中国的表层矿物逐渐减少，勘探难度加大。深部找矿已成为国内外共识。深部找矿具有很大的不确定性和风险，但也具有巨大的商业利益。 为了有效规避未来深部找矿过程中的风险和不确定性，我们不仅应依靠新概念，新战略和新理论，而且还应依靠新技术的开发和应用。

1 金属深部矿床

长期以来，地质领域对金属矿床没有明确的定义和统一的标准。一般来说，深度大于500m的矿产资源通常称为深部矿藏，其矿床称为深部矿床。深部金属矿床主要由岩浆热液或岩浆活动形成，通常存在于火山岩中。深金属矿床的规模不确定，产量不确定，分布分散，给探矿和生产带来一定困难。与一般金属矿床勘探不同，深金属矿床勘探难度更大。这是因为埋藏深度越深，金属矿床的复杂性越高，并且深部和地表之间的地质条件不同，就必须调整采矿思路。金属矿床的深部找矿成本高，一般将大型，高品位矿床作为勘探目标。

2 深部找矿关键技术的发展趋势

如何用好物探技术是深部找矿工作的关键，我国在地质勘查技术及其仪器方面具有较低的创新能力，加之长期缺乏有效的机制来对地质勘查装备的更新换代进行规范，对人才培养的投入力量不足，导致我国该方面的技术水平与国外先进水平存在一定的差距。在政府的主导下，跨学科、跨专业、跨部门的技术攻关是未来金属深部找矿技术发展的关键，在勘查开发技术、找矿方法和成矿理论方面，必须不断加强自主创新能力。深部找矿关键技术应该突出几个特性，分别为实用性、带动性、通用性和重要性。所谓的使用性指的是该技术应该能够形成相应的工艺、方法、系统和产品，对深部矿化的直接信息进行获得。带动性指的是该技术应该能够带动多项方法技术和专业的发展。通用性指的是金属矿床深部找矿关键技术应该能够在广泛的领域进行运用。

如何充分利用物探技术是深度找矿的关键。地质勘探技术和仪器的创新能力不强。另外，长期缺乏有效的地勘设备升级调控的机制，人员培训投入不足，技术水平与国外先进水平存在一定差距。在政府的指导下，跨学科、跨专业、跨部门的技术研究是未来深部金属找矿技术发展的关键，在勘查开发技术、找矿方法和和成矿理论方面，要不断增强自主创新能力。

3 金属矿床深部找矿的可行性

3.1 金属深部矿床的简介

深部矿床是指埋存于地表五百米以下的矿藏，这些矿藏的形成往往是由于岩浆活动和岩浆热液活动。深部矿床由其形成的特殊条件决定了其规模的不确定性，也决定了其较大分散性和不够独立的特点，因此在找矿和采掘的过程中需要考虑的影响因素增多。

3.2 金属矿床深部找矿的辨识依据

（1）深度。不同的金属矿山有不同的地质条件，由于采矿过程中地质因素的多种影响，产生的矿床结构形态也非常复杂，深度因矿床而异。比如说有些超基性岩石铬铁矿的成矿深度在地表下大约三到五千米。这样的深度在勘查和开采利用上都有一定程度的困难。

（2）岩浆地质。矿藏也可以通过岩浆地质调查识别，在岩浆侵入的过程中，可以通过岩浆的物质和成矿过程所形成的现象进行研究，进而掌握和矿体相关的深部岩体的特征，从而为勘探和开采工作提供依据。金属矿山的深度必须通过岩石热侵入检测来达到，热工活动中心可以在不同的趋势下解释矿山深度，完成土壤框架检测。

4 金属矿藏勘测的现状分析

当前金属矿床深部找矿工作的开展正在逐步深入，矿床的勘测受到很多方面的影响，比如地质条件、技术手段、勘测仪器、勘测经验等等都会对具体的勘测产生一定程度的影响。受到传统勘测矿藏经验和方法的影响，遇到需要进行深部找矿勘测的情况下，往往会直接转移而不会进行深一步的勘测，但是受到资源利用日益短缺的严重局面影响，深部找矿工作必须进入工作日程。深部找矿的技术和设备等都需要不断提高和改进。

5 深部地质钻探找矿技术

5.1 岩心定向技术

受控向钻探技术是一种比较先进与特殊的钻探技术，在钻探的过程中可以使钻孔轨迹按照预定方向进行钻探，这项技术还可以实现在一个主孔内钻进多个分支孔的羽状钻孔，这个技术已经在我国很多领域应用，同样标志着我国的高精度受控定向钻探施工进入国际市场，但是这门技术唯一缺陷就是不能对定向造斜段进行连续取芯。

5.2 液动冲击回转钻进技术

在20世纪60年代，对勘探技术行研究，经过十几年的研究开发和创新，已经在不同领域上应用多种规格的液动冲击器，在普通钻探的条件下，泥浆在钻探过程中的固相含量比较高，而且泥浆固相控制系统受到传统泥浆的影响，这样很容易导致液动潜孔锤内零件出现卡死的现象，这样不仅影响工作效率，而且大幅度低设备的使用寿命。

5.2 强化钻探技术管理工作

在钻探施工之前应该做好相关组织设计工作，对施工技术进行总结和相关资料的整理和归纳，同时应该对地质岩心钻探流程进行规范。规范钻机施工制度，同时对机台的现场管理进行强化，一定要做到文明生产，安全施工，从而有效的提高施工效率，防治和减少钻探工程施工三大事故的发生，在保证工作质量的前提下，提高经济收益，保证钻探生产顺利进行。

6 目前金属矿床深部找矿过程中存在的问题

6.1 勘查技术与勘查设备落后

通常情况下，地质勘查技术一直都是被当成是整个地质研究中的首要研究对象，同时还在地质勘查工作中承担着倍增器的作用，而且它还是实现今后向地球更深处进行探索的关键因素之一。河北省内矿山种类很多且结构复杂，找矿的难度很大，在进行深部找矿的过程中，只是运用一些较为成熟的地质理论是远远不够的，还需要借助一些更加先进的物探化技术和遥感技术，在一些特殊条件下还可能需要使用到钻探技术。与西方一些发达国家相比，我国的地质勘测技术发展时间尚短，虽然经过几年的快速发展，但仍然与他们存在着很大的差距。这些差距一方面体现在理论方法较为落后，另一个方面则表现为我国的勘查技术与勘查设备同发达国家相比仍然差距很大。因此，为了尽量的减少这个差距，尽可能的提高找矿效率，我国一方面在不断的尝试学习发达国家的先进技术，引用更加先进的勘查设备，另一方面还在不断的加大对地质勘查研究投入以及地质人才的教育培养。随着一部分先进的地质技术和地质设备的引入和使用，我国在勘探工作中所面临的很多难以解决的问题正在逐步得到有效解决。

6.2 政策上的支持

地质找矿因为过程复杂、所耗时间长且所需工具很多，因此需要大量的资金作为支持，这样就需要政府等相关部门为矿产勘查工作提供更多的资金支持。除此之外，还应该予更加先进的科技技术来进一步提高深部找矿水平及资源的潜力；我国还要努力研发出具有我国特色的勘查设备，并尽可能的开发出数据处理工具，不断提高我国的矿产勘查水平和竞争力。

7 金属矿床深部找矿中常用的方法

随着工程技术水平的提高和地下工程深度土壤研究的深入，金属矿山的搜索越来越多样化，常用的研究方法主要分为地球物理和地球化学的发现。

7.1 地球物理学

（1）瞬态电磁测量技术。瞬态电磁测量技术的核心是高温失效理论，最重要的测量手段是高温条件下的超磁学。各种研究和应用表明，科学合理地应用高温蒸发器，大大提高了瞬态电磁测量的深度和精度，并快速获得矿区磁场剖面曲线图。应用于金属矿物的最低开采、稳定工艺、测量数据的高精度和高水平分辨率，是目前金属矿床深部找矿中比较高效的技术，具有良好的发展前景。

（2）航空物探技术。该技术在金属矿物深部的应用，促进了科学界发展和融入综合空中目标站，矿山地球物理特征的许多参数只能用一种测量方法来掌握，包括电、磁学、放射能等。该技术应用的主要功能是快速准确地推导矿山岩石构造等目标体的特征。主要动力是氦泵磁性磁铁，它在我国金属矿山的深处起着决定性作用。

（3）地下地球物理学。该技术最大的优点是物理和计算机网络的结合有效地消除了传统的地下隐蔽搜索技术的局限性。主要的检测方法是使用适当的仪器和设备来研究隐藏物体和介质的密度、电磁、弹性、磁性和电化学性质的物理差异。然后通过分析电磁场、磁场和柔性波场的物理分布，确定地下隐藏物体的范围、特征和分布位置。

7.2 化探技术

地球化学研究通常分为两类:通过元素动态提取技术和地下水化学测量技术，确定不同类型的金属矿产资源。

（1）元素活动态提取技术。该技术应用于金属矿山深井的主要原因是，通过金属矿产中主要金属元素在土壤介质中的动态含量来预测出深部矿床的各项信息。多项研究发现，在地质和矿产资源中，金属矿山处于颗粒分散的状态，其活动性远远大于大颗粒同物质的活动性。可以很好的吸附或者包裹在其他载体之上，对这些载体分析研究，就能提取出金属元素。

（2）地下水化学测量技术。地下水测量和预警机制是了解金属矿山深水特征参数的主要过程，但河床一般地质结构不均匀，不同地区地质结构存在很大差异，导致地下水流动特征存在巨大的空间差异。合理应用地下水化学测量技术，系统地收集地下水的特征数据，更准确地确定金属矿山矿产资源的类型。

8 深部找矿关键技术发展战略

8.1 思想正在发展

大力推广研究开发技术，重点是政府，结合矿物学理论，开展跨学科跨部门的联合研究。根据矿业公司的实际发展情况制定新的发展战略和扶持政策，引进地质研究技术和设备，提高工作质量，在技术创新的基础上培养复合型人才。

8.2 一体化原则

一般来说，深部找矿是一个具有风险性的项目，不仅需要大量人力，而且需要投入的资金也很大，为了降低投资的风险，首先必须合理应用物化探等技术勘查，需要解决的问题有两点。第一，信息传输薄弱，只有通过有效的手段和措施，才能减少和抑制干扰因素，加强有用的信息；第二个问题是准确识别矿化异常，在深部找矿中，结合地质条件，从地面探测推导出异常信息。再开展实施钻探工程验证，查明控制地层构造、矿产产状与储量等。从而有效的的避免深部找矿及开采的投资风险，减少损失。

9 结束语

总而言之，针对金属矿床深部找矿技术与方法，对相关技术进行全面的发展和推广应用，最后实现找矿技术的发展目标。同时，找矿技术的突破也是一种检验关键技术的应用，应该对化探、遥感、地震、电、磁等技术方法进行综合应用，不仅提高工作效率，还能保证工作质量，在金属矿床深部找矿的过程中，针对不同的地质条件、地貌景观和矿床类型等，应该结合多种勘查技术和勘查方式，对每个区域进行有效找矿。不断提高声部找矿技术的实践性，缩小我国金属矿床深部找矿技术与世界先进水平之间的差距。