地质矿产勘查深部找矿方法

黄 建，袁启文

（江西省地质局赣南地质调查大队，江西 赣州 341000）

矿产资源是指经过地质成矿作用而形成的，天然赋存于地壳内部或地表埋藏于地下或出露于地表，呈固态、液态或气态的，并具有开发利用价值的矿物或有用元素的集合体。

这些资源分布在地表或地下，需要数亿年才能成为矿物。由于矿产资源埋藏在地下一定深度，其规模、产状、分布等特征不易查明，为合理评估矿产资源储量，有效指导矿产资源的开发利用，因此有必要进行深入研究和矿产勘查工作。

进入新世纪以来随着矿产勘查工作的深入，500m以浅的矿产资源基本勘查完毕，东部地区大多数矿床甚至已经开采殆尽，因此寻找深部矿产资源为助力国家经济发展提供火力支撑是当务之急。本文针对地质矿产资源深部找矿勘查现状，提出了当前我国矿产资源深部勘查存在的问题，分析了寻找深部矿产资源的重要性,提出了深部找矿方法，以期提高深部勘查效率，实现找矿成果重大突破。

1 目前我国深部找矿的现状与原因

我国国土面积非常辽阔，矿产资源丰富，但人口众多，人均占有率与世界相比还是较低。目前我国正处于高速发展的阶段，一次性能源、工业原料以及农业生产资料主要来源于矿产资源。虽然我国是资源大国，但是矿产资源供需缺口依旧十分巨大，因此，提高矿产资源地质勘查的效率和质量，增加矿产资源，是当前人们关注的焦点。

随着当前经济社会的发展，对矿产资源的需求日益增加，地表浅层的矿体得到充分开发。浅层的矿产资源已不能满足经济社会快速发展的需要，因此深部矿产资源的勘探已成为一个重要的发展趋势。

目前，国外勘查开采深度超过1000m的矿山有80余座，其中，深度在1000m～2000m的有60余座，2000m～3000m的有12座，3000m～4000m的有5座，4000m以上的有1座，最大开采深度达到4530m。而我国金属矿产探采深度总体不足500m，开采深度超过1000m的矿山不足20座。

自2004年起，国家先后实施了“全国危机矿山接替资源勘查专项（2004～2011）”、“老矿山深部与外围找矿计划项目（2012～2014）”、“全国重要矿集区找矿预测二级项目（2016～2018）”等重大地质勘查项目，均有自然资源部中国地质调查局发展研究中心（原国土资源部矿产勘查技术指导中心）参与组织实施或承担。2004年～2017年，累计投入资金69亿元。其中，中央财政资金41亿元，地方财政资金3亿元，企业资金25亿元。累计完成钻探343.2万米、坑探45.5万米。这些项目开展了大量的深部找矿工作，取得了一系列的深部找矿突破性成果，在很大程度上推动了我国深部找矿工作的发展。

科技部于2014年启动了863计划资源环境技术领域重大项目“深部矿产资源勘探技术”，联合自然资源部、教育部等所属的9家单位进行联合攻关，以提高深部资源探测技术的深度、精度、分辨率和抗干扰能力为目标，重点研发大功率电磁探测、分布式遥测地震探测、高精度重磁探测方面急需的技术和装备，全面突破2000m矿产资源勘探技术，形成从地面到地下，从结构探测到物性探测，适应复杂地质条件的立体探测技术系统。

但目前深部矿产资源的勘探开发仍存在较多问题。首先是我国深部找矿起步较晚，因此导致我国深部地质研究在全球上仍处于较低的地位。其次是深部矿产资源勘查投入高风险大，回报周期长，所以很难吸引市场资金介入。再者我们对创新科技意识淡薄。在深部矿产资源勘探开发的背景下，由于地形地质因素复杂，勘探工作的风险因素增大[1]，使得地质工作踌躇不前。

因此我们要进一步加强利用新的研究技术，有效地解决不同的安全风险问题，确保寻找深部矿产资源的研究效率和质量。矿产勘查行业的垄断准入机制，缺乏市场竞争力，缺乏充分的市场推广。目前国内矿产勘查技术有限，这很难满足现代社会对矿产资源的需求，信息技术方法的快速改进是必要的，这对寻找深部矿产勘查工作的有效性有着重大影响。

2 地质矿产的深部找矿重要性

我国矿产资源十分丰富，优质矿产资源种类较多。而随着社会的快速发展，社会各阶层对矿产资源的需求也在不断增长，现有开发浅层的矿产资源难以满足社会经济增长的需求。而加强深部矿产资源勘查已成为重要的发展方向和寻找替代资源的重要途径，这就是为什么在研究矿产勘查方面，我们要注重研究先进的勘查找矿技术，国家要把深部找矿的技术工作提升到战略高度，地勘处也要充分重视这些先进的找矿技术，并继续应用于找矿工作中。

地质勘查研究是一项非常复杂的工作，涉及多个学科，在实践中需要采用不同的技术手段，因此这项工作对地质勘查非常重要，对科研人员来说，现代技术的发展有助于探索更广阔的地质结构研究，深入开发深部矿产资源，鼓励人们更加科学、全面地开发利用地球资源，在矿产地质勘查领域，深入分析复杂的地层结构，准确测量数据，是这矿产地质勘查目前重要的发展路径，这就是为什么不仅要寻找深部矿产资源，而且要寻找深部矿产资源同时也对推动科学研究的深入具有重要意义。

当前，在社会经济发展的大背景下，必须创造矿产资源，开展有效的研究工作，矿产资源是非常重要的战略资源，需求和生产是经济社会发展的方向直接决定因素。前几年，中石化在自有矿区的基础上开展了砂岩矿产资源的评价和选择，基本控制了矿区矿产资源的特征，确定了部分具有开发前景的矿区。确定这些矿区后，下一步将实施勘查技术，在具体开发过程中，要了解和掌握勘查场地的具体地质条件，结合不同地质条件，科学制定研究方案。根据山体和土壤的特点，科学选择钻探方法，从而准确了解和控制地下矿产资源的分布[2]。这样，通过对获得的数据进行综合分析，科学制定研究方案，确保研究的有效性和质量。

随着深部找矿技术的迅速发展，矿产地质勘查研究水平有了很大提高，积累了不少的找矿经验与教训，矿产资源发生矿难时，必须停工处理，如果我们能对早期的数据进行充分的分析，我们就可以利用这些数据反馈及时应对与勘查过程中有关的各种安全隐患，控制和降低事故发生的可能性，提前控制生产过程中的各种风险，确保勘查工作安全进行，因此，建立勘查测试体系是十分必要的，通过搭建这一体系，可以更有效地保障当前深部矿产资源开发的安全，控制和减少不同安全风险的发生，减少财产损失和损失。

3 地质矿产勘查的深部找矿方法

在深部地质矿产找矿工作中，要收集不同的区域信息，对这些信息进行有效的整理，对区域地质条件进行详细的评价，对该区域是否具备成矿要素进行准确的分析和评估，在实际分析中，首先要充分认识这一领域的地壳运动，充分分析每一次地壳活动，掌握区域地质构造变化的实际形态。有效地整理该区域地质事件所发生的时间线和金矿床类型，深入分析该区域的综合信息，了解成矿区与地质构造的关系，控制后续找矿工作的不断开展。

地质钻探技术广泛应用于地质矿产的勘查和找矿工作当中。在实际钻井过程中，使用该技术需要考虑许多操作问题。仪器采集地质样品时，需要对样品进行基础性的广泛研究，通过样品中的化学物质来评价矿物质量，经验丰富的人员可以通过简单的气味来评价矿产资源的储量，但是不能完全探索内部的特定成分。通过这些，不难发现。这种找矿技术很好用，但操作起来相对容易。因此，这种方法在地质研究行业得到广泛应用。

X射线荧光分析技术同位素技术是荧光分析技术中应用最广泛的技术手段。这项技术利用仪器检测地质样品中某些化学元素的沉淀情况，准确评估岩层类型，也起到了主要作用，但很多时候，如果数据呈金黄色，深部找矿的概率会大大增加。说明该区矿产储量较大，荧光分析技术主要利用不同的颜色反馈来确定矿质层的位置，从而确定钻探方案，保证深部找矿工作的有效推进。然而，荧光技术的使用存在一定的缺陷。如果使用的荧光物质不合理，很容易造成环境污染，因此在具体的应用过程中，必须引起足够的重视。

液压锤钻井技术这在技术上是指利用高压选择器在射流冲击液中产生的压力驱动钻头进行钻井。钻杆与钻头的连接大大增加了钻机的功率，在冲击流体的高压射流下，钻孔排出砾石。该技术具有很大的优越性，可大大提高钻井效率。如果砾石体积大，就会堵塞油井。它必须时不时地清洗，这是非常沉重的，工作人员必须对这项技术进行彻底的检查，以确保钻井平台的有效运行，提高钻井平台的效率和质量。

近年来，随着科学技术的飞速发展，高光遥感技术也有了飞速的进步，遥感技术在地质研究中的应用越来越普遍。能够更清晰地呈现地下结构，充分理解和控制地下空间结构，直观、全面地展示矿产资源的性质和矿产分布。在实际应用过程中操作相对简单，大大控制和减少了研究的时间投入。只有具备高技能的人才才能把这项工作做得更好。

GPS探测技术，在GPS探测技术方面，主要采用全球定位系统进行地质研究。利用卫星和无线电定位，可以发现特定物质，并将相应的协调信息传送到平台上。利用远程探测技术，充分了解地质构造的具体位置，并根据分析和调查结果制定有效的研究体系。地球表面深处的矿产资源不仅在物理性质上，而且在化学性质上都具有很强的稳定性。在这类矿产资源的勘探中，可以用物质分析仪器来分析矿物的组成，例如在分析光谱曲线之后，就可以确定矿物元素的具体组成。在使用仪器扫描时可以相关的矿物元素进行有效识别，以及是否存在相关矿物，则可以确定这些矿物元素的存在。

甚低频电磁法。当深部矿产资源勘查工作中，如果矿产资源的深度较大，则可以利用这种技术结合实际应用提升深部找矿的方法。这种方法必须使用专业的工具，根据深部矿产的电磁性，对矿山和地质的磁电性质进行评估[3]；通过该技术的应用，操作相对简单，可以弥补其他技术的不足，提高矿产的开采率，但该技术也存在一定的缺点，不能精确定位矿产，因此，在实践中也应与其他找矿技术相结合使用才能提高深部矿产的找矿方法。

在地质矿产勘查中，三维立体建模技术(图1）可以建立矿床模型和找矿模型，分析矿产的空间分布权和时间演化，进而预测开采量，使复杂地质得以直观、立体地分析和呈现。利用相应的地质信息可以有效地识别搜索字符；此外，该技术还可以建立有效的基础数据，对相关数据进行挖掘和预处理，还可以满足大型矿产的精度要求，为地质矿产研究提供技术支持。

图1 三维地质建模效果图（据参考文献[4]）

技术手段作为寻找深部矿产勘查的应用基础，要根据我国矿床基本特征，创新研发，深入研究钻探等。鉴于该技术方法在高度复杂的实践中具有良好的准确性和可靠性，在选择和应用相关的地质勘查钻探技术时也要利用好其测量功能，它的目的不仅是寻找矿石，而且根据地质模型寻找不同的地质体和构造。充分利用现有隧道和钻孔，进一步发展地质勘查钻探技术，根据现有技术开展矿区深部原生晕地球化学探测。钻井技术应作为最重要的深部找矿方法，积极推广新型钻井平台，充分利用新型钻井设备的优势和特点。最后，在现有钻井深度的基础上，利用矿山钻井设备进行合理钻井。

4 结语

矿产资源是社会生产发展的重要物质基础，现代社会人们的生产和生活都离不开矿产资源。随着社会的快速发展和浅表矿产资源的日益减少，深部找矿工作已经迫在眉睫。

地壳是赋存矿产资源的母体，也是个天然的大宝藏。地球的地壳平均厚度为17千米，而迄今为止人们勘查开发的矿产资源主要在2千米以浅。因此深部找矿的空间和潜力都十分巨大。

虽然当前地质矿产研究正朝着寻找开发深部地质矿产的方向快速发展，但现阶段寻找深部矿产资源还存在一些问题。需综合多方因素带来的影响，合理结合运用现代化信息技术，充分发挥所提到的这些深部找矿的技术与方法，创新技术研究，结合实际情况应用相关的技术与方法来提高地质矿产勘查的深部找矿效率，进而助推动我国矿产资源的开发利用与经济社会发展。