矿产地质勘查理论及技术方法的研究

赵东博

（中国建筑材料工业地质勘查中心辽宁总队，辽宁 沈阳 110004）

矿产地质勘查以找矿、评价矿产价值为核心目标。勘查过程较为复杂，不仅需要识别、筛选出具有可开发、利用价值并且对人类有益的矿产，还需要分析成矿规律、预测矿产开采可能对周边环境带来的负面影响。在矿产地质勘查过程中涉及到诸多特殊的技术方法，主要原因在于部分矿产处于难以被发现的状态，周边自然环境与地质条件复杂多变，判断或勘查失误、信息获取不全面等都会影响勘查结果的精准性、科学性。

近年来我国在矿产地质勘查理论及技术方面获得了重大研究突破，新技术、新手段及新仪器设备也被广泛应用于矿产地质勘查工作实践中，进一步推广前沿、先进并且经过实践论证的理论、技术方法，对于我国矿产地质勘查领域的高质量发展具有重要意义。

1 矿产地质勘查理论基础

矿产地质勘查工作中应用最为广泛、较为成熟的理论为同位成矿理论。同位成矿理论以重要型、巨大型成矿区带，超大型及巨型矿床形成规律为依据，经过实践研究与历史数据挖掘了解到，成矿年代、类型、矿种具有明显差异的情况下成矿区带及大规模矿床的形成均具有同位成矿的规律，简言之，沿成矿区带向深入探寻，能够找到同类或不同类、同矿种或不同矿种的新矿床。因此国内外有色金属矿产，绝大部分集中在上述所说的大规模成矿区带、矿床之中[1]。

同位成矿理论在矿产地质勘查中的应用具有一定的边界条件。首先，具备相对稳定的成矿环境与热活动中心。热力作用是促成矿物质迁移的关键性因素，在大型、超大规模矿床形成的过程中，成矿热活动中心一般稳定连续存在，在准备、发展直至矿床形成的各个阶段，成矿热活动中心内均有携带各种成矿物质的成矿热液（气液）朝向同一空间部位迁移，最终积淀成矿。成矿热活动中心的形成与岩浆活动相关，尤其是上地壳岩浆房，其存在会为矿物质的迁移提供热源与热力作用。其次，成矿物质来源丰富。幔源、壳源、幔源与壳源兼具是成矿物质的重要来源。研究表明，幔源岩浆富含成矿物质，在上侵与深部分异中可以为成矿创造有利条件，且当成矿元素相似的板块俯冲到上地幔后，能够显著提升成矿元素的富集强度，且当幔源与壳源含有相似成矿物质时，容易形成巨型、超大规模矿床。

2 矿产地质勘查技术方法

传统矿产地主勘查工作以直接观察为主，依靠专业人员的经验及其敏锐的洞察力发现裸露在外并且具有明显特征的矿床。

随着社会对矿产资源需求量的显著提升，传统技术已经难以适应时代的发展并呈现出明显的滞后性与局限性，当前矿产地质勘查以减少勘查钻进为主要目标，对新技术、新设备的利用率显著提升，但难度明显提高，因此有必要学习矿产地质勘查领域新知识、接受新理论并于实践中探索新的技术方法。

2.1 物化探技术

物化探是一种借助于对各类天然物质的有效测量以明确地质结构与矿产分布的矿产地质勘查技术，主要包括岩石测量技术（分析岩石样本化学元素含量及地球化学特征并挖掘地球化学异常）；土壤测量技术（分析土壤内微量元素含量，明确矿种，适用于微粒性金属矿产资源勘查）；水系沉淀物测量技术（分析淤泥、细砂内微量元素含量，明确地质结构与矿种）[2]。

在矿产地质勘查中应用物化探技术需要把握三大要点：其一为遵循物化探技术应用基本原则，即专业性、精准性与真实性，矿产地质勘查全过程需要由专业人员负责，尤其是在信息处理与分析中需要对矿区周边环境、地质条件等进行预测分析，并且需要秉承实事求是的观念。其二，深入研究成矿地质条件。在应用物化探技术开展矿产地质勘查工作时，要认识到成矿条件的复杂性与多变性，解释某一地球物化异常时需要综合考虑多方面因素，尽量剔除冗余、无效的地质因素，以此避免误判。其三，关注误差达到最小化。物化探技术是获取矿产地质信息的支撑力量，在全面采集信息后需要对其进行深入挖掘与分析，以误差最小化为目标提升矿产地质勘查的科学性。以电阻率断面（如下图1所示）分析为例，图中电阻率断面颜色变化不平缓，深色区域表示有异常状况的高阻地带，上部对应的分布等值线不均匀，结合专业知识可以判断出在低电阻区域内存在充水断层。

图1 电阻率断面示意图

2.2 新型V8技术

新型V8技术，即多功能电测技术。具有发射功率大、探测深度大、抗干扰性强的优势，适用于地表覆盖较为严重的矿产地质勘查。当结合资料与现有勘查信息了解地层下存在煤炭层或已经矿化后，可以借助新型V8技术进行深入勘查。具体方法为：设置与勘查线重合的多条测线，将测线之间的距离控制在合理的范围之内，并根据所勘查的范围等确定信息采集所用的频率。同时，采用自动式的频点布置方式，借助对时方法保证各个频点在时间上高度统一。

根据勘测区域绘制的剖面图上标注的长度、实际勘测确定的区域面积等进行AB偶极的布极，结合收发距离精准确定勘查位置。此外，在初步勘查阶段主要勘测地层电性，了解地层的构造、发现低阻区域，判断其是否与矿化带进行接触。确定后设计好钻进深度，深入了解低阻区气场情况，以此完成矿产地质勘查。

2.3 大数据技术

矿产地质勘查所获的数据具有大数据基本特征，即多源异构、海量庞杂、价值与密度双高。因此可以将大数据技术手段与矿产地质勘查技术联用为后续工作的开展提供数据支持。例如，在应用物化探技术开展矿产地质勘查工作时，可以构建地质勘查数据库，从数据采集阶段开始对数据进行筛选与整合，利用大数据算法及模型等分析数据的集中程度，从重力、磁性、电性、放射性等多层面分析矿产资源存量与开发利用价值，在获取海量信息后还可以基于历史数据、大数据系统的自学习能力自动化输出勘查报告，不仅可以显著提升地质勘查工作效率、避免专业人员受经验及主观判断驱动，还能够更加深入地分析地质勘查数据，保证地质勘查的精准性与科学性[3]。

2.4 瞬变电磁勘探技术

瞬变电磁勘探技术原理为：利用不接地回线或接地电极向地下发送脉冲式一次电磁场，在一次脉冲间歇期间利用线圈、接地电极等观测由一次脉冲感应的地下涡流产生的二次磁场的空间与时间分布获取所需的矿产地质勘查信息。瞬变电磁勘探技术主要包括三种技术方法：其一为高密度电阻率法，适用于信息量较大的矿产地质勘查工作中，将地质勘查与剖面分析相结合，其所具备的多元化装置、极距通过一次布级便可以获取海量的勘查信息，并且以比值的形式描述信息之间的关系，从而勘查到地下的异常情况，具有精度高、速度快、操作简单等显著优势；其二为可控源的音频大地电磁法。相对于传统的大地电磁勘探法而言，可控源的音频大地电磁法可以增强信号、扩大信号的覆盖面，尤其是在在控制人工长源上优势明显，不仅能够穿透不同阻碍获取矿产资源的地下信息，提升勘查工作效率，还能避免对其他仪器设备、工作环境造成负面影响，能够有效降低矿产地质勘查人工工作量，节约矿产地质勘查成本；其三为矿山地质雷达法，该方法适用于井下活动、水下活动，能够勘查水下古矿床位置、冻土带厚度、探寻地下埋设物，借助脉冲雷达系统可以取得明显且良好的矿产地质勘查效果。

3 结语

矿产地质勘查以同位成矿为基本理论依据。近年来，我国在矿产地质勘查理论与技术防范获得了重大的研究突破，新技术、新方法如百花齐放，为矿产领域发展注入了新的活力。物化探技术借助于对各类天然物质的有效测量明确地质结构与矿产分布情况；新型V8技术功能多元且适用性较强；大数据与传统矿产地质勘查技术联用可以提升工作科学性；瞬变电磁勘探技术具有速度快、效率高等显著优势。在实际工作中需秉承技术性与经济性相统一的原则对上述技术进行合理选择与组合，以此提升矿产地质勘查工作质量。