地质勘查和深部地质找矿技术研究

2022-11-26湛静静

世界有色金属 2022年2期

湛静静

（贵州省地矿局区域地质调查研究院，贵州贵阳 550005）

1 地质勘查工作的相关内容

1.1 地质勘查工作内容

我国地质勘查工作的主要内容有三点：一是需要从危机矿山中进行勘查，以发现可替代资源。在进行矿产地质勘查工作的时候，应当勘探是否具有可替代资源，保障各区域的矿产资源开采工作，相关人员在勘探的过程中，不仅要判断矿产资源的存有两，还要分析可替代资源潜力；二是勘查伴生矿和尾矿。在开采矿产资源的过程中，会出现伴生矿产资源，需实施有效的勘查工作，以提高矿产资源的开采效率，获取更多的矿产资源，促进当地经济的可持续发展[1]。三是勘查矿山关闭工作的实际情况。在矿产资源开发和结束过程，贯彻落实我国环境保护政策的相关要求，遵循法律法规，于矿山关闭后实施相应的勘查工作，以全面了解关闭矿山周围环境状况，并监测其矿业状态，据此来编制相应的科学报告，评估关闭矿山周边的生态环境质量，以便于找出其中存在的环境问题，并实施针对性措施来加以解决，改善关闭矿区的生态环境，防止过度开采矿山资源，避免出现滑坡、坍塌等地质灾害。

1.2 深部找矿的原因和内容

在我国经济快速发展阶段，矿产资源出现了明显的短缺，我国是发展中国家，现代矿业的发展起步晚，国内四百多座矿山中已经有一百九十余座出现了程度不一样的资源短缺现象，基于此，需要加大深部找矿以及外围找矿的工作力度。在深部找矿工作中，如若能够及时勘探接替矿产资源，有利于延长矿山寿命，缓解当前资源短缺的状况，能够推动矿产持续性发展，保证矿区内职工就业，对我国社会经济的发展有着重要意义[2]。

目前，我国大部分金属矿山的勘探开采深度在三百至五百米，仅有少数铜、铅、锌、金矿的勘探开采深度在一千米以上，而国外一千米以上的金属矿山有八十多个。其中南非金铀砾岩型金矿的开采深度超过四千米，美国、加拿大的一些矿山也有超过两千米的开采深度。近年来，国内外深部勘探工作取得了显著的进展。如加拿大萨德伯里铜镍矿床深部两千六百米，华北鞍山铁矿床、云南会泽铅锌矿床、辽宁红透山铜矿床、胶东红透山金矿床、小秦岭金矿床均在一千米以下发现工业矿体。三道金矿矿体已钻探验证至两千米深度。这些勘探实践表明，深部找矿具有很大的潜力。

深部找矿非常困难。国内外经验表明，提高找矿效果有几个基本条件：一是对区域地质成矿条件和矿床模式有深刻认识，有不同于浅层找矿的新思路；二是在精细野外观测的基础上，进行了综合研究，找到了合理的找矿方法；三是资金充足，管理科学；四是知识渊博、经验丰富、思想开放、敢于承担风险的地质勘探专家。其中，先进的地质矿床理论指导和合理的技术应用尤为重要。

2 地质勘查工作的方法

现阶段，在矿产地质勘查工作中，使用较多的勘查方式有以下几种：第一，地球物理勘探技术。地球物理勘探简称物探，是指通过研究和观察各种地球物理场的变化，对地层岩性、地质构造等地质条件进行勘探。由于构成地壳的不同岩层在密度、弹性、导电性、磁性、放射性、热导率等方面存在差异，引起相应地球物理场的局部变化。通过测量这些物理场的分布和变化特征，结合已知的地质资料进行分析研究，达到推断地质性质的目的。该方法具有探测和测试功能。与钻探技术相比，具有设备轻、成本低、效率高、工作空间宽等优点。但由于不能直接采样和观测，所以应当配合钻探技术使用；第二，钻探技术。钻探是隐蔽致灾因素最直接的勘探技术。它具有精度高、直观性强、适应性广的优点。在构造勘探、采空区勘探、探放水、瓦斯卸压、火区勘探等隐患致灾因素勘探中发挥着越来越重要的作用[3]。钻探是利用钻机、钻具和一整套技术措施，在地层中钻出圆柱形b4L，取出岩矿样品，查明矿产资源的赋存和分布，或达到其他地质技术目的。钻井工作也是通过一系列直接作用于岩石的设备和仪器进行钻井的过程，破碎岩石是钻井生产的主要过程。因此，掌握岩石的性质和破碎机理对加快和改进钻井工作具有重要意义。

3 深部地质找矿技术的应用

3.1 物探技术应用

在深部地质找矿技术应用过程中，就目前而言应用最为广泛的是预测性找矿技术。其需要开展高效的勘查工作，使用先进的探测技术和设备，记录有关于地质要素状态、性质、位置、产状等信息，然后根据得到的信息数据来进行推测，做好思维记录工作，根据地质过程历史、机制、原因等内容来进行推断。基于地质构造演化理论来进行判别，判断探测区域是否负荷成矿理论，得出最终结论，并加以验证，需使用深部找矿技术来加以验证，看是否真的存在矿产资源，如若存在还需要证实该区域的矿产储量。

应当注意的是，前期所获取的深部地质信息，均是应用物探技术来采集。在深部地质找矿工作中，常见的物探技术有以下几种：第一种是瞬变电磁法。相较于传统直流电法、继电法来说，瞬变电磁法的优势在于其所能够探测到的深度更深，而且具有较高的垂直分辨率，根据相关研究表明，使用瞬变电磁法能够探测到三百米至四百米内的实际情况；第二种是可控源音频大地电磁法。指的是在一定范围内，改变电磁频率，然后找到地质深度中不同的区域，进行采样处理，其优势在于探测深度可达到一千米；第三种是金属矿地震勘探法。这种找矿方式主要应用于沉积矿床，或是盐田中，可取得较好的勘探效果，但我国还需要加强对此项技术的研究，借鉴国外优秀经验；第四种是井中物探法。其有效融合了传统的物探方法，能够在探测工程中获取钻孔底部的相关信息，了解井壁四周的实际情况，可充分发挥井中瞬变电磁的作用；第五种是大比例尺航空物探法。主要用于远距离地质勘查工作的开展，其能够快速检测到地质的相关信息，可有效结合GPS导航定位系统，实施高效的深部找矿工作。

其具体包含了以下技术：一是X荧光技术。在进行深部地质找矿工作的时候，X荧光技术是应用较为广泛的技术之一，其原理在于照射矿物，矿物在波长作用下会反射出具有x元素特征的射线，相关技术人员可使用X光机来识别这些射线，然后进行分析，以了解深层矿产资源的实际情况，其优势在于能够确定矿体的方位、掌握矿体内部构造，勾勒矿产资源的边界、厚度。二是低频电磁技术。低频电磁技术和X荧光技术的工作原理相似，其是一种新型的深部地质找矿技术，目前的使用范围并不大，主要是通过Fraser来分析所获取的相关数据，然后根据分析结果来寻找地质找矿规律，明确矿产资源的具体方位和规模。此技术的又是在于具有较好的灵活性，探查速度快，效率高，有利于深层地质找矿工作的顺利开展。

3.2 钻探技术

3.2.1 岩芯钻探技术

在我国深部地质找矿工作中，岩芯钻探技术日益成熟，在应用方面较为稳定我，能够取得不错的应用效果。其主要是利用圆柱状钻头、钻具，于孔底部沿圆形破碎岩石保留柱状岩芯，然后提取开展地质分析工作，用于探测是否存在矿产资源。在使用岩芯钻探技术的时候，需要注意以下几点：一是应当根据实际情况来选择适宜的机械设备。需引入先进的液压动力钻探设备，不再使用传统的电力动力钻探机械设备，以保障钻作业的顺利开展，满足深度钻探的施工要求；二是利用岩芯钻探技术来进行深部地质找矿工作的同时，还要勘查是否存在替代资源，可加大对相关技术的研发力度，以便于提高深部地质找矿工作效率，在不影响找矿工作质量的前提下，降低深部地质勘查成本，使之更具经济性；三是要加强对相关机械设备的管理，做好日常保养和维修工作，需确保岩芯钻探技术应用中使用的大型机械设备能够正常运行，以免其出现故障影响找矿工作的开展。

3.2.2 反循环连续取样钻探找矿技术

反循环连续取样钻探找矿技术，是一种新兴技术，其主要是通过压缩空气并将其作为循环介质，来开展深部地质找矿工作。在找矿的时候，要重视钻探工作，需使用双臂钻杆，使之钻进至土层中，冲击四周碎岩，利用高速流动的空气，将土层碎岩的碎屑带回至地表，然后进行采集，并做好编号标记，通过对这些碎屑进行分析，来了解该区域深层地质矿物的成分，分析其构成比例，以此判断是否有所需的矿产资源。相较于传统的深部地质找矿技术来说，此种找矿技术的优势在于其能够清楚明确深部地质的矿体成分，能够分析其矿体深度、厚度，而且具有较高的准确性，找矿速度较快。

3.2.3 定向钻探技术

深部地质找矿工作具有较大的挑战性，这是因为其内部结构较为复杂，如若仅采用普通钻探技术，则难以达到良好的勘查效果，无法满足深部地质找矿需求。基于此，为了提高找矿工作效率，应当使用定向钻探技术，其有着较高的精度，能够精准把控钻探方位，找准钻进方向，提高勘查工作效率。有效应用定向钻探技术，能够避免钻进方向出现偏差，减小找矿难度，保障找矿的准确性。

3.2.4 绳索取心技术

在地质勘查和深部地质找矿工作中，应当充分发挥绳索取心技术的作用，这是一种不需要提钻取岩心，可降低提钻次数的矿产勘查方式，最初适用于金刚石地质岩心钻探中，而现如今已经取得了更为广泛的应用。绳索取心技术的特点主要表现在提取岩心的时候，无需将钻杆柱子全部提出，能够用专门的钢丝绳进行打捞，然后从孔底内管提取即可。该技术的优势在于有着较好的稳定性，使用的是金刚石钻头，不会出现较为严重的磨损，具有较高的使用效率，而且钻探的时候也十分便捷。如若钻探设备存在堵塞问题，那么需要降低钻杆、矿心之间的摩擦，以保障取心质量。在未来的深部找矿技术研究过程中，应当加大对绳索取心钻探技术的研究。

4 现阶段深部找矿工作中存在的问题

现阶段，在深部找矿工作中还存在着一定的问题，有待进一步解决，其问题主要表现在以下几个方面：一是欠缺专业的工作人员。深部找矿工作，对人员的专业性要求比较高，人员的工作能力将直接影响到深部找矿结果的准确性。深部找矿并不是一项简单的工作，其涉及到多方面内容，具有一定的复杂性，要求找矿人员具有较高的专业能力和职业道德素质，能够主动投入到找矿工作中，严格按照相关规定来执行作业，如此才能保障深部找矿工作的顺利开展。但目前还缺乏对找矿工作人员的培训，部分人员对找矿技术的操作不够熟练，也并未重视找矿工作的开展，缺乏良好的责任意识；二是找矿技术水平不高。深部找矿工作中需要应用到多项技术，针对不同的矿产资源开发要求，需要进行全面的地质勘查，选择适宜的深部找矿技术，但当前并没有建立健全的找矿技术体系，部分技术仍然停留在理论层面，未能有效应用于实际中，影响了深部找矿工作效率和质量。而且当前所使用的钻探技术在实际应用过程中，难度比较大，钻探技术具有一定的局限性；三是在开展深部地质找矿工作的时候，并没有遵循因地制宜原则。我国矿产资源分布范围比较广泛，不同区域的矿产资源，存在一定程度上的差异，在进行深部找矿的时候，如果不能根据矿区地质的实际情况，采用适宜的找矿技术，则难以保障找矿结果的准确性，影响找矿工作效率；四是深部钻探及大面积的物探，费用较高，经济上还缺乏一定的支持。

5 提高深部找矿工作质量的有效措施

5.1 选择适宜的区域

实施深部找矿工作之前，必须做好实地勘查工作，需保证勘查结果的准确性。避开自然保护区域，向开发基地集中，做好勘查前的准备工作，以便于发现有着巨大的资源潜质的矿区深部。这种做法优势在于有着较为丰富的理论做支持，操作方法方面也较为成熟，能够建立健全的找矿地质模型。可借鉴过去深部找矿工作的经验，改善当前深部找矿工作的不足，提高深部找矿技术水平。

5.2 推广和应用与我国深部找矿工作相符的方法

为保障深部地质找矿工作质量，应当不断地创新深部找矿技术，获取全面的深部信息，整理好相关物化探成果资料，提取有用信息。在实际找矿工作中应当注意以下几点：一是要根据矿区的地质特点来选择适宜的物探方法；二是最大限度地发挥物探的间接找矿功能，即目的不仅仅是找矿，而是以地质模型为基础，探测不同的地质体和地质构造；三是充分利用隧道和钻孔。地球物理勘探技术的进一步研究和发展。在化学检测中，应该总结出一套可以不同方式使用的方法，一方面要在构造相对发育的地区做好地球化学调查工作；另一方面需要在大量运输产品覆盖的区域做好气体化学测量。

5.3 加强对深部找矿技术人员的培训

深部找矿技术对人员素质和能力有着极高的要求，技术人员的业务能力和操作将会直接影响最终找矿结果。基于此，应当组织开展高效的培训工作，引导深部找矿技术人员学习先进的找矿技术，严格遵循相关规章制度的要求，遵循技术操作流程，形成良好的责任意识和终身学习意识，不断地完善自身。同时，在实际工作中，应当根据深部找矿区域的实际情况来进行人员调配和划分，重点区域和非重点区域的安排要因地制宜，以提高深部找矿工作效率。要建立健全的业绩考核机制，需从多方面来科学评价工作人员的表现，对于违法规定，考察不合格的人员要让其重新进行培训，等待其培训考核通过之后再安排其他工作。可建立专业的工作团队，将责任落实到个人，做到责权分明，一旦出现问题立刻找到责任人，避免推卸责任的状况发生。

5.4 引用先进的深部找矿技术

目前，传统的深部找矿技术已不能满足现代深部找矿工作的需要。在实际工作中，工作人员需要引进先进的找矿技术，加大对先进深部找矿技术的应用。具体包括以下内容几个方面：一是要充分利用技术形式对深部矿产资源和危机矿产资源进行测量和分析，并进行合理的标识和规划。通过鲜明的认识了解深部矿产资源的基本情况，可以为后续工作的顺利开展做好充分的准备。二是要加强先进技术的应用，有效利用航空物探技术、金属矿地震勘探技术等，提高深部矿产资源识别的准确性，保证其先进性。