礦產地質勘查理論及技術方法的研究

趙東博

（中國建筑材料工業地質勘查中心遼寧總隊，遼寧 沈陽 110004）

礦產地質勘查以找礦、評價礦產價值為核心目標。勘查過程較為復雜，不僅需要識別、篩選出具有可開發、利用價值并且對人類有益的礦產，還需要分析成礦規律、預測礦產開采可能對周邊環境帶來的負面影響。在礦產地質勘查過程中涉及到諸多特殊的技術方法，主要原因在于部分礦產處于難以被發現的狀態，周邊自然環境與地質條件復雜多變，判斷或勘查失誤、信息獲取不全面等都會影響勘查結果的精準性、科學性。

近年來我國在礦產地質勘查理論及技術方面獲得了重大研究突破，新技術、新手段及新儀器設備也被廣泛應用于礦產地質勘查工作實踐中，進一步推廣前沿、先進并且經過實踐論證的理論、技術方法，對于我國礦產地質勘查領域的高質量發展具有重要意義。

1 礦產地質勘查理論基礎

礦產地質勘查工作中應用最為廣泛、較為成熟的理論為同位成礦理論。同位成礦理論以重要型、巨大型成礦區帶，超大型及巨型礦床形成規律為依據，經過實踐研究與歷史數據挖掘了解到，成礦年代、類型、礦種具有明顯差異的情況下成礦區帶及大規模礦床的形成均具有同位成礦的規律，簡言之，沿成礦區帶向深入探尋，能夠找到同類或不同類、同礦種或不同礦種的新礦床。因此國內外有色金屬礦產，絕大部分集中在上述所說的大規模成礦區帶、礦床之中[1]。

同位成礦理論在礦產地質勘查中的應用具有一定的邊界條件。首先，具備相對穩定的成礦環境與熱活動中心。熱力作用是促成礦物質遷移的關鍵性因素，在大型、超大規模礦床形成的過程中，成礦熱活動中心一般穩定連續存在，在準備、發展直至礦床形成的各個階段，成礦熱活動中心內均有攜帶各種成礦物質的成礦熱液（氣液）朝向同一空間部位遷移，最終積淀成礦。成礦熱活動中心的形成與巖漿活動相關，尤其是上地殼巖漿房，其存在會為礦物質的遷移提供熱源與熱力作用。其次，成礦物質來源豐富。幔源、殼源、幔源與殼源兼具是成礦物質的重要來源。研究表明，幔源巖漿富含成礦物質，在上侵與深部分異中可以為成礦創造有利條件，且當成礦元素相似的板塊俯沖到上地幔后，能夠顯著提升成礦元素的富集強度，且當幔源與殼源含有相似成礦物質時，容易形成巨型、超大規模礦床。

2 礦產地質勘查技術方法

傳統礦產地主勘查工作以直接觀察為主，依靠專業人員的經驗及其敏銳的洞察力發現裸露在外并且具有明顯特征的礦床。

隨著社會對礦產資源需求量的顯著提升，傳統技術已經難以適應時代的發展并呈現出明顯的滯后性與局限性，當前礦產地質勘查以減少勘查鉆進為主要目標，對新技術、新設備的利用率顯著提升，但難度明顯提高，因此有必要學習礦產地質勘查領域新知識、接受新理論并于實踐中探索新的技術方法。

2.1 物化探技術

物化探是一種借助于對各類天然物質的有效測量以明確地質結構與礦產分布的礦產地質勘查技術，主要包括巖石測量技術（分析巖石樣本化學元素含量及地球化學特征并挖掘地球化學異常）；土壤測量技術（分析土壤內微量元素含量，明確礦種，適用于微粒性金屬礦產資源勘查）；水系沉淀物測量技術（分析淤泥、細砂內微量元素含量，明確地質結構與礦種）[2]。

在礦產地質勘查中應用物化探技術需要把握三大要點：其一為遵循物化探技術應用基本原則，即專業性、精準性與真實性，礦產地質勘查全過程需要由專業人員負責，尤其是在信息處理與分析中需要對礦區周邊環境、地質條件等進行預測分析，并且需要秉承實事求是的觀念。其二，深入研究成礦地質條件。在應用物化探技術開展礦產地質勘查工作時，要認識到成礦條件的復雜性與多變性，解釋某一地球物化異常時需要綜合考慮多方面因素，盡量剔除冗余、無效的地質因素，以此避免誤判。其三，關注誤差達到最小化。物化探技術是獲取礦產地質信息的支撐力量，在全面采集信息后需要對其進行深入挖掘與分析，以誤差最小化為目標提升礦產地質勘查的科學性。以電阻率斷面（如下圖1所示）分析為例，圖中電阻率斷面顏色變化不平緩，深色區域表示有異常狀況的高阻地帶，上部對應的分布等值線不均勻，結合專業知識可以判斷出在低電阻區域內存在充水斷層。

圖1 電阻率斷面示意圖

2.2 新型V8技術

新型V8技術，即多功能電測技術。具有發射功率大、探測深度大、抗干擾性強的優勢，適用于地表覆蓋較為嚴重的礦產地質勘查。當結合資料與現有勘查信息了解地層下存在煤炭層或已經礦化后，可以借助新型V8技術進行深入勘查。具體方法為：設置與勘查線重合的多條測線，將測線之間的距離控制在合理的范圍之內，并根據所勘查的范圍等確定信息采集所用的頻率。同時，采用自動式的頻點布置方式，借助對時方法保證各個頻點在時間上高度統一。

根據勘測區域繪制的剖面圖上標注的長度、實際勘測確定的區域面積等進行AB偶極的布極，結合收發距離精準確定勘查位置。此外，在初步勘查階段主要勘測地層電性，了解地層的構造、發現低阻區域，判斷其是否與礦化帶進行接觸。確定后設計好鉆進深度，深入了解低阻區氣場情況，以此完成礦產地質勘查。

2.3 大數據技術

礦產地質勘查所獲的數據具有大數據基本特征，即多源異構、海量龐雜、價值與密度雙高。因此可以將大數據技術手段與礦產地質勘查技術聯用為后續工作的開展提供數據支持。例如，在應用物化探技術開展礦產地質勘查工作時，可以構建地質勘查數據庫，從數據采集階段開始對數據進行篩選與整合，利用大數據算法及模型等分析數據的集中程度，從重力、磁性、電性、放射性等多層面分析礦產資源存量與開發利用價值，在獲取海量信息后還可以基于歷史數據、大數據系統的自學習能力自動化輸出勘查報告，不僅可以顯著提升地質勘查工作效率、避免專業人員受經驗及主觀判斷驅動，還能夠更加深入地分析地質勘查數據，保證地質勘查的精準性與科學性[3]。

2.4 瞬變電磁勘探技術

瞬變電磁勘探技術原理為：利用不接地回線或接地電極向地下發送脈沖式一次電磁場，在一次脈沖間歇期間利用線圈、接地電極等觀測由一次脈沖感應的地下渦流產生的二次磁場的空間與時間分布獲取所需的礦產地質勘查信息。瞬變電磁勘探技術主要包括三種技術方法：其一為高密度電阻率法，適用于信息量較大的礦產地質勘查工作中，將地質勘查與剖面分析相結合，其所具備的多元化裝置、極距通過一次布級便可以獲取海量的勘查信息，并且以比值的形式描述信息之間的關系，從而勘查到地下的異常情況，具有精度高、速度快、操作簡單等顯著優勢；其二為可控源的音頻大地電磁法。相對于傳統的大地電磁勘探法而言，可控源的音頻大地電磁法可以增強信號、擴大信號的覆蓋面，尤其是在在控制人工長源上優勢明顯，不僅能夠穿透不同阻礙獲取礦產資源的地下信息，提升勘查工作效率，還能避免對其他儀器設備、工作環境造成負面影響，能夠有效降低礦產地質勘查人工工作量，節約礦產地質勘查成本；其三為礦山地質雷達法，該方法適用于井下活動、水下活動，能夠勘查水下古礦床位置、凍土帶厚度、探尋地下埋設物，借助脈沖雷達系統可以取得明顯且良好的礦產地質勘查效果。

3 結語

礦產地質勘查以同位成礦為基本理論依據。近年來，我國在礦產地質勘查理論與技術防范獲得了重大的研究突破，新技術、新方法如百花齊放，為礦產領域發展注入了新的活力。物化探技術借助于對各類天然物質的有效測量明確地質結構與礦產分布情況；新型V8技術功能多元且適用性較強；大數據與傳統礦產地質勘查技術聯用可以提升工作科學性；瞬變電磁勘探技術具有速度快、效率高等顯著優勢。在實際工作中需秉承技術性與經濟性相統一的原則對上述技術進行合理選擇與組合，以此提升礦產地質勘查工作質量。