地質勘查和深部地質找礦技術研究

湛靜靜

（貴州省地礦局區域地質調查研究院，貴州 貴陽 550005）

1 地質勘查工作的相關內容

1.1 地質勘查工作內容

我國地質勘查工作的主要內容有三點：一是需要從危機礦山中進行勘查，以發現可替代資源。在進行礦產地質勘查工作的時候，應當勘探是否具有可替代資源，保障各區域的礦產資源開采工作，相關人員在勘探的過程中，不僅要判斷礦產資源的存有兩，還要分析可替代資源潛力；二是勘查伴生礦和尾礦。在開采礦產資源的過程中，會出現伴生礦產資源，需實施有效的勘查工作，以提高礦產資源的開采效率，獲取更多的礦產資源，促進當地經濟的可持續發展[1]。三是勘查礦山關閉工作的實際情況。在礦產資源開發和結束過程，貫徹落實我國環境保護政策的相關要求，遵循法律法規，于礦山關閉后實施相應的勘查工作，以全面了解關閉礦山周圍環境狀況，并監測其礦業狀態，據此來編制相應的科學報告，評估關閉礦山周邊的生態環境質量，以便于找出其中存在的環境問題，并實施針對性措施來加以解決，改善關閉礦區的生態環境，防止過度開采礦山資源，避免出現滑坡、坍塌等地質災害。

1.2 深部找礦的原因和內容

在我國經濟快速發展階段，礦產資源出現了明顯的短缺，我國是發展中國家，現代礦業的發展起步晚，國內四百多座礦山中已經有一百九十余座出現了程度不一樣的資源短缺現象，基于此，需要加大深部找礦以及外圍找礦的工作力度。在深部找礦工作中，如若能夠及時勘探接替礦產資源，有利于延長礦山壽命，緩解當前資源短缺的狀況，能夠推動礦產持續性發展，保證礦區內職工就業，對我國社會經濟的發展有著重要意義[2]。

目前，我國大部分金屬礦山的勘探開采深度在三百至五百米，僅有少數銅、鉛、鋅、金礦的勘探開采深度在一千米以上，而國外一千米以上的金屬礦山有八十多個。其中南非金鈾礫巖型金礦的開采深度超過四千米，美國、加拿大的一些礦山也有超過兩千米的開采深度。近年來，國內外深部勘探工作取得了顯著的進展。如加拿大薩德伯里銅鎳礦床深部兩千六百米，華北鞍山鐵礦床、云南會澤鉛鋅礦床、遼寧紅透山銅礦床、膠東紅透山金礦床、小秦嶺金礦床均在一千米以下發現工業礦體。三道金礦礦體已鉆探驗證至兩千米深度。這些勘探實踐表明，深部找礦具有很大的潛力。

深部找礦非常困難。國內外經驗表明，提高找礦效果有幾個基本條件：一是對區域地質成礦條件和礦床模式有深刻認識，有不同于淺層找礦的新思路；二是在精細野外觀測的基礎上，進行了綜合研究，找到了合理的找礦方法；三是資金充足，管理科學；四是知識淵博、經驗豐富、思想開放、敢于承擔風險的地質勘探專家。其中，先進的地質礦床理論指導和合理的技術應用尤為重要。

2 地質勘查工作的方法

現階段，在礦產地質勘查工作中，使用較多的勘查方式有以下幾種：第一，地球物理勘探技術。地球物理勘探簡稱物探，是指通過研究和觀察各種地球物理場的變化，對地層巖性、地質構造等地質條件進行勘探。由于構成地殼的不同巖層在密度、彈性、導電性、磁性、放射性、熱導率等方面存在差異，引起相應地球物理場的局部變化。通過測量這些物理場的分布和變化特征，結合已知的地質資料進行分析研究，達到推斷地質性質的目的。該方法具有探測和測試功能。與鉆探技術相比，具有設備輕、成本低、效率高、工作空間寬等優點。但由于不能直接采樣和觀測，所以應當配合鉆探技術使用；第二，鉆探技術。鉆探是隱蔽致災因素最直接的勘探技術。它具有精度高、直觀性強、適應性廣的優點。在構造勘探、采空區勘探、探放水、瓦斯卸壓、火區勘探等隱患致災因素勘探中發揮著越來越重要的作用[3]。鉆探是利用鉆機、鉆具和一整套技術措施，在地層中鉆出圓柱形b4L，取出巖礦樣品，查明礦產資源的賦存和分布，或達到其他地質技術目的。鉆井工作也是通過一系列直接作用于巖石的設備和儀器進行鉆井的過程，破碎巖石是鉆井生產的主要過程。因此，掌握巖石的性質和破碎機理對加快和改進鉆井工作具有重要意義。

3 深部地質找礦技術的應用

3.1 物探技術應用

在深部地質找礦技術應用過程中，就目前而言應用最為廣泛的是預測性找礦技術。其需要開展高效的勘查工作，使用先進的探測技術和設備，記錄有關于地質要素狀態、性質、位置、產狀等信息，然后根據得到的信息數據來進行推測，做好思維記錄工作，根據地質過程歷史、機制、原因等內容來進行推斷。基于地質構造演化理論來進行判別，判斷探測區域是否負荷成礦理論，得出最終結論，并加以驗證，需使用深部找礦技術來加以驗證，看是否真的存在礦產資源，如若存在還需要證實該區域的礦產儲量。

應當注意的是，前期所獲取的深部地質信息，均是應用物探技術來采集。在深部地質找礦工作中，常見的物探技術有以下幾種：第一種是瞬變電磁法。相較于傳統直流電法、繼電法來說，瞬變電磁法的優勢在于其所能夠探測到的深度更深，而且具有較高的垂直分辨率，根據相關研究表明，使用瞬變電磁法能夠探測到三百米至四百米內的實際情況；第二種是可控源音頻大地電磁法。指的是在一定范圍內，改變電磁頻率，然后找到地質深度中不同的區域，進行采樣處理，其優勢在于探測深度可達到一千米；第三種是金屬礦地震勘探法。這種找礦方式主要應用于沉積礦床，或是鹽田中，可取得較好的勘探效果，但我國還需要加強對此項技術的研究，借鑒國外優秀經驗；第四種是井中物探法。其有效融合了傳統的物探方法，能夠在探測工程中獲取鉆孔底部的相關信息，了解井壁四周的實際情況，可充分發揮井中瞬變電磁的作用；第五種是大比例尺航空物探法。主要用于遠距離地質勘查工作的開展，其能夠快速檢測到地質的相關信息，可有效結合GPS導航定位系統，實施高效的深部找礦工作。

其具體包含了以下技術：一是X熒光技術。在進行深部地質找礦工作的時候，X熒光技術是應用較為廣泛的技術之一，其原理在于照射礦物，礦物在波長作用下會反射出具有x元素特征的射線，相關技術人員可使用X光機來識別這些射線，然后進行分析，以了解深層礦產資源的實際情況，其優勢在于能夠確定礦體的方位、掌握礦體內部構造，勾勒礦產資源的邊界、厚度。二是低頻電磁技術。低頻電磁技術和X熒光技術的工作原理相似，其是一種新型的深部地質找礦技術，目前的使用范圍并不大，主要是通過Fraser來分析所獲取的相關數據，然后根據分析結果來尋找地質找礦規律，明確礦產資源的具體方位和規模。此技術的又是在于具有較好的靈活性，探查速度快，效率高，有利于深層地質找礦工作的順利開展。

3.2 鉆探技術

3.2.1 巖芯鉆探技術

在我國深部地質找礦工作中，巖芯鉆探技術日益成熟，在應用方面較為穩定我，能夠取得不錯的應用效果。其主要是利用圓柱狀鉆頭、鉆具，于孔底部沿圓形破碎巖石保留柱狀巖芯，然后提取開展地質分析工作，用于探測是否存在礦產資源。在使用巖芯鉆探技術的時候，需要注意以下幾點：一是應當根據實際情況來選擇適宜的機械設備。需引入先進的液壓動力鉆探設備，不再使用傳統的電力動力鉆探機械設備，以保障鉆作業的順利開展，滿足深度鉆探的施工要求；二是利用巖芯鉆探技術來進行深部地質找礦工作的同時，還要勘查是否存在替代資源，可加大對相關技術的研發力度，以便于提高深部地質找礦工作效率，在不影響找礦工作質量的前提下，降低深部地質勘查成本，使之更具經濟性；三是要加強對相關機械設備的管理，做好日常保養和維修工作，需確保巖芯鉆探技術應用中使用的大型機械設備能夠正常運行，以免其出現故障影響找礦工作的開展。

3.2.2 反循環連續取樣鉆探找礦技術

反循環連續取樣鉆探找礦技術，是一種新興技術，其主要是通過壓縮空氣并將其作為循環介質，來開展深部地質找礦工作。在找礦的時候，要重視鉆探工作，需使用雙臂鉆桿，使之鉆進至土層中，沖擊四周碎巖，利用高速流動的空氣，將土層碎巖的碎屑帶回至地表，然后進行采集，并做好編號標記，通過對這些碎屑進行分析，來了解該區域深層地質礦物的成分，分析其構成比例，以此判斷是否有所需的礦產資源。相較于傳統的深部地質找礦技術來說，此種找礦技術的優勢在于其能夠清楚明確深部地質的礦體成分，能夠分析其礦體深度、厚度，而且具有較高的準確性，找礦速度較快。

3.2.3 定向鉆探技術

深部地質找礦工作具有較大的挑戰性，這是因為其內部結構較為復雜，如若僅采用普通鉆探技術，則難以達到良好的勘查效果，無法滿足深部地質找礦需求。基于此，為了提高找礦工作效率，應當使用定向鉆探技術，其有著較高的精度，能夠精準把控鉆探方位，找準鉆進方向，提高勘查工作效率。有效應用定向鉆探技術，能夠避免鉆進方向出現偏差，減小找礦難度，保障找礦的準確性。

3.2.4 繩索取心技術

在地質勘查和深部地質找礦工作中，應當充分發揮繩索取心技術的作用，這是一種不需要提鉆取巖心，可降低提鉆次數的礦產勘查方式，最初適用于金剛石地質巖心鉆探中，而現如今已經取得了更為廣泛的應用。繩索取心技術的特點主要表現在提取巖心的時候，無需將鉆桿柱子全部提出，能夠用專門的鋼絲繩進行打撈，然后從孔底內管提取即可。該技術的優勢在于有著較好的穩定性，使用的是金剛石鉆頭，不會出現較為嚴重的磨損，具有較高的使用效率，而且鉆探的時候也十分便捷。如若鉆探設備存在堵塞問題，那么需要降低鉆桿、礦心之間的摩擦，以保障取心質量。在未來的深部找礦技術研究過程中，應當加大對繩索取心鉆探技術的研究。

4 現階段深部找礦工作中存在的問題

現階段，在深部找礦工作中還存在著一定的問題，有待進一步解決，其問題主要表現在以下幾個方面：一是欠缺專業的工作人員。深部找礦工作，對人員的專業性要求比較高，人員的工作能力將直接影響到深部找礦結果的準確性。深部找礦并不是一項簡單的工作，其涉及到多方面內容，具有一定的復雜性，要求找礦人員具有較高的專業能力和職業道德素質，能夠主動投入到找礦工作中，嚴格按照相關規定來執行作業，如此才能保障深部找礦工作的順利開展。但目前還缺乏對找礦工作人員的培訓，部分人員對找礦技術的操作不夠熟練，也并未重視找礦工作的開展，缺乏良好的責任意識；二是找礦技術水平不高。深部找礦工作中需要應用到多項技術，針對不同的礦產資源開發要求，需要進行全面的地質勘查，選擇適宜的深部找礦技術，但當前并沒有建立健全的找礦技術體系，部分技術仍然停留在理論層面，未能有效應用于實際中，影響了深部找礦工作效率和質量。而且當前所使用的鉆探技術在實際應用過程中，難度比較大，鉆探技術具有一定的局限性；三是在開展深部地質找礦工作的時候，并沒有遵循因地制宜原則。我國礦產資源分布范圍比較廣泛，不同區域的礦產資源，存在一定程度上的差異，在進行深部找礦的時候，如果不能根據礦區地質的實際情況，采用適宜的找礦技術，則難以保障找礦結果的準確性，影響找礦工作效率；四是深部鉆探及大面積的物探，費用較高，經濟上還缺乏一定的支持。

5 提高深部找礦工作質量的有效措施

5.1 選擇適宜的區域

實施深部找礦工作之前，必須做好實地勘查工作，需保證勘查結果的準確性。避開自然保護區域，向開發基地集中，做好勘查前的準備工作，以便于發現有著巨大的資源潛質的礦區深部。這種做法優勢在于有著較為豐富的理論做支持，操作方法方面也較為成熟，能夠建立健全的找礦地質模型。可借鑒過去深部找礦工作的經驗，改善當前深部找礦工作的不足，提高深部找礦技術水平。

5.2 推廣和應用與我國深部找礦工作相符的方法

為保障深部地質找礦工作質量，應當不斷地創新深部找礦技術，獲取全面的深部信息，整理好相關物化探成果資料，提取有用信息。在實際找礦工作中應當注意以下幾點：一是要根據礦區的地質特點來選擇適宜的物探方法；二是最大限度地發揮物探的間接找礦功能，即目的不僅僅是找礦，而是以地質模型為基礎，探測不同的地質體和地質構造；三是充分利用隧道和鉆孔。地球物理勘探技術的進一步研究和發展。在化學檢測中，應該總結出一套可以不同方式使用的方法，一方面要在構造相對發育的地區做好地球化學調查工作；另一方面需要在大量運輸產品覆蓋的區域做好氣體化學測量。

5.3 加強對深部找礦技術人員的培訓

深部找礦技術對人員素質和能力有著極高的要求，技術人員的業務能力和操作將會直接影響最終找礦結果。基于此，應當組織開展高效的培訓工作，引導深部找礦技術人員學習先進的找礦技術，嚴格遵循相關規章制度的要求，遵循技術操作流程，形成良好的責任意識和終身學習意識，不斷地完善自身。同時，在實際工作中，應當根據深部找礦區域的實際情況來進行人員調配和劃分，重點區域和非重點區域的安排要因地制宜，以提高深部找礦工作效率。要建立健全的業績考核機制，需從多方面來科學評價工作人員的表現，對于違法規定，考察不合格的人員要讓其重新進行培訓，等待其培訓考核通過之后再安排其他工作。可建立專業的工作團隊，將責任落實到個人，做到責權分明，一旦出現問題立刻找到責任人，避免推卸責任的狀況發生。

5.4 引用先進的深部找礦技術

目前，傳統的深部找礦技術已不能滿足現代深部找礦工作的需要。在實際工作中，工作人員需要引進先進的找礦技術，加大對先進深部找礦技術的應用。具體包括以下內容幾個方面：一是要充分利用技術形式對深部礦產資源和危機礦產資源進行測量和分析，并進行合理的標識和規劃。通過鮮明的認識了解深部礦產資源的基本情況，可以為后續工作的順利開展做好充分的準備。二是要加強先進技術的應用，有效利用航空物探技術、金屬礦地震勘探技術等，提高深部礦產資源識別的準確性，保證其先進性。

6 結語

在實施地質勘查工作的時候，應當充分發揮現代科學技術，予以深部地質找礦作業一定的技術支持。做好前期的地質勘查工作，不斷地創新和研發深部地質找礦技術，引入先進的找礦技術和設備，以便于能夠于礦山深層中挖掘更多的礦產資源，滿足社會發展需求，促進國家現代化發展。