淺談銅礦深部找礦技術

文 浩

（江西銅業集團地勘工程有限公司，江西 德興 334200）

近幾十年來，隨著采礦業的快速發展，迫切需要基礎開發利用易采礦、露天礦和淺礦等，尋找替代資源、緩解資源短缺和促進礦業的可持續發展。中國一些主要礦產資源的供給與短缺之間的矛盾日益突出。近一半的大型和中型礦山擁有主要的金屬礦藏，處于危機礦井中。因此，深層地下勘探將成為我國礦產勘查的主要方向之一。

圖1 露天銅礦開采

表1 2017年全球銅礦儲量各國家統計表（單位：千萬噸）

在深井開展地質研究和勘探工作具有重要的經濟，理論和實踐意義。富礦和特富礦已明顯減少，采礦越來越深，難度越來越大，成本越來越高；貧礦石的回收率較低：同時，國內對銅產品的需求并沒有減少，而是隨著增長趨勢，銅在中國已成為稀缺礦產多年。年進口量高達50萬噸，環保成本也在增加。因此，有必要加強銅礦的找礦和深部找礦，這也非常緊迫，不能拖延時間。

1 銅礦地質概貌

1.1 銅礦的時空分布特點

圖2 中國的銅礦分布

我的銅礦床的時空分布的主要特征是成礦期相對集中，另一方面，成礦區相對集中。中國的銅礦化期主要在中生代，接下來是新一代和新時代。由于中國的地質環境相對復雜而且數量眾多，銅礦的形成也呈現出多種特征。中國已經勘探出的的銅儲量主要集中在祁連山、三江地區、長江中下游、黑龍江的嫩江、中條山和西昌～西部等地[1-3]。

2 銅礦的控礦因素

控礦因素一般是指控制沉積物形成和分布的各種地質因素，如構造、巖漿活動、地層學、巖相和古地理，區域地球化學因素，變質因子，巖性，古水文和風化因子。銅礦石最重要的控礦因素是礦體的地層空間結構，針對空間結構可以說由于晚泥盆世梧桐組和二疊紀向廣播秩序組成。主要礦體的地層空間構造是由晚泥盆系五通組及二疊系祥播階構成。有因為五通組的砂巖的物理特征獨特性的表現主要為質地堅硬、結構緊密、無法進行礦液交代和沒有滲透運移的動力。所以造成了控礦的因素有很多，而且每一個控礦的因素都是非常重要的。在物理方面，由于金屬銅礦床的形成是與熱液等相關活動密不可分的。五通組的上部存在的有機物質的分布是具有不均勻狀態的碳酸鹽巖地層中不同的組成部分，其中具有較高的活躍性縫合線縫隙物和泥質條帶，與礦液之間形成化學反應，最終逐漸的交代成礦。銅礦里能產出很多物質而形成存在密不可分聯系的是金屬銅礦床的活動與熱液。由于銅礦巖體在相應環境下，可以產生很多成礦物質，還可以促使其形成了礦床，其自然而然的熱量在形成礦過程起到非常關鍵的作用。

3 銅礦深部找礦基本工作

根據地球物理勘探的行業慣例，在我們國家探知銅礦時，使用了很多國際上先進的和高科技的測量儀器，再結合先進技術和測量方法，對銅礦勘探區域進行精準的、多角度和多方位測量，已經取得的很大進展主要有在礦體中了解了一般礦產的地下埋藏深度，隨后進一步采用中梯式激光掃描法進行深度的測量讀取顯示數據，并在清掃區西北部發現的極化異常區與結構區非常相似。因此，我們了解礦區西北部礦化蝕變帶的范圍，為勘探提供了一般方向；根據磁異常極坐標，根據磁異常特征推斷出碳酸鹽巖和花崗巖的5個磁異常接觸區，其中4個異常接觸區與巖體對應良好；為了進一步了解礦區地層的空間分布，最后，CSAMT掃描方法用于測試電阻率的異常，以進一步了解采礦區地層的空間分布。隱伏巖體的分布范圍由低阻力異常推斷，成礦區域得到進一步證實。對這種情況進行了測試，低阻力異常推測了隱蔽巖體的面積，證實了成礦區的工作又向成功邁出了一步。

地球物理鉆探是指解釋地球物理勘探結果中的含水層，采空區、沉陷柱、斷層和地質條件等異常區域，具體確定鉆探中第一個采礦區的深部鉆探和驗證鉆探的五條區域線。

五個鉆孔驗證孔對礦井有很好的影響。預測的鉆孔都在銅礦體中發現。到目前為止，已有數十年歷史的銅金屬礦資源得到有效利用，進一步緩解了國家銅資源的形勢。隨著礦山資源的再利用，依靠礦山生活的人民的生存也得到了解決，它也是為一個國家節省必要的開支。

4 銅礦深部找礦的方案

4.1 提高成礦理論的預測能力

成礦理論預測能力低是制約深部找礦的核心問題。為有效提高成礦理論的預測能力，有必要對當前科學和工業界在成礦的理論創造性和實際應用中采取積極的和有效的措施。有效措施應該包含下面五個方面：第一是要根據長期以來礦床相關放入經驗約束，從而形成銅礦。從動力學的角度來進行分析成銅礦產生的可能性，并且要得出形成銅礦的理論模型。第二步主要是基于動力學的形成銅礦理論模型來成礦的性質進行揭示，這不僅可以計算成礦動力學模型，還可以通過試驗及理論去驗證模型的可靠性和準確性，得到的、流場和溫度場等，再就是可以化學場的計算，并可以定量去約束相關的預測結果。

成礦模式的構建和地質構造演化的理論模型不應放大單因素的作用，應注意系統的非線性效應。不能簡單地根據定性類比去推理的長期以來的經驗預測模型得結論，應更多的是注重計算，進行定性的類比去推理，這樣才具有較大的隨機性和準確性，即在僅在類比條件情況下得出的結論不嚴格。隨著社會的發展，越來越多的人利用地理信息系統（GIS）平臺，采用知識驅動和數據驅動的方法來進行計算，可以定量確定三維空間中最優越的礦化組成成分，從而完善礦化和預測嚴格性、準確性和有效性，它還可以準確詳細的現場調查。

4.2 信息應用技術的創新

為克服當前地球信息檢測技術在深部地質檢測中的不足，理論上可行的方法是開發地球信息檢測技術，特別是地球物理信息檢測技術。地球信息檢測技術的發展應包括兩個方面：從原理上進行創新，開發新的檢測技術，包括改進和改進現有技術；應用方法的創新，使基于現有技術的結果得以發現獲得更可靠的解釋和應用。長期以來，礦產勘探行業一直存在迷信“高科技”的強烈傾向，希望發明“萬靈式”技術，一勞永逸地解決探礦勘探的各種問題。事實上，要創建一種實用的新技術來檢測并不容易，而且更難以創建“一體化”技術。例如，可以使用具有快速和方便特征的2X射線熒光技術。該技術可以分析地質中礦山的元素以及礦產資源勘探之間的邊界和厚度。還有三種場異常相互約束技術，以及5G-PS傳感系統信息采集技術。

4.3 深部鉆孔的充分利用

鉆井是證明礦體的必要方法。深部勘探的成本也主要是鉆探。開發鉆井技術和降低鉆井成本非常重要。由于目前的技術和制造工藝的限制，鉆井技術的發展仍然相對緩慢。因此，充分利用每個洞是非常必要的。一方面，采用分支定向鉆井減少鉆井工作量，另一方面通過深度鉆探物理檢測量，可有效提高深度檢測信息的準確性，顯著提高礦石預測成功率，有效避免后者無效鉆探。

5 結語

在現今資源相對缺乏的時代下，大家更要注重對銅礦資源的開采，只有提高深層勘探意識，加強銅礦地質研究，不斷提出更加科學的、合理的、先進的和創新型檢測理論和方法，才能為中國的銅礦開采和能源問題做出更多的貢獻。