地質勘查工作流程及國內外質量控制

李 勇， 劉宇英

(中國恩菲工程技術有限公司， 北京 100038)

1 前言

地質勘查是礦業開發的基礎，與礦業開發密不可分。地質勘查工作流程是否合理和完善，各階段工作是否為滿足一定的質量要求而制定了相關的標準和程序(QA)并進行嚴格的質量控制(QC)，對后續資源量估算和礦業開發的成功與否影響重大[1-2]。勘查手段中的地質遙感、地質測繪、地球物理勘探、地球化學探礦等方法通常用于前期找礦勘查階段。坑探、淺井和采樣測試應用范圍較窄且相對簡單。鉆探是勘查各階段尤其是準備開發階段最為常用和有效的勘查手段，且相對復雜，因此在勘查手段中重點論述鉆探。

2 勘查工作流程

通常情況下，勘查應包含以下流程[3-4]：

(1)鉆探：包括鉆探設計、制表、場地環境預審、人員設備預審、鉆探實施(包含定孔位、平整場地與修筑地基、安裝鉆探設備及附屬設備、臨時設施建造、安裝驗收、開孔前準備工作、開孔及下孔口管、換徑、鉆進、巖礦心整理和保管、下套管、校正孔深、簡易水文觀測、鉆孔彎曲度測量、臺班記錄、RQD統計、常規鉆機檢查等)、鉆探終孔、封孔、環境工后審查及恢復、坐標復測等。

(2)巖心處理：包括巖心清洗、濕巖心拍照、巖心標記和編錄、干巖心拍照、γ測試、體重測試、電阻率測試、磁性測試、樣品標記、劈芯、礦化編錄、擇樣進行巖相分析、巖心取樣、編寫送樣單、取樣審檢、剩余巖心留存、樣品送加工制備實驗室等。

(3)樣品制備和加工：樣品放置于托盤并貼標簽、烤箱干燥、細碎、稱重、粗樣縮分(留存粗樣副樣)、研磨、研磨樣縮分(根據實際需要縮分成若干份裝袋保存，分別用于現場XRF分析、研磨副樣保存、實驗室化學分析、政府見證樣品等)。

(4)樣品化學分析：樣品化學分析通常在商業實驗室進行，主要包括實驗室對樣品的接收、整理和核對，樣品核對沒有問題后啟動分析流程、樣品粒徑分析(如果不合格需要重新研磨)、化學分析、實驗室QA/QC、分析副樣留存、樣品分析結果報告等。

(5)建立數據庫：鉆孔坐標、測斜、巖心照片、主要構造信息、地質編錄、各批次分析數據的QAQC結果、各類分析數據等都要錄入數據庫。

(6)地質解譯和建模：根據數據庫，利用Leapfrog、Datamine、Surpac、或Micromine等專業軟件對礦床構造、巖石、礦化體等進行解譯并建立三維模型，建立塊模型并進行資源量估算和分級等。

3 勘查質量控制QAQC

勘查數據是后續資源量估算以及儲量估算的基礎，勘查質量直接影響了后續估算結果的可靠性。可靠的數據可以支持可靠的估算結果，不可靠的數據則會使后續結果不可靠，具體如圖1和圖2所示。

圖1 可靠的勘查數據導致可靠的估算結果

圖2 不可靠的勘查數據導致不可靠的估算結果

勘查工作的任何階段都應該進行嚴格的QAQC，越前期的勘查工作，其質量問題對后續工作的影響越大。

根據項目特點不同，各階段QAQC的制定要有針對性，對比國內外大量項目案例及項目經驗，主要階段的QAQC工作不同點有以下幾個方面。

(1)鉆探工程質量要求：在國內，鉆探工程質量按《固體礦產勘查工作規范》(GB/T 33444—2016)以及行業標準《地質巖心鉆探規程》等執行，其對巖礦心采取率、傾角和方位角測量、簡易水文觀測、孔深誤差驗證、鉆孔終孔前檢查、原始報表、封孔要求等多項指標進行控制。需要注意的是，這些標準和規程只是最低質量標準，而不是項目設計標準，質量控制應以滿足后續設計和開發為目標。

在國際上，除了必須遵守礦業法、安全及環境等相關的法律法規以外，根據項目實際情況，礦業公司會為鉆探的各個程序制定項目級標準操作規程，如鉆探設計標準操作規程、鉆機安裝標準操作規程、鉆孔彎曲度測量標準操作規程、陀螺儀校準標準操作規程、RQD測算標準操作規程、常規鉆機檢查標準操作規程、封孔及封孔標記標準操作規程等。值得注意的是，根據項目實際鉆探經驗和項目研究和開發需要，地質師會不斷更新調整相關操作規程。

國際上的鉆探工程質量規程更具有項目針對性，且以能滿足項目后續研究和開發為目的。

(2)取樣質量要求：國內采樣質量按《固體礦產勘查工作規范》(GB/T 33444—2016)和其他相關標準執行。在各項探礦工程中按礦石類型、品級，并對可能含礦的巖石、礦化帶及夾石連續取樣，使所取樣品能控制礦體、礦化帶的頂底板界線。樣品長度一般為1～2m，以不大于礦體可采厚度為宜。對于巖礦心取樣，一般沿其長軸方向劈取一半作為樣品，應盡可能使用金剛石刀具分取。對不同回次的巖礦心直徑或采取率相差較大者要分別取樣。

在國際上，礦業公司同樣會為樣品處理的各個流程制定項目級標準操作規程，而采樣作為一個重點流程也會單獨制定項目級采樣標準操作規程。規程詳細包含了采樣目的、采樣節點、技術人員能力要求、環境要求、人員勞保、危害與控制、采樣方法等。值得注意的是，國際上尤其是國際知名公司，在深入研究了取樣過程對本項目后續工作的影響后，制定了很多細節上的規定，例如現場巖心順序擺放到巖心箱以后，為了避免后續搬運過程中出現巖心移位錯位，將巖心擺放在三腳架上畫巖心線，具體情況如圖3所示，對于破碎的小塊巖心進行標記等。

圖3 現場畫巖心線

在劈芯的時候，為了保留劈芯線用于后續檢查，需要將劈芯線逆時針旋轉若干公分進行劈芯并在巖心箱中留存具有劈芯線的一側巖心。根據礦化特征，選擇合適的標準樣、空白樣和重復樣以選定的比例進行插入等。

(3)樣品加工和制備：國內樣品加工質量按 《固體礦產勘查工作規范》(GB/T 33444—2016)和其他相關規范執行。在國際上，礦業公司同樣會為樣品加工的各個流程制定項目級標準操作規程。通常情況下，樣品加工包含破碎和研磨，具體流程如圖4所示，而為了控制破碎和研磨過程中樣品沒有交叉污染且做到了縮分均勻，除了對工人和設備進行嚴格要求外，在各個階段都應該留存副樣(即粗樣副樣和研磨副樣)，以備驗證。

圖4 樣品加工和制備流程

(4)樣品分析：國內樣品分析按照《固體礦產勘查工作規范》(GB/T 33444—2016)以及其他相關標準，必須由獲得國家或省級資質和計量認證的一級至三級測試單位承擔。內檢樣品應由送檢單位在礦石各種自然類型、工業品級及含量在邊界品位附近及以上樣品的粗副樣中抽取，編密碼送原分析實驗室進行復測。內檢樣品按邊界品位附近及以上樣品總數不少于10%的數量抽取。外檢樣品由送檢單位通知原測試單位從內檢合格的正余樣中抽取，以明碼送外檢單位進行驗證分析。外檢樣品數量一般為參加資源量估算的基本分析樣品的5%抽取。國際上，樣品分析在商業實驗室進行，實驗室在內部QAQC合格之后將結果傳遞給送檢公司。送檢公司會根據插入的標準樣、空白樣和重復樣等進行相關圖表分析，編寫QAQC報告，如果批次樣品不合格，會返回實驗室重新分析，直至滿足質量要求。

值得注意的是，國內的內外檢制度只是針對粉樣，檢驗的僅是粉樣分析結果，且內外檢樣品數量及百分比沒有強調按批次予以約束。整個送檢及分析質量控制過程中，送檢單位缺乏足夠的參與性與掌控性。

相對而言，國際上利用重復樣、標準樣和空白樣進行質量控制具有較好的效果。

重復樣：重復樣可以選擇不同階段的重復樣，可以驗證采樣、樣品加工和制備、樣品分析各個階段的可重復性，由于取樣及制備過程中的誤差累積，因此越處于前期階段的重復樣，其精度越差。重復樣分析可以比較各數據對差值絕對值的一半(HAD)和均值，紅色參考線代表HAD相對值(HARD)。將HAD與均值相除并排序，繪制HARD圖，更形象的評價重復樣精度，具體如圖5所示。

通常鐵礦的分析重復樣90%以上的數據HARD值低于5%，金礦HARD值則為10%。而鐵礦原位重復樣的HARD值一般為10%～20%，金礦20%～30%。

圖5 重復樣HAD圖和HARD圖

標準樣：標準樣即均值和標準差已知的相關樣品，標準樣用于評價分析結果的準確性和無偏性。標準樣通常繪制控制圖用于評價分析結果的準確性，即將已知均值和標準差的標準樣的均值、±2倍標準差，±3倍標準差繪制在一張圖上，然后將同一個標準樣的不同分析結果繪制于表中，標準樣控制圖如圖6所示。

品位分析過程中出現的錯誤通常正態分布，即：

①68%的分析結果應該在±1倍標準差范圍內；

②90%的分析結果應該在±1.65倍標準差范圍內；

③95%的分析結果應該在±2倍標準差范圍內；

④99.7%的分析結果應該在±3倍標準差范圍內。

通常情況下，±2倍標準差為警戒線，±3倍標準差意味著結果不可控，該批樣品應該重新分析。

圖6 標準樣控制圖

空白樣：空白樣指非礦樣(即不含品位的圍巖或夾石樣品)，空白樣用于評價樣品制備和分析過程中的污染情況。空白樣主要用于評價樣品污染，其品位應該接近于0，如果存在高于檢測限的品位分析結果，則意味著在樣品制備和分析過程中存在污染，空白樣控制圖如圖7所示。

圖7 空白樣控制圖

4 結論

目前，國際上一些主要的準則，如JORC準則等，都明確要求什么樣的數據可以作為報告礦產資源量或礦石儲量的基礎數據。這些數據作為有關估算的基礎和依據，直接影響估值結果的可靠性，進而影響礦石儲量估算及后續開發。因此，無論是按照國內規范還是國際習慣做法，地質勘查工作流程及質量控制都應重點關注，且以能實質性滿足后續研究和開發為質量控制目標。