金屬礦床深部找礦的技術與方法

黃 鍵

（河北省煤田地質局第二地質隊，河北 邢臺 054001）

中國目前正處于能源需求日益增長的經濟繁榮時代，將礦產資源作為重要金屬來源使用受到特別關注，特別是金屬研究。研究工作由于過去查明的資源開發回收不足而開始深入礦床的深部，造成礦產的大量浪費和日益枯竭。近年來，隨著表層礦物的開采，中國的表層礦物逐漸減少，勘探難度加大。深部找礦已成為國內外共識。深部找礦具有很大的不確定性和風險，但也具有巨大的商業利益。 為了有效規避未來深部找礦過程中的風險和不確定性，我們不僅應依靠新概念，新戰略和新理論，而且還應依靠新技術的開發和應用。

1 金屬深部礦床

長期以來，地質領域對金屬礦床沒有明確的定義和統一的標準。一般來說，深度大于500m的礦產資源通常稱為深部礦藏，其礦床稱為深部礦床。深部金屬礦床主要由巖漿熱液或巖漿活動形成，通常存在于火山巖中。深金屬礦床的規模不確定，產量不確定，分布分散，給探礦和生產帶來一定困難。與一般金屬礦床勘探不同，深金屬礦床勘探難度更大。這是因為埋藏深度越深，金屬礦床的復雜性越高，并且深部和地表之間的地質條件不同，就必須調整采礦思路。金屬礦床的深部找礦成本高，一般將大型，高品位礦床作為勘探目標。

2 深部找礦關鍵技術的發展趨勢

如何用好物探技術是深部找礦工作的關鍵，我國在地質勘查技術及其儀器方面具有較低的創新能力，加之長期缺乏有效的機制來對地質勘查裝備的更新換代進行規范，對人才培養的投入力量不足，導致我國該方面的技術水平與國外先進水平存在一定的差距。在政府的主導下，跨學科、跨專業、跨部門的技術攻關是未來金屬深部找礦技術發展的關鍵，在勘查開發技術、找礦方法和成礦理論方面，必須不斷加強自主創新能力。深部找礦關鍵技術應該突出幾個特性，分別為實用性、帶動性、通用性和重要性。所謂的使用性指的是該技術應該能夠形成相應的工藝、方法、系統和產品，對深部礦化的直接信息進行獲得。帶動性指的是該技術應該能夠帶動多項方法技術和專業的發展。通用性指的是金屬礦床深部找礦關鍵技術應該能夠在廣泛的領域進行運用。

如何充分利用物探技術是深度找礦的關鍵。地質勘探技術和儀器的創新能力不強。另外，長期缺乏有效的地勘設備升級調控的機制，人員培訓投入不足，技術水平與國外先進水平存在一定差距。在政府的指導下，跨學科、跨專業、跨部門的技術研究是未來深部金屬找礦技術發展的關鍵，在勘查開發技術、找礦方法和和成礦理論方面，要不斷增強自主創新能力。

3 金屬礦床深部找礦的可行性

3.1 金屬深部礦床的簡介

深部礦床是指埋存于地表五百米以下的礦藏，這些礦藏的形成往往是由于巖漿活動和巖漿熱液活動。深部礦床由其形成的特殊條件決定了其規模的不確定性，也決定了其較大分散性和不夠獨立的特點，因此在找礦和采掘的過程中需要考慮的影響因素增多。

3.2 金屬礦床深部找礦的辨識依據

（1）深度。不同的金屬礦山有不同的地質條件，由于采礦過程中地質因素的多種影響，產生的礦床結構形態也非常復雜，深度因礦床而異。比如說有些超基性巖石鉻鐵礦的成礦深度在地表下大約三到五千米。這樣的深度在勘查和開采利用上都有一定程度的困難。

（2）巖漿地質。礦藏也可以通過巖漿地質調查識別，在巖漿侵入的過程中，可以通過巖漿的物質和成礦過程所形成的現象進行研究，進而掌握和礦體相關的深部巖體的特征，從而為勘探和開采工作提供依據。金屬礦山的深度必須通過巖石熱侵入檢測來達到，熱工活動中心可以在不同的趨勢下解釋礦山深度，完成土壤框架檢測。

4 金屬礦藏勘測的現狀分析

當前金屬礦床深部找礦工作的開展正在逐步深入，礦床的勘測受到很多方面的影響，比如地質條件、技術手段、勘測儀器、勘測經驗等等都會對具體的勘測產生一定程度的影響。受到傳統勘測礦藏經驗和方法的影響，遇到需要進行深部找礦勘測的情況下，往往會直接轉移而不會進行深一步的勘測，但是受到資源利用日益短缺的嚴重局面影響，深部找礦工作必須進入工作日程。深部找礦的技術和設備等都需要不斷提高和改進。

5 深部地質鉆探找礦技術

5.1 巖心定向技術

受控向鉆探技術是一種比較先進與特殊的鉆探技術，在鉆探的過程中可以使鉆孔軌跡按照預定方向進行鉆探，這項技術還可以實現在一個主孔內鉆進多個分支孔的羽狀鉆孔，這個技術已經在我國很多領域應用，同樣標志著我國的高精度受控定向鉆探施工進入國際市場，但是這門技術唯一缺陷就是不能對定向造斜段進行連續取芯。

5.2 液動沖擊回轉鉆進技術

在20世紀60年代，對勘探技術行研究，經過十幾年的研究開發和創新，已經在不同領域上應用多種規格的液動沖擊器，在普通鉆探的條件下，泥漿在鉆探過程中的固相含量比較高，而且泥漿固相控制系統受到傳統泥漿的影響，這樣很容易導致液動潛孔錘內零件出現卡死的現象，這樣不僅影響工作效率，而且大幅度低設備的使用壽命。

5.2 強化鉆探技術管理工作

在鉆探施工之前應該做好相關組織設計工作，對施工技術進行總結和相關資料的整理和歸納，同時應該對地質巖心鉆探流程進行規范。規范鉆機施工制度，同時對機臺的現場管理進行強化，一定要做到文明生產，安全施工，從而有效的提高施工效率，防治和減少鉆探工程施工三大事故的發生，在保證工作質量的前提下，提高經濟收益，保證鉆探生產順利進行。

6 目前金屬礦床深部找礦過程中存在的問題

6.1 勘查技術與勘查設備落后

通常情況下，地質勘查技術一直都是被當成是整個地質研究中的首要研究對象，同時還在地質勘查工作中承擔著倍增器的作用，而且它還是實現今后向地球更深處進行探索的關鍵因素之一。河北省內礦山種類很多且結構復雜，找礦的難度很大，在進行深部找礦的過程中，只是運用一些較為成熟的地質理論是遠遠不夠的，還需要借助一些更加先進的物探化技術和遙感技術，在一些特殊條件下還可能需要使用到鉆探技術。與西方一些發達國家相比，我國的地質勘測技術發展時間尚短，雖然經過幾年的快速發展，但仍然與他們存在著很大的差距。這些差距一方面體現在理論方法較為落后，另一個方面則表現為我國的勘查技術與勘查設備同發達國家相比仍然差距很大。因此，為了盡量的減少這個差距，盡可能的提高找礦效率，我國一方面在不斷的嘗試學習發達國家的先進技術，引用更加先進的勘查設備，另一方面還在不斷的加大對地質勘查研究投入以及地質人才的教育培養。隨著一部分先進的地質技術和地質設備的引入和使用，我國在勘探工作中所面臨的很多難以解決的問題正在逐步得到有效解決。

6.2 政策上的支持

地質找礦因為過程復雜、所耗時間長且所需工具很多，因此需要大量的資金作為支持，這樣就需要政府等相關部門為礦產勘查工作提供更多的資金支持。除此之外，還應該予更加先進的科技技術來進一步提高深部找礦水平及資源的潛力；我國還要努力研發出具有我國特色的勘查設備，并盡可能的開發出數據處理工具，不斷提高我國的礦產勘查水平和競爭力。

7 金屬礦床深部找礦中常用的方法

隨著工程技術水平的提高和地下工程深度土壤研究的深入，金屬礦山的搜索越來越多樣化，常用的研究方法主要分為地球物理和地球化學的發現。

7.1 地球物理學

（1）瞬態電磁測量技術。瞬態電磁測量技術的核心是高溫失效理論，最重要的測量手段是高溫條件下的超磁學。各種研究和應用表明，科學合理地應用高溫蒸發器，大大提高了瞬態電磁測量的深度和精度，并快速獲得礦區磁場剖面曲線圖。應用于金屬礦物的最低開采、穩定工藝、測量數據的高精度和高水平分辨率，是目前金屬礦床深部找礦中比較高效的技術，具有良好的發展前景。

（2）航空物探技術。該技術在金屬礦物深部的應用，促進了科學界發展和融入綜合空中目標站，礦山地球物理特征的許多參數只能用一種測量方法來掌握，包括電、磁學、放射能等。該技術應用的主要功能是快速準確地推導礦山巖石構造等目標體的特征。主要動力是氦泵磁性磁鐵，它在我國金屬礦山的深處起著決定性作用。

（3）地下地球物理學。該技術最大的優點是物理和計算機網絡的結合有效地消除了傳統的地下隱蔽搜索技術的局限性。主要的檢測方法是使用適當的儀器和設備來研究隱藏物體和介質的密度、電磁、彈性、磁性和電化學性質的物理差異。然后通過分析電磁場、磁場和柔性波場的物理分布，確定地下隱藏物體的范圍、特征和分布位置。

7.2 化探技術

地球化學研究通常分為兩類:通過元素動態提取技術和地下水化學測量技術，確定不同類型的金屬礦產資源。

（1）元素活動態提取技術。該技術應用于金屬礦山深井的主要原因是，通過金屬礦產中主要金屬元素在土壤介質中的動態含量來預測出深部礦床的各項信息。多項研究發現，在地質和礦產資源中，金屬礦山處于顆粒分散的狀態，其活動性遠遠大于大顆粒同物質的活動性?？梢院芎玫奈交蛘甙谄渌d體之上，對這些載體分析研究，就能提取出金屬元素。

（2）地下水化學測量技術。地下水測量和預警機制是了解金屬礦山深水特征參數的主要過程，但河床一般地質結構不均勻，不同地區地質結構存在很大差異，導致地下水流動特征存在巨大的空間差異。合理應用地下水化學測量技術，系統地收集地下水的特征數據，更準確地確定金屬礦山礦產資源的類型。

8 深部找礦關鍵技術發展戰略

8.1 思想正在發展

大力推廣研究開發技術，重點是政府，結合礦物學理論，開展跨學科跨部門的聯合研究。根據礦業公司的實際發展情況制定新的發展戰略和扶持政策，引進地質研究技術和設備，提高工作質量，在技術創新的基礎上培養復合型人才。

8.2 一體化原則

一般來說，深部找礦是一個具有風險性的項目，不僅需要大量人力，而且需要投入的資金也很大，為了降低投資的風險，首先必須合理應用物化探等技術勘查，需要解決的問題有兩點。第一，信息傳輸薄弱，只有通過有效的手段和措施，才能減少和抑制干擾因素，加強有用的信息；第二個問題是準確識別礦化異常，在深部找礦中，結合地質條件，從地面探測推導出異常信息。再開展實施鉆探工程驗證，查明控制地層構造、礦產產狀與儲量等。從而有效的的避免深部找礦及開采的投資風險，減少損失。

9 結束語

總而言之，針對金屬礦床深部找礦技術與方法，對相關技術進行全面的發展和推廣應用，最后實現找礦技術的發展目標。同時，找礦技術的突破也是一種檢驗關鍵技術的應用，應該對化探、遙感、地震、電、磁等技術方法進行綜合應用，不僅提高工作效率，還能保證工作質量，在金屬礦床深部找礦的過程中，針對不同的地質條件、地貌景觀和礦床類型等，應該結合多種勘查技術和勘查方式，對每個區域進行有效找礦。不斷提高聲部找礦技術的實踐性，縮小我國金屬礦床深部找礦技術與世界先進水平之間的差距。