大型礦產(chǎn)勘查中地質(zhì)找礦技術(shù)優(yōu)化及應(yīng)用

謝玉江，楊 濤，劉 輝

（江西省煤田地質(zhì)局二二六地質(zhì)隊，江西 萍鄉(xiāng) 337000）

我國傳統(tǒng)的找礦技術(shù)主要分為三種方式，首先是同位成礦分析法。這種方法主要是依據(jù)同位素隨時間變化而變化的特征，分析地殼演化過程中礦床地理位置的移動規(guī)律，以此找到地下礦產(chǎn)。第二種方法是物化探勘查，此方法要求工作人員熟練掌握礦床的形成規(guī)律，通過規(guī)律以物理化學(xué)的探查手段找到礦產(chǎn)。第三種方法是地質(zhì)填圖法，是根據(jù)實地探查和數(shù)據(jù)分析得到探查地區(qū)的地質(zhì)情況，將此類地質(zhì)特征按一定的方法在地圖上標(biāo)注出來的方法。不過，隨著近些年科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，地質(zhì)找礦技術(shù)也進入了一個新的階段。結(jié)合當(dāng)前大型礦產(chǎn)勘查中的一些難點，遙感被引入了地質(zhì)勘查領(lǐng)域。遙感是一門新興的綜合型技術(shù)手段，它可以不直接接觸目標(biāo)，直接從遠距離接受第五電磁波信息，通過一定的解譯手段，得到目標(biāo)的完整信息。遙感找礦技術(shù)的出現(xiàn)，使工作人員擺脫了繁雜的勞動，它的工作方法十分簡單，而且準(zhǔn)確性高、幅域遼闊，先天優(yōu)勢十分明顯，應(yīng)用前景十分廣闊。隨著遙感技術(shù)被應(yīng)用在找礦技術(shù)中，我們的工作人員告別了以往以學(xué)科基礎(chǔ)和工作經(jīng)驗為主，以現(xiàn)場勘查和找礦技術(shù)為輔的工作模式，實現(xiàn)了找礦工作的遠程運行，而且準(zhǔn)確率大大提高。因此，遙感找礦技術(shù)具有極大的進步意義以及廣闊的發(fā)展前景[1]。

1 地質(zhì)找礦技術(shù)優(yōu)化方案

為了完成大型礦產(chǎn)勘查工作，本文對地質(zhì)找礦技術(shù)進行優(yōu)化，提出了基于遙感影像的地質(zhì)找礦技術(shù)，具體優(yōu)化路線如圖1所示[2]。

圖1 優(yōu)化后找礦技術(shù)路線圖

本文選擇的遙感影像數(shù)據(jù)為ETM+和ASTER，其中ETM+主要進行巖石信息和構(gòu)造信息的圖像處理，區(qū)域蝕變信息則由ETM+影像和ASTE影像共同處理，將處理后的影像與巖石和礦石的樣本模型以及區(qū)域地理數(shù)據(jù)進行空間疊加分析，就能得到該地區(qū)的礦產(chǎn)分布預(yù)測模型，最后對模型進行實地考察、改正，得到的就是完善的該地區(qū)礦產(chǎn)分布模型[3]。

1.1 地域數(shù)據(jù)收集和整理

在進行礦產(chǎn)勘查前，首先需要進行行動前的數(shù)據(jù)和資料收集整理工作。工作人員在做準(zhǔn)備工作時，應(yīng)首先在互聯(lián)網(wǎng)或圖書館等資料庫中收集所需勘查地區(qū)的地理概況和區(qū)域地質(zhì)概況，主要探查該地區(qū)的各階段歷史時期的地質(zhì)構(gòu)造演化、構(gòu)造格架、研究區(qū)內(nèi)出露地層結(jié)構(gòu)等信息，然后對這些地質(zhì)信息分析研究，合理選擇恰當(dāng)?shù)牡刭|(zhì)勘查地點，制定安全高效的礦產(chǎn)勘查行動方案。這些收集到的地質(zhì)資料在最后的空間疊加分析建模階段也能起到極大的作用[4]。

1.2 典型礦床研究

在進行具體的遙感分析之前，需要對典型礦床進行分析研究，根據(jù)上文中得到的地質(zhì)構(gòu)造背景探究該區(qū)域的礦床成礦原理。中國典型的金屬礦床和非金屬礦床共有24類45種，例如鐵礦主要分布在遼寧鞍山、四川攀枝花、湖北黃石、安徽馬鞍山、云南瀾滄等地，通過研究這些地區(qū)礦石的成礦機理，結(jié)合區(qū)域地理結(jié)構(gòu)、地層分布以及地質(zhì)構(gòu)造，建立各類礦石的成礦模型，根據(jù)這些成礦模型和具體需要來驗證所需勘查地點大概的礦產(chǎn)資源情況。

1.3 建立巖石樣本波普模型

遙感是一種遠距離探測技術(shù)，它能夠根據(jù)地表物質(zhì)的不同呈現(xiàn)出不同的波普影像，在地質(zhì)勘查中，不同的礦床所呈現(xiàn)的遙感信息也是不同的，因此得到地表蝕變物質(zhì)的真實波普影像，需要工作人員進行現(xiàn)場采樣。采樣完成以后，注意標(biāo)注好樣品編號、樣品巖性以及樣品所在礦床，然后使用ASD-FieldSpec波譜分析儀對樣品進行波普測試。為保證結(jié)果的準(zhǔn)確性，必須保證光照條件基本一致，每隔30分鐘進行數(shù)據(jù)對比分析。最后，在View Spec軟件中對得到的波譜曲線進行處理，導(dǎo)出txt文件。該文件需要用PIMA View 3.1便攜式短波紅外礦物光譜礦物測量儀分析該樣品的礦物組分及百分含量，做出表格對礦物進行統(tǒng)計。

1.4 數(shù)據(jù)處理

根據(jù)過往的各項實驗數(shù)據(jù)可以判斷地球表面的絕大多數(shù)物質(zhì)都有其特殊的特征光譜，工作人員應(yīng)根據(jù)這些特征光譜判斷地物類別，從而實現(xiàn)遙感影像的編譯處理。根據(jù)1.3中得到的波普模型確定遙感影像所需數(shù)據(jù)類型，可以選擇ETM+或ASTER數(shù)據(jù)，下表為ETM+可見光-紅外光波段可識別的礦物種類。

表1 可見光—紅外光波段可識別礦物種類

根據(jù)上述光譜吸收特征，運用主成分分析、比值分析或組合分析等方法對遙感蝕變異常進行提取，首先對數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，之后進行數(shù)據(jù)輻射矯正，得到基礎(chǔ)遙感數(shù)據(jù)，然后運用以上分析方法進行蝕變異常提取。此時得到的結(jié)果并非最終結(jié)果，還需要通過閾值分割、濾波增強、光譜角增強等方法進一步去除蝕變異常。經(jīng)過以上處理后，得到的結(jié)果經(jīng)過解譯處理，才是最終所需的數(shù)據(jù)。

工作人員在進行遙感影像信息的解譯處理使用遙感軟件ENVI，根據(jù)具體需求使用直方圖均衡、拉伸等工具進行影像增強，通過圖像輻射校正、幾何校正、濾波處理等方法得到圖像邊緣地區(qū)的增強影像，從而突出地物圖像反差，得到色彩豐富的遙感解譯圖像。同時，根據(jù)1.3中得到的該地區(qū)已知巖石波普數(shù)據(jù)模型，通過計算分析，得到其他地區(qū)的波普數(shù)據(jù)及巖性信息。

根據(jù)以上方法得到的最終遙感解譯圖像，結(jié)合該地區(qū)的礦床研究結(jié)論，建立相應(yīng)的遙感找礦模型，用以指導(dǎo)實地勘查人員的具體工作。在構(gòu)造找礦標(biāo)志時，將遙感蝕變信息、巖性信息和構(gòu)造信息均建立在模型上。根據(jù)模型所顯示的信息，對其進行實地驗證，將實地驗證得到的信息與找礦模型進行對比、修改。結(jié)合地球化學(xué)的數(shù)據(jù)，對礦區(qū)進行分級處理。

2 新型地質(zhì)找礦技術(shù)在大型礦產(chǎn)勘查中的應(yīng)用

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我國的地質(zhì)找礦技術(shù)也在不斷進步，自從遙感被引入了地質(zhì)勘查領(lǐng)域，找礦方法被不斷更新。在遙感技術(shù)的支持下，工作人員能夠?qū)σ欢ǚ秶鷥?nèi)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)進行遠程勘查，從而大幅度地增強了找礦準(zhǔn)確度和效率。

第一，可以通過地面植物中金屬元素含量推斷出地下所含礦產(chǎn)。如果某地區(qū)地下含有礦產(chǎn)，在千萬年的地質(zhì)演變過程中，礦產(chǎn)中所含有的金屬或非金屬元素就會滲透進土壤中，形成能被植物吸收的化合物，所以通過觀測一個地區(qū)植物與正常植物體內(nèi)所含金屬元素的對比，就可以推斷該地區(qū)是否含有礦產(chǎn)，含有哪些礦產(chǎn)。可以通過ETM+數(shù)據(jù)來確定該地區(qū)的植物狀況。ETM+數(shù)據(jù)波段特征如表2所示。

表2 ETM+數(shù)據(jù)波段特征

根據(jù)上表可以看出，綠波段、紅波段、中紅外波段都可以作為植物觀測波段，其中綠波段和紅波段最為常見。

第二，礦床形成后，因地質(zhì)變遷、環(huán)境、溫度、大氣劇變等因素的作用下很有可能發(fā)生空間位置上的變化，因此傳統(tǒng)的基于經(jīng)驗的找礦技術(shù)產(chǎn)生誤差的可能性很大。因此，工作人員靈活運用宏觀對比法，運用圍巖蝕變等理念，對巖層間的活動進行分析，對該地區(qū)的礦物預(yù)測進行地圖標(biāo)記，建立遙感影像模型[5]。

3 結(jié)束語

與發(fā)達國家相比，我國的地質(zhì)找礦技術(shù)起步較晚，因此還存在很大的發(fā)展空間。這些年，隨著科學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新，尤其是空間遙感技術(shù)的進步，找礦技術(shù)也進入了一個新的階段。勘查工作人員需要不斷學(xué)習(xí)新的知識，時刻補充自己，提升自己的專業(yè)素養(yǎng)。同時，也需要在技術(shù)進步的同時逐漸擁有自己的專業(yè)思路，為找礦技術(shù)的進步作出貢獻。