地質礦產勘查深部找礦方法

黃 建，袁啟文

（江西省地質局贛南地質調查大隊，江西 贛州 341000）

礦產資源是指經過地質成礦作用而形成的，天然賦存于地殼內部或地表埋藏于地下或出露于地表，呈固態、液態或氣態的，并具有開發利用價值的礦物或有用元素的集合體。

這些資源分布在地表或地下，需要數億年才能成為礦物。由于礦產資源埋藏在地下一定深度，其規模、產狀、分布等特征不易查明，為合理評估礦產資源儲量，有效指導礦產資源的開發利用，因此有必要進行深入研究和礦產勘查工作。

進入新世紀以來隨著礦產勘查工作的深入，500m以淺的礦產資源基本勘查完畢，東部地區大多數礦床甚至已經開采殆盡，因此尋找深部礦產資源為助力國家經濟發展提供火力支撐是當務之急。本文針對地質礦產資源深部找礦勘查現狀，提出了當前我國礦產資源深部勘查存在的問題，分析了尋找深部礦產資源的重要性,提出了深部找礦方法，以期提高深部勘查效率，實現找礦成果重大突破。

1 目前我國深部找礦的現狀與原因

我國國土面積非常遼闊，礦產資源豐富，但人口眾多，人均占有率與世界相比還是較低。目前我國正處于高速發展的階段，一次性能源、工業原料以及農業生產資料主要來源于礦產資源。雖然我國是資源大國，但是礦產資源供需缺口依舊十分巨大，因此，提高礦產資源地質勘查的效率和質量，增加礦產資源，是當前人們關注的焦點。

隨著當前經濟社會的發展，對礦產資源的需求日益增加，地表淺層的礦體得到充分開發。淺層的礦產資源已不能滿足經濟社會快速發展的需要，因此深部礦產資源的勘探已成為一個重要的發展趨勢。

目前，國外勘查開采深度超過1000m的礦山有80余座，其中，深度在1000m～2000m的有60余座，2000m～3000m的有12座，3000m～4000m的有5座，4000m以上的有1座，最大開采深度達到4530m。而我國金屬礦產探采深度總體不足500m，開采深度超過1000m的礦山不足20座。

自2004年起，國家先后實施了“全國危機礦山接替資源勘查專項（2004～2011）”、“老礦山深部與外圍找礦計劃項目（2012～2014）”、“全國重要礦集區找礦預測二級項目（2016～2018）”等重大地質勘查項目，均有自然資源部中國地質調查局發展研究中心（原國土資源部礦產勘查技術指導中心）參與組織實施或承擔。2004年～2017年，累計投入資金69億元。其中，中央財政資金41億元，地方財政資金3億元，企業資金25億元。累計完成鉆探343.2萬米、坑探45.5萬米。這些項目開展了大量的深部找礦工作，取得了一系列的深部找礦突破性成果，在很大程度上推動了我國深部找礦工作的發展。

科技部于2014年啟動了863計劃資源環境技術領域重大項目“深部礦產資源勘探技術”，聯合自然資源部、教育部等所屬的9家單位進行聯合攻關，以提高深部資源探測技術的深度、精度、分辨率和抗干擾能力為目標，重點研發大功率電磁探測、分布式遙測地震探測、高精度重磁探測方面急需的技術和裝備，全面突破2000m礦產資源勘探技術，形成從地面到地下，從結構探測到物性探測，適應復雜地質條件的立體探測技術系統。

但目前深部礦產資源的勘探開發仍存在較多問題。首先是我國深部找礦起步較晚，因此導致我國深部地質研究在全球上仍處于較低的地位。其次是深部礦產資源勘查投入高風險大，回報周期長，所以很難吸引市場資金介入。再者我們對創新科技意識淡薄。在深部礦產資源勘探開發的背景下，由于地形地質因素復雜，勘探工作的風險因素增大[1]，使得地質工作躊躇不前。

因此我們要進一步加強利用新的研究技術，有效地解決不同的安全風險問題，確保尋找深部礦產資源的研究效率和質量。礦產勘查行業的壟斷準入機制，缺乏市場競爭力，缺乏充分的市場推廣。目前國內礦產勘查技術有限，這很難滿足現代社會對礦產資源的需求，信息技術方法的快速改進是必要的，這對尋找深部礦產勘查工作的有效性有著重大影響。

2 地質礦產的深部找礦重要性

我國礦產資源十分豐富，優質礦產資源種類較多。而隨著社會的快速發展，社會各階層對礦產資源的需求也在不斷增長，現有開發淺層的礦產資源難以滿足社會經濟增長的需求。而加強深部礦產資源勘查已成為重要的發展方向和尋找替代資源的重要途徑，這就是為什么在研究礦產勘查方面，我們要注重研究先進的勘查找礦技術，國家要把深部找礦的技術工作提升到戰略高度，地勘處也要充分重視這些先進的找礦技術，并繼續應用于找礦工作中。

地質勘查研究是一項非常復雜的工作，涉及多個學科，在實踐中需要采用不同的技術手段，因此這項工作對地質勘查非常重要，對科研人員來說，現代技術的發展有助于探索更廣闊的地質結構研究，深入開發深部礦產資源，鼓勵人們更加科學、全面地開發利用地球資源，在礦產地質勘查領域，深入分析復雜的地層結構，準確測量數據，是這礦產地質勘查目前重要的發展路徑，這就是為什么不僅要尋找深部礦產資源，而且要尋找深部礦產資源同時也對推動科學研究的深入具有重要意義。

當前，在社會經濟發展的大背景下，必須創造礦產資源，開展有效的研究工作，礦產資源是非常重要的戰略資源，需求和生產是經濟社會發展的方向直接決定因素。前幾年，中石化在自有礦區的基礎上開展了砂巖礦產資源的評價和選擇，基本控制了礦區礦產資源的特征，確定了部分具有開發前景的礦區。確定這些礦區后，下一步將實施勘查技術，在具體開發過程中，要了解和掌握勘查場地的具體地質條件，結合不同地質條件，科學制定研究方案。根據山體和土壤的特點，科學選擇鉆探方法，從而準確了解和控制地下礦產資源的分布[2]。這樣，通過對獲得的數據進行綜合分析，科學制定研究方案，確保研究的有效性和質量。

隨著深部找礦技術的迅速發展，礦產地質勘查研究水平有了很大提高，積累了不少的找礦經驗與教訓，礦產資源發生礦難時，必須停工處理，如果我們能對早期的數據進行充分的分析，我們就可以利用這些數據反饋及時應對與勘查過程中有關的各種安全隱患，控制和降低事故發生的可能性，提前控制生產過程中的各種風險，確保勘查工作安全進行，因此，建立勘查測試體系是十分必要的，通過搭建這一體系，可以更有效地保障當前深部礦產資源開發的安全，控制和減少不同安全風險的發生，減少財產損失和損失。

3 地質礦產勘查的深部找礦方法

在深部地質礦產找礦工作中，要收集不同的區域信息，對這些信息進行有效的整理，對區域地質條件進行詳細的評價，對該區域是否具備成礦要素進行準確的分析和評估，在實際分析中，首先要充分認識這一領域的地殼運動，充分分析每一次地殼活動，掌握區域地質構造變化的實際形態。有效地整理該區域地質事件所發生的時間線和金礦床類型，深入分析該區域的綜合信息，了解成礦區與地質構造的關系，控制后續找礦工作的不斷開展。

地質鉆探技術廣泛應用于地質礦產的勘查和找礦工作當中。在實際鉆井過程中，使用該技術需要考慮許多操作問題。儀器采集地質樣品時，需要對樣品進行基礎性的廣泛研究，通過樣品中的化學物質來評價礦物質量，經驗豐富的人員可以通過簡單的氣味來評價礦產資源的儲量，但是不能完全探索內部的特定成分。通過這些，不難發現。這種找礦技術很好用，但操作起來相對容易。因此，這種方法在地質研究行業得到廣泛應用。

X射線熒光分析技術同位素技術是熒光分析技術中應用最廣泛的技術手段。這項技術利用儀器檢測地質樣品中某些化學元素的沉淀情況，準確評估巖層類型，也起到了主要作用，但很多時候，如果數據呈金黃色，深部找礦的概率會大大增加。說明該區礦產儲量較大，熒光分析技術主要利用不同的顏色反饋來確定礦質層的位置，從而確定鉆探方案，保證深部找礦工作的有效推進。然而，熒光技術的使用存在一定的缺陷。如果使用的熒光物質不合理，很容易造成環境污染，因此在具體的應用過程中，必須引起足夠的重視。

液壓錘鉆井技術這在技術上是指利用高壓選擇器在射流沖擊液中產生的壓力驅動鉆頭進行鉆井。鉆桿與鉆頭的連接大大增加了鉆機的功率，在沖擊流體的高壓射流下，鉆孔排出礫石。該技術具有很大的優越性，可大大提高鉆井效率。如果礫石體積大，就會堵塞油井。它必須時不時地清洗，這是非常沉重的，工作人員必須對這項技術進行徹底的檢查，以確保鉆井平臺的有效運行，提高鉆井平臺的效率和質量。

近年來，隨著科學技術的飛速發展，高光遙感技術也有了飛速的進步，遙感技術在地質研究中的應用越來越普遍。能夠更清晰地呈現地下結構，充分理解和控制地下空間結構，直觀、全面地展示礦產資源的性質和礦產分布。在實際應用過程中操作相對簡單，大大控制和減少了研究的時間投入。只有具備高技能的人才才能把這項工作做得更好。

GPS探測技術，在GPS探測技術方面，主要采用全球定位系統進行地質研究。利用衛星和無線電定位，可以發現特定物質，并將相應的協調信息傳送到平臺上。利用遠程探測技術，充分了解地質構造的具體位置，并根據分析和調查結果制定有效的研究體系。地球表面深處的礦產資源不僅在物理性質上，而且在化學性質上都具有很強的穩定性。在這類礦產資源的勘探中，可以用物質分析儀器來分析礦物的組成，例如在分析光譜曲線之后，就可以確定礦物元素的具體組成。在使用儀器掃描時可以相關的礦物元素進行有效識別，以及是否存在相關礦物，則可以確定這些礦物元素的存在。

甚低頻電磁法。當深部礦產資源勘查工作中，如果礦產資源的深度較大，則可以利用這種技術結合實際應用提升深部找礦的方法。這種方法必須使用專業的工具，根據深部礦產的電磁性，對礦山和地質的磁電性質進行評估[3]；通過該技術的應用，操作相對簡單，可以彌補其他技術的不足，提高礦產的開采率，但該技術也存在一定的缺點，不能精確定位礦產，因此，在實踐中也應與其他找礦技術相結合使用才能提高深部礦產的找礦方法。

在地質礦產勘查中，三維立體建模技術(圖1）可以建立礦床模型和找礦模型，分析礦產的空間分布權和時間演化，進而預測開采量，使復雜地質得以直觀、立體地分析和呈現。利用相應的地質信息可以有效地識別搜索字符；此外，該技術還可以建立有效的基礎數據，對相關數據進行挖掘和預處理，還可以滿足大型礦產的精度要求，為地質礦產研究提供技術支持。

圖1 三維地質建模效果圖（據參考文獻[4]）

技術手段作為尋找深部礦產勘查的應用基礎，要根據我國礦床基本特征，創新研發，深入研究鉆探等。鑒于該技術方法在高度復雜的實踐中具有良好的準確性和可靠性，在選擇和應用相關的地質勘查鉆探技術時也要利用好其測量功能，它的目的不僅是尋找礦石，而且根據地質模型尋找不同的地質體和構造。充分利用現有隧道和鉆孔，進一步發展地質勘查鉆探技術，根據現有技術開展礦區深部原生暈地球化學探測。鉆井技術應作為最重要的深部找礦方法，積極推廣新型鉆井平臺，充分利用新型鉆井設備的優勢和特點。最后，在現有鉆井深度的基礎上，利用礦山鉆井設備進行合理鉆井。

4 結語

礦產資源是社會生產發展的重要物質基礎，現代社會人們的生產和生活都離不開礦產資源。隨著社會的快速發展和淺表礦產資源的日益減少，深部找礦工作已經迫在眉睫。

地殼是賦存礦產資源的母體，也是個天然的大寶藏。地球的地殼平均厚度為17千米，而迄今為止人們勘查開發的礦產資源主要在2千米以淺。因此深部找礦的空間和潛力都十分巨大。

雖然當前地質礦產研究正朝著尋找開發深部地質礦產的方向快速發展，但現階段尋找深部礦產資源還存在一些問題。需綜合多方因素帶來的影響，合理結合運用現代化信息技術，充分發揮所提到的這些深部找礦的技術與方法，創新技術研究，結合實際情況應用相關的技術與方法來提高地質礦產勘查的深部找礦效率，進而助推動我國礦產資源的開發利用與經濟社會發展。