地質礦產勘查深部找礦方法淺談

侯亞華

礦產資源作為自然資源中最重要的一部分，影響著全球經濟社會的長期發展，能夠對現代工業的進步起著重要性的作用。目前經濟的飛速發展加大對資源的需要與消耗。而礦產資源作為一種不可再生資源，其儲量也會逐年下降。

1 礦產資源勘探及深部找礦的必要性

工作人員在勘探地礦的過程中，可以通過專業的勘探設備發掘地下的礦產資源以及礦床，為我國源源不斷地增加礦產儲備量。此外，工作人員在開展工作的同時還要總結經驗，對勘探技術進行不斷創新，并且在此過程中還可以探索以往的老礦山，為我國礦產資源源源不斷地提供動力和資源儲備量。在信息時代背景下，科學技術在不斷進步，我國礦產資源的消耗量也在不斷增加，一味地對資源環境進行開采，會破壞礦產資源的再生，最終導致資源的再生速度無法和人類的開采速度成正比，資源枯竭。所以，在勘探和開采礦產資源時，要宏觀地對礦產資源進行調控，以最終的結果為依據，在勘探時整合資源，實現我國地質礦產勘探工作的可持續發展。

當前的礦業開發都以淺層礦開發為主，但全球的礦業開發都面臨著以下問題：第一是目前缺少健全的礦產開發權益規定以及相關法律條文，導致投資者心懷不安，認為在沒有法律保護的前提下，投資者的權益無法得到有效的保障，吸引不到足夠的資金；第二點是目前的淺層開礦的技術過于落后，不但容易造成大量污染，還會導致能源浪費。因此規范有序，先進高效的深層開礦勢在必行。除此之外，近些年由于個別國家的對華政策，導致國外礦產價格逐年上漲，比如澳大利亞的煤礦和鐵礦，這更要求我們要加大對地底深部礦產資源的開發，加強深層礦產開發技術的研究力度，增加國家的戰略資源能源儲備。

2 地質礦產資源勘探現狀

2.1 地質礦產勘查的水平較為落后

由于我國地域遼闊，礦產資源的深度較大，對地質礦產資源的開發時間比較短，再加上我國的地質礦產資源勘探水平比較落后，以致于目前我國礦產資源的勘探速度十分緩慢，這也正是我國目前地質礦產資源勘探的現狀。但是我國人口數量眾多，社會發展的速度非常快速，對礦產資源的需求量也日漸提升，如果僅依賴現有的礦產資源勘探技術以及勘探水平，是無法滿足我國對礦產資源的需求和利用的。另外，在對礦產資源進行勘探的過程中會產生一定的局限性和風險，導致勘探結果不夠準確、大大降低了地質勘探工作的成功率。

2.2 地質礦產資源供需不平衡

我國地域遼闊，南方和北方的地質環境差異較大，所以礦產資源的分布也比較零散且廣泛，造成了大礦數量比較少，小礦的數量較多的現狀。我國礦產資源的總數量是非常多的，但是非常稀缺大型的礦區，對我國礦產資源的整體利用和勘探開采過程造成了嚴重的阻礙。長期以來，我國分布的礦產資源是無法滿足人們對礦產資源的需求量。此外，在大范圍的環境中對礦產資源進行開采，嚴重破壞了我國的生態環境，給我國地質礦產資源的開發和利用造成了阻礙和限制，無法實現可持續發展的目標。

2.3 欠缺綜合開發力度

在對地質礦產資源進行勘探和開發的過程中，還能將共生的礦產資源發掘出來。以前這類礦產資源能夠使用的范圍都比較小，限制了企業對共生資源的開發和利用，導致了我國礦產資源的開發和利用兩者之間存在較大的矛盾，無法充分消耗礦產資源，也違背了我國節能環保資源的相關理念，降低了我國生態環境保護理念下的礦產資源開發利用效果。

3 淺層礦區與深層礦區的區別

3.1 淺層礦與深層礦的產出比較

淺層礦與深層礦的區分是以離地表深度來劃分的，深度大于500m的為深層礦，小于500m的為淺層礦。我國目前是以淺層礦的勘察為主，在淺層礦的開采方面積累了豐富的經驗，這也給開采深層礦產帶來了一定理論基礎與經驗，對于深層礦的模型構架、礦產勘察以及巖石研究等方面起到了巨大的作用。目前深部采礦面臨著找礦難的技術難題，深部地礦環境復雜，會嚴重影響地下探礦的精確度。而極深環境也會加大開采難度，開采成本與危險因素也會提高。但不易發現、不易開采的特征同樣意味著礦產資源的豐富，以及連續性，其原生態性也更容易保存，深層的高溫環境也更容易產生多樣化的礦產資源。

3.2 淺部礦與深部礦的勘查技術比較

相對于淺層礦，深層礦無論是定位方式還是開采環境都有著本質上的不同。礦業長期開采淺層礦以及目前的科技水平使得對于淺層礦的認知比較清晰，而這對于促進深層礦的認知不大，淺層礦已有的技術經驗以及設備對開采深層礦所起的作用相當有限。利用當前的經驗和技術相關人員能夠迅速掌握淺層礦的環境特征，并對這些特征進行歸納分析，從而得到一套行之有效的勘察淺層礦的方法。但深部礦由于位于地下深處，有著極厚的土壤作為屏蔽，這就使得一些設備根本無法使用或者獲得的數據錯誤，使得開采成本大大增加。當前全世界深部找礦都面臨著以下難題：第一個是何如穿透地表，獲得直接有效的礦產信息；第二個是如何利用各種有效的方式在復雜的深層環境中使得受到的干擾信息最小化；最后一個是如何提高精準度，用最低的成本來確定深層礦產的存在。

4 深部找礦中遇到的問題

4.1 技術人才短缺

地質業是社會領域中非常重要的行業，然而當前金融業和互聯網等新興經濟的發展，吸引了更多年輕人參與到相關領域，與其相比，地質工作無論是在薪酬，工作環境還是服務等現實原因中都沒有優勢。這是地質行業的關注度逐漸降低的最主要原因。在互聯網領域的沖擊下，愿意從事地質工作的年輕人越來越少，而隨之相關的研究進度也逐漸減慢。從而由于人才資源的流失而無法更好地發展。

4.2 受現實環境的制約

深部找礦一般都是從已知到未知，由淺入深的進行工作，然而在勘探過程中，極容易受到周圍環境的影響。比如，在礦產開發過程中，地下管道、地鐵軌道以及空洞區域都會加大工作難度，而在開采期間產生的廢水和殘石也會影響周圍的環境，嚴重阻礙工期的正常開展，使勘探所獲得的數據的準確度因此降低。除此之外，礦產所有權有著嚴格的所有權規定，使得深層礦產的鉆探活動難以開展。

4.3 成本的不斷增加

深部找礦不僅需要各種現代化的設備，同樣在技術上也面臨著困難，人才資源和設備的要求都相當之高，而想要找到自己需求的礦產資源，又要耗費大量的時間。因此時間和資源的成本就會大大增加。對于企業來說，深部找礦不光是為了增加國家的礦產資源儲備，更現實的原因則是經濟利益，而能否找到礦產是企業能否盈利的關鍵，前期的巨大投入與后期的收益很可能不成正比。特別是當下，市場的價格成為了推動礦業發展的助力，這不光對于企業，對于政府來說，能夠找到目標礦產是最終目的。但當前國際市場上礦資源的價格在持續下跌，又變相增加了企業的投入成本，加大了企業的投資風險。

5 深部找礦方法淺析

5.1 地球物理化學勘測找礦技術

地球物理化學勘測方式指的就是物化探方法。其主要內容是通過利用電力、放射性、重力以及地熱技術來對目標礦區地下深層以及土質成分進行分析，能夠得到詳細的目標礦區中的資源類型以及相關參數，并依此采用合適的開采方法。雖然物化探技術在開采的初期過程中十分復雜，但是能對后續工作帶來極大的便利，可以采用合適的方式更高效得到自己想要的礦產資源。因此，應該注重地球物理化勘測找礦方法的利用與研發，縮短后期工作的工期。

物化探主要有以下兩種方式：第一種是物探法，物探法的工作原理就是利用物理技術來對不同類型礦產之間的差異進行檢測，最重要的兩種方式就是地震法以及電磁法。通過電磁波對一定的目標區域進行劃分，然后利用高頻振動來對反饋的情況進行掌握。但如果是有色金屬和黑色金屬，物探法的檢測會出現較大的誤差。因此，相關人員要深入了解有色金屬和黑色金屬的結構，采用合適的方式來進行礦產范圍劃分，從而加強判斷的精準度和有效性。

第二種是化探法，化探法主要是利用化學方式對目標礦區進行檢測，通過有關鉆探設備取得深層礦區的樣本，分析其中的化學元素。地球化學探測技術能夠有效的檢測出目標礦的化學成分，結合土壤測量法定期對土壤中的沉淀物進行檢測，從而做出更準確的判斷。但化探法同樣存在不足，就是化探法是通過提取地質中的化學成分進行分析的，無法對該元素的形成時間進行判斷，不能準確判斷其是原生礦產還是后生礦產，對于深層地質中的信息更是難以掌握，無法做出準確判斷。

5.2 構造疊加暈找礦技術

李惠教授是中國著名的地質學專家，從1992年～2011年，李惠教授帶領團隊在20年努力下成功實現了這種找礦方法。構造疊加暈探礦主要是利用以下原理：礦石在形成階段，體礦床熱液會因為壓力的原因出現包括前尾暈和近礦暈在內的礦體暈，而這部分礦體暈又會因為各種原因變化成不同的形態，而構造疊加暈就是利用這種形態的差異來找到目標礦體。

李惠教授和其團隊在20年的時間內極大地提高了構造疊加暈找礦法的精度，并且還于2013年獲得國家科學技術進步獎。通過研究，李惠教授發現暈的軸會向著不同的期次和分帶形成礦石結構，并且會在空間中進行疊加態。利用這種特性可以建造目標礦物的原生疊加暈模擬結構，從而進行目標礦的測定。而后利用模擬模型對礦體的結構，深度，類型以及礦體頭間的差距，礦床體的前緣暈進行測定。根據研究，金銀等貴金屬以及鎢、銻、銅、鉛、錫、鋅等有色金屬的暈前緣距離礦體頭部距離大于200m并且小于300m，而構造疊加暈則大于300m。

因此前緣暈可以反映出礦物質元素的強弱度，而利用該種方式對目標礦體的離地表深度測定時通常控制在200m～300m之間。

5.3 地電化學找礦技術

地電化學法有著極強的實用性和綜合型，并有的理論基礎作為依托，中心理論是離子吸收理論。其工作原理是對地下的礦體中的離子的狀態進行研究分析，從而精確判斷礦體的位置和距離。在等離子學中，離子一般都會維持平衡的狀態，而在外力干擾下，離子的平衡狀態會被破壞。利用相關設備破壞這種平衡，再通過收集器對非平衡狀態的離子進行吸收，離子會在收集器中進入新的平衡狀態，然后再對離子進行研究和分析，通過離子的類型來推測出地下的礦體元素成分，從而判斷有無礦體的存在。地電化學法在金屬礦的深層開發過程中有著非常重要的作用。

5.4 穿透地球化學找礦技術

穿透地球化學找礦技術主要是通過設備來發出微波信號，然后對接收反射回來的信號并進行分析，從而對地下礦體的結構進行預測。其最重要的部分是通過礦體上部或者深層礦物對上等物質有關信號的信息的干擾，來對被干擾的信息進行接收和分析預測，從而對目標礦區完成測定。比較常用的有酶提取法（ENZYME LEACH）、金屬活動態測量法（MOMEO）、熱磁地球化學法（TMGM）、活動態金屬離子法（MMI）和有機質結合形式法（MPF），其中活動態金屬離子法可以再地下750m深處發現礦體異常狀態。

通過穿透地球化學方法來尋找深層礦除了上面所說，還有以下三種方式：

第一種是植物測量方法，根據經典植物測量原理，礦體中的元素會根據植物的根莖從而富集在植物體內，然而植物的根系所能到達的地下深處最多只有十幾米深，這種解釋，植物測量只能夠勘察50m以內的淺層礦體，并不能用于尋找地下的深礦。然而深層礦體的元素會因為各種原因到達地表，到達地表的礦元素又會被植物的根莖吸收，從而起到吸收深層礦元素的效果。因此從這方面來說植物的測量也是地球穿透化學采礦的一部分。

第二種是來測量地表空氣中的化學元素成分，比如對空氣中納米物質測量、納微金屬測量以及氣溶膠的測量等。在實踐中發現在礦床幾百米上空中含有異常金屬元素的氣體，這是因為氣體會搬運金屬元素。所以它的測量深度是極深的，比如在金礦上方的地表空氣中就可以勘察到金元素，所以這也是地球化學穿透方法的一種。

第三類電地球化學方法，通過儀器來直接探測深層礦體中的化學元素，因為探測的是直接的礦體元素，所以探測方式是沒有問題的，但是按照電化學遷移原理，它的原理基礎又存在問題，因為根本不可能探測幾百米的深度，現實情況是電地球化學方法的確能探測到幾百米深處的礦產資源。因此有人認為其探測的是被地球力搬運到地表的礦體金屬元素。

第四類是水化學方法。地下水能夠到達很深的地下，會將金屬元素搬運到地面。但是這種方法又很有局限性，在干旱的地區無法使用。

6 我國目前深部找礦進展

和國外的深部勘查找礦技術相比，我國的深部找礦技術目前仍面臨著較大的難題。從2000年之后，我國采礦的重點便開始由淺層開礦逐漸向深層開礦轉移。我國國內的技術人員對大量的淺層礦產進行采樣并分析，找出其縱深下方的深層礦產。并對淺層礦下方的深層礦進行采樣并解析其內部環境，以期找出相關規律。這對于我國的深層礦開采環境難題有著巨大的推動作用，相關人員可以利用這一規律建造模型，從而利用淺層礦發現其底部的深層礦。除此之外，研究人員還發現淺層礦和深層礦還可能出現并集形式，也就是淺層礦和深層礦本來屬于同一礦區，但因為地球的運動，淺層礦和深層礦出現了斷層。這兩種是我國研究人員所提出的猜想，但最有效的方法還是需要科學技術的不斷進步，以實現深層開礦。

繼續貫徹“三深一土”國土資源科技創新戰略，針對礦集區3000m以淺的地下空間，重點研發覆蓋區探測技術和深部地質結構與成礦系統探測技術，開展覆蓋區物質組成識別標志研究、礦集區深大剖面探測、深部成礦系統蝕變標志研究等工作，查明各類重要成礦要素在深部空間的分布特征，尤其重點探明與成礦有關地質體、成礦構造與成礦結構面、成礦作用特征標志等關鍵成礦要素的空間展布規律和形態特征，建立符合礦集區深部找礦的地球物理和地球化學等技術的指標體系，構建礦集區深部地質三維結構模型。

對成熟的新技術新方法進行推廣應用。在科學分析礦集區地質條件的基礎上，根據深部新發現，充分利用KGR抗干擾電法儀激電測深、大比例尺低飛航磁測量、井-地磁測反演技術、構造地球化學測量、1：5萬抗干擾電法掃面等先進技術方法，進行推廣應用，總結出一套適合本地區尋找同類型礦床的物化探方法組合，進一步指導礦集區及外圍深部勘探工程布置，開展深部礦產勘查示范。

7 結語

無論是從國外國內的采礦現狀，還是從身邊的鳳太礦田等采礦實踐中看，深層開礦都是目前必須要去走的一條道路。開采露天礦產、地表淺層礦產的時代已經過去，而深度挖礦剛剛開始，當前全球存在的多種勘查方式都不足以完成深部挖礦任務。工作方向是正確的，我們缺少的是勘查技術的深度、精準度和靈敏度，相信隨著相關技術的開發以及科研人員的努力，深度挖礦技術必然會越來越成熟。