淺究深部礦產(chǎn)勘查的問題與勘查方法

1、淺究深部礦產(chǎn)勘查的問題與勘查方法 摘 要: 隨著社會的發(fā)展，我國的礦產(chǎn)資源基本上滿足了國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的物資需求，但是大多數(shù)支柱型礦產(chǎn)資源普遍處于浪費(fèi)嚴(yán)重和無節(jié)制開采等等不良現(xiàn)狀，從而造成淺層礦產(chǎn)資源枯竭和無法進(jìn)行二次開發(fā)的后果。本文通過對深部礦產(chǎn)勘查的難點(diǎn)介紹和分析，闡述解決問題的一些建議，期望能推動我國礦產(chǎn)勘查技術(shù)的進(jìn)步。 關(guān)鍵詞：礦產(chǎn)勘查；制約因素；解決途徑 abstract: with the development of society, chinas mineral resources basically meet the material needs of the developme

2、nt of the national economy, but most commonly in the pillar mineral resources serious waste and uncontrolled mining and so on bad situation, resulting in the shallow mineral resources exhausted and unable to develop two times the consequences. based on the introduction and analysis of the difficulti

3、es of mineral exploration in deep, expounds some suggestions to solve the problems, hoping to promote chinas mineral exploration technology. keywords: mineral exploration; restricting factors; solutions 中圖分類號：p62 獻(xiàn)標(biāo)識碼：文章編號：2095-2104（2013）1-0020-02 一、深部礦產(chǎn)勘查的制約因素 (一) 理論因素 礦產(chǎn)勘查是對礦產(chǎn)地質(zhì)客體進(jìn)行調(diào)查研究和獲取信息的過程，是查

4、明礦產(chǎn)資源或礦產(chǎn)儲量以及生產(chǎn)其他基礎(chǔ)地質(zhì)信息的過程。其主要的理論基礎(chǔ)包括地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)、數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、經(jīng)濟(jì)學(xué)基礎(chǔ)以及技術(shù)基礎(chǔ)等四個基本方面。但是隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)階段，世界范圍內(nèi)對成礦的理論研究已經(jīng)取得了很大的進(jìn)展，對一些新的礦床成因的原因不斷有新的認(rèn)識。如深部流體作用理論、地質(zhì)力學(xué)理論、成礦系統(tǒng)理論的發(fā)展對深部礦產(chǎn)的勘查有著重要的指導(dǎo)作用。如果沒有運(yùn)用成礦理論作為基礎(chǔ)，那么深部找礦就會如大海撈針般的困難，使找礦工作進(jìn)入亂找、難找、找不到的局面。所以，成礦理論是否成熟可行是制約深部找礦的基礎(chǔ)性因素。 (二) 礦化信息采集因素 礦化信息的所提取出來的任何一種礦都有其特定的成礦地質(zhì)條件。一個礦床存在既

5、有區(qū)域地質(zhì)條件，又有其物性差異，并通過不同的物質(zhì)形成的各種磁性、電性等特點(diǎn)表現(xiàn)出來，從而營造了每種礦床獨(dú)特的特點(diǎn)。在找礦勘查中，地質(zhì)工作者通過物探、化探、遙感等技術(shù)手段對認(rèn)為成礦有利地段的地理?xiàng)l件提取信息，從而判斷是否有礦體存在及礦體存在的形態(tài)分布，然后實(shí)施工程驗(yàn)證。 但是隨著地表礦產(chǎn)的逐漸減少，礦產(chǎn)勘查已經(jīng)逐步深入到地下，一些老的對礦化信息提取方法已經(jīng)不再適合目前的狀況，因此我們急需將多種礦化信息采集技術(shù)進(jìn)行綜合利用來保障勘探工作的進(jìn)行。 (三) 人才因素 中國工程院院士陳毓川在分析加強(qiáng)地質(zhì)人才培養(yǎng)等問題時指出：地質(zhì)人才的重要性是顯而易見的，沒有地質(zhì)人才，再創(chuàng)新的成礦理論也只是理論，再尖端的

6、找礦技術(shù)也只是技術(shù)，無法發(fā)揮其作用。而我國目前在這方面的人才并不多，加上地質(zhì)工作者工作條件的艱苦，一些人不愿意從事這個行業(yè)，導(dǎo)致當(dāng)前我國地質(zhì)工作無法開展有效的工作。所以，我們必須重視對優(yōu)秀地質(zhì)人才的培養(yǎng)。 二、解決途徑 (一) 加強(qiáng)深部成礦預(yù)測理論研究 現(xiàn)存的任何成礦理論與礦產(chǎn)勘查方法的產(chǎn)生均與當(dāng)時所處的歷史環(huán)境密切相關(guān)，我們對已有的理論和方法在應(yīng)用的同時也要懷有探索、革新的態(tài)度，不能肓從，要在實(shí)踐中不斷修正原有的理論和方法，同時也要不斷探索新的模式。 (二) 加強(qiáng)地質(zhì)人才的培養(yǎng) 多學(xué)科之間的相互依賴是以后地質(zhì)勘查的主要技術(shù)方向和理論基礎(chǔ)，它們的融合給予了礦產(chǎn)勘查廣闊的發(fā)展趨勢。因此，地質(zhì)專業(yè)

7、人才的培養(yǎng)應(yīng)成為我國高等教育的一個重要發(fā)展方向和戰(zhàn)略，從而為我國礦產(chǎn)勘查事業(yè)的大發(fā)展提供可靠的人才保證。重視野外找礦的重要性，銘記實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。堅持“老中青”三代技術(shù)人員的結(jié)合，提供多個層次的交流平臺，采取有效措施保證勘查工作的經(jīng)驗(yàn)積累與全體人員技能的提高。 (三) 積極參與國際技術(shù)交流 我國幅員遼闊，對不同區(qū)域的深部找礦都有其特殊性，需要多學(xué)科、多技術(shù)共同合作來開展工作，這就對我們的地質(zhì)人員有著更高的要求。因此，我們要積極的和國外的勘探工作者進(jìn)行技術(shù)交流，了解找深部礦產(chǎn)的先進(jìn)技術(shù)方法，要秉承引進(jìn)、消化的路線。 (四) 政策支持 政府部門在對于地質(zhì)勘查工作的部署方面，應(yīng)繼續(xù)加大礦產(chǎn)

8、勘查的資金投入，尤其是對西部那些礦產(chǎn)資源沒有了解的地區(qū)加大工作力度，進(jìn)一步挖掘其資源潛力。 積極開展和地質(zhì)勘探有關(guān)的科研項(xiàng)目，推進(jìn)新技術(shù)、新方法在礦產(chǎn)勘查中的有效應(yīng)用，綜合各種新的勘查技術(shù)方法用于重點(diǎn)成礦區(qū)帶的研究，提高發(fā)現(xiàn)新礦床的機(jī)會。 三 深層礦產(chǎn)勘查方法探討 1.1深部鉆探技術(shù)的應(yīng)用 1.1.1鉆探技術(shù)在深部礦產(chǎn)勘查時存在的難題 鉆頭遇到的復(fù)雜地層較多。 深部地質(zhì)的構(gòu)造程度比較復(fù)雜，鉆頭穿越的巖石層也比較多。鉆頭遇到堅硬、松散、漏失等不同層位時，鉆探技術(shù)的解決措施也變得非常復(fù)雜，甚至各種措施之間產(chǎn)生矛盾，出現(xiàn)顧此失彼的情況。 鉆孔的偏斜距過大。在鉆取中淺孔的時候，鉆孔的角度累進(jìn)一般變化不

9、大，鉆孔的絕對偏離距也比較小，完全能夠滿足地質(zhì)勘查的需要。然而當(dāng)鉆取深孔的時候，鉆孔偏斜距就會比較大，很難確定鉆孔落點(diǎn)的位置，顯然很難滿足深部礦產(chǎn)勘查的要求。 礦產(chǎn)巖石樣本獲取困難。鉆孔的目的是鉆取樣品，復(fù)雜巖層抽取樣品對鉆探技術(shù)而言是非常專業(yè)的問題。深部地質(zhì)的壓強(qiáng)比較大，使取樣工作變的更加困難。 鉆探施工成本較高。 深孔鉆探工藝要求比較復(fù)雜，工作負(fù)荷很大，防止孔內(nèi)事故的發(fā)生是深孔鉆探的首要任務(wù)，這就對設(shè)備、鉆探材料和工具的先進(jìn)性要求比較高，而且深部鉆孔對設(shè)備的磨損比較嚴(yán)重，設(shè)備的更換使施工費(fèi)用增加。鉆探遇到的復(fù)雜層比較多，技術(shù)的處理費(fèi)用也會很巨大。 1.1.2實(shí)施深部鉆探勘查工作時應(yīng)注意的問

10、題 要充分認(rèn)識深部鉆探定向鉆進(jìn)技術(shù)的深遠(yuǎn)意義。受控定向鉆探是通過主動控制鉆孔軌跡，使其按照預(yù)定的曲線進(jìn)行鉆進(jìn)，從而達(dá)到深部勘查的高精度要求，解決鉆孔傾斜距過大的問題。鉆孔傾斜是影響地質(zhì)勘查成果的關(guān)鍵因素，受控定向鉆探技術(shù)可以有效解決鉆孔傾斜、確保鉆孔達(dá)到目標(biāo)落點(diǎn)。 要解決定向鉆進(jìn)專用裝備和泥漿技術(shù)問題。 小口徑孔底馬達(dá)輸出功率小，不能用于所有巖層的鉆進(jìn)，而且抗拉強(qiáng)度比較小，目前還不能很好地實(shí)現(xiàn)取心鉆進(jìn)，所以在進(jìn)行深部鉆探時要解決馬達(dá)的裝備問。 精密定向測量技術(shù)是定向鉆進(jìn)技術(shù)最核心的問題，由于定向測量儀器更新?lián)Q代比較緩慢，主要用于石油鉆井工作，可靠性和密封耐壓性都比較低。所以，在進(jìn)行深部礦產(chǎn)地質(zhì)

11、鉆查時，要研制出符合各項(xiàng)自然條件要求的高精度定向測量儀器。 保證沖洗液的正常工作。面對不同復(fù)雜層護(hù)壁問題，沖洗液要有良好流變性，從而達(dá)到減小阻力的效果。另外還要研制使用結(jié)構(gòu)簡易、性能良好的泥漿凈化設(shè)備，既要預(yù)防泥漿在高溫條件下變質(zhì)失效，又要維持泥漿性能穩(wěn)定，做到統(tǒng)籌兼顧，同時起到非常好的效果。 注重定向鉆進(jìn)工藝技術(shù)的研究。 合理地選擇和設(shè)計鉆孔結(jié)構(gòu)，合理地選配鉆柱，按照要求級配應(yīng)合理，盡量減少沖洗液的壓力損失，所以一定要重視鉆孔直徑和鉆柱標(biāo)準(zhǔn)的匹配。 仔細(xì)研究沖洗液護(hù)壁、潤滑、低阻作用對鉆進(jìn)工藝的影響，研究泥漿的配置和凈化工作。 分析導(dǎo)斜鉆進(jìn)彎曲強(qiáng)度或曲率的變化規(guī)律，做到曲率可控。 研究鉆桿的

12、抗彎強(qiáng)度與測量儀器的暢順通過對導(dǎo)斜彎曲程度的限制，摸索彎曲鉆孔柔桿鉆探技術(shù)。 學(xué)習(xí)定向鉆進(jìn)技術(shù)與常規(guī)鉆進(jìn)技術(shù)工藝的對接要求，避免出現(xiàn)修孔卡鉆或修孔劈直的現(xiàn)象。 研究分支孔施工工藝，包括側(cè)鉆分叉、套管開窗等一系列工問題，認(rèn)真鉆研專用輔助導(dǎo)斜工具和安放打撈工具。 創(chuàng)新和改進(jìn)鉆探機(jī)結(jié)構(gòu)， 真正意義上實(shí)現(xiàn)獨(dú)立的制動功能，避免出現(xiàn)因錯誤操作而造成的導(dǎo)斜偏向問題。 1.2地震反射技術(shù)在深部礦產(chǎn)勘查中的應(yīng)用 雖然深部礦產(chǎn)的地震反射技術(shù)還沒有像油氣地震那樣成熟，但是它仍然是以后的深部礦產(chǎn)勘查技術(shù)的發(fā)展方向。 1.2.1地震反射技術(shù)目前存在的問題 數(shù)據(jù)采集方面。 結(jié)晶巖地區(qū)地面起伏比較大，植被比較茂盛，而且障礙

13、物比較多，野外施工非常困難，常常會出現(xiàn)收發(fā)信號很弱的情況；為了能夠提高分辨率，需要增加激發(fā)信號的頻率，但增加頻率與增大勘查深度和提高信噪比之間又會發(fā)生矛盾，激發(fā)藥量越大，頻率低，分辨率也就越低。 地質(zhì)介質(zhì)屬性方面。 地下介質(zhì)的不均勻性會導(dǎo)致地震信號發(fā)生散射或反射，使信噪比嚴(yán)重降低；同時，缺乏標(biāo)志層，會使識別礦體反射十分困難；地下巖層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，形態(tài)變化大，只能使用3d觀測才能更形象地描述它，從而使勘探成本急劇增加。 地形的起伏和淺表速度變化造成靜校正很困難，在高速結(jié)晶巖地區(qū)會造成探測目標(biāo)的嚴(yán)重誤差；無法得到精確的地下速度分布，對探測目標(biāo)的深度難以估計。 1.2.2地震反射技術(shù)對深部礦產(chǎn)勘查工作的

14、發(fā)展方向 對礦體的理論進(jìn)行模擬研究，開展不同形狀、不同成分、不同尺度礦體的理論模擬研究，更好地了解礦體的散射和反射特性；進(jìn)行實(shí)際探測試驗(yàn)研究，開展更多類型不同的實(shí)際礦體探測研究，并將巖、礦石物性研究和礦體理論模擬結(jié)合起來，增強(qiáng)對礦區(qū)波場響應(yīng)規(guī)律的認(rèn)識和分析。 1.3遙感技術(shù)在深部礦產(chǎn)勘查中的應(yīng)用 當(dāng)前，隨著淺層礦產(chǎn)資源開采殆盡，礦產(chǎn)資源的勘查工作以尋找隱、盲礦、深礦和難識別礦床為主，其難度越來越大，而遙感技術(shù)以宏觀、連續(xù)、真實(shí)的特性在深部礦產(chǎn)勘查方面也發(fā)揮著非常重要的作用。 1.3.1遙感技術(shù)在深部礦產(chǎn)勘查工作中的生產(chǎn)步驟 根據(jù)遙感影像色調(diào)、形態(tài)異常圈定勘查靶區(qū)。在各種遙感影像上，可以發(fā)現(xiàn)一些

15、不同于地層色調(diào)的特殊影像體，這些特殊的影響往往由圍巖色變和礦床分散暈形成。所以，對遙感影像上這些特殊影響體的識別是遙感直接礦產(chǎn)勘查的首要環(huán)節(jié)。 建立遙感找礦模型。 根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)環(huán)境、礦床出現(xiàn)的時空規(guī)律等其他具體因素進(jìn)行高度概括，會得出一個涵蓋很多符合待勘查煤礦的模型。這個模型的建立，為深部礦產(chǎn)勘查工作的進(jìn)一步開展打下了堅實(shí)的基礎(chǔ)。 多元地學(xué)信息綜合成礦預(yù)測。 單因素的模式很難反映成礦的規(guī)律，僅用某一種方法勘查礦床的成功率很低， 需要各種技術(shù)方法相互協(xié)作，互相補(bǔ)充，利用多元信息綜合分析出開展深部礦產(chǎn)最合適的方法。 利用遙感資料的宏觀性追索成礦區(qū)延伸范圍。 成礦區(qū)帶一般代表比較大型的構(gòu)造帶或者巖漿帶活，成礦區(qū)帶具體延伸范圍的確定對于勘查礦產(chǎn)的部署工作有著非常重大的意義。 1.3.2遙感技術(shù)方法在深部礦產(chǎn)勘查方向的前景 應(yīng)用遙感技術(shù)預(yù)測礦床的預(yù)定靶區(qū)，是如今國內(nèi)外礦產(chǎn)勘查方法探索者共同關(guān)注的問題，特別是在勘查常規(guī)方法難以發(fā)現(xiàn)的深部礦床時，遙感地質(zhì)方法更突顯出其優(yōu)勢。隨著高光譜、高分辨率技術(shù)的不斷發(fā)展，衛(wèi)星圖像空間分辨率得以提高。正在開發(fā)的新技術(shù)定量構(gòu)造填圖法將有可能用衛(wèi)星來取代野外工作，從而滿足深部礦產(chǎn)勘查的需求。 總之，通過對深部礦產(chǎn)勘查方法的探討，我們對當(dāng)前深部礦產(chǎn)勘查方法又有了新的了解和認(rèn)知。我們應(yīng)當(dāng)明確各種勘查方式存在的缺陷，盡可能的降低這種缺