鄧佳 繆建普
摘要:在我國國民經(jīng)濟發(fā)展中,礦產(chǎn)資源作為基礎(chǔ)資源發(fā)揮了巨大的作用。經(jīng)濟社會的發(fā)展對于礦產(chǎn)資源的需求量逐步上升,當(dāng)前礦產(chǎn)資源開發(fā)和經(jīng)濟社會發(fā)展需要量之間的矛盾,進一步強化了金屬礦產(chǎn)資源的勘查力度。地質(zhì)找礦技術(shù)的應(yīng)用及革新,最大限度發(fā)揮了礦產(chǎn)資源豐富的優(yōu)勢。本文圍繞著傳統(tǒng)地質(zhì)找礦技術(shù)及其弊端、革新展開了探討研究。
關(guān)鍵詞:金屬礦產(chǎn)勘查;地質(zhì)找礦技術(shù);發(fā)展創(chuàng)新
工業(yè)作為國民經(jīng)濟體系中不可或缺的組成部分,自身的持續(xù)健康發(fā)展需要依賴于礦產(chǎn)資源的穩(wěn)定持續(xù)供應(yīng)。當(dāng)前,我國十分關(guān)注礦產(chǎn)資源勘探技術(shù)的創(chuàng)新,在當(dāng)前淺層礦產(chǎn)資源開發(fā)接近警戒數(shù)值的前提下,傳統(tǒng)的金屬礦產(chǎn)勘查技術(shù)在深層金屬礦產(chǎn)資源勘察中逐漸暴露出一些問題。故此,針對傳統(tǒng)地質(zhì)找礦技術(shù)做出進一步為完善,能夠有效開發(fā)利用我國境內(nèi)分布較深的金屬礦產(chǎn)資源,促進我國工業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展。
1.國內(nèi)金屬礦產(chǎn)資源分布現(xiàn)狀
我國是國際上少數(shù)幾個礦產(chǎn)資源種類分布較為齊全,且具備較高礦產(chǎn)自給程度的國家。即便是我國幾種金屬礦產(chǎn)資源的總儲量位居世界前列,但人均礦產(chǎn)資源占有量排名靠后。我國的金屬礦產(chǎn)資源分布現(xiàn)狀可以從如下兩個方面進行分析。
第一,黑色金屬礦產(chǎn)資源。這類礦產(chǎn)資源主要包括鐵、錳、鉻三類。我國的鐵礦資源分布呈現(xiàn)集中趨勢,以東北、華東、中南、華北四個地區(qū)為主要分布區(qū)域,全國12個省及直轄市已經(jīng)探明的鐵礦資源儲量為514億噸,共計占據(jù)整體鐵礦資源的86.5%。錳礦則是集中分布在廣西及湖南地區(qū),僅這兩個省的錳礦儲量就分別占據(jù)了我國抱有錳礦儲備量的38%、18%,保有儲備量為2.15億噸、1.03億噸。國內(nèi)的鉻礦集中分布在我國的西藏、西北地區(qū),這兩個地區(qū)的鉻礦保有儲備量為825萬噸,占據(jù)國內(nèi)總體鉻礦保有儲備量的84.3%。
第二,有色金屬礦產(chǎn)資源分布。我國有色金屬礦產(chǎn)資源中的銅、鋁、鉛、鋅、錫、鎳、銻、汞、鎂及鈦產(chǎn)量位居世界第一。由于本文篇幅有限,僅針對前三類有色金屬礦產(chǎn)資源的分布進行分析。我國銅礦總保有儲備量為6343萬噸,且分布在除天津、香港至外的各個省市中。鋁土礦總保有儲備量為22.7億噸,且集中分布在華北、西南地區(qū)的共計19個省市中。我國的鉛鋅礦資源儲備量較為豐富,除去天津、上海、香港之外的各個地區(qū)均有分布,且鉛、鋅的總保有儲備量分別達到了3572萬噸、9384萬噸[1]。
2.金屬礦產(chǎn)勘察工作中傳統(tǒng)地質(zhì)找礦技術(shù)主要類型
2.1物理性質(zhì)勘查技術(shù)
傳統(tǒng)的地質(zhì)物理找礦技術(shù)適用于分布在淺層地表的金屬礦產(chǎn)勘察??梢约毞譃閹最悾旱谝?,地面瞬變電磁勘查技術(shù)。金屬礦產(chǎn)勘察工作的主要內(nèi)容就是精準(zhǔn)確定金屬礦產(chǎn)資源的位置,這一技術(shù)可以通過和金屬礦的反饋模擬效果結(jié)合完成這一工作內(nèi)容。在實際操作的時候,需要使用專業(yè)儀器接受來自金屬礦的電磁感應(yīng)信號反饋,并借助計算機分析全部信號找出金屬礦的反饋信號,并以此為基礎(chǔ),對金屬礦的分布位置及其礦源進行判斷[2]。第二,地震勘察技術(shù)。這一技術(shù)是利用不同礦產(chǎn)資源在地震波下出現(xiàn)的反射現(xiàn)象差異來確定金屬礦產(chǎn)資源的分布及位置。其最大的優(yōu)勢就是能夠提高礦產(chǎn)資源勘察工作的效率。
2.2化學(xué)性質(zhì)勘察技術(shù)
由于礦產(chǎn)資源是在地殼運動過程中,經(jīng)過諸多化學(xué)反應(yīng)成形的,可以使用化學(xué)性質(zhì)的找礦技術(shù)。可以細分為幾類:第一,土壤化學(xué)測量技術(shù)。這一技術(shù)可以通過分析金屬礦體周邊的土壤,在全面分析出其中金屬元素種類及含量的前提下,判斷地下存在金屬礦產(chǎn)資源與否,故此金屬礦產(chǎn)資源的準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)率有一定保障。第二,吸附電、烴化勘探技術(shù)。這一技術(shù)的產(chǎn)生原理就是在金屬礦成形過程中,可溶性的金屬離子會逐漸積累,并會在地下壓力的影響下,逐漸滲透到深層礦物周邊土壤中。在實踐操作的時候,就是在采集特定區(qū)域土壤樣品之后,通過一系列的化學(xué)、通電分析,得出金屬離子的特性,并以此為基礎(chǔ)判斷出目標(biāo)區(qū)域的金屬礦的分布狀況[3]。
3.傳統(tǒng)地質(zhì)找礦技術(shù)暴露出的弊端
傳統(tǒng)地質(zhì)找礦技術(shù)在深層金屬礦產(chǎn)勘查過程中,或多或少暴露出了一些問題。對于物理金屬礦產(chǎn)勘查技術(shù)而言,因為金屬礦產(chǎn)附近的勘查區(qū)域地質(zhì)組成相對較為復(fù)雜,在使用這一技術(shù)的時候會遭遇各種類型的問題。比如,在勘察區(qū)地質(zhì)組成較為復(fù)雜的金屬礦產(chǎn)資源周圍使用地震法進行勘查,很容易影響到地震波的傳輸,最終帶來無法精準(zhǔn)定位金屬礦具體分布區(qū)域的問題。對化學(xué)金屬礦產(chǎn)勘察技術(shù)而言,由于在勘察工作中需要對多種因素進行全面考慮,各個地區(qū)之間的地質(zhì)差異是其中的重要因素之一,且目標(biāo)區(qū)域的周邊地質(zhì)資源分配也會因為諸多因素的影響,最終帶來勘察人力、物力浪費的問題。金屬礦產(chǎn)本身的化學(xué)特征和金屬元素一般都是由其周邊的環(huán)境所決定的,在這種情況下,為了更加精準(zhǔn)獲取到金屬礦產(chǎn)資源的分布位置,必須要經(jīng)過周密的計算分析,以便保障最終獲得精準(zhǔn)有效的數(shù)據(jù)結(jié)果。電法勘查技術(shù)在使用的過程中,需要特定的條件方才能產(chǎn)生能量的反饋,進一步幫助勘查人員通過分析反饋信息定位金屬礦產(chǎn)資源的分布位置。如若在金屬礦產(chǎn)周邊地質(zhì)組成中含有較為豐富的巖石,很容易產(chǎn)生障礙能量反饋,對勘查人員的結(jié)果數(shù)據(jù)分析產(chǎn)生影響[4]。
4.當(dāng)下地質(zhì)找礦技術(shù)創(chuàng)新改革方向分析
4.1與GPS定位技術(shù)的融合應(yīng)用
當(dāng)下GPS技術(shù)的深入持續(xù)發(fā)展,也為金屬礦產(chǎn)資源勘查工作提供了全新的技術(shù)創(chuàng)新方向,這一技術(shù)在信息采集中得到了較為廣泛的應(yīng)用,取得了相對理想的應(yīng)用效果,逐漸發(fā)展成為一種主要的信息采集方式。GPS技術(shù)可以借助衛(wèi)星系統(tǒng)開展無線電導(dǎo)航定位,為金屬礦產(chǎn)勘察人員提供精準(zhǔn)度較高的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)。這一技術(shù)在金屬礦產(chǎn)資源勘查工作中的應(yīng)用,可以顯著提高相關(guān)信息收集的效率。在今后融合GPS技術(shù)創(chuàng)新地質(zhì)找礦技術(shù)的過程中,需要將以GPS系統(tǒng)作為基礎(chǔ),建立一個融合信號監(jiān)測、接收等在內(nèi)的系統(tǒng)化監(jiān)測體系[5]。這一體系的主要工作原理是巖石礦物質(zhì)中的物理結(jié)構(gòu)、化學(xué)成分維持在相對穩(wěn)定的狀態(tài),故此這些物質(zhì)的光譜吸收特點較為穩(wěn)定。在一般情況下,礦物質(zhì)的差異也會引發(fā)輻射能力之間的差異,勘查人員可以接受波普設(shè)備測定目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的樣本巖石光譜曲線,隨后將測量得到的結(jié)果和數(shù)據(jù)資源庫中既存光譜結(jié)果進行對比,便可有效判斷測定區(qū)域內(nèi)包含的金屬礦產(chǎn)資源種類。同時,得到的光譜曲線結(jié)果也可以通過分析轉(zhuǎn)換,將目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的金屬礦產(chǎn)物理結(jié)構(gòu)做出詳細呈現(xiàn),以便為后續(xù)的金屬礦產(chǎn)資源勘查提供更為明確的依據(jù),圖1展示了借助GPS系統(tǒng)得到的金屬礦產(chǎn)勘探平面示意圖。GPS技術(shù)在金屬礦產(chǎn)資源勘查中的應(yīng)用,可以將精準(zhǔn)度較高的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)以及經(jīng)過分析轉(zhuǎn)化之后的物理結(jié)構(gòu)組成詳細呈現(xiàn)在勘察人員眼前,顯著提高技術(shù)礦產(chǎn)資源勘查工作效率。
4.2地、化、物相互約束技術(shù)
金屬狂插是在地殼運動的過程中經(jīng)過諸多化學(xué)反應(yīng)而形成的,故此其附近的地質(zhì)條件相對較為復(fù)雜。在我國礦產(chǎn)資源需求逐漸增大,且淺層金屬礦產(chǎn)資源開采水平接近警戒數(shù)值的前提下,需要重視對深部金屬礦產(chǎn)資源的勘查與開采。但由于這些金屬礦產(chǎn)資源分布在距地表較遠的地層中,勘查開采難度有所提高,需要對地質(zhì)找礦技術(shù)做出進一步的創(chuàng)新。對于那些老礦區(qū)深部以及覆蓋區(qū)的定位預(yù)測,可以使用地、化、物相互約束的技術(shù)方法。我國金屬礦產(chǎn)資源分布出現(xiàn)的不均勻現(xiàn)象,與持續(xù)的地殼運動以及其他自然因素的共同影響有著較為緊密的聯(lián)系,也很容易出現(xiàn)開采不足的情況。
圖1展示了金屬礦產(chǎn)的具體組成,金屬礦內(nèi)都會存在一定數(shù)量的沒有任何利用價值的物質(zhì),但這些物質(zhì)在礦山資源開采的過程中卻同樣會浪費人力以及物力資源。所以在開采深層礦產(chǎn)資源之前,需要詳細分析了解礦產(chǎn)物質(zhì)組成,提高礦產(chǎn)資源的開采效率,換言之,全面分析了解礦產(chǎn)資源具備的理化特性。這一視乎便能夠從有機污染物機金屬有機化合物的層面入手,通過使用地球化學(xué)重金屬分析測試技術(shù),對金屬礦產(chǎn)構(gòu)成及理化特性進行全面分析,顯著提高金屬礦產(chǎn)勘察工作效率。但該項技術(shù)無法精準(zhǔn)確定礦床的實際位置,需要在進行進一步的完善及創(chuàng)新。
4.3遙感技術(shù)與地質(zhì)找礦的融合
一般情況下,遙感技術(shù)在地質(zhì)方面應(yīng)用的主要表現(xiàn)就是地質(zhì)制圖,能夠詳細再現(xiàn)目標(biāo)區(qū)域的地質(zhì)狀況,為礦產(chǎn)資源的勘查、開采工作提供精準(zhǔn)的探尋數(shù)據(jù)。今后的地質(zhì)找礦技術(shù)的創(chuàng)新可以和遙感技術(shù)進行結(jié)合。當(dāng)下二者融合產(chǎn)生的地質(zhì)找礦技術(shù)就是多光譜遙感識別信息提取技術(shù)。多光譜遙感技術(shù)可以根據(jù)影像形態(tài)、結(jié)構(gòu)以及光譜特性的差別對地物進行有效的判斷,這種特性也進一步擴展了遙感的信息量。多光譜遙感技術(shù)采用的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)源包括了MSS、ETM+、SPOT等。因為這一技術(shù)會受到波譜和空間分辨率的影響,使得這些數(shù)據(jù)源在金屬礦產(chǎn)資源勘查工作應(yīng)用中暴露出局限性。當(dāng)下應(yīng)用較為廣泛的CBERS-02/02B多光譜數(shù)據(jù),其空間分辨率為9.5m,并且具備較為理想的幾何配準(zhǔn)效果,被主要應(yīng)用在農(nóng)業(yè)綠地的動態(tài)監(jiān)測、制圖等諸多方面,少會應(yīng)用到地質(zhì)找礦工作中,目前可以查詢到的成果是控礦斷裂帶以及花崗巖鈾礦田的勘查[6]。除此之外,這一技術(shù)的ALOS遙感數(shù)據(jù)也尚未廣泛應(yīng)用到金屬礦產(chǎn)資源勘察工作中,而是在測圖、災(zāi)害監(jiān)測等領(lǐng)域中發(fā)揮了重要作用。當(dāng)前,ASTER遙感數(shù)據(jù)在金屬礦產(chǎn)資源勘察中得到了一定的應(yīng)用。這一遙感數(shù)據(jù)在波段數(shù)量、涵蓋范圍等方面有著較大的應(yīng)用優(yōu)勢,與ETM+遙感數(shù)據(jù)相比,ASTER遙感數(shù)據(jù)在提取礦化蝕變信息上效果更佳,基本與野外環(huán)境中的地質(zhì)環(huán)境維持一致。
除此之外,遙感技術(shù)也可以和生物地球進行融合,形成遙感生物地球化學(xué)找礦技術(shù),主要是為了更好地處理植被覆蓋茂盛地區(qū)的隱伏礦床勘探工作問題。這一技術(shù)具有視野廣闊、精準(zhǔn)快速等諸多優(yōu)勢,能夠在大面積區(qū)域內(nèi)預(yù)測、尋找金屬礦產(chǎn)的位置。在植被覆蓋率較高的地區(qū)使用這一技術(shù)勘探金屬礦產(chǎn)資源的時候,可以在提取異常植被信息的基礎(chǔ)上,通過數(shù)據(jù)的分析獲得與金屬礦產(chǎn)資源相關(guān)的礦化信息[7]。這項技術(shù)為我國植被覆蓋茂密地區(qū)的礦化信息精準(zhǔn)、快速獲取提供了全新的技術(shù)支撐。但這一技術(shù)在運用的時候,需要全面各項干擾因素帶來的影響,比如目標(biāo)檢測區(qū)域的土壤PH值、植物的生存環(huán)境質(zhì)量都屬于此類影響因素??偠灾?,當(dāng)前遙感技術(shù)和地質(zhì)找礦技術(shù)的融合創(chuàng)新已經(jīng)成為一種發(fā)展趨勢,并且在未來,這項技術(shù)在得到完善之后,將會憑借巨大的應(yīng)用優(yōu)勢被廣泛應(yīng)用在金屬礦產(chǎn)資源探查中。
4.4低頻電磁找礦技術(shù)的創(chuàng)新
我國的淺層金屬礦產(chǎn)資源剩余可供開采量相對較少,深層金屬礦產(chǎn)資源的開發(fā)勢在必行。但由于深層金屬礦產(chǎn)所處地質(zhì)環(huán)境較為復(fù)雜,在無形中提升了找礦工作的難度,傳統(tǒng)的電法找礦技術(shù)不再適用于這一環(huán)境。為此,處于有效開深層礦產(chǎn)資源的考慮,相關(guān)人員逐漸開發(fā)出低頻電磁地質(zhì)找礦技術(shù)。這一技術(shù)就是借助金屬礦產(chǎn)種類差別造成的低頻電磁波發(fā)射波長及信號的差異,來有效辨別金屬礦層和地表之間的距離,以便為合理開發(fā)深層金屬礦產(chǎn)資源奠定基礎(chǔ)。同時,在勘察尋找金屬礦產(chǎn)的工作中,如果遭遇到了礦區(qū)上層地區(qū)土層較厚的問題,就導(dǎo)致發(fā)射波無法精準(zhǔn)捕捉。如此,便可以通過使用透射波有效穿透土層收集金屬礦層與地表距離等數(shù)據(jù)信息,為金屬礦產(chǎn)資源合理開發(fā)提供較為精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)信息支撐。
5.總結(jié)
我國金屬礦產(chǎn)資源的開采和利用對工業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展而言有著十分重要的價值。而在當(dāng)前我國淺層地表金屬礦產(chǎn)資源開采量到達極限的情況下,需要通過地質(zhì)找礦技術(shù)和GPS技術(shù)、遙感技術(shù)的融合創(chuàng)新來有效的發(fā)現(xiàn)位于深層地表下的金屬礦產(chǎn)資源。并且為了確保金屬礦產(chǎn)資源勘探工作效率和質(zhì)量的進一步提高,也需要在培育專業(yè)人員團隊的同時,對有關(guān)的勘探設(shè)備做出進一步的優(yōu)化和升級,確保整個金屬礦產(chǎn)勘探工作能夠迅速有質(zhì)量的落實。
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