地质力学在矿产资源勘查中的应用

地质力学在矿产资源勘查中的应用

肖雪英

河南省三门峡黄金工业学校河南省三门峡市472000

摘要：在现代日常社会生产活动中，矿产资源均发挥着至关重要的作用，为了提升矿产开采的工作效率，科技工作人员必须要做好前期的采矿勘察工作，确定潜藏矿产的具体位置，明确采矿方向，缩减采矿成本，优化勘察管理模式，实现安全找矿工作，地质力学矿产构造是区域成矿规律研究和找矿预测的重要基础，直接服务于国民经济建设，先后在石油、铀矿、铬铁矿、金刚石矿、钨矿、富铁矿、镍矿、金矿和多金属矿等矿产的研究、寻找和开发上取得了令人瞩目的成果。在找矿应用的同时，也不断地实现地质力学矿产构造的理论创新。鉴于此，文章结合地质力学含义和特性分析，重点针对地质力学在矿产资源勘查中的应用要点进行了分析，以供参考。

关键词：地质力学；矿产资源勘查；应用

1.地质力学含义和特性

工程地质力学是基于工程地质学以及工程力学而建立起来的一门学科，在长期的应用之中，工程地质力学在国家多项工程项目建设过程中发挥了巨大作用。例如，在治理淮河水利工程、宝成铁路工程项目等等很多的工程之中，正是由于有效的应用了工程地质力学，才确保工程建设能够取得良好的成果。工程地质力学涉及的主要研究对象为地质工程，主要研究地质工程中的构造以及成分等等，然后再充分利用工程力学之中相关原则以及手段等，对地质工程之中的相关问题加以深入探讨与研究，并寻找到解决实际问题的有效方法。工程地质力学在很多领域之中也是得到了较为广泛的应用，尤其是通过应用一些仪器设备，详尽测绘工程地质力学之中相关的参数，为解决实际问题提供参考与依据。不过，我们应用工程地质力学时，应当紧密的结合工程建设具体情况，才可以确保工程地质力学应有的作用得以充分发挥。

首先，地质产生于一定的地质环境，地质是由地质环境中按照某些结构排列的岩石、水等构成的，其具备非均匀性、非连续性的地理特征，无论是初始状态特性，还是流-固耦合特性都充分体现了地质的独特性，区别于传统力学的研究对象。

地质力学界对地质特性的研究并没形成一个统一的描述方法，其中依旧存在很多的问题需要深入研究，这需要做好相关的室内试验，进行精细性的分析，获得丰富多样的本构关系，掌握地质力学的特殊规律。地质是一个比较复杂的系统，仅仅通过局部的岩石试样，并不能代表其整体的特性，岩石试样缺乏典型代表性，岩体试样不能脱离地质本身，否则其会丧失处于母体中的作用。在某些状况下，获取试样，会导致其内在特性的改变。为了更为深入地研究地质的整体特征，需要深入了解地质的局部特性，在此基础上，进行地质整体特性的描述及探测，从而满足实际工作的要求。

其次，地质的特性与地质构造运动、地质环境密切相关，从而影响到地质的一系列的力学行为。通过对力学分析方法的应用，不能取得定量化的结果，为了获得地质的初始状态，需要应用工程地质力学的应用方法，从而解决实际工程问题，地质的特性具备多样性，比如非线性特性、非弹性，这些特性与岩体结构面的特性密切相关，温度效应、时间效应是固体材料的常见特性，地质的特征与温度、天气等密切相关，其中外界因素的变化，导致其出现更为复杂的力学过程。

2.地质力学在矿产资源勘查中的应用要点分析

2.1断裂力学性质控制矿体产出特征

大量勘探资料表明，内生金属矿体通常产于一定力学性质的断裂带内。不同力学性质的断裂带特征各异，故产出矿体的形态、厚度、延长、延深以及矿化富集程度等也明显不同。因此，弄清控矿断裂构造的力学性质对矿床勘探工程布置具有重要指导作用。

2.2构造变形强度控制矿化强度

内生金属矿体或矿脉常产于地质构造复杂地段，富集程度与构造变形强度有呈正相关关系的趋势。这一构造控矿现象已成为大多数矿床地质学家的共识。该现象的实质是构造应力场驱动成矿元素迁移、富集成矿，涉及到构造动力成矿理论和构造地球化学等问题。某矿带的构造变形强度与矿化富集程度关系的研究为之提供了一个典型实例。依据该区宏观和微观的应变和有限应变，得出相应的构造变形强度，进而推算相应的构造应力场强度并进行统计分析、回归分析和逻辑信息处理，以确定矿床的改造程度，这对矿床和矿体地质特征研究以及探矿工程布置都具有重要指导作用。

2.3小型构造型式的控矿作用

众所周知，低级序的小型构造型式是控制矿床和矿体的主要构造因素。运用这一构造控矿规律，可以指导控矿工程的设计与施工。某地质队三分队对水落矿床Ⅱ号矿体进行勘探，起初，据0线地表及浅部探矿工程资料，初步查明矿体产于下石炭统泥灰岩及粘土岩中，并与岩层一致向西倾斜，矿体厚度较大，几乎占据了下石炭统整个层位。据此误认为该矿床为层状矿床，在地表Ⅱ号矿体西侧设计了一批较深钻孔。施工结果，大部落空，勘探工作十分被动。后用地质力学方法分析，发现控制Ⅱ号矿体的构造在平面上呈一向北收敛、向南撒开并向南西西略微突出的帚状构造。据帚状构造的旋扭特征，进而推断控矿构造的旋回面在深部可能向东弯转，故在地表Ⅱ号矿体东侧重新设计了一批较深钻孔。施钻结果证明上述推断是正确的，从而提高了钻孔见矿率，加速了Ⅱ号矿体的勘探进程。

2.4构造剥蚀与矿体保留之间的关系分析

DEM构造地貌和遥感图像叠合显示，相山火山盆地基本上是一个遭受中等侵蚀的地貌区，火山盆地的西侧和北侧的次级火山机构均处于残余侵蚀面以下的侵蚀地貌区，东部和南部残余火山机构表现为火山根部的特点。已经发现的铀矿化点往往受控于相山火山盆地内的次级火山机构。统计分析显示，南部的一些次火山机构处于强剥蚀状态，西部次火山机构处于相对弱或中等剥蚀程度，而北部和西北部则处于中等剥蚀程度。测试和模拟结果表明，相山主峰和相山东部及南部较西部经历了较长时间的剥蚀。根据上述结果，结合成矿的温压条件分析，推测相山矿产东部和南部剥蚀程度较深，浅部可能形成的低温矿体被剥蚀殆尽；北部剥蚀程度中等，地表出露形成温度较高的次火山岩型以碱蚀变交代矿化为主的铀矿体，而浅部温度较低的火山岩型铀酸性蚀变为主的铀矿体保留不多；而西部则剥蚀程度较低，次火山岩可能仍在深部，在地表出露很少，火山岩型酸性蚀变为主的低温铀矿体保留完好。

3.结论

总之，地质力学是地质科学的一门边缘学科，在实践中找到了自己的任务，明确了研究内容，也有一套独特的、严密的工作方法，并在若干方面揭示了发展前景。它不仅可以广泛应用于区域地质矿产调查的各个方面，而且在煤田地质、油田地质、矿床勘探、水文地质、工程地质以及地震地质等方面也占有重要地位。它是构造地质学与动力地质学之间的桥梁，是解决地壳运动问题不可缺少的手段。随着有限单元法等数学手段和电子计算机的应用，以及某些地质问题数学模型的建立，地质力学已开始步入定量化阶段，其发展有着广阔的前景。

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