关于找矿地质勘探技术创新的几点思考

关于找矿地质勘探技术创新的几点思考

李丽

山东省鲁东地质工程有限公司    山东  烟台    264000

摘要：本文从纳米找矿技术、大地电磁测深、岩矿光谱智能感知技术提出了关于找矿地质勘探技术创新的几点思考与技术发展建议，以下论述对持续推进我国新一轮找矿突破战略行动关键技术的科研攻关具有一定的参考价值。

关键词：找矿技术；地质勘探；创新；运用

引言：当今世界局势瞬息万变，反全球化的趋势日益加剧，俄乌两国之间的贸易摩擦导致了全球产业链的严重动荡，而这警示着我国需努力加强能源和矿产资源的自给能力，其是保障能源安全的“定海神针”。近几年，矿产勘探投入不断下降，矿山固定资产投资急剧萎缩，在这一重大的历史时期，必须不断地进行找矿地质勘探的创新，确保以技术支撑为新的历史起点，进而努力推动矿产资源勘探与开发的顺利发展。

1、找矿地质勘探技术创新——纳米找矿技术

1.1技术背景

2003年，中山大学地理学与工程学院教授在野外介质中应用了一种透射电子显微镜的网状物（例如铜网）直接取样，随后利用透射电子显微镜对长坑金矿床表面介质进行了初步的研究，首次在地下埋藏的矿体表面介质中发现了微细的纳米粒子和诸如PbSO4、WO3的纳米粒子，并由此首次提出了利用纳米粒子的种类、大小以及结构、化学成分、聚合关系等探测隐伏矿体的办法，发明了纳米微粒找矿技术[1]。

1.2技术原理

（1）研究结果表明，隐伏矿体纳米微粒是通过断裂、氧化等过程而产生，可通过地下水和上升的气流将其输送至地表。通过对30个矿床的调查，发现不同类型的矿床，从隐伏矿体到表面，再到纳米微粒的形成与迁移的全过程，并基于其成分、结构特征的变化，为该技术奠定扎实的力量基础。目前，纳米微粒的物探技术已经形成了较为完整的技术体系[2]。

（2）通过对土壤大气固体、地下水、植物、动物、断层泥等的分析，发现了许多与沉积相关联的纳米微粒。在此基础上建立有关的技术群。其中包括土壤微粒找矿技术、水微细找矿技术、植物微细找矿技术。

（3）运用该技术，比较了各种生物体和器官内的微粒种类和数量，选出了其中最能富集的生物种类和器官。在生物体内，以单个或纳米粒子的集合形式存在于细胞膜附近以及细胞与细胞之间的空隙中。还有一些微小的纳米微粒进入了细胞中，结果表明，含有金属的纳米微粒会导致细胞膜破损、细胞壁破裂、细胞内出现孔隙。其中，含有金属的纳米粒子所产生的超微生物学效应也是一种重要的探矿指标[3]。

1.3技术运用意义

与隐伏矿体相关的纳米微粒有三种形态：结晶型、非晶型、混合型（结晶型和非晶型）。在天然液体中，还可以分为单晶、单一成分、复杂成分多晶等，从这一点说明了天然液体中微粒的多种迁移方式；由于纳米微粒的性质不同，其化学特性也不尽相同，其吸附、迁移等也存在很大差异，可以说这三种类型的纳米微粒在找矿方面都具有很大的应用价值。另外，利用场发射电子探针、纳米探针、原子探针等手段，定量研究了表面媒质中单个纳米微粒中的元素，同时，基于所获得的组分信息，结合单个纳米粒子的形态、大小、聚合关系、超微结构预测隐伏矿床，可得到更准确的矿体资料[4]。

1.4技术发展前景

纳米微粒找矿技术与其他找矿技术差异明显，例如，地气测定即活性碳纤维等吸附物质对土壤中的微粒进行吸附，并采用中子活化、原子吸收、ICP-MS等方法对土壤中的元素进行测定（综合元素含量数据，全部样本分析），同时，利用高含量元素进行预测。在此基础上，国内学者提出了一种具有开创性、原创性的探矿技术。利用这一技术，可以得到更多、更直观的、能反映出隐藏矿体的存在数据，其应用领域广阔，具有国际领先的特征。

2、找矿地质勘探技术创新——大地电磁测深

2.1技术优势

大地电磁测深是一项深度大、效率高、成本低的技术，其技术理论、方法论以及资料数据处理办法发展已较为成熟，近年来，该技术应用越来越广泛，其应用范围也逐渐扩大到了矿产资源勘探等众多领域。与其他技术不同，大地电磁测深依靠自然磁场，不需要沉重的发射装置，该技术借助天然场地更为高效地满足了找矿地质勘察工作；该方法不受地形条件的制约，适用于各种复杂的地质环境，属于绿色、环保的勘查技术[5]。

2.2技术运用

（1）电性特征：本区岩炭页岩的平均电阻率为26.98Ωm，块状锰矿的电阻率为22.66Ωm，比其他岩体低得多，而极化速率则显著高于其他岩体。因此，其综合物性应以低电阻率－高极化率为特点。在整个地层中，电学特性存在着显著的差别。该矿区内粉砂岩、下伏铁线坳组含砾砂岩具有较高的电阻率，同时，这些物理上的差别也可以作为确定矿区地层的可靠间接指标，这一点为开展电勘探提供了有利的先决条件。

（2）通过对不同地层的岩石组成比例的分析，得出了地层电阻率的特点，该矿区层可从新至老地划分为三个电性层；从理论上讲，通过电磁探测的方法可以很容易地识别出中低电阻电性层和高电阻电性层。

（3）电性结构特征及识别研究，探明矿区锰矿地质勘探标志；根据该地区的地电结构特点，并结合该地区的典型地质构造特点，通过建立合理的理论模型，进行大地电磁测深正、反演数值仿真，所得结论表明，在该矿区内大地电磁探测方法可行，识别与探测能力较强。

（4）利用音频大地电磁(AMT）剖面获取测区，获得2.5km电学结构和剖面7km深部电性结构，总体上呈现“高－低－高”的电结构；在电性质上该矿区的三个层次为高－低－高结构特征。随后可利用反射率成像技术对该矿区进行精细识别，结果表明，该矿区地质勘探的主要标志为低电阻率－高化率－高密度[6]。

3、找矿地质勘探技术创新——岩矿光谱智能感知技术

3.1技术优势

（1）该技术与常规的岩石矿物检测方法区别明显。常规的光谱法以原子光谱为主，得到的为矿石中的元素，其属于分子光谱技术，即离子光谱法。该光谱属于可见、近红外、热红外光谱，能对岩石的矿物组成和含量进行鉴别。这是一种应用于高光谱遥感技术的技术，其在矿物种类的测定和矿物等级的划分中起到了重要作用。

（2）较短的样本间隔和较高的试验密度。若采用无人机成像光谱作为感应器，其空间分辨率通常可达分米，甚至毫米，即试样的间隔可以被压缩到几个厘米，其属于找矿勘查技术上的重大突破。

（3）该技术与目前使用的荧光光谱法现场检测技术相比，存在着明显的差异。荧光光谱法属于原子光谱检测技术。尽管检测速度有一定的优势，但只可得到单一元素的含量信息与矿石等级，无法获取到矿石中的矿物信息（类型）；而且通常都要对颗粒样进行检测，否则，准确度较低。

3.2矿山实际应用研究

笔者以鞍山式铁矿为切入点，进行大量的光谱学实验和分析实验，并在该基础上提出岩矿光谱智能感知技术在实际的应用试验情况。

（1）通过对不同类型的铁矿、赤铁矿及周围岩石进行了可光－近红外光谱的对比研究，建立出铁矿石的遥感提取和分类模式，利用Landsat 8数据进行露天矿的识别，其准确率在83.5%~85.0%之间。

（2）利用实验研究，建立一种利用可见、近红外、热红外相结合的鞍山式铁矿的现场检测技术。在此基础上，选取鞍钢鞍千矿露天采场进行了试验。研究发现，铁矿石中二氧化硅的平均预测误差为3.6%，磁导率 w (FeO)/w (TFe)的平均预报误差分别为3.64%和3.5%。根据反演结果来看，尽管单件的反演精度比室内试验法要差，但是采用了现场可移动的现场测量法，取样密度较高，效率明显。另外，采用航空摄影无人机对采场进行高光谱图像采集，并将其用于混合像元的频谱分析之中，通过对矿岩进行的识别和自动提取。研究结果显示，与已有实验室测定的矿区范围比较，两者之间的差距为8.10%。通过对该方法的进一步优化和改进，可以将其推广到智能化矿井建设中去。

结束语：基于信息、科学技术的快速推进，矿山地质勘察技术也需进一步进行创新发展，以此按照我国提出的具体要求，努力打造新区域、新层系完善新领域、新类型，并在政策扶持下，自主创新、持续突破，完善定量评价体系，确保勘探突破效果，可增强我国矿产资源保障能力。

参考文献：

[1]姜炳田,孙建文,李敬波. 关于找矿地质勘探技术创新的思考[J]. 中国金属通报,2021(2):49-50.

[2]栾忠晓. 信息化时代下矿山地质勘探技术的创新研究[J]. 精品,2021(6):197.

[3]王应明1,王万章2. 如何完善石灰石矿山的地质勘探工作和勘探技术的创新思考[J]. 企业界,2021(12):189-190.

[4]牛小龙,季伟. 煤矿井下定向钻进技术在矿井地质勘探中的应用[J]. 科技创新与应用,2021,11(17):148-150.

[5]李重阳. 地质找矿工作中地质勘查技术分析[J]. 科学与财富,2021,13(20):69-70.

[6]黎荣福. 金属矿地质勘查中找矿思维的转变与创新[J]. 中国金属通报,2021(9):58-59.