勘探技術的創新

勘探技術手段是指為完成礦床勘探任務所採用的各種工程和技術方法的總稱。鑽探和坑探(包括探槽、淺井、平硐、斜井等)工程,兩者合稱探礦工程或勘探工程。物探、化探等技術方法。地質研究及其方法

坑探可分為地表坑道和地下坑道。

剝土(BT)是在地表清除礦體上浮土的一種工程。探槽(TC)是從地表挖掘的一種槽形坑道。淺井(QJ)它是從地表向下掘進的一種深度和斷面規格均較小的鉛垂方向的地質勘探坑道。

地下坑道可分為水平坑道、垂直坑道和傾斜坑道等。

①平硐(PD)-具有直接地面出口的水平坑道。②石門(SM)-無直接地面出口,垂直於礦體走向,主要是在圍岩內向礦體方向掘進的水平坑道。③穿脈(CM)-無地面直接出口,垂直於礦體走向,主要在礦體內掘進的水平坑道。

④沿脈(YM)-無地面直接出口,在礦體內沿礦體走向掘進的水平坑道。⑤石巷-無地面直接出口,平行礦體走向在礦體下盤圍岩內掘進的水平坑道。⑥盲中段輻穿-在天井中開口,沿礦體厚度方向掘進的水平探礦穿脈。

①豎井(SJ)-具有直接地面出口的大型鉛直坑道。②暗井(AJ)-無直接地面出口,在水平巷道內,由上向下開鑿的鉛直坑道。③天井-無直接地面出口,由下向上開鑿的鉛直或陡傾斜坑道。

①斜井(XJ)-具有直接地面出口的大型傾斜坑道。②上山-無直接地面出口,由下向上開鑿的緩傾斜坑道。③下山-無直接地面出口,由上向下開鑿的緩傾斜坑道。

鑽探按其鑽進原理有衝擊、迴轉鑽之分。在固體礦產勘查中,一般多用後者,尤以岩心鑽探最為常用。鑽探和坑探相比,具有效率高、操作簡便、比較經濟的優點靠。

坑內鑽在生產勘探階段廣泛用於探礦、探水、探構造,比坑探更具快速、方便、安全、成本低等優點。

礦床勘探技術方法有:地面地質工作,地面化探、地面物探及井中化探和鑽井地球物理勘探等。

地面地質工作分為地質測量和重砂測量。

1)地質測量在礦床勘探中的作用

  • 為了解成礦地質環境,分析控礦因素和成礦規律及評價工作區不同地段的成礦遠景提供最重要的基礎地質資料;
  • 地質測量成果是合理選擇、運用其它技術手段及其成果,並進行推斷解釋的地質基礎;
  • 地質測量過程往往導致礦床的直接發現,是礦床勘探基本技術手段之一。
  • 2) 地質測量工作要點

  • 做好地質填圖的各項準備工作;
  • 做好實測地質剖面;
  • 針對不同地質情況採用不同的填圖方法和手段;
  • 統一岩石分類命名和地質語言;
  • 及時做好資料整理和綜合研究工作。
  • 適用於重砂找礦的礦產有:金屬礦產--Pt、Cr、W、Sn、Bi、Hg、Au、Ti及部分Cu、Pb、Zn;稀有和分散元素礦產--Li、Be、Nb、Ta、Zr、Se、Y;非金屬礦產--金剛石、黃玉、重晶石、螢石、剛玉等的原生礦和部分砂礦床。

    地面化探方法有:岩石地球化學測量、土壤地球化學測量、河流底沉積物地球化學測量、水化學測量、生物地球化學測量、氣體地理化學測量。近幾年出現了一些新的勘查技術手段,如同位素地球化學找礦法、氣液包體找礦法、徑跡刻蝕找礦法、地電化學找礦法等。

    岩石地球化學測量簡稱岩石測量,是一種通過系統採集和分析岩石樣品以發現原生地球化學異常而進行找礦的一種化探方法。

    土壤地球化學測量簡稱土壤測量,是通過系統採集和分析土壤樣品,以發現與礦化有關的賦存在土壤中的次生異常而進行找礦的一種化探方法。其中殘、坡積層中土壤測量(又稱為次生暈找礦法)是化探方法中最成熟有效的方法之一。

    河流底沉積物地球化學測量又稱水系沉積物測量。它是通過在水系沉積物中系統採樣和分析,以便發現與礦化有關的次生異常而進行找礦的一種化探方法,是分散流找礦方法的一種。

    水化學測量是根據水系調查,通過採取水樣發現水化學分散暈,達到找礦目的的一種化探方法。

    生物地球化學測量一般以植物測量為主,是一種輔助的找礦技術手段。

    氣體地球化學測量是以研究壤中氣、大氣和溶解於水中的氣體的化學元素及微細組分(如汞蒸氣、SO2、H2S、CO2、甲烷、惰性氣體、鹵族元素等)濃度為依據進行找礦的一種方法。

    地面物探方法主要有:磁法、電法、重力測量、放射性測量、地震勘探等。

    磁法是物探方法中應用最早,比較我成熟有效,因而也是應用最廣的一種方法。除用於圖定磁異常進行找礦外,還在地質填圖時用於基底構造研究或圖圈定岩體等。 該法效率高,成本低,是尋找磁鐵礦及其他含磁性礦物礦床的一種很有成效的技術手段。

     

    電法是尋找有色金屬礦床的主要方法之一。電法中較常用的有自然電場法、電阻率法、充電法、激發極化法、交流電法等。

    自然電場法是研究岩石和礦體中由於氧化還原作用和滲濾作用而產生的穩定電場。它對於勘查多金屬礦化物礦床、石墨礦床有較好效果。應用該法尋找礦化物礦床的條件是:礦體導電性好;礦體埋藏較淺(30m左右),且最好礦體部分在潛水面以下。使用該法的主要困難是在解釋推斷中如何排除干擾,正確區分礦與非礦。

    電阻率法是根據岩石電阻率不同,利用人工建立的直流和低頻交流電場調查地下地質構造以及尋找有用礦產的方法。電阻充法又按其電極距的排列不同分為電測深法和電剖面法。

    充電法是將電流通到良導性的礦體上,使礦體帶電,然後在地表測量礦體的電場,地研究礦體的形狀並尋找親朋礦體的一種方法。要求礦體的電阻率較圍岩低數十倍以上,並要求礦體至少有一處被揭露,以便打入電極。該法是在礦床勘探時圈定礦體和尋找盲礦體的有效方法。

    激發極化法是根據礦物電化學活動性的差異,在人工電場(交流或直流)條件下利用激發極化效應的強弱來研究地下岩石及礦體的分布情況。它對於尋找硫化物金屬礦體,特別是浸染狀硫化物金屬礦體效果比較顯著。

    交流電法(即電磁法)是利用交流電來激發良導體,使其產生一個二次電磁場,通過測量這個二次場,從而達到找礦和解決有關地質問題的目的。按照產生一次場的方式及測量二次場的方式不同,交流電法種類很多,其中以過渡場法效果最好。

    地球的重力場是由於地球的質量引起的,它的數值大小主要取決於地球質量產生的牛頓引力。應用該法對地形要求嚴格,且效率相對較低,主要用於探測深部地質構造及勘查石油以及與基性、超基性岩有關的礦產。

    地殼內天然放射性元素(鈾系、錒系和釷系元素)蛻變時將放出α、β、γ射線。這些射線穿過物質就會產生遊離、螢光等特殊物理現象。放射性測量就是藉助這些現象來尋找放射性元素,或者用來解決一些與找其它礦產有關的地質問題的一種物探手段。根據試驗,γ能譜測量對尋找斑岩銅礦、稀有鈮鉭金屬礦、錫、金、鋁土磷礦等均有一定效果。

    地震勘探就是在地表記錄人工地震波反射面或折射面埋藏深度,從而推測地下地質構造的一種物探方法。該法在研究區域地質構造、石油天然氣和煤田構造方面取得很好的效果,在工程地質方面也取得了很大的作用。

    井中化探 在鑽孔中同時進行岩石地球化學採樣,已受到普遍的重視。它不僅是建立已知礦床原生暈模式、了解礦體蝕變帶特徵的基礎,而且也是預測和評價深部盲礦體十分重要的依據。經驗表明,它是礦區外圍和深部盲礦預測找礦行之有效的一種重要勘查手段。

    鑽井地球物理勘探是50年代提出和發展起來的一種技術手段,在煤田和油田勘查中應用較為成熟。廣義的井中物探可分成三大類:①測定鑽孔之間或附近礦體在鑽孔中所產生物理場的方法,主要有充電法、多頻感應電磁法、自然電場法、激發極化法、磁法、電磁波法、壓電法、聲波法等;②測定井壁及其附近岩、礦石物理性質的方法,如磁化率測井、密度測井及電阻率測井等;③測定鑽孔所見礦體的礦物成分及大致含量的方法,如接觸極化曲線法、核測井技術等。前者稱作井中物探;後兩者稱為地球物理測井。

    井中物探的作用是發現井周或井底深部盲礦,確定礦體相對於鑽孔的位置、大小、形狀、產狀,追索和圈定礦體範圍,以及研究井間空間礦體的連續性等。這不僅加大和補充了地面物探方法的勘探深度,同時也擴大了鑽孔的有效作用半徑,可更合理地布置鑽孔,及時指導鑽進,提高勘探速度和見礦率。

    地球物理測井主要用於研究井壁地質情況,其具體任務是:劃分和校驗鑽孔地質剖面,查明礦層並確定其深度和厚度;直接測岩礦石物性參數;研究和確定礦石成分及含量,以實現局部不取岩心或無岩心鑽進。測井方法目前已由單一電測井發展到磁、電磁、放射性等多種參數綜合測井。在研究和確定礦石成分及含量方面,核物理測井(γ能譜測量、選擇性γ-γ測井、核磁共振、中子活化法及X螢光測井等)技術將成為一種主要手段,已引起國內外重視。

    勘探技術手段應用要點如下:

  • 地表輕型山地工程多在地表地質填圖任務階段使用;
  • 礦床勘探階段則多用重型山地工程;
  • 鑽探工程使用最多,對礦體從淺部到深部進行系統控制;
  • 物化探技術方法,尤其是坑道與鑽井中的物探或地球物理方法在礦床勘探階段採用。
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