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深部找矿的技术与方法研究进展

发布日期:2019-04-05   来源:矿道网   投稿者:张旺   浏览次数:1953

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由于深部矿勘查相对于浅部矿勘查具有难度大、投资大、风险性大的特点, 迫使矿产勘查人员必须依靠科学技术的进步来发展和形成新的找矿能力。深部找矿一方面如前所述更加依赖于地质成矿理论对预测找矿的指导作用, 另一方面也必须向新技术、新方法寻求帮助, 特别是针对深部矿埋深较大、信息弱和干扰大的特点要求传统的找矿技术方法与手段在探测深度、探测灵敏度以及抗干扰方面能有较大的改进和提高, 因而出现了所谓的大深度物探技术和深穿透的化探新方法、高分辨率航卫遥感技术以及大深度的钻探技术等方法。限于篇幅, 以下仅对大深度物探技术和深穿透的化探新方法作简单的介绍。

2.1 深部找矿中的大深度物探技术研究进展

传统的物探方法从电、磁、重等多方面已经形成了众多的具体方法, 这些方法对不同物性的矿化体有着较好的针对性。但传统物探方法的一大缺陷是探测深度有限, 其有效探测深度一般小于300 m。为了有效地探测深部隐伏矿床 (体) , 物探方法面临的重要问题之一就是加大探测深度和提高分辨率, 通过研制深度大、分辨率高、效率高、轻便化、抗干扰的物探新仪器, 形成新的物探技术方法。经过多年的发展, 目前瞬变电磁法 (TEM) 、可控源音频大地电磁法 (CSAMT) 、高精度磁法、井中物探、金属矿地震勘探以及大比例尺航空物探等方法已逐步应用于金属矿勘查中, 并在深部矿勘查中取得了较好的效果。

(1) 瞬变电磁法 (TEM)

TEM与传统的直流电法、激电方法相比, 其探测深度明显要大, 垂向分辨率也高, 易于探测到覆盖层下的良导电体, 探测深度可达300~400 m。20世纪80年代以来, 利用该方法相继发现了一批隐伏的、埋藏较深的金属矿床。1991年澳大利亚发现的欧内斯特亨利 (Emest Herry) 黄铁矿型铜矿, 埋深近百米。目前, 瞬变电磁法 (TEM) 在我国已处于普及阶段。

(2) 可控源音频大地电磁法 (CSAMT)

CSAMT是一种主动源大地电磁测量方法, 通过在一定范围内逐步改变发射机与接收机的频率, 对不同深度进行取样, 其探测深度从几十米到1 km左右[5]。1981年日本九州岛的菱刈金矿床就是在用CSAMT系统识别出低阻异常带和高阻异常带后经钻探验证发现的。招金集团在7处矿山应用该方法预测靶区, 经验证有6处找到了深达800~1 000 m的深部矿体[31]。可控源音频大地电磁法目前在我国已进入推广应用阶段。

(3) 金属矿地震勘探法

金属矿地震勘探法是利用人工激发的地震波在弹性不同的地层内的传播规律来勘测地下的地质情况, 过去这种方法在油气、煤田、盐岩和一些层状沉积矿床中经常使用。随着地震数据在采集、处理和解释方面的改进和完善, 该方法愈来愈多地用于金属矿的勘查, 尤其是在研究程度较高的具层状构造的沉积型矿产的矿区用于查明深部控矿构造, 划分岩性、岩相, 甚至直接进行深部隐伏矿的寻找。在加拿大萨德伯里、诺兰达、马塔加米等许多著名的金属矿区, 通过改进反射地震数据的收录和处理方法, 获得了这些矿区深部构造和含矿岩层分布的信息, 对深部找矿起到了较好的指导作用。金属矿地震勘探法已逐渐发展成为一种在研究程度较高的矿区寻找深部隐伏矿的有效手段, 但该方法目前在我国尚待进一步推广。

(4) 井中物探方法

井中物探方法可获取井壁四周和钻孔底部的信息, 这对发现井旁或井底的盲矿是十分重要的。井中物探采用的方法是多样的, 如井中磁测、井中瞬变电磁法、井中激发极化法和井中充电法等。井中瞬变电磁法是西方国家使用较多且找矿效果较好的一种方法, 工作深度可达2 500~3 000 m, 可探测井周半径为200~300 m范围内的良导体。在加拿大萨德伯里铜镍矿区用深部钻孔加井中瞬变电磁测量组合方法, 从20世纪80年代中期到90年代相继发现了一批深部铜镍硫化物矿床, 包括埋深为1 280 m的林兹里 (Linsley) 铜镍矿床、埋深为2 400 m的维克多 (Victor) 铜镍矿床和埋深为1 000~1 500 m的新麦克里达 (New McCeedy) 铜镍矿床等。哈萨克斯坦应用井中充电法在库斯穆龙 (Kusmurun) 矿田成功地探测到埋深为700 m的块状含铜黄铁矿矿体[5]。目前, 井中物探方法在我国的深部矿勘查中已得到普及和推广。

(5) 大比例尺航空物探方法

航空物探方法具有远距离快速获取地质信息的能力, 也是区域地质填图的一个重要组成部分。利用航空物探资料, 结合区域地球化学和地质理论可用来研究区域控矿因素, 确定隐伏矿可能存在的靶区。航空物探系统本身的精度和综合配套能力也在不断提高, 形成由航测 (包括磁梯度) 、电磁、放射性等方法构成的综合系统, 再配合__卫星定位系统 (GPS) , 可在区域普查以及矿区深部找矿中发挥作用。2006年在湖北大冶的深部找矿中试验用航空磁测圈定深部找矿靶区并取得了一定的实际效果。

2.2 深部找矿中的深穿透化探新方法研究进展

针对深部矿勘查中的深穿透地球化学探矿方法研究也取得了一定的进展, 这些新方法主要有:活动态金属离子法、酶浸析法、地电化学法、地球气法、地气法 (Geogas) 、元素分子形式法 (MFE) 、离子晕法等。

(1) 活动态金属离子法 (moile metal ion, 缩写为MMI)

这种方法是用一种或几种弱的金属试剂提取活动态的金属离子, 主要分析Cu、Pb、Zn、Cd、Ni、Au、Ag和Pd等。这种方法所获得的地球化学异常重现性较好, 并能探测到地下700 m深的矿体。

(2) 酶浸析法

酶浸析法主要根据运积物土壤中非晶质所吸收的微量元素能反映深部基岩的地球化学特征这一原理进行探测的。这种方法在冰积物覆盖区尤为有效, 能探测的深度在300 m以上。

(3) 地电化学法 (CHIM)

地电化学法包括元素赋存形式法、热磁地球化学法、扩散提取法和部分金属提取法等方法。其中, 部分金属提取法是其核心, 亦称电提取技术。元素赋存形式法、热磁地球化学法和扩散提取法又称偏提取技术。这些方法都能反映深部矿化信息, 能够探测到覆盖层 (厚度超过150 m) 和基岩 (厚度超过500 m) 之下的深部矿化。

(4) 地球气法 (NAMEG)

地球气 (Earth gas) 是一种以微气泡形式携带超微细颗粒金属达到地表的深部气体。地球气可能不是局部的, 而是__性的。在各种尺度上分析这种带至地表的地球气的方法称为地球气法。谢学锦等[36]已在中国山东金矿、乌兹别克斯坦穆龙套金矿和澳大利亚奥林匹克坝铜-铀-金矿的战略性找矿中运用该方法进行了试验。

类似的方法还有地气法、元素分子形式法和离子晕法等。

以上这些地球化学新方法中的活动态金属离子法和酶浸析法已开始应用于隐伏区的矿产勘查, 其他方法远不如这两种方法受到重视, 而地电化学法正迅速地获得发展。

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