勘探技術(shù)手段是指為完成礦床勘探任務(wù)所采用的各種工程和技術(shù)方法的總稱。
鉆探和坑探(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(shù)方法。
地質(zhì)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(jìn)的一種深度和斷面規(guī)格均較小的鉛垂方向的地質(zhì)勘探坑道。
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,垂直于礦體走向,主要是在圍巖內(nèi)向礦體方向掘進(jìn)的水平坑道。
③穿脈(CM)-無地面直接出口,垂直于礦體走向,主要在礦體內(nèi)掘進(jìn)的水平坑道。
④沿脈(YM)-無地面直接出口,在礦體內(nèi)沿礦體走向掘進(jìn)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巖內(nèi)掘進(jìn)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(jìn)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(nèi),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。
鉆探按其鉆進(jìn)原理有沖擊、回轉(zhuǎn)鉆之分。在固體礦產(chǎn)勘查中,一般多用后者,尤以巖心鉆探最為常用。
鉆探和坑探相比,具有效率高、操作簡便、比較經(jīng)濟(jì)的優(yōu)點(diǎn)靠。
坑內(nèi)鉆在生產(chǎn)勘探階段廣泛用于探礦、探水、探構(gòu)造,比坑探更具快速、方便、安全、成本低等優(yōu)點(diǎn)。
礦床勘探技術(shù)方法有:地面地質(zhì)工作,地面化探、地面物探及井中化探和鉆井地球物理勘探等。
地面地質(zhì)工作分為地質(zhì)測量和重砂測量。
1) 地質(zhì)測量在礦床勘探中的作用
2) 地質(zhì)測量工作要點(diǎn)
適用于重砂找礦的礦產(chǎn)有:
金屬礦產(chǎn)--Pt、Cr、W、Sn、Bi、Hg、Au、Ti及部分Cu、Pb、Zn;
稀有和分散元素礦產(chǎn)--Li、Be、Nb、Ta、Zr、Se、Y;
非金屬礦產(chǎn)--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:巖石地球化學(xué)測量、土壤地球化學(xué)測量、河流底沉積物地球化學(xué)測量、水化學(xué)測量、生物地球化學(xué)測量、氣體地理化學(xué)測量。近幾年出現(xiàn)了一些新的勘查技術(shù)手段,如同位素地球化學(xué)找礦法、氣液包體找礦法、徑跡刻蝕找礦法、地電化學(xué)找礦法等。
巖石地球化學(xué)測量簡稱巖石測量,是一種通過系統(tǒng)采集和分析巖石樣品以發(fā)現(xiàn)原生地球化學(xué)異常而進(jìn)行找礦的一種化探方法。
土壤地球化學(xué)測量簡稱土壤測量,是通過系統(tǒng)采集和分析土壤樣品,以發(fā)現(xiàn)與礦化有關(guān)的賦存在土壤中的次生異常而進(jìn)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(xué)測量又稱水系沉積物測量。它是通過在水系沉積物中系統(tǒng)采樣和分析,以便發(fā)現(xiàn)與礦化有關(guān)的次生異常而進(jìn)行找礦的一種化探方法,是分散流找礦方法的一種。
水化學(xué)測量是根據(jù)水系調(diào)查,通過采取水樣發(fā)現(xiàn)水化學(xué)分散暈,達(dá)到找礦目的的一種化探方法。
生物地球化學(xué)測量一般以植物測量為主,是一種輔助的找礦技術(shù)手段。
氣體地球化學(xué)測量是以研究壤中氣、大氣和溶解于水中的氣體的化學(xué)元素及微細(xì)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(jù)進(jìn)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(yīng)用最早,比較我成熟有效,因而也是應(yīng)用最廣的一種方法。除用于圖定磁異常進(jìn)行找礦外,還在地質(zhì)填圖時(shí)用于基底構(gòu)造研究或圖圈定巖體等。
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(shù)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(fā)極化法、交流電法等。
自然電場法是研究巖石和礦體中由于氧化還原作用和滲濾作用而產(chǎn)生的穩(wěn)定電場。它對于勘查多金屬礦化物礦床、石墨礦床有較好效果。應(yīng)用該法尋找礦化物礦床的條件是:礦體導(dǎo)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(qū)分礦與非礦。
電阻率法是根據(jù)巖石電阻率不同,利用人工建立的直流和低頻交流電場調(diào)查地下地質(zhì)構(gòu)造以及尋找有用礦產(chǎn)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(dǎo)性的礦體上,使礦體帶電,然后在地表測量礦體的電場,地研究礦體的形狀并尋找親朋礦體的一種方法。要求礦體的電阻率較圍巖低數(shù)十倍以上,并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(shí)圈定礦體和尋找盲礦體的有效方法。
激發(fā)極化法是根據(jù)礦物電化學(xué)活動(dòng)性的差異,在人工電場(交流或直流)條件下利用激發(fā)極化效應(yīng)的強(qiáng)弱來研究地下巖石及礦體的分布情況。它對于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(fā)良導(dǎo)體,使其產(chǎn)生一個(gè)二次電磁場,通過測量這個(gè)二次場,從而達(dá)到找礦和解決有關(guān)地質(zhì)問題的目的。按照產(chǎn)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。
地球的重力場是由于地球的質(zhì)量引起的,它的數(shù)值大小主要取決于地球質(zhì)量產(chǎn)生的牛頓引力。應(yīng)用該法對地形要求嚴(yán)格,且效率相對較低,主要用于探測深部地質(zhì)構(gòu)造及勘查石油以及與基性、超基性巖有關(guān)的礦產(chǎn)。
地殼內(nèi)天然放射性元素(鈾系、錒系和釷系元素)蛻變時(shí)將放出α、β、γ射線。這些射線穿過物質(zhì)就會(huì)產(chǎn)生游離、螢光等特殊物理現(xiàn)象。放射性測量就是借助這些現(xiàn)象來尋找放射性元素,或者用來解決一些與找其它礦產(chǎn)有關(guān)的地質(zhì)問題的一種物探手段。根據(jù)試驗(yàn),γ能譜測量對尋找斑巖銅礦、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(zhì)構(gòu)造的一種物探方法。該法在研究區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造、石油天然氣和煤田構(gòu)造方面取得很好的效果,在工程地質(zhì)方面也取得了很大的作用。
井中化探
在鉆孔中同時(shí)進(jìn)行巖石地球化學(xué)采樣,已受到普遍的重視。它不僅是建立已知礦床原生暈?zāi)J健⒘私獾V體蝕變帶特征的基礎(chǔ),而且也是預(yù)測和評價(jià)深部盲礦體十分重要的依據(jù)。經(jīng)驗(yàn)表明,它是礦區(qū)外圍和深部盲礦預(yù)測找礦行之有效的一種重要勘查手段。
鉆井地球物理勘探是50年代提出和發(fā)展起來的一種技術(shù)手段,在煤田和油田勘查中應(yīng)用較為成熟。廣義的井中物探可分成三大類:①測定鉆孔之間或附近礦體在鉆孔中所產(chǎn)生物理場的方法,主要有充電法、多頻感應(yīng)電磁法、自然電場法、激發(fā)極化法、磁法、電磁波法、壓電法、聲波法等;②測定井壁及其附近巖、礦石物理性質(zhì)的方法,如磁化率測井、密度測井及電阻率測井等;③測定鉆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(shù)等。前者稱作井中物探;后兩者稱為地球物理測井。
井中物探的作用是發(fā)現(xiàn)井周或井底深部盲礦,確定礦體相對于鉆孔的位置、大小、形狀、產(chǎn)狀,追索和圈定礦體范圍,以及研究井間空間礦體的連續(xù)性等。這不僅加大和補(bǔ)充了地面物探方法的勘探深度,同時(shí)也擴(kuò)大了鉆孔的有效作用半徑,可更合理地布置鉆孔,及時(shí)指導(dǎo)鉆進(jìn),提高勘探速度和見礦率。
地球物理測井主要用于研究井壁地質(zhì)情況,其具體任務(wù)是:劃分和校驗(yàn)鉆孔地質(zhì)剖面,查明礦層并確定其深度和厚度;直接測巖礦石物性參數(shù);研究和確定礦石成分及含量,以實(shí)現(xiàn)局部不取巖心或無巖心鉆進(jìn)。測井方法目前已由單一電測井發(fā)展到磁、電磁、放射性等多種參數(shù)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(shù)將成為一種主要手段,已引起國內(nèi)外重視。
勘探技術(shù)手段應(yīng)用要點(diǎn)如下:
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