侯亞華

礦產(chǎn)資源作為自然資源中最重要的一部分，影響著全球經(jīng)濟(jì)社會(huì)的長期發(fā)展，能夠?qū)ΜF(xiàn)代工業(yè)的進(jìn)步起著重要性的作用。目前經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展加大對資源的需要與消耗。而礦產(chǎn)資源作為一種不可再生資源，其儲(chǔ)量也會(huì)逐年下降。

1 礦產(chǎn)資源勘探及深部找礦的必要性

工作人員在勘探地礦的過程中，可以通過專業(yè)的勘探設(shè)備發(fā)掘地下的礦產(chǎn)資源以及礦床，為我國源源不斷地增加礦產(chǎn)儲(chǔ)備量。此外，工作人員在開展工作的同時(shí)還要總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，對勘探技術(shù)進(jìn)行不斷創(chuàng)新，并且在此過程中還可以探索以往的老礦山，為我國礦產(chǎn)資源源源不斷地提供動(dòng)力和資源儲(chǔ)備量。在信息時(shí)代背景下，科學(xué)技術(shù)在不斷進(jìn)步，我國礦產(chǎn)資源的消耗量也在不斷增加，一味地對資源環(huán)境進(jìn)行開采，會(huì)破壞礦產(chǎn)資源的再生，最終導(dǎo)致資源的再生速度無法和人類的開采速度成正比，資源枯竭。所以，在勘探和開采礦產(chǎn)資源時(shí)，要宏觀地對礦產(chǎn)資源進(jìn)行調(diào)控，以最終的結(jié)果為依據(jù)，在勘探時(shí)整合資源，實(shí)現(xiàn)我國地質(zhì)礦產(chǎn)勘探工作的可持續(xù)發(fā)展。

當(dāng)前的礦業(yè)開發(fā)都以淺層礦開發(fā)為主，但全球的礦業(yè)開發(fā)都面臨著以下問題：第一是目前缺少健全的礦產(chǎn)開發(fā)權(quán)益規(guī)定以及相關(guān)法律條文，導(dǎo)致投資者心懷不安，認(rèn)為在沒有法律保護(hù)的前提下，投資者的權(quán)益無法得到有效的保障，吸引不到足夠的資金；第二點(diǎn)是目前的淺層開礦的技術(shù)過于落后，不但容易造成大量污染，還會(huì)導(dǎo)致能源浪費(fèi)。因此規(guī)范有序，先進(jìn)高效的深層開礦勢在必行。除此之外，近些年由于個(gè)別國家的對華政策，導(dǎo)致國外礦產(chǎn)價(jià)格逐年上漲，比如澳大利亞的煤礦和鐵礦，這更要求我們要加大對地底深部礦產(chǎn)資源的開發(fā)，加強(qiáng)深層礦產(chǎn)開發(fā)技術(shù)的研究力度，增加國家的戰(zhàn)略資源能源儲(chǔ)備。

2 地質(zhì)礦產(chǎn)資源勘探現(xiàn)狀

2.1 地質(zhì)礦產(chǎn)勘查的水平較為落后

由于我國地域遼闊，礦產(chǎn)資源的深度較大，對地質(zhì)礦產(chǎn)資源的開發(fā)時(shí)間比較短，再加上我國的地質(zhì)礦產(chǎn)資源勘探水平比較落后，以致于目前我國礦產(chǎn)資源的勘探速度十分緩慢，這也正是我國目前地質(zhì)礦產(chǎn)資源勘探的現(xiàn)狀。但是我國人口數(shù)量眾多，社會(huì)發(fā)展的速度非常快速，對礦產(chǎn)資源的需求量也日漸提升，如果僅依賴現(xiàn)有的礦產(chǎn)資源勘探技術(shù)以及勘探水平，是無法滿足我國對礦產(chǎn)資源的需求和利用的。另外，在對礦產(chǎn)資源進(jìn)行勘探的過程中會(huì)產(chǎn)生一定的局限性和風(fēng)險(xiǎn)，導(dǎo)致勘探結(jié)果不夠準(zhǔn)確、大大降低了地質(zhì)勘探工作的成功率。

2.2 地質(zhì)礦產(chǎn)資源供需不平衡

我國地域遼闊，南方和北方的地質(zhì)環(huán)境差異較大，所以礦產(chǎn)資源的分布也比較零散且廣泛，造成了大礦數(shù)量比較少，小礦的數(shù)量較多的現(xiàn)狀。我國礦產(chǎn)資源的總數(shù)量是非常多的，但是非常稀缺大型的礦區(qū)，對我國礦產(chǎn)資源的整體利用和勘探開采過程造成了嚴(yán)重的阻礙。長期以來，我國分布的礦產(chǎn)資源是無法滿足人們對礦產(chǎn)資源的需求量。此外，在大范圍的環(huán)境中對礦產(chǎn)資源進(jìn)行開采，嚴(yán)重破壞了我國的生態(tài)環(huán)境，給我國地質(zhì)礦產(chǎn)資源的開發(fā)和利用造成了阻礙和限制，無法實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。

2.3 欠缺綜合開發(fā)力度

在對地質(zhì)礦產(chǎn)資源進(jìn)行勘探和開發(fā)的過程中，還能將共生的礦產(chǎn)資源發(fā)掘出來。以前這類礦產(chǎn)資源能夠使用的范圍都比較小，限制了企業(yè)對共生資源的開發(fā)和利用，導(dǎo)致了我國礦產(chǎn)資源的開發(fā)和利用兩者之間存在較大的矛盾，無法充分消耗礦產(chǎn)資源，也違背了我國節(jié)能環(huán)保資源的相關(guān)理念，降低了我國生態(tài)環(huán)境保護(hù)理念下的礦產(chǎn)資源開發(fā)利用效果。

3 淺層礦區(qū)與深層礦區(qū)的區(qū)別

3.1 淺層礦與深層礦的產(chǎn)出比較

淺層礦與深層礦的區(qū)分是以離地表深度來劃分的，深度大于500m的為深層礦，小于500m的為淺層礦。我國目前是以淺層礦的勘察為主，在淺層礦的開采方面積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，這也給開采深層礦產(chǎn)帶來了一定理論基礎(chǔ)與經(jīng)驗(yàn)，對于深層礦的模型構(gòu)架、礦產(chǎn)勘察以及巖石研究等方面起到了巨大的作用。目前深部采礦面臨著找礦難的技術(shù)難題，深部地礦環(huán)境復(fù)雜，會(huì)嚴(yán)重影響地下探礦的精確度。而極深環(huán)境也會(huì)加大開采難度，開采成本與危險(xiǎn)因素也會(huì)提高。但不易發(fā)現(xiàn)、不易開采的特征同樣意味著礦產(chǎn)資源的豐富，以及連續(xù)性，其原生態(tài)性也更容易保存，深層的高溫環(huán)境也更容易產(chǎn)生多樣化的礦產(chǎn)資源。

3.2 淺部礦與深部礦的勘查技術(shù)比較

相對于淺層礦，深層礦無論是定位方式還是開采環(huán)境都有著本質(zhì)上的不同。礦業(yè)長期開采淺層礦以及目前的科技水平使得對于淺層礦的認(rèn)知比較清晰，而這對于促進(jìn)深層礦的認(rèn)知不大，淺層礦已有的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)以及設(shè)備對開采深層礦所起的作用相當(dāng)有限。利用當(dāng)前的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)相關(guān)人員能夠迅速掌握淺層礦的環(huán)境特征，并對這些特征進(jìn)行歸納分析，從而得到一套行之有效的勘察淺層礦的方法。但深部礦由于位于地下深處，有著極厚的土壤作為屏蔽，這就使得一些設(shè)備根本無法使用或者獲得的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，使得開采成本大大增加。當(dāng)前全世界深部找礦都面臨著以下難題：第一個(gè)是何如穿透地表，獲得直接有效的礦產(chǎn)信息；第二個(gè)是如何利用各種有效的方式在復(fù)雜的深層環(huán)境中使得受到的干擾信息最小化；最后一個(gè)是如何提高精準(zhǔn)度，用最低的成本來確定深層礦產(chǎn)的存在。

4 深部找礦中遇到的問題

4.1 技術(shù)人才短缺

地質(zhì)業(yè)是社會(huì)領(lǐng)域中非常重要的行業(yè)，然而當(dāng)前金融業(yè)和互聯(lián)網(wǎng)等新興經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，吸引了更多年輕人參與到相關(guān)領(lǐng)域，與其相比，地質(zhì)工作無論是在薪酬，工作環(huán)境還是服務(wù)等現(xiàn)實(shí)原因中都沒有優(yōu)勢。這是地質(zhì)行業(yè)的關(guān)注度逐漸降低的最主要原因。在互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的沖擊下，愿意從事地質(zhì)工作的年輕人越來越少，而隨之相關(guān)的研究進(jìn)度也逐漸減慢。從而由于人才資源的流失而無法更好地發(fā)展。

4.2 受現(xiàn)實(shí)環(huán)境的制約

深部找礦一般都是從已知到未知，由淺入深的進(jìn)行工作，然而在勘探過程中，極容易受到周圍環(huán)境的影響。比如，在礦產(chǎn)開發(fā)過程中，地下管道、地鐵軌道以及空洞區(qū)域都會(huì)加大工作難度，而在開采期間產(chǎn)生的廢水和殘石也會(huì)影響周圍的環(huán)境，嚴(yán)重阻礙工期的正常開展，使勘探所獲得的數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度因此降低。除此之外，礦產(chǎn)所有權(quán)有著嚴(yán)格的所有權(quán)規(guī)定，使得深層礦產(chǎn)的鉆探活動(dòng)難以開展。

4.3 成本的不斷增加

深部找礦不僅需要各種現(xiàn)代化的設(shè)備，同樣在技術(shù)上也面臨著困難，人才資源和設(shè)備的要求都相當(dāng)之高，而想要找到自己需求的礦產(chǎn)資源，又要耗費(fèi)大量的時(shí)間。因此時(shí)間和資源的成本就會(huì)大大增加。對于企業(yè)來說，深部找礦不光是為了增加國家的礦產(chǎn)資源儲(chǔ)備，更現(xiàn)實(shí)的原因則是經(jīng)濟(jì)利益，而能否找到礦產(chǎn)是企業(yè)能否盈利的關(guān)鍵，前期的巨大投入與后期的收益很可能不成正比。特別是當(dāng)下，市場的價(jià)格成為了推動(dòng)礦業(yè)發(fā)展的助力，這不光對于企業(yè)，對于政府來說，能夠找到目標(biāo)礦產(chǎn)是最終目的。但當(dāng)前國際市場上礦資源的價(jià)格在持續(xù)下跌，又變相增加了企業(yè)的投入成本，加大了企業(yè)的投資風(fēng)險(xiǎn)。

5 深部找礦方法淺析

5.1 地球物理化學(xué)勘測找礦技術(shù)

地球物理化學(xué)勘測方式指的就是物化探方法。其主要內(nèi)容是通過利用電力、放射性、重力以及地?zé)峒夹g(shù)來對目標(biāo)礦區(qū)地下深層以及土質(zhì)成分進(jìn)行分析，能夠得到詳細(xì)的目標(biāo)礦區(qū)中的資源類型以及相關(guān)參數(shù)，并依此采用合適的開采方法。雖然物化探技術(shù)在開采的初期過程中十分復(fù)雜，但是能對后續(xù)工作帶來極大的便利，可以采用合適的方式更高效得到自己想要的礦產(chǎn)資源。因此，應(yīng)該注重地球物理化勘測找礦方法的利用與研發(fā)，縮短后期工作的工期。

物化探主要有以下兩種方式：第一種是物探法，物探法的工作原理就是利用物理技術(shù)來對不同類型礦產(chǎn)之間的差異進(jìn)行檢測，最重要的兩種方式就是地震法以及電磁法。通過電磁波對一定的目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行劃分，然后利用高頻振動(dòng)來對反饋的情況進(jìn)行掌握。但如果是有色金屬和黑色金屬，物探法的檢測會(huì)出現(xiàn)較大的誤差。因此，相關(guān)人員要深入了解有色金屬和黑色金屬的結(jié)構(gòu)，采用合適的方式來進(jìn)行礦產(chǎn)范圍劃分，從而加強(qiáng)判斷的精準(zhǔn)度和有效性。

第二種是化探法，化探法主要是利用化學(xué)方式對目標(biāo)礦區(qū)進(jìn)行檢測，通過有關(guān)鉆探設(shè)備取得深層礦區(qū)的樣本，分析其中的化學(xué)元素。地球化學(xué)探測技術(shù)能夠有效的檢測出目標(biāo)礦的化學(xué)成分，結(jié)合土壤測量法定期對土壤中的沉淀物進(jìn)行檢測，從而做出更準(zhǔn)確的判斷。但化探法同樣存在不足，就是化探法是通過提取地質(zhì)中的化學(xué)成分進(jìn)行分析的，無法對該元素的形成時(shí)間進(jìn)行判斷，不能準(zhǔn)確判斷其是原生礦產(chǎn)還是后生礦產(chǎn)，對于深層地質(zhì)中的信息更是難以掌握，無法做出準(zhǔn)確判斷。

5.2 構(gòu)造疊加暈找礦技術(shù)

李惠教授是中國著名的地質(zhì)學(xué)專家，從1992年～2011年，李惠教授帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)在20年努力下成功實(shí)現(xiàn)了這種找礦方法。構(gòu)造疊加暈探礦主要是利用以下原理：礦石在形成階段，體礦床熱液會(huì)因?yàn)閴毫Φ脑虺霈F(xiàn)包括前尾暈和近礦暈在內(nèi)的礦體暈，而這部分礦體暈又會(huì)因?yàn)楦鞣N原因變化成不同的形態(tài)，而構(gòu)造疊加暈就是利用這種形態(tài)的差異來找到目標(biāo)礦體。

李惠教授和其團(tuán)隊(duì)在20年的時(shí)間內(nèi)極大地提高了構(gòu)造疊加暈找礦法的精度，并且還于2013年獲得國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)。通過研究，李惠教授發(fā)現(xiàn)暈的軸會(huì)向著不同的期次和分帶形成礦石結(jié)構(gòu)，并且會(huì)在空間中進(jìn)行疊加態(tài)。利用這種特性可以建造目標(biāo)礦物的原生疊加暈?zāi)M結(jié)構(gòu)，從而進(jìn)行目標(biāo)礦的測定。而后利用模擬模型對礦體的結(jié)構(gòu)，深度，類型以及礦體頭間的差距，礦床體的前緣暈進(jìn)行測定。根據(jù)研究，金銀等貴金屬以及鎢、銻、銅、鉛、錫、鋅等有色金屬的暈前緣距離礦體頭部距離大于200m并且小于300m，而構(gòu)造疊加暈則大于300m。

因此前緣暈可以反映出礦物質(zhì)元素的強(qiáng)弱度，而利用該種方式對目標(biāo)礦體的離地表深度測定時(shí)通常控制在200m～300m之間。

5.3 地電化學(xué)找礦技術(shù)

地電化學(xué)法有著極強(qiáng)的實(shí)用性和綜合型，并有的理論基礎(chǔ)作為依托，中心理論是離子吸收理論。其工作原理是對地下的礦體中的離子的狀態(tài)進(jìn)行研究分析，從而精確判斷礦體的位置和距離。在等離子學(xué)中，離子一般都會(huì)維持平衡的狀態(tài)，而在外力干擾下，離子的平衡狀態(tài)會(huì)被破壞。利用相關(guān)設(shè)備破壞這種平衡，再通過收集器對非平衡狀態(tài)的離子進(jìn)行吸收，離子會(huì)在收集器中進(jìn)入新的平衡狀態(tài)，然后再對離子進(jìn)行研究和分析，通過離子的類型來推測出地下的礦體元素成分，從而判斷有無礦體的存在。地電化學(xué)法在金屬礦的深層開發(fā)過程中有著非常重要的作用。

5.4 穿透地球化學(xué)找礦技術(shù)

穿透地球化學(xué)找礦技術(shù)主要是通過設(shè)備來發(fā)出微波信號，然后對接收反射回來的信號并進(jìn)行分析，從而對地下礦體的結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)測。其最重要的部分是通過礦體上部或者深層礦物對上等物質(zhì)有關(guān)信號的信息的干擾，來對被干擾的信息進(jìn)行接收和分析預(yù)測，從而對目標(biāo)礦區(qū)完成測定。比較常用的有酶提取法（ENZYME LEACH）、金屬活動(dòng)態(tài)測量法（MOMEO）、熱磁地球化學(xué)法（TMGM）、活動(dòng)態(tài)金屬離子法（MMI）和有機(jī)質(zhì)結(jié)合形式法（MPF），其中活動(dòng)態(tài)金屬離子法可以再地下750m深處發(fā)現(xiàn)礦體異常狀態(tài)。

通過穿透地球化學(xué)方法來尋找深層礦除了上面所說，還有以下三種方式：

第一種是植物測量方法，根據(jù)經(jīng)典植物測量原理，礦體中的元素會(huì)根據(jù)植物的根莖從而富集在植物體內(nèi)，然而植物的根系所能到達(dá)的地下深處最多只有十幾米深，這種解釋，植物測量只能夠勘察50m以內(nèi)的淺層礦體，并不能用于尋找地下的深礦。然而深層礦體的元素會(huì)因?yàn)楦鞣N原因到達(dá)地表，到達(dá)地表的礦元素又會(huì)被植物的根莖吸收，從而起到吸收深層礦元素的效果。因此從這方面來說植物的測量也是地球穿透化學(xué)采礦的一部分。

第二種是來測量地表空氣中的化學(xué)元素成分，比如對空氣中納米物質(zhì)測量、納微金屬測量以及氣溶膠的測量等。在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)在礦床幾百米上空中含有異常金屬元素的氣體，這是因?yàn)闅怏w會(huì)搬運(yùn)金屬元素。所以它的測量深度是極深的，比如在金礦上方的地表空氣中就可以勘察到金元素，所以這也是地球化學(xué)穿透方法的一種。

第三類電地球化學(xué)方法，通過儀器來直接探測深層礦體中的化學(xué)元素，因?yàn)樘綔y的是直接的礦體元素，所以探測方式是沒有問題的，但是按照電化學(xué)遷移原理，它的原理基礎(chǔ)又存在問題，因?yàn)楦静豢赡芴綔y幾百米的深度，現(xiàn)實(shí)情況是電地球化學(xué)方法的確能探測到幾百米深處的礦產(chǎn)資源。因此有人認(rèn)為其探測的是被地球力搬運(yùn)到地表的礦體金屬元素。

第四類是水化學(xué)方法。地下水能夠到達(dá)很深的地下，會(huì)將金屬元素搬運(yùn)到地面。但是這種方法又很有局限性，在干旱的地區(qū)無法使用。

6 我國目前深部找礦進(jìn)展

和國外的深部勘查找礦技術(shù)相比，我國的深部找礦技術(shù)目前仍面臨著較大的難題。從2000年之后，我國采礦的重點(diǎn)便開始由淺層開礦逐漸向深層開礦轉(zhuǎn)移。我國國內(nèi)的技術(shù)人員對大量的淺層礦產(chǎn)進(jìn)行采樣并分析，找出其縱深下方的深層礦產(chǎn)。并對淺層礦下方的深層礦進(jìn)行采樣并解析其內(nèi)部環(huán)境，以期找出相關(guān)規(guī)律。這對于我國的深層礦開采環(huán)境難題有著巨大的推動(dòng)作用，相關(guān)人員可以利用這一規(guī)律建造模型，從而利用淺層礦發(fā)現(xiàn)其底部的深層礦。除此之外，研究人員還發(fā)現(xiàn)淺層礦和深層礦還可能出現(xiàn)并集形式，也就是淺層礦和深層礦本來屬于同一礦區(qū)，但因?yàn)榈厍虻倪\(yùn)動(dòng)，淺層礦和深層礦出現(xiàn)了斷層。這兩種是我國研究人員所提出的猜想，但最有效的方法還是需要科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，以實(shí)現(xiàn)深層開礦。

繼續(xù)貫徹“三深一土”國土資源科技創(chuàng)新戰(zhàn)略，針對礦集區(qū)3000m以淺的地下空間，重點(diǎn)研發(fā)覆蓋區(qū)探測技術(shù)和深部地質(zhì)結(jié)構(gòu)與成礦系統(tǒng)探測技術(shù)，開展覆蓋區(qū)物質(zhì)組成識別標(biāo)志研究、礦集區(qū)深大剖面探測、深部成礦系統(tǒng)蝕變標(biāo)志研究等工作，查明各類重要成礦要素在深部空間的分布特征，尤其重點(diǎn)探明與成礦有關(guān)地質(zhì)體、成礦構(gòu)造與成礦結(jié)構(gòu)面、成礦作用特征標(biāo)志等關(guān)鍵成礦要素的空間展布規(guī)律和形態(tài)特征，建立符合礦集區(qū)深部找礦的地球物理和地球化學(xué)等技術(shù)的指標(biāo)體系，構(gòu)建礦集區(qū)深部地質(zhì)三維結(jié)構(gòu)模型。

對成熟的新技術(shù)新方法進(jìn)行推廣應(yīng)用。在科學(xué)分析礦集區(qū)地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上，根據(jù)深部新發(fā)現(xiàn)，充分利用KGR抗干擾電法儀激電測深、大比例尺低飛航磁測量、井-地磁測反演技術(shù)、構(gòu)造地球化學(xué)測量、1：5萬抗干擾電法掃面等先進(jìn)技術(shù)方法，進(jìn)行推廣應(yīng)用，總結(jié)出一套適合本地區(qū)尋找同類型礦床的物化探方法組合，進(jìn)一步指導(dǎo)礦集區(qū)及外圍深部勘探工程布置，開展深部礦產(chǎn)勘查示范。

7 結(jié)語

無論是從國外國內(nèi)的采礦現(xiàn)狀，還是從身邊的鳳太礦田等采礦實(shí)踐中看，深層開礦都是目前必須要去走的一條道路。開采露天礦產(chǎn)、地表淺層礦產(chǎn)的時(shí)代已經(jīng)過去，而深度挖礦剛剛開始，當(dāng)前全球存在的多種勘查方式都不足以完成深部挖礦任務(wù)。工作方向是正確的，我們?nèi)鄙俚氖强辈榧夹g(shù)的深度、精準(zhǔn)度和靈敏度，相信隨著相關(guān)技術(shù)的開發(fā)以及科研人員的努力，深度挖礦技術(shù)必然會(huì)越來越成熟。