＊武永梅

（遼寧省第四地質(zhì)大隊有限責任公司 遼寧 123000）

引言

現(xiàn)代社會環(huán)保意識的增強，使得資源開發(fā)和利用層面面臨著新的挑戰(zhàn)，在資源約束趨緊和環(huán)保壓力不斷增加的背景下，不僅要確保能源和礦產(chǎn)的安全加強深度找礦，同時要結(jié)合技術(shù)手段提升找礦預(yù)測水平。正如2016年科技部聯(lián)合國土部門等主要部門制定的資源開發(fā)重點專項要求中提到的深地礦產(chǎn)資源與能源勘查開采要求，不斷地分析成礦和地質(zhì)體的空間關(guān)系，理解和篩選控礦因素。

1.地質(zhì)實驗測試方法的基本要求

地質(zhì)實驗測試本質(zhì)上是通過各種技術(shù)手段將存在的樣品進行物理性的測量和化學性的測量，并且依托實驗結(jié)果展開綜合測試，在地質(zhì)工作的初期階段，進行實驗測試可以給結(jié)果提供重要的判斷依據(jù)，對于地質(zhì)科學事業(yè)的支撐功能非常明顯。當前的社會地質(zhì)研究工作當中創(chuàng)新技術(shù)的應(yīng)用同樣作出了重要貢獻，能夠確定未來工作的走向和要求。

地質(zhì)實驗測試建立在現(xiàn)代技術(shù)基礎(chǔ)之上，并且在多年的發(fā)展歷程當中，出現(xiàn)了很多行之有效的處理方案。例如，很多專家學者利用與礦產(chǎn)信息有關(guān)的特征地物亮度比值和色度學原則確定了含礦巖石的強烈部位和找礦靶區(qū)。另外有研究通過系統(tǒng)分析得到了不同區(qū)域圖像的二維三點圖幾何特征，以實驗測試方案來獲取地質(zhì)分析模型并展開增強圖像處理后，取得了良好的效果。

(1)測試方法確定

區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)實驗需要以區(qū)域地質(zhì)調(diào)查為基礎(chǔ)，這是開展找礦工作的必要條件和基本前提，目的是為了通過對區(qū)域地質(zhì)進行調(diào)查來確定區(qū)域的整體情況，包括地質(zhì)形態(tài)、地質(zhì)構(gòu)造等一切和環(huán)境相關(guān)的因素。一般情況下通過地質(zhì)實驗測試之后可以獲得更加精確的信息，但仍然需要根據(jù)所測試的內(nèi)容來確定相應(yīng)的測試方法。

(2)實驗操作要求

實驗操作以硅酸鹽巖石為例，對其中的不同物質(zhì)含量進行分析時要考慮到組成成分，因為硅酸鹽巖石是多種礦物復(fù)合形成，包括高嶺土、石棉等，其中的很多元素組成和化學成分具有差異性，因而要采取更加科學和規(guī)范的實驗測試技術(shù)，從而保障結(jié)果的精確性。

在標準物質(zhì)的選擇上，首先是對于溶液制備的控制，通常而言用于制備溶液的水要求較高，且溶液要達到穩(wěn)定的純度?；鶞蕦嶋H的選擇以平均測試環(huán)節(jié)當中的平均值與極差數(shù)據(jù)決定，從而讓標準物質(zhì)達到質(zhì)量標準避免雜質(zhì)產(chǎn)生不利影響。

試樣分解階段，酸溶、熔融等方式都是硅酸鹽材料的常見分解方法，但熔融相比于酸溶在應(yīng)用范圍上更加廣泛，可以對不同類型的很多試樣進行分解，以酸性和堿性溶液的復(fù)分解過程來實現(xiàn)，所使用的溶劑也為堿性溶劑（如氫氧化鈉等），從而達到良好的溶解效果。如果試樣為同一種類型那么還需要注意進行兩次測定工作以獲得更加精準和穩(wěn)定的數(shù)據(jù)。

對于金屬含量的測定時應(yīng)該將測定所需要的溶液先進行加熱至沸騰狀態(tài)，然后通過還原處理將其溫度降低到室溫溫度范圍，按照要求添加指示劑之后進行測定，并且根據(jù)試樣本身可能存在的差異性對實驗的有關(guān)步驟、操作規(guī)范進行相關(guān)調(diào)整。

空白值分析則根據(jù)不同溶液的加入量來確定測試結(jié)果，必須要進行兩次測試確定測試的精準程度。

2.地質(zhì)找礦工作當中地質(zhì)實驗的重要性

礦產(chǎn)進行普查和勘探的目的在于確定礦床的產(chǎn)狀、邊界等開采條件有關(guān)的信息，然后確定經(jīng)濟加工工藝數(shù)據(jù)和礦床本身的經(jīng)濟價值，其中勘探的樣品包括礦石、巖石和礦物等，分析的內(nèi)容也包括樣品的物質(zhì)成分與化學成分[1]。尤其是在復(fù)雜的演化過程當中形成的沉積建造、構(gòu)造變動、變質(zhì)成礦作用等相關(guān)信息都可以提供成礦物質(zhì)來源，這些礦床地質(zhì)有關(guān)的信息可以通過實驗室檢測獲取相應(yīng)的結(jié)果。此外，實驗室對于質(zhì)量樣品的控制工作對于結(jié)果的精確性影響程度相對明顯。

從地球物理特征和地球化學特征角度來看，這些都是地質(zhì)實驗和地質(zhì)狀況工作的主要條件，后續(xù)的工作當中，我們需要根據(jù)區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)背景、巖石特征、構(gòu)造特性等開展分析對典型礦床的成礦規(guī)律和找礦靶區(qū)做好定位，才能對成礦的有利因素和成礦區(qū)做好預(yù)測。

從重要性的角度來看，地質(zhì)找礦和地質(zhì)實驗之間的關(guān)聯(lián)非常緊密，一方面地質(zhì)實驗可以給地質(zhì)找礦提供精確而穩(wěn)定的數(shù)據(jù)信息，確保各項基礎(chǔ)性工作能夠穩(wěn)定開展，另一方面地質(zhì)實驗可以確定地質(zhì)找礦時涉及到的各類數(shù)據(jù)是否符合要求并詳細地進行展示。地質(zhì)找礦工作本身比較復(fù)雜，工作內(nèi)容眾多，涉及到多種精密儀器和設(shè)備的使用，相關(guān)的人員除了要加強技術(shù)措施之外還需要加強對于設(shè)備的保護，讓其使用效率始終處于穩(wěn)定。進行地質(zhì)實驗時需要測試使用的樣品量一般不大，相應(yīng)的采集工作也不會過于復(fù)雜，即便出現(xiàn)失誤也可以采用其它方式進行合理代替。而地質(zhì)實驗的目的就是最大程度地確保測試結(jié)果的精確性，并且給地質(zhì)找礦提供多方面支持。例如，地質(zhì)找礦可能會在一定程度上造成環(huán)境污染，基于這一原因，在地質(zhì)找礦工作當中采用測試工作能夠快速地分析樣品本身的化學成分組成與物理元素特征，從而給找礦提供必要的支持，也不會對環(huán)境造成嚴重污染，對于我國可持續(xù)發(fā)展而言意義突出，將環(huán)保理念始終貫穿于地質(zhì)找礦工作的始終。地質(zhì)實驗的技術(shù)要求在某些情況下比較高，且工作當中會存在著一些不確定性因素，開展找礦工作時借助技術(shù)手段開展實驗測試的意義非常突出。

3.地質(zhì)找礦工作的技術(shù)實驗應(yīng)用

(1)三維地質(zhì)建模

隨著當前地質(zhì)礦產(chǎn)研究工作的不斷深入和淺表找礦難度的提升，傳統(tǒng)的找礦方法與成果的展示形式在某些情況下已經(jīng)無法滿足深部找礦需求，因此通過現(xiàn)代技術(shù)可以獲取更加深層次的地質(zhì)信息，再經(jīng)過地質(zhì)實驗來獲取相關(guān)的成果。三維可視化與分析技術(shù)就是一種可參考的模式，以地表地質(zhì)調(diào)查為基礎(chǔ)綜合其它技術(shù)手段，且目前針對礦床的三維空間定位、定量預(yù)測也已經(jīng)成為了相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)的研究重點。三維地質(zhì)建模指的是將有效的三維空間數(shù)據(jù)模型利用可視化技術(shù)在空間中進行表達，然后進行數(shù)據(jù)管理、空間分析等過程，涉及到多個學科和技術(shù)層面的實驗研究，相比于傳統(tǒng)的表達方式，這種方式對于空間地質(zhì)體的表達會更加直觀而精確，所傳遞出的信息量也會豐富和真實。

從方法來看，通過鉆孔是主要的信息來源，以鉆孔獲取樣品之后就可以進行樣品的化驗分析，展示出樣品的空間集合位置、軌跡形態(tài)，同時還可以存儲與地質(zhì)體相關(guān)的屬性信息，例如樣品揭露的地層巖性信息等，但工程投入成本比較高[2]。

基于剖面進行建模可以在深部地質(zhì)信息表達上發(fā)揮穩(wěn)定作用，而基于離散點的建模方法可以從數(shù)據(jù)庫當中提取信息等。未來的技術(shù)應(yīng)用環(huán)節(jié)可以考慮人機交互支持下的混合建模以做好數(shù)據(jù)準備。

(2)信息與圖像處理

從信息和圖像處理的基礎(chǔ)要求來看，這一方面的內(nèi)容是對遙感信息特征進行分析，從而獲取陸地衛(wèi)星圖像，將各類地物物質(zhì)成分和表面結(jié)構(gòu)等進行呈現(xiàn)?；A(chǔ)圖像處理方面，要獲取一幅好的彩色合成圖像關(guān)鍵在于展開波段組合，其中彩色合成方案應(yīng)該是最為關(guān)鍵的合成處理工作，參加波段組合的波段方差要盡可能更大，相關(guān)系數(shù)越小越好。這樣一來才能保障彩色合成圖像作為基礎(chǔ)遙感圖像具有影像清晰和層次分明的立體感特性。

從圖像增強的角度分析圖像，增強處理的目的是為了突出其中的有價值信息，擴大不同影響特征之間的差異性，例如對地質(zhì)構(gòu)造和地貌形態(tài)特征進行分析時，還要做好邊緣增強和結(jié)構(gòu)特征處的信息規(guī)劃，為綜合分析成礦地質(zhì)條件和成礦預(yù)測信息，提供找礦層面的參考依據(jù)。例如主成分分析就是最為關(guān)鍵的部分之一，能夠?qū)⒉煌煞值男畔⒑蛢?nèi)容在空間當中展開分布和排列，并做好后續(xù)的比值處理來消除由地形引起的地質(zhì)體相對值差異，最后通過組合處理體現(xiàn)界面影像特征的不同。

在蝕變信息處理方面，蝕變是礦化作用所產(chǎn)生的成礦標志，礦化石變遙感信息提取以光譜特征為基礎(chǔ)，利用光譜差異性和波段組合變換來選擇特征因子提取蝕變信息。對于找礦工作來說，蝕變巖石和正常巖石在礦物成分和巖石組構(gòu)等多個方面存在色調(diào)和紋理的差異，提取有用的礦化信息則是此次工作的重點內(nèi)容。對于獲得的結(jié)果可以對濾波之后的圖像展開非監(jiān)督分類處理，給地質(zhì)找礦工作提供相應(yīng)的參考依據(jù)。

(3)礦致異常信息提取

礦致異常信息提取能夠反映出礦體的富存狀態(tài)，以原生暈為例，在礦體形成的過程當中含礦溶液不斷地進行擴散和滲透，發(fā)育在熱液礦床當中的元素高含量帶的分布范圍非常大，分帶規(guī)律能夠體現(xiàn)出深部礦體的富存狀態(tài)。例如在已知的礦體尾部有著礦元素異常問題，且尾部前緣暈、尾暈都有強異常狀態(tài)，則說明已知的礦體深度還有盲礦體存在，并且提示礦體可能還有較大程度的延伸。

根據(jù)這些成礦、成暈的機理，可以將前緣暈作為發(fā)現(xiàn)和評價隱藏礦的地球化學標志，并利用地球化學參數(shù)反映出前緣暈元素組合和尾暈組合的參數(shù)信息，反映出成礦的地球化學特征。根據(jù)實際成礦的復(fù)雜性特點，鉆孔原生暈僅僅只是礦體所反映出的一種礦致異常信息，而要想進行綜合的信息預(yù)測，則需要做好地質(zhì)實驗工作，將主成礦元素異常、主成礦因子異常圈定的礦體異常和深部異常等參數(shù)進行結(jié)合合并組成綜合異常。成礦作為一個復(fù)雜的多期次非線性過程，在礦域當中主要的成礦元素也會呈現(xiàn)出不均勻的特征，提取成礦因子的礦致異常信息進行實驗評估可以獲得相應(yīng)的結(jié)果[3]。

(4)綜合信息找礦預(yù)測

在地質(zhì)找礦工作當中成礦預(yù)測是一項重要的任務(wù)，應(yīng)用的是基礎(chǔ)地質(zhì)理論和礦床地質(zhì)理論與技術(shù)方法挖掘區(qū)域內(nèi)的成礦條件和成礦信息，確定找礦的靶區(qū)。傳統(tǒng)的預(yù)測方法是進行經(jīng)驗預(yù)測，但通過地質(zhì)實驗可以借助信息手段進行系統(tǒng)化規(guī)劃。不同的礦產(chǎn)資源在一定的地質(zhì)環(huán)境當中，會經(jīng)過礦床的形成、變化和保存過程以形成不同類型的巖石礦物組合，通過不同的巖石建造形成各類特性并呈現(xiàn)出來。以地質(zhì)實驗、化探等方式都可以獲取這些信息，借助現(xiàn)代勘查手段來確定地質(zhì)體的物化參數(shù)、巖石礦物信息開展成礦地質(zhì)條件的綜合分析，強調(diào)以信息融合與內(nèi)在聯(lián)系的綜合評估來完成找礦預(yù)測工作，如通過GIS強大的信息預(yù)測功能來完成信息融合與信息分析等[4]。

例如礦區(qū)的大比例尺三維預(yù)測就可以基于三維地質(zhì)建模來分析礦床的成礦地質(zhì)條件和空間分布規(guī)律，充分利用目前已經(jīng)存在的二維地質(zhì)調(diào)查開展可視化的地質(zhì)建模，然后建立綜合找礦模型挑選出具體的要素從而實現(xiàn)外圍礦產(chǎn)資源的預(yù)測與評價。針對典型礦床，可以研究已知的礦體與成礦地質(zhì)要素的空間分布特性，然后探究成因?qū)用娴穆?lián)系、賦存規(guī)律，在地質(zhì)異常與綜合信息評價等理論的指導之下綜合化、遙感等找礦信息最終提煉出綜合的找礦模型[5]。

另外在信息預(yù)測方面還會涉及到對成礦規(guī)律的綜合探討，目前多個學科在研究方面已經(jīng)明確了地質(zhì)轉(zhuǎn)換方向，并利用遙感技術(shù)輔助找礦，以直接方法或間接方法作為技術(shù)標準。其中直接找礦方法就是直接利用遙感圖像來識別礦化標志，間接方法則是根據(jù)成礦地質(zhì)條件的解譯分析結(jié)果，總結(jié)出有利區(qū)域的地質(zhì)特征。但考慮到某些區(qū)域的地質(zhì)特性比較特殊，例如植被覆蓋嚴重或土地荒漠化地區(qū)的地表礦化標志并不明顯，直接利用遙感圖像找礦難度較大。對此可考慮根據(jù)已知的礦點對地球化學工作成果進行探討，基于線性構(gòu)造，韌性剪切帶和環(huán)形構(gòu)造特性做出找礦預(yù)測。線性構(gòu)造方面，不同構(gòu)造的形成時間存在差異，已經(jīng)形成的構(gòu)造，會受到構(gòu)造運動的影響產(chǎn)生活化和互相切割，區(qū)域線性構(gòu)造反映的是區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造和主干線性構(gòu)造特點，根據(jù)地段特征來對礦質(zhì)沉淀內(nèi)容進行預(yù)估可發(fā)揮良好作用?；陧g性剪切帶的內(nèi)容來看，一些老變質(zhì)巖區(qū)的韌性變形帶和剪切帶與成礦之間密切關(guān)聯(lián)，韌性變形期間，由于并不會產(chǎn)生大規(guī)模流體活動，所以某些元素會比較富集[6]。但流體出現(xiàn)突變反應(yīng)之后，會形成蛻化變質(zhì)帶，活性越大，后期退變越為強烈，韌性變形帶當中的某些區(qū)域元素富集會形成礦體。從環(huán)形構(gòu)造的角度而言，找礦區(qū)域內(nèi)的環(huán)形構(gòu)造發(fā)育形態(tài)存在差異，成因不同，但都與巖漿作用或構(gòu)造作用有關(guān)，在空間分布上具有一定的規(guī)律性。某些環(huán)形構(gòu)造地表下可能有隱伏的巖石存在，構(gòu)造運動形成的薄弱地殼可以為成礦找礦提供相對有利的條件，甚至與巖漿侵入存在關(guān)聯(lián)[7]。需要注意的是，如果后續(xù)的工作區(qū)域?qū)儆跓o人區(qū)、工作條件較差的地區(qū)，那么開展野外驗證時的困難條件較大，所以要以重點地區(qū)的地質(zhì)現(xiàn)象和遙感圖像特征等信息異常作為對比研究的重點，再結(jié)合現(xiàn)有的成果資料，以點帶面，完成找礦工作給后續(xù)研究提供信息層面的支持。

4.結(jié)語

地質(zhì)工作的不斷發(fā)展使得工作成果與地質(zhì)實驗技術(shù)的聯(lián)系更加緊密，各項實驗措施無論是在方法還是在技術(shù)上都有著變化和調(diào)整，這標志著我國的地質(zhì)勘查和科學研究方面能夠獲取更加深入的理論支持，也說明了國內(nèi)地質(zhì)工作將進入一個全新的發(fā)展階段，地質(zhì)找礦工作也可以借助實驗測試獲取精確的數(shù)據(jù)支持，以保障工作效率和工作質(zhì)量。