矿产勘探学课件第3章矿床勘查技术方法.ppt

第三章矿产勘查技术方法 第一节矿产勘查技术方法的种类与作用 矿产勘查技术方法是指在矿产勘查活动中 能够直接获取工作区有关矿产的形成与赋存的直接或间接的信息和各种参数的技术方法 其意义在于 1 可以直接获得各种直接或间接的矿化信息及参数 2 勘查技术本身也是勘查学研究的内容 技术方法的改进 新方法与新技术的运用可以引起矿产勘查程序 成果甚至勘查理论的重大改变 3 矿产勘查技术方法获取的信息和参数 是进行勘查决策的基础资料 每个阶段的勘查都为后续勘查阶段提供可利用的信息 并通过类比原则和方法确定最优化勘查方案 根据矿产勘查技术方法的原理可分为 地质测量法 重砂测量法 地质化学测量法 地球物理测量法 遥感遥测法 探矿工程法等 一 地质测量法 地质填图法 运用地质理论 在实地观察和分析研究的基础上 或在航空像片地质解释并结合地面调查的基础上 按一定的比例尺 将各种地质体及有关地质现象填绘于地形底图之上而构成地质图的工作过程 称为地质测量 地质填图 地质测量法是地质调查的一项基本工作 也是研究工作地区的地质和矿产情况的一种重要方法 因为通过地质测量能查明工作地区的地质构造特征和矿产形成 赋存的地质条件 为进一步的找矿或勘探工作提供资料 因此 矿产地质工作的各个阶段都需要按工作的目的和任务 分别测制不同比例尺的各种地质图 根据所使用的比例尺 地质测量可分为小比例尺 1 100万 1 50万中比例尺 1 20万 1 5万大比例尺 1 1万或更大总体上 勘查阶段越高级 比例尺越大 如为普查找矿而进行的地质测量 其比例尺为l 50000 l 10000 勘探矿区所进行的地质测量 比例尺一般为l 10000至l 1000 比例尺的大小反映了地质测量的精度和研究程度 随着高新技术和计算机技术的运用 地质填图由人工现场填图向采用遥感技术 野外地质信息数字化 计算机直接成图发展 由单一的二维制图向三维 立体制图发展 一 地质测量法 地质填图法 岩石或矿石遭受风化 破坏所形成的碎屑物质 以及经搬运 分选而沉积的松散的机械沉积砂粒 其中所含比重较大 一般在3以上 机械性质和化学性质比较稳定的矿物 称为重砂矿物 常见的重砂矿物有自然金 自然铂 金刚石 磁铁矿 钛铁矿 铬铁矿 尖晶石 刚玉 金红石 锡石 铌钽铁矿 锆石 独居石 黑钨矿 白钨矿等 二 重砂测量法 重砂测量 是沿水系 山坡或海滨等 从松散沉积物 包括冲积 洪积 坡积 残积 滨海沉积等 中系统地采集样品 通过对重砂矿物的鉴定分析和综合整理 结合工作区的地质 地貌和其他找矿标志 发现并圈定有用矿物 或与矿产密切相关的指示矿物 的重砂异常 再依次追索原生矿床或砂矿床的方法 重砂测量是一种经济 简便 有效的找矿方法 除了可单独用于找矿外 更多的是在区域矿产普查工作中配合地质填图工作和物探 化探 遥感等不同的找矿方法一起共同使用进行综合性的找矿工作 二 重砂测量法 二 重砂测量法 一 重砂测量法的基本原理利用重砂测量进行找矿时 主要是通过对水系沉积物中重矿物的鉴定分析 根据矿床或含矿岩石中某些有用矿物及伴生矿物在松散沉积物中所形成的机械分散晕 流 来追索 寻找矿床的 二 重砂测量法 1 重砂矿物分散晕 流 的形成地壳表面 由于长期遭受风化 剥蚀 搬运和沉积等外力地质作用 暴露在地表的原生矿体和矿化围岩在外动力地质作用下 不断地受到破坏 在这个过程中某些化学性质不稳定的矿物由于风化而分解 而重砂矿物则成单矿物颗粒或矿物碎屑保留在机械分散晕中 这些重砂矿物除一小部分能保留在原地外 大部分在重力和地表流水作用下 被搬运迁移而离开母体 沿着山坡迁移到坡积层中 再由坡积层经搬运进入水系沉积物中 二 重砂测量法 重砂矿物在水流中呈滚动 跳动和机械悬浮运动 是在重力和流水的搬运能力处于动力平衡状态下进行的 在一般情况下当水流速度减慢 重力超过流水的搬运能力时 则重砂矿物逐渐沉积 并在有利的条件下富集 在这种风化 搬运 沉积和富集的地质作用过程中 在残坡积层中形成了重砂矿物的分散晕 而在水系沉积物 冲积层 中成为重砂矿物的分散流 二 重砂测量法 矿床次生分散晕示意图1 机械分散晕 2 残 坡积重砂矿物分散晕 3 生物晕 4 分散流 5 气晕 6 矿体 二 重砂测量法 分散晕 流 分布范围较矿源母体大得多 因而成为较易发现的 直接的找矿标志 经追本溯源 可找到原生矿体 如东北的夹皮沟金矿 山东的金刚石 赣南的钨矿等就是通过重砂测量首先找到的 2 重矿物分散晕 流 的分布规律 1 重砂矿物分散晕 流 的形态与矿源母体的形态 产状及其所处的地形位置有直接关系 等轴状矿体所形成的分散晕呈扇形 脉状及层状矿体顺地形等高线斜坡分布 形成梯形的重砂分散晕 如与地形等高线垂直 则形成狭窄的扇形重砂分散晕 2 重砂矿物分散晕 流 中重砂矿物含量 与其迁移距离有直接关系 距矿源母体较近 重砂矿物含量高 距矿源母体较远 则重砂矿物含量低 3 重砂矿物分散晕 流 中重砂矿物的粒度及磨圆度 与其原始的物理性质及迁移距离有关 矿物稳定性越强 迁移距离越小 则矿物颗粒较大 磨圆度差 呈棱角状 反之 粒度小 呈浑圆状 二 重砂测量法 二 重砂测量法的野外工作方法重砂测量的野外工作主要包括重砂 样品采集 和重砂样品的淘洗与编录二个方面 1 重砂样品的采集部署重砂取样是重砂测量的重要一环 取样质量的好坏直接影响到重砂测量的效果 根据重砂取样的种类 目的 任务及地形地貌特征 重砂取样总体布置分为3种 即水系法 水域法和测网法 1 水系法水系法是目前应用较广的一种重砂取样布置方法 通常对调查区二级以上水系进行取样 二 重砂测量法 1 水系法水系法是目前应用较广的一种重砂取样布置方法 通常对调查区二级以上水系进行取样 沿河流布置取样点 样点的布置可依照下述原则 1 大河稀 小河密 同一条水流则上游密下游稀 越近源头 取样密度越大 2 河床坡度大 跌水崖发育 流速大流量小的溪流应密 反之应较稀 3 主干溪流的两侧支沟发育且对称性好 则样点可放稀 反之应加密 4 垂直岩层主要走向的溪流应密 而平行岩层主要走向的溪流可放稀 5 对矿化 围岩蚀变发育地段 岩体接触带 岩性发生重大变化处的溪流冲积层应加密取样 二 重砂测量法 二 重砂测量法 注 切沟系冲沟发育的初期阶段 长度小 宽度等于或小于其深度 水系法取样间距可根据不同河流的级别加以确定 下表 二 重砂测量法 2 水域法按汇水盆地中各级水流的发育情况进行布样 取样前应对汇水盆地进行水域划分 然后将取样点布置在各级水域中主流与支流汇合处的上游 以控制次级水域中有用矿物含量和矿物组合特征 右图 二 重砂测量法 水域划分及采样点分布示意图1 河流 2 三级水域界线 3 四级水域界线 4 矿体 矿物碎屑 5 最小水域法采样点 水系法等距离采样点 6 水域编号 注 原图以最小的汇水盆地中的水系划分为一级水系 但以主干河流划分为二级水系 更符合实际和便于划分 二 重砂测量法 取样时应逆流而上 对各级水域逐一控制 对没有出现有用矿物的水域逐个剔除 对出现有用矿物的水域逐级追索 直至最小水域 达到追索寻找矿源母体的目的 水域法取样每个样品的控制面积视地质构造复杂程度和地貌条件而异 地质构造复杂 成矿有利地段 四级支流和微冲沟的每个样品控制在1 5 2 0km2为宜 地质条件中常地区 三级支流中每个样品控制面积可为3 0 4 0km2 地质条件简单地区每个样品控制面积可为5 8km2 3 测网法重砂取样线距和点距组成纵横交叉的网格 样点布在 网格 的结点上 测网法取样目的是为了圈定有用矿物的重砂分散晕 进而寻找原生矿床 或者为了对砂矿进行勘查 从而进行远景评价 取样时线距应小于晕长的一半 点距应小于晕宽的一半 二 重砂测量法 二 重砂测量法 2 采样点位置的选择和布置1 幼年期或还童期的河流 1 由窄变宽 2 河床凸处 3 河床坡度由陡变缓处 4 巨大漂砾和水坝下方 5 沙嘴头部迎水位置 有明显凸缘的沙嘴之中部凸缘部位 6 支流汇入主流处 7 河湾内侧 8 横切河床硬度较大的脉岩后面 二 重砂测量法 2 壮年或老年期河流基岩之上 冲积层中泥土夹层中采取 一般在河谷横切断面急剧变宽处 较大支流汇合处的上部 用浅井取样 3 阶地和古老堆积层沿阶地松散堆积物的厚度方向进行刻槽采样 样长50cm左右 取样位置 二 重砂测量法 4 坡积物一般在干谷或洼地中 选择谷口或谷底 若在山坡上 则应垂直于重矿来源方向的剖面上 也可采用测网法 5 残积层按测网法布置在有利于重矿聚集的溶洞或凹坑的基岩表面 6 滨岸地带垂直湖岸或海岸方向 位于海潮区 沙堤 阶地 海成堆积阶地等重矿富集的地貌单元处 3 重砂样品的采集方法1 浅坑法以冲积物 坡积物和残积物为采取对象 以寻找原生矿床为主要目的 目前多采用 一点多坑法 采样点附近多个部位采集的样品合并成一个大的样品 进行采样 以增强样品的代表性 取样深度 冲积层20 50cm 坡积层在腐殖层以下20 50cm 残坡积层决定于残积层厚度 样深均应达到基岩顶部 取样原始重量要求为20 30kg 以保证获得20g灰砂为准 2 刻槽法主要用于阶地重砂取样 在阶地剖面上进行 首先要除去表面的松散物质 然后从顶部到基岩垂直其厚度 以50cm长的样槽按层分段连续取样 样槽规格以保证取得一定数量的原始样品重量为准 二 重砂测量法 3 浅井法当冲积层 坡积层 残积层及阶地等松散沉积物厚度较大时采取的取样方法 目的是勘查现代砂矿或古砂矿 在浅井施工过程中 用刻槽 剥层或全巷法采集样品 其中剥层法应用较多 它是沿砂矿可采部位将整个剖面取样 开采时沿掌子面取样 剥层规格为 深度5 10 15 20cm不等 宽度一般为0 5 lm 4 砂钻法在松散沉积物很厚时采用 主要用于砂矿勘探 将钻孔中所取得的砂柱作为样品 样品长度0 2 lm不等 应视具体矿产种类而定 如砂金矿以0 2 0 5m为好 砂锡矿以0 5 lm为好 砂钻法取样主要运用大口径冲击钻 二 重砂测量法 4 重砂样品的淘洗与编录1 重砂样品的淘洗是重砂测量工作方法中的一道重要工序 淘洗质量的好坏 直接关系到重砂法找矿的效果 原始重砂样品一般在野外就地淘洗 淘洗工具主要有圆形淘砂盘和船形淘砂盘两种 下图 二 重砂测量法 原始重砂样品一般淘洗至灰色为止 重量应在10 15g左右 以满足对样品分析的要求 若淘至黑砂 会使浅色的相对密度大的一些重要矿物如黄玉 锆石 磷灰石等 因淘洗过分而流失 总之 重砂样品的淘洗以不漏掉有用矿物为基本原则 为保证与提高回收率 可先在野外粗淘 回室内再精淘 原始样品的淘洗一般按左图所列流程进行 二 重砂测量法 原始重砂样品淘洗时应注意的几点要求 1 对于含泥质较多的样品 在淘洗时 应先将泥洗净 以免重砂随泥浆漂走 2 风化壳砂矿及某些残坡积砂矿中 有用矿物常与其他矿物胶结在一起 为了避免有用矿物在淘洗时被其他矿物带走 应先把样品中各种胶结的碎块搓碎 使重砂矿物和其他矿物分离开来 3 硬度小的矿物 粒细容易流失 呈片状的以及解理发育的矿物 容易漂走 淘洗时动作要轻要慢 二 重砂测量法 2 重砂样品的野外编录与初步鉴定重砂取样的野外编录是重砂测量工作方法中必不可少的一项重要内容 在野外不但要重视重砂取样的实际操作 同时也要注意取样路线和取样点附近的地质观察 做简单的记录和描述 并将取样点标绘在地形图上 注明点号 记录描述的内容见下表 二 重砂测量法 在重砂测量工作中 应当对重砂矿物进行野外鉴定 初步鉴定时应注意发现指示性的有用重砂矿物 并掌握其粒度 晶形 磨圆度的变化和重砂矿物组合的大致情况 三 重砂测量的室内工作1 重砂样品鉴定野外淘洗的重砂样 一般都含几种或几十种不同矿物 但有用矿物只占很小部分 因此 在镜下鉴定之前 样品必须按一定的流程进行分离 以利于有用重砂矿物的分析与鉴定 常用的分离方法有 精淘 重液分离 重熔分离 浮选法等 重砂矿物的室内鉴定 其目的一般是为了确定重砂矿物的名称和含量 矿物的共生组合与标型特征 通常采用的鉴定方法有五种 双筒显微镜 直接观察油浸法 浸油来测定透明及半透明砂矿物的光性和折光率微化分析 应用化学分析方法 用1 2粒砂矿物和少量试剂 确定矿物中某些特征元素是否存在反光镜鉴定 砂矿物磨成砂光片 测不透明矿物的反光性 反射率等发光分析 利用砂矿物在外能作用下产生一定强度和颜色的光 磷光和荧光 的发光性 来鉴别某些矿物 二 重砂测量法 2 重砂资料整理所谓重砂资料整理就是根据重砂样品的详细鉴定成果 按矿种或矿物组合以不同方式编制成图 结合地质地貌特征圈定重砂异常区 编绘重砂成果图 重砂成果图的底图应采用同比例尺或较大比例尺的地形地质图或矿产地质图 1 重砂成果图的表示方法重砂成果图表示方法有圈式法 符号法 带式法及等值线法4种 以圈式法和等值线法常用 二 重砂测量法 1 圈式法圈式法是以取样点为圆心 以5mm 1 5万重砂图 或3mm 1 20万重砂图 为直径画圆圈 再将之以直径分成若干 弧底等腰三角形 每个三角形用不同彩色或花纹符号表示不同矿物 并以涂色或花纹符号所占面积来表示各矿物的含量 究竟分成几等份 要视矿种多少而定 有4等份的 即4个象限 也可分8等份或12等份 如果取样点太密致使圆圈重叠 可将圆圈画在取样点的上 下两侧的任一侧 右图 圈式法重砂图1 锡石含量数粒 2 锡石含量数十粒 3 锡石含量1 10g m3 4 锡石含量 10g m3 5 钛铁矿含量1000g m3 9 采样位置 10 钛铁矿异常区 红 11 锡石异常区 绿 二 重砂测量法 2 符号法将有用矿物的主要元素符号标注在取样点旁侧 右图 即可 此法简单方便 作图快 但不能表示有用矿物含量 同时当矿种较多时 符号排列拥挤 图面不清晰 这种表示方法只适用于以单一或少量矿种为寻找对象的野外定性分析之草图 二 重砂测量法 符号式重砂图1 黑钨矿 2 锡石 3 自然金 4 自然金异常区 黄 5 锡石异常区 绿 3 带式法将同一种矿物的相邻取样点连接成条带 并以条带的颜色或花纹 宽窄 长轴方向分别表示矿物种类 含量和搬运方向 右图 此法能明确表示出有用矿物的富集地段 并直观地指示找矿方向 如果矿物种类较多 图面就不清晰 此图适用于砂矿普查与详细重砂测量 二 重砂测量法 带式重砂图1 锡石 2 钛铁矿 4 等值线法以有用矿物含量做分散晕等值线 即将相同含量的相邻点连接成曲线即可 右图 此法用于1 10000 l 2000的大比例尺残坡积重砂找矿或砂矿勘探 用测网法部署取样点 一般按单矿物编制 效率较低 但随着数理统计和电算方法的应用 在中小比例尺 1 200000 的重砂测量中也可用此法表示重砂成果 以求得到更多醒目的信息和资料 二 重砂测量法 某矿区辰砂含量等值线图1 第四系残 坡积层 2 中 上泥盆统 3 含矿带 4 矿体 5 取样点位置及辰砂含量的颗粒数 6 辰砂等含量线 7 等高线及高程 8 地质界线 2 重砂成果图的编制方法 1 圈式重砂图的编制步骤第一步 整理研究重砂鉴定结果 主要以下内容 熟悉重砂鉴定资料 对坚定的重砂矿物种类 含量 矿物组合特征 标型矿物及矿物的标型特征等有明确的认识 将有用矿物含量 品位C 换算成统一单位 根据矿物族及矿物共生和伴生指示关系 将矿物分组 每组编制一张成果图 对有用矿物含量进行分级 分级时应考虑矿物的最低工业指标 稀有程度和寻找原生矿的意义 最低级含量不能取得太低 以免漏矿 要有适当的级差 二 重砂测量法 二 重砂测量法 例如 重砂矿物含量分级图例及符号 第二步 编制圆圈底图 首先应检查重砂取样实际材料图中取样点及编号有无错误或遗漏 正确无误后即可在取样点附近画圆圈 第三步 按分组编制重砂分布图 首先按拟定出各种矿物的图例 色标或花纹 再根据每组矿物的种数将圆圈分成象限或弧底等腰三角形 并确定每种矿物所占的位置及表示各级含量的图例 最后将各取样点的矿物种类 含量按规定的图例填绘在各自的位置上即可完成重砂分布图 第四步 重砂异常区的圈定及其级别的确定 圈定时应综合考虑有用矿物含量级别 指示性伴生矿物 成矿地质条件 物化探异常等直接或间接找矿标志 地貌及水系等因素 做到合理圈定 二 重砂测量法 圈定异常区时 要特别注意科学与合理性 要充分考虑物质来源 迁移路线以及个别无矿点等因素对异常形态的影响 二 重砂测量法 有用矿物来自两面山或几面冲刷山脊的河流冲积物时 圈定时应包括分水岭 若干连续集中的样品中只有个别样品未发现有用矿物 也应将其圈于异常区内 明确有用矿物来自某个小岩体 应将整个岩体包括在异常区内 大岩体一般只包括其边缘部分 异常区级别的确定也应综合考虑异常区圈定时研究的那些因素 并参照重砂含量分级的资料进行 2 等值线表示的重砂成果图的编制步骤第一步 整理重砂鉴定资料 内容同上 但一般不需要进行矿物分组 可以每个矿物一张图 第二步 将取样点展绘至简化的地形地质图上 在取样点上方或下方标注矿物含量 第三步 确定异常下限并进行异常分级 异常下限一般采用 拐点法 确定 即用统计方法找出某有用矿物从正常含量 背景值 向高峰含量 异常中心 变化的起点 该起点就是 拐点 其含量为该矿物的最低一级异常 即异常下限 由该含量起按等比级数或一定间隔递增划分为若干级别 分级不宜太细 第四步 绘制等值线 用插入法按异常分级要求绘制 连线时应考虑地形 地质构造条件 找矿标志 有用矿物含量等因素 使等值线能反映重砂分布规律 目前一般可采用诸如surfer等软件自动绘制 再根据上述要求进行修改 二 重砂测量法 四 重砂异常的解释评价与检查1 重砂异常的解释评价对重砂异常的研究 首先要重视异常地区地质背景的分析 同时注意影响重砂矿物分散晕 流 形成的因素 判断含矿岩体 地层 构造或原生矿床 体 存在的可能性 目前常从以下几方面评价异常区 有用矿物含量 矿物共生组合 矿物标型特征 重砂矿物搬运的可能距离 重砂矿物空间分布特征以及异常区地质地貌条件等 1 有用矿物含量它是评价异常区的基本依据 它表明重砂异常的强度 连续的高含量点的出现 表明异常不是偶然的 由矿化引起的可能性极大 而那些孤立高含量点则很可能是由偶然因素引起的 考虑高含量时必须研究一切可能影响含量的因素 矿源母体中的该矿物含量特征 取样处疏松沉积物类型 取样点所处的地质条件和地貌特征及矿床类型和产状等 二 重砂测量法 2 重砂矿物标型特征矿物标型特征能反映矿物及其 母体 形成时的物理和化学条件 表现在形态 成分 物理性质 化学性质 晶体结构等方面的特点 重砂矿物的标型特征对评价异常区具有特殊意义 它可提取一些难得的成矿信息 特别对判断原生矿床的成因类型更能提供可靠依据 3 重砂矿物共生组合从找矿角度出发 利用重砂矿物共生组合可分辨真假异常及作为找矿标志 还可利用重砂矿物共生组合判断原生矿的成因类型 二 重砂测量法 二 重砂测量法 4 重砂矿物搬运的距离分析重砂矿物搬运的距离 对于确定原生矿床的位置及评价砂矿床具有重要意义 影响重砂矿物搬运距离的因素 一方面是重砂矿物的稳定程度 另一方面是迁移环境 根据经验数据 锡石砂矿距原生矿床一般不超过5 8km 自然金搬运距离可达数百千米 但具工业意义的砂金矿富集在距原生矿床不远的地方 在判断重砂矿物搬运距离时 必须注意其磨圆度及矿物的形态特征 5 重砂矿物空间分布特征重砂矿物的空间分布严格受区内各地质体控制 在进行异常区评价时 应将重砂矿物的分布与成矿的地质 地貌条件联系起来 以便追索寻找原生矿 二 重砂测量法 2 重砂异常的检查重砂异常检查的目的在于检查分析引起 异常 的原因 对 异常 的找矿意义做出评价 它是在异常区评价的基础上 采用必要的技术手段 进一步实地进行的地质调查工作 具体做法有以下几种 对异常区加密重砂取样 取样密度视工作目的要求而定 可以是20m 50m 50m 100m 也可以是100m 100m 为了查清有用矿物的矿源母体 对异常区的各种岩石和矿化蚀变等地质体 采取一定数量的人工重砂样品 二 重砂测量法 残坡积层的重砂取样 当发现有用矿物的高含量带且其粒度 形态及伴生矿物等方面都具有接近原生矿床的特征时 应在取样点附近施以剥土或布置槽 井探工程 进而查明异常的空间分布 圈定原生矿体的范围 当经过调查研究而判断是由矿体或与矿体有关的地质体所引起的异常时 应对此有希望地段采用必要的钻探或坑探工程进行揭露 验证 查明有用矿物在垂直方向上的变化规律及与原生矿床的关系 二 重砂测量法 五 重砂测量报告的编写及应用1 重砂测量报告的编写通常重砂测量报告的基本内容如下 1 工作的目的与要求 完成任务情况 2 工作区的地质概况 简述区内主要岩石类型 矿化蚀变特征 构造 接触带 地形和地貌 水系分布等 3 工作概述 应包括工作方法 野外及室内 样品的分离流程 工作成果简述等 4 有用重砂矿物组合及特征 1 矿物组合及其特征变化 2 有用矿物的种类 物理化学特征及含量变化 二 重砂测量法 5 对重砂矿物异常的解释与评价意见 1 有用矿物异常的特征异常下限值的确定 矿物含量统计及异常值的分级 说明异常值的分级及其与原生矿床 体 空间分布的关系 重砂矿物异常分散晕特征 如数量 矿种 搬运距离和空间分布规律等 2 对重砂矿物异常或分散晕特征的认识综合工作区内自然重砂和人工重砂资料 结合区域地球化学和地质特征 初步指出有用矿物的来源 原生矿床的可能类型 工程检查验证情况 明确寻找原生矿床和砂矿床的方向 二 重砂测量法 2 重砂测量的应用重砂测量最适用于寻找金属和稀有金属 包括分散元素及其有关的矿产 如 金 自然金 铂 自然铂 锡 锡石 钨 黑钨矿 白钨矿 汞 辰砂 钛 钛铁矿 金红石 铬 铬铁矿 钽 钽铁矿 铌 铌铁矿 铍 绿柱石 锆 锆石 铈 独居石 钇 磷钇矿 等 也可用于寻找某些非金属矿产 如 金刚石 刚玉 黄玉 磷灰石等 有时在条件有利的情况下 还可为寻找铜 铅 锌等有色金属矿产提供线索 重砂测量不仅可以追踪原生矿床 而且可以寻找砂矿床 包括风化壳型矿床 根据重砂矿物的特征 矿物共生组合 可以预测矿床的类型和岩石的分布及追索圈定与成矿有关的侵入体等 直接或间接地指导找矿 二 重砂测量法 一 概念地球化学测量法 矿产勘查中又称地球化学找矿法 简称化探 它是以地球化学理论为基础 以现代分析技术和电算技术为主要手段 从各种天然物质 如岩石 土壤 水系 沉积物 植物 水和空气等 中系统采集样品 分析测试样品中某些地球化学特征数值 如指示元素的含量 元素比值等 对获得的数据进行分析处理 以便发现地球化学异常 并通过对地球化学异常的解释评价而进行的找矿方法 三 地球化学测量法 由于成矿元素的原生晕和次生晕的规模比矿体大得多 因而可以给找矿提供较大的目标 并且由于成矿元素分散的介质种类很多以及迁移的距离可以很大 因此通过地球化学晕的研究能发现难识别 新类型的矿床和埋藏很深的矿体 例如水化学法找矿深度可达几百米 所以地球化学找矿法对寻找隐伏矿床或盲矿体非常有效 地球化学找矿法于二十世纪三十年代在前苏联首先使用 后传到美洲等地 美国发明了原子吸收光谱分析法等先进的分析技术后 促进了本方法的飞速发展 几十年来 利用化探找矿取得了很好的效果 如美国内华达州金矿 赞比亚卡伦亚富铜矿 我国胶东仓上金矿和广东河台金矿的发现等 三 地球化学测量法 三 地球化学测量法 三 地球化学测量法 图3 4 3表明了贵州安龙地区的地球化学异常分布规律和强度 烂泥沟和戈塘地区分别发现了烂泥沟金矿和戈塘金矿 说明异常和矿床分布吻合的较好 图3 4 4是地球化学汞气异常联剖图 该图反映了汞气与断裂对应关系 二 特点与方法地球化学找矿法可找寻的矿产涉及金属 非金属 油气等众多的矿种及不同的矿床类型 地球化学方法本身也从单一的土壤测量发展为分散流 岩石地球化学测量 水化学 气体测量等 方法的应用途径也从单一的地面发展到空中 地下 水中等 具体各种化探方法的种类及应用综见表 各种化探方法的具体应用和方法的有效性 取决于是否有相应的采样对象和形成相当的成矿元素分散晕的地球化学前提 如岩石测量法要求有足够的能够采样的岩石露头和形成原生晕的地质条件 因此 在找矿工作中对各种化探方法的选择必须结合研究区的具体地质条件进行 三 地球化学测量法 常用的化探方法主要有 岩石地球化学测量 土壤地球化学测量 水系沉积物地球化学测量 植物地球化学测量 气体及水化学测量等 三 地球化学测量法 三 化探异常的分析评价地球化学异常是指某些地区的地质体或自然介质 岩石 土壤 水 生物 空气等 中 指示元素的含量明显地偏离 高于或低于 正常含量的现象 化探异常可以是因矿床的存在而产生 也可以仅是指示元素含量的波动变化的反映 因此 只有通过对异常的解释评价 才能从中发掘出异常所提供的矿化信息 异常的分析评价一般从以下五方面进行 三 地球化学测量法 1 异常地质背景的分析从分析异常的空间分布与地质因素的联系入手 在此基础上进一步判断形成异常的可能原因 各类异常的出现都与一定的地质背景有关 2 异常形态 规模和展布异常的形态往往与产生异常的地质体形态有关 如与断裂构造带有关的异常 往往呈带状分布 与岩浆岩有关的化探异常往往成片分布 所以 据异常的形态 结合地质背景 可对引起异常的源体进行判译 异常规模 一般来说 化探异常的面积越大 则属于矿异常及找到大矿的概率越大 三 地球化学测量法 3 异常元素组合特征异常元素组合特征常可反映可能发现的矿化类型的矿化信息 例如Sb Hg As Au Ag 的元素组合异常 可能是热液型金矿床的前缘晕的显示 长江中下游一带的矽卡岩型矿床分布区内 Cu Ag Mo元素组合为铜钼矿化的显示 Cu Ag Bi为铜矿床的指示元素 Cu Ag As Zn Mo Mn元素组合则指示铜铁矿床的存在 三 地球化学测量法 4 异常的强度和浓度分带特征在判断矿与非矿异常时 一定要注意异常的结构 凡异常强度高 浓度分带明显 具有清楚的浓集中心的异常 多属具有工业意义的矿异常 否则则多属与某个地质体有关 矿致异常的浓度分带明显时 据分带特征可以进一步发掘 提取一些深层次的矿化信息 如确定元素的水平或垂向分带 判断矿液运移方向 划分前缘晕和尾晕 判断剥蚀深度 追索盲矿体等 三 地球化学测量法 三 地球化学测量法 图3 4 10表示了甘肃礼县金山沟系土壤Au异常图 显然由三个浓度带表示的地球化学异常有着明显的套合特点 高异常的分布区很可能是矿化体存在的重要证据 一 概述地球物理测量法 又称地球物理勘探 简称物探 它是以各种岩石和矿石的密度 磁性 电性 弹性和放射性等物理性质的差异为研究对象 用不同的物理方法和物探仪器 探测天然的或人工的地球物理场的变化 发现物探异常 通过解释评价物探异常而进行找矿的方法 物探方法与地质学方法有着本质上的不同 它不是直接研究岩石或矿石 而是通过不同的物理场的研究分析 推测地下的地质特征 其理论基础是物理学 是把物理学上的理论应用于地质找矿 四 地球物理测量法 二 物探的特点与工作前提1 物探的特点1 必须实行两个转化才能完成找矿任务 先将地质问题转化成地球物理探矿的问题 才能使用物探方法去观测 在观测取得数据之后 所得异常 只能推断具有某种或某几种物理性质的地质体 然后通过综合研究 并根据地质体与物理现象间存在的特定关系 把物探的结果转化为地质的语言和图示 从而去推断矿产的埋藏情况以及与成矿有关的地质问题 最后通过探矿工作的验证 肯定其地质效果 四 地球物理测量法 2 物探异常具有多解性 产生物探异常现象的原因 往往是多种多样的 这是由于不同的地质体可以有相同的物理场 故造成物探异常推断的多解性 如磁铁矿 磁黄铁矿 超基性岩 都可引起磁异常 所以工作中采用单一的物探方法 往往不易得到较肯定的地质结论 一般情况应合理地综合运用几种物探方法 并与地质研究紧密结合 才能得到较为肯定的结论 3 每种物探方法都有要求严格的应用条件和使用范围 因为矿床地质 地球物理特征及自然地理条件因地而异 影响物探方法的有效性 四 地球物理测量法 2 物探工作的前提在确定物探任务时 除地质研究的需要外 还必须具备物探工作前提 才能达到预期的目的 物探工作前提主要有下列几方面 1 被调查研究的地质体与周围地质体之间 要有某种物理性质上的差异 物性差异 2 被调查的地质体要具有一定的规模和合适的深度 用现有的技术方法能发现它所引起的异常 若规模很小 埋藏又深的矿体 则不能发现其异常 有时虽地质体埋藏较深 但规模很大 也可能发现异常 故找矿效果应根据具体情况而定 3 能区分异常 即从各种干扰因素的异常中 区分所调查的地质体的异常 如铬铁矿和纯橄榄岩都可引起重力异常 蛇纹石化等岩性变化也可引起异常 能否从干扰异常中找出矿异常 是方法应用的重要条件之一 四 地球物理测量法 三 物探作用与方法物探方法的适用面非常广泛 几乎可应用于所有的金属 非金属 煤 油气地下水等矿产资源的勘查工作中 与其他找矿方法相比 物探方法的一大特长是能有效 经济地寻找隐伏矿体和盲矿体 追索矿体的地下延伸 圈定矿体的空间位置等 在大多数情况下 物探方法并不能直接进行找矿 仅能提供间接的成矿信息供勘查人员分析 参考 但在某些特殊的情况下 如在地质研究程度较高的地区用磁法寻找磁铁矿床 用放射性测量找寻放射性矿床时 可以作为直接的找矿手段进行此类矿产的勘查工作 甚至进行储量估算工作 四 地球物理测量法 四 地球物理测量法 图3 4 5是胶东地区焦家断裂带中段航空磁测 T的120方向的水平导数图 此图反映了焦家断裂带鲜明的航磁异常特征 即北东向的异常带 四 地球物理测量法 物探方法不仅可以提供找矿信息 而且还可以用于划分岩性特征 图3 4 6表明根据高精度磁测可将玲珑花岗岩划分为两大类即中粗粒花岗岩及片麻状花岗岩 中粗粒花岗岩 片麻状花岗岩 在当前找矿对象主要为地下隐伏矿床及盲矿体的局面下 物探方法的应用日益受到人们的重视 促使了物探方法本身的迅速发展 根据地质体的物性特征发展了众多的具体的物探方法 物探的实施途径也从单一的地面物探发展到航空物探 地下 井中 物探 水中物探等 探测深度也从几十米发展到目前数千米 如大地电磁法 常用的物探方法有 磁法勘探 电法勘探 重力勘探 地震勘探和放射性物探等 具体各类物探方法的种类及应用条件 适用对象等见下表 四 地球物理测量法 四 地球物理测量法 四 地球物理测量法 三 物探异常的分析评价物探异常是地质体物性特征的反映 物探异常具有更复杂的多解性 物探异常分析评价的中心任务是区分出矿与非矿异常 为此首先要结合地质资料 将异常分类 分区 分带 对研究区内所有异常的分布 强度及组合特征有概略的了解 在此基础上筛选出与矿有关的矿致异常 一般来说 具备以下条件的异常可能属矿异常 四 地球物理测量法 1 异常本身的特征 包括异常强度 形态和产状等与已知的矿异常相似 则可认为为地下矿体引起 有必要考虑做进一步的异常查证工作 2 异常群的分布排列具一定的规律性 特别是与一定的成矿地质条件有一定的空间联系时 四 地球物理测量法 四 地球物理测量法 例如在宽缓磁异常的边缘或背景上 有次级异常呈串珠状 规则 地排列时 很可能反映了侵入体接触带上的矽卡岩型铁矿床的分布 3 异常所处的位置具优越的成矿地质条件 例如位于基性 超基性岩带的磁异常可能是岩浆矿床存在的反映 中酸性侵入体与碳酸盐岩层接触带及其附近的磁异常可能是矽卡岩型铁铜矿床的显示 4 在异常的评价中 还应特别注意对弱缓异常的研究工作 当矿体埋深较大时 往往表现为弱缓异常 而这正是当前找寻埋深较大的盲矿体的重要线索 我国从低缓异常的分析 研究中已取得了较好的找矿实效 在淮北 邯邢和莱芜等地新增了大量的铁矿储量 四 地球物理测量法 遥感遥测法又称遥感地质测量法 是综合应用现代的遥感技术来研究地质规律 进行地质调查和资源勘察的一种方法 它是从宏观角度 着眼于由空中取得的地质信息 即以各种地质体和某些地质现象对电磁波辐射的反应作为基本依据 综合其他各种地质资料 以分析判断一定地区内的地质构造和矿产情况 五 遥感遥测法 遥感遥测法是一种高度综合性的找矿方法 必须与地质学原理和野外地质工作紧密结合 才能获得丰富可靠的资料和正确的结论 遥感遥测法的技术路线是以成矿理论为指导 以遥感物理为基础 通过遥感图像处理 解译以及遥感信息地面成矿模式的研究 同时配合野外地质调查及验证和室内样品分析 以保证遥感找矿的有效性 遥感遥测具有视域开阔 经济快速 易于正确认识地质体全貌 对地下及深部成矿地质特征具一定的 透视 能力的特点 并能多层次 地表 地下 多方面 地质 矿产 获取成矿信息 五 遥感遥测法 遥感遥测法是现代高新技术在矿产勘查领域内应用的直接体现 从地质体物理信息的获取 数据处理和判译 直到最后形成各种专门性的成果性图件 整个过程涉及到了现代光学 电学 航天技术 计算机技术和地学领域内的最新科技成果 因此 与传统的找矿方法相比 遥感找矿法具有明显的优势和发展前景 但需要强调指出的是 迄今为止遥感方法并不是一种直接的找矿方法 其获取的信息多是间接的矿化信息 在矿产勘查工作中 必须与其它找矿方法相配合 才能最终发现欲找寻的矿产 五 遥感遥测法 遥感方法在矿产勘查工作中的具体应用主要有以下3方面 1 进行地质填图 遥感地质填图可以通过两个途径来实现 一是利用高精度摄影机或电视传真机直接摄制遥感图像 如航空照片 或是利用扫描器或传感器获取信息 并经专门的技术处理成图 如卫星照片 通过遥感填图可以较准确地了解各类地质体的宏观特征 校正地面勾绘时因野外观察路线之间人眼可视范围的局限性而造成地质界线推断的错误 并为常规地质填图提供重要的成矿地质信息 此外 应用雷达波束在常规地质填图难以实现的冰雪覆盖的高山区和沙漠地区填绘基岩地质图 利用红外技术填制不同种类的岩石分布的专门性图件 尤其是随着遥感配套技术的不断改进和提高 从不同的高度 航天 航空 不同的方面 地质 物探 化探 进行多层次 全信息的立体地质填图 五 遥感遥测法 2 研究区域控矿构造格架 总结成矿规律 遥感解译使用的卫星象片覆盖的范围大 概括性强 为人们宏观地研究区域控矿构造格架 总结成矿规律提供了有利的条件 遥感图像对于环形 线性构造及隐伏构造的判译尤为简捷准确 环形构造在遥感影像上常表现为圆形 椭圆形色环 色象等 结合地质特征分析可反映不同类型的成矿信息 通过研究区环形 线性构造的充分判译 可以较好掌握本地区内的控矿构造格架和矿床分布规律 如赣南西华山 杨眉寺地区 通过遥感图像解译发现区内的构造型式主要为一系列的线性及环型构造 并有规律地控制了区内与成矿有关的岩体及矿床的分布 图 五 遥感遥测法 五 遥感遥测法 五 遥感遥测法 3 编制成矿预测图 确定找矿远景区 这是遥感技术应用于找矿的直接例证 应用遥感技术进行成矿预测的关键是建立遥感信息地质成矿模型 即根据遥感影像特征和成矿规律研究程度较高的地区的成矿地质特征的研究 分析主要控矿因素和各种矿化标志 建立矿化信息数据库和遥感地质成矿模式 然后推广至工作程度较差的地区 通过类比 编制成矿预测图 圈定找矿靶区 指导矿产勘查工作 例如美国科罗拉多州中部贵金属和贱金属试验区 应用卫星影像分析了线性构造和环形构造后 确定了十个找矿远景区 并按成矿条件的优劣分为三级 经地面资料证实 有5个与已知矿区相符 图 五 遥感遥测法 五 遥感遥测法 例如美国科罗拉多州中部贵金属和贱金属试验区 应用卫星影像分析了线性构造 实线 和环形构造 虚线 后 确定了十个找矿远景区 并按成矿条件的优劣分为三级 据S M 尼科拉斯 1990 数字表示优先顺序 探矿工程法 又称工程揭露法 它是利用各种探矿工程揭露被松散沉积物掩盖的或地下深处的各种地质体 特别是矿体 和地质现象 以便查明地质矿产情况的一种找矿方法 探矿工程包括坑探工程和钻探工程 探矿工程是矿产勘查的主要技术手段 最大的优点是可以直接验证或观察矿体 坑探工程 人员可以自由出入 对矿体进行直接的观察 取样 编录 钻探 可以通过岩心对矿体进行观察和取样分析 六 探矿工程法 一 坑探工程在岩石或矿石中挖掘坑道 用于勘查揭露矿体或进行其它的地质勘查工作 根据使用条件和作用可以分为 1 探槽 TC 在地表挖掘的一种槽形坑道 探槽深度一般不超过3 5m 六 探矿工程法 探槽断面图h 探槽深度 h 探壁斜深 l 探槽口宽 b 探槽底宽 六 探矿工程法 探槽布置原则 应垂直矿体走向方向布置 尽量布置在勘探线上 只有这样才能了解矿体最大方向的变化 探槽分 主干探槽 长槽 和辅助探槽 短槽 2 浅井 QJ 由地表垂直向下掘进的一种深度和断面均较小的坑道工程 浅井深度一般不超过20m 断面形状可为正方形或圆形 六 探矿工程法 浅井布置形式图 a 缓倾斜浅井布置 b 陡倾斜井带石门 c 陡倾斜带岔浅井 1 残积岩 2 围岩 3 矿体 浮土 矿体 abc 3 平硐 PD 地表有出口的水平坑道 4 竖井 SJ 地表有出口的垂直坑道 5 斜井 XJ 地表有出口的倾斜坑道 用作运输 6 石门 SM 穿脉 CM 无出口的水平坑道 垂直矿体走向 穿脉 矿体中的那部分 石门 围岩中的那部分 7 石巷 SH 沿脉 YM 没有之间出口的水平坑道 沿矿体的走向掘进 不在矿体中掘进的那部分叫石巷 8 天井 TJ 暗井 AJ 没有直接出口的垂直坑道 9 上山 SS 下山 XS 没有直接出口的倾斜坑道 六 探矿工程法 竖井 斜井 平硐 穿脉 石门 上山或下山 沿脉 暗井 天井 石巷 用沿脉 穿脉 石巷 平硐勘查矿体 平面图 平硐 石巷 沿脉 用平硐和暗井圈定矿体 剖面图 平硐 穿脉 起探矿作用的坑道工程及其使用情况见下图 a h 剖面图 i j 平面图 a 急倾斜薄矿脉 沿脉探矿 b 缓倾斜薄矿层 沿脉探矿 c 急倾斜中厚矿体 沿脉带穿脉 d 缓倾斜中厚矿体 沿脉带小天井 e 急倾斜薄矿脉 天井探矿 f 缓及中等倾斜 薄及中厚矿体 斜天井探矿 g 缓倾斜薄矿脉 上山探矿 h 不规则矿体 盲中段辐穿探矿 i 厚大矿体 脉外沿脉 石巷 带穿脉 j 厚大矿体 脉内沿脉带穿脉 各水平坑道的断面规格 其形状一般为梯形或拱形 坑道净高不小于l 8m 矿车与坑道一侧的安全间隔为0 2 0 25m 人行道宽度为0 5 0 7m 水平坑道应有0 3 0 7 的坡度 弯道曲率半径应为小于矿车轴距7 10倍 斜井断面形状有梯形和矩形 净高不低于1 6m 必要时应作支护 坑道工程特别是地下坑道工程 3 9 由于成本高 施工困难 因此多用于矿床勘探阶段 在使用时应考虑矿床开采时的需要 六 探矿工程法 二 钻探工程钻探工程是通过钻探机械向地下钻进钻孔 从中获取岩芯 矿芯借以了解深部地质构造及矿体的赋存变化规律 钻进深度 对于固体矿产多为l00 l000m 钻探工程是主要的矿产勘查手段 主要类型有 1 浅钻垂直钻进的浅型钻 其钻进深度多在l00m之内 用以勘查埋深较浅的矿体 当涌水量大而无法用浅井勘探时 可采用浅钻 浅钻在矿点检查及物探化探异常的验证时经常使用 六 探矿工程法 2 深钻钻进深度300 l000m 用以勘查深度较大的矿体 可垂直钻进 也可倾斜钻进 在矿产勘查的不同阶段均可使用 但较多的是在详查及勘探阶段使用 在普查阶段也可布置少量的普查验证钻孔 六 探矿工程法 三 探矿工程在矿产勘查中的应用特点 揭露被覆盖或深部的地质现象的主要手段 成本高 施工复杂 在矿产勘查中 利用探矿工程主要解决的地质矿产问题是 揭露 追索和圈定矿体 矿化带 并进行采样 验证各种重要的物 化探异常 揭露实测地质剖面线上被松散沉积物掩盖的部位 揭露被松散沉积物掩盖的各种地质体及其相互接触关系 六 探矿工程法 一 勘查技术方法选择的影响因素各种勘查方法不仅有自己的使用条件和应用范围 而且都存在一定的局限性 因此在矿产勘查中 应根据工作地区的具体条件 选择一些行之有效的勘查技术方法互相配合 互相补充和互相验证 以便提高勘查效果 选择勘查方法的主要依据 勘查工作阶段 勘查区的地质条件和矿产特征以及自然地理条件 有时勘查的任务 人员配置和仪器设备等情况 对选择找矿方法也有一定的影响 七 影响勘查技术方法选择的因素 1 勘查工作阶段勘查阶段不同 工作区范围 工作精度要求 勘查程度及工作任务均有较大的差别 对勘查技术选择也不同 勘查阶段具有先后顺序 前一阶段勘查成果是后一阶段工作的基础 采用什么勘查技术方法及其合理配置组合 应充分考虑勘查对象的勘查程度 一定要勘查程序进行 不可超越阶段 七 影响勘查技术方法选择的因素 2 地质条件和矿产特征主要包括 区域和矿区地质特征 矿产种类 矿床类型 矿床和矿体地质特征 矿石的物质成分和结构构造 矿石和围岩的物理化学性质以及有用组分的赋存状态等 一定的区域地质条件 决定了区内可能存在的矿产种类及其矿床类型 不同矿产 不同矿床类型 决定了自己特有的成矿地质特征 矿体的外部形态和内部结构 矿石的物质成分和结构构造等 矿石和围岩的物理化学性质 决定了各种分散晕的形成和发育程度以及地球物理异常场的存在等 七 影响勘查技术方法选择的因素 3 自然地理条件自然地理条件主要包括 地貌地形特征 水系分布和发育情况 气候特征 各种成因的松散沉积物和植被的分布 发育情况等 地貌地形控制了基岩出露情况 松散沉积物和植被的分布 各种次生晕的形成和发育程度以及通行条件等 气候控制了土壤和植被的发育程度 地表水和地下水运动情况以及各种次生晕的形成和发育程度等 松散沉积物和植被的发育程度是基岩掩盖程度的标志 厚度较大的松散沉积层可贫化或掩盖次生晕 植物的生长发育过程可强化或扩大次生晕等 七 影响勘查技术方法选择的因素 二 勘查方法的综合应用各种勘查方法 实质上都是从某个方面来研究控矿地质条件或找矿标志的 因此在矿产勘查中 要想尽快地找到预期的矿床 并且不漏掉有工业价值的矿体 就必须合理地综合应用勘查方法 综合应用找矿方法应以地质为基础 这是因为选择勘查方法 必须依据要完成的地质任务和具体的地质条件 而且各种找矿方法所取得的成果必须结合地质条件和地质理论进行解释和评价 综合应用勘查方法 并不意味着选用的方法越多越好 必须因地制宜 合理地选用最有效的勘查方法 七 影响勘查技术方法选择的因素 所选用的各种找矿方法既要有合理的分工 充分地发挥各自作用 又要紧密地配合 相互补充 验证和对比 此外 综合应用找矿方法还要制定正确的工作步骤和程序 例如 遥感地质方法 航空物探方法 水系沉积物测量和重砂测量等 不仅具有效率高 受地形和通行条件限制较少 并且能够较快地圈出成矿远景区等优点 一般来说 这些方法都是在矿产勘查初期 先于其他方法在全区内开展工作 各种地面物化探方法 工程揭露法等 虽然具有较高的精度 但是工作效率相对较低 所受限制条件也较多 故这些方法多用于已知的成矿远景区 以便直接发现矿床和圈定矿体 因此 在具体工作中 以遥感遥测作为先导 地质填图为基础 地质地化综合剖面横切异常 物探确定矿体的地下延伸情况 地表探槽 近地表平硐 再进行钻探 七 影响勘查技术方法选择的因素