矿产资源勘查学-矿产勘查技术与方法.ppt

矿产勘查技术与方法,勘查技术方法的种类与作用,1,2,3,4,勘查技术方法的综合应用,矿产勘查技术方法概述,1 矿产勘查技术方法概述,一、概念：是泛指为了寻找矿产所采用的工作措施和技术手段的总称二、用途：实施的基本目的是获取矿化信息并通过对矿化信息的评价研究最终发现欲找寻的矿产,三、种类：（按其原理可分为五大类）传统地质方法（地质测量、砾石找矿、重砂找矿）地球化学方法（水系沉积物、土壤、岩石、水化学）地球物理方法（重力、地震、电法、磁法、放射性）遥感地质方法（航空、航天）工程技术方法（钻探、坑探）各类方法对地质体从不同的侧面进行研究，提取矿产可能存在的有关信息，并相互验证，以提高矿产的发现概率,1 矿产勘查技术方法概述,一、地质方法,包括传统的地质填图法、砾石找矿法、重砂找矿法(一)地质测量(填图)法（最基本方法）1.含义：基本原理：运用地质理论和有关方法，全面系统地进行综合性的地质矿产调查和研究，查明工作区内的地层、岩石、构造与矿产的基本地质特征，研究成矿规律和各种找矿信息进行找矿工作过程：据地质观察研究将地质现象客观地反映到相应的平面或剖面图上，即将地质特征填绘在比例尺相适应的地形图上，故称为地质填图法,2 勘查技术方法的种类与作用,一、地质方法,(一)地质测量法2.特点：基础性：各种技术方法中最基础的方法,因为本法所反映的地质矿产内容全面而系统,无论在什么地质环境下，寻找什么矿产，都要进行地质填图综合性：研究成矿地质条件也研究成矿标志,地质填图搞得好坏直接关系到找矿工作的效果 可靠性：通过直接观察获取地质现象的方法应用性：它具有直接找矿的特点，是一项很重要的综合性地质勘查工作,2 勘查技术方法的种类与作用,一、地质方法,(一)地 质 测 量 法,2 勘查技术方法的种类与作用,一、地质方法,(一)地质测量法 3.尺度及任务：小比例尺 1：100万1：50万 是在地质上的空白区或研究程度较低地区进行，小比例尺地质测量是一项综合性的找矿工作，主要目的是确定找矿工作布局 系统查明区域地层、岩石、地质构造特征，阐明区域构造演化历史系统收集区域矿产情报及矿点资料，对其中典型的有意义的矿点进行检查评价，阐明区域一般成矿特点分析该区的找矿地质条件及成矿标志，指出今后进一步工作的性质，拟定找矿工作布局,2 勘查技术方法的种类与作用,一、地质方法,(一)地质测量法 3.尺度及任务：中比例尺 1：20万1：5万 是根据小比例尺地质测量或根据已有地质矿产资料所确定的成矿远景地段以及已知矿区外围开展查明区域成矿地质条件、控矿因素、成矿标志，总结成矿规律，进行成矿预测，提出进一步找矿的有利区段对已发现的矿点进行检查评价，对其中远景较大者进行较详细的工作，并做出较确切的评价，明确是否进行详查或勘探对区域内所有在地表露出的矿点及矿体均应找到，并对其深部的含矿前景进行评价，特别是15万地质测量工作阶段必须做到，而且可配合其它方法，如物探、化探、钻探等，必要时可采用少量坑探手段进行揭露,2 勘查技术方法的种类与作用,一、地质方法,(一)地质测量法 3.尺度及任务：大比例尺 1：1万或更大 是在矿区范围内开展的精度较高的地质测量工作详细查明矿区内矿床形成的地质条件及矿化标志，特别要查明具体的控矿因素如控矿构造的类型及性质，控矿岩体赋存矿体的有利部位等总结矿化规律，提出矿产勘查的具体准则，明确寻找矿体的具体地段对已知矿床进行深入细微解剖，研究矿床的矿化类型、控矿因素、矿床形成机制，对含矿前景进行定性及定量预测大比例尺地质测量应结合其它各种技术方法所获得的信息，在矿区范围内开展隐伏矿体的勘查,2 勘查技术方法的种类与作用,一、地质方法,(二)砾石找矿法（较原始方法）含义：是根据矿体露头被风化后所产生的矿砾(或与矿化有关的岩石砾岩)，在重力、水流、冰川的搬运下，其散布的范围大于矿床的范围，利用这种原理，沿山坡、水系或冰川活动地带研究和追索矿砾，进而寻找矿床的方法特点：方法原始、简便易行适用条件：特别适用于地形切割程度较高的深山密林地区及勘查程度较低的边远地区的固体矿产的找寻工作分类：按矿砾的形成和搬运方式可分为河流碎屑法和冰川漂砾法，以前者的应用相对比较普遍,2 勘查技术方法的种类与作用,一、地质方法,(二)砾石找矿法1.河流碎屑法观测对象：以各级水系中的冲积砾石、岩块、粗砂为主要观测对象，从中发现矿砾或与矿化有关的岩石砾石逆流追索：然后逆流而上进行追索，连续地观察其形态、大小及磨圆度，并研究其物质成分和碎屑数量的变化情况，在两条河流的汇合处，要判别碎屑来源，一直逆流追索到砾石不再在河谷中出现山坡布网：直至发现含矿砾石发源的山坡，继而在山坡上布置比较密集的路线网，详细研究残、坡积层标绘推断：对发现的含矿碎屑或矿化碎块，应作标志，并填绘在地表图上，圈定其分布范围，推断原生矿床的位置,2 勘查技术方法的种类与作用,一、地质方法,(二)砾石找矿法2.冰川漂砾法是以冰川搬运的砾石、岩块为主要观察对象，其方法原理与河流碎屑法类似由于冰川堆积一般很厚、冰川运动的方向又并非始终如一，并且后一次冰川往往对前一次冰川沉积物有较大的破坏，因而冰川沉积规律难以掌握，故利用冰川漂砾寻找原生矿的效果欠佳,2 勘查技术方法的种类与作用,一、地质方法,(三)重砂测量方法（具有悠久历史的找矿方法）1.含义：是以各种疏松沉积物中的自然重砂矿物为主要研究对象，以实现追索寻找砂矿和原生矿为主要目的的一种地质找矿方法2.重砂矿物的机械分散晕形成机理：重砂矿物：矿源母体因表生风化作用改造而不断地受到破坏，化学性质不稳定的矿物由于风化而分解、而相对稳定的矿物则成单矿物颗粒或矿物碎屑得以保留而成为砂矿物，当砂矿物比重大于3时则称为重砂矿物,2 勘查技术方法的种类与作用,常见的重砂矿物,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。很多重砂矿物具有经济价值，如果其富集程度达到工业要求时便成为砂矿床。重砂矿物的组合与原生岩石的种类有关，例如自然铂、锇铱矿、铬铁矿、橄榄石、磁铁矿的组合与超基性岩有关。利用重砂矿物及其组合，可以推测砂矿中某种有用矿物存在的可能性，并可对原岩类型的确定和寻找原生矿床提供线索。,一、地质方法,(三)重砂测量方法2.重砂矿物的机械分散晕形成机理：机械分散晕：这些重砂矿物除少部分保留在原地外，大部分在重力及地表水流的作用下，以机械搬运的方式沿地形坡度迁移到坡积层，形成重砂矿物的相对高含量带，并与原地残积层中的高含量带一起构成重砂矿物的机械分散晕机械分散流：有些矿物颗粒进一步迁移到沟谷水系中，由于水流的搬运和沉积作用使之在冲积层中富集为相对高含量带，构成所谓的机械分散流,2 勘查技术方法的种类与作用,一、地质方法,(三)重砂测量方法 重砂矿物进行找矿的依据是重砂机械分散晕(流)的存在：,2 勘查技术方法的种类与作用,一、地质方法,(三)重砂测量方法3.找矿原理：重砂机械分散晕(流)的形成，是矿源母体遭受风化剥蚀的结果，重砂矿物经历了搬运、分选、沉积等综合作用，其分布范围较矿源母体大得多，故成为较易发现的重要找矿标志，经推本溯源，就可找到原生矿体,2 勘查技术方法的种类与作用,一、地质方法,(三)重砂测量方法4.找矿过程：找矿过程：是沿水系、山坡或海滨对疏松沉积物(冲积物、洪积物、坡积物、残积物、滨海沉积物、冰积物以及风积物等)系统取样，经室内重砂分析和资料综合整理，并结合工作区的地质、地貌特征、重砂矿物的机械分散晕或分散流和其他找矿标志等来圈定重砂异常区段，从而进一步发现砂矿床追索寻找原生矿床,2 勘查技术方法的种类与作用,一、地质方法,(三)重砂测量方法5.方法流程：.样品采集：(1)样品布置：水系法、水域法、测网法(2)采样方法：浅坑法、刻槽法、浅井法、和砂钻法.成果图：圈式法、符号法、带式法及等值线法.异常评价：,2 勘查技术方法的种类与作用,重砂测量中几个概念,全巷法是一种在坑探工程中的采样方法。其特点是当坑道在矿体中掘进时，随即把一定长度坑道内挖掘出的矿石全部作为样品（或者就地缩减后,取其中的一部分），故名全巷法。这种方法取得的样品质量大，运输和加工都很繁重，一般只在下列情况下采用：用别的采样方法不能得到为确定矿产质量或矿石品位所需样品的矿床，如云母、石棉、水晶、光学原料、金刚石和部分金、铂等矿床；研究矿产的选矿、冶炼或其他加工技术性能而需要大量的样品；检查其他采样方法的可靠程度。,掌子面掌子面是地下工程或采矿工程中的开挖工作面，是坑道施工中的一个术语，即开挖坑道（采煤、采矿或隧道工程中）不断向前推进的工作面，掌子面 不是一个固定的面，开挖面有掌子面、边墙面和拱顶面，确切地说是正对着您的那个不断向前移动的工作面，掌子面是民间的叫法，最早是从煤窑来的，老窑工门形容挖煤的工作面“只有巴掌大的地方”，时间久了就成了“掌子面”，后来也指隧道、井、矿等的作业面。,灰砂在天然重砂矿物淘洗分离过程中，轻矿物如长石、石英等大部分分离出去，而重矿物如磁铁矿、钛铁矿、绿帘石等在残余的砂中占二分之一以上，由于重矿物一般颜色较深，使砂样呈灰色，故称为灰砂。,尾砂在特定的经济技术条件下,将矿石磨细后选取有用成分后排放的固体矿物废料,经常含有一定数量的有用金属和矿物,可视为一种复合的硅酸盐和碳酸盐等矿物材料,尾矿中主要有用组分的含量称为尾矿品位。,(三)重砂测量方法,浅坑法浅坑法是以冲积物、坡积物和残积物为采取对象，以寻找原生矿床为主要目的。目前多采用在一个取样点运用“一点多坑法”的方式进行采样，以增强样品的代表性。取样深度视取样对象而定，一般对冲积层取样深度以20-50cm为宜，坡积层取样深度可在腐殖层以下20-50cm，残积层取样深度决定于残积层厚度，样深均应达到基岩顶部，取样原始样品重量要求为20-30kg，以保证获得20g灰砂为准。,(三)重砂测量方法,重砂测量采样方法：浅坑法 刻槽法 浅井法 砂钻法,刻槽法刻槽法是用于阶地重砂取样，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。,(三)重砂测量方法,浅井法浅井法是当冲积层、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是深度5，10，15，20cm不等，宽度一般为0.5-1m。,(三)重砂测量方法,(三)重砂测量方法,砂钻法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0.2-1m不等，应视具体矿产种类而定。如砂金矿以为好，砂锡矿以0.5-1m为好、砂钻法取样主要运用大口径冲击钻。,一、地质方法,(三)重砂测量方法5.特点及适用条件：特点：我国远在公元前两千年就用以寻找砂金。由于重砂法应用简便、经济而有效，因此现今仍是一种重要的找矿方法适用条件：主要适用于物理化学性质相对稳定的金属、非金属固体矿产寻找工作如自然金、自然铂、黑钨矿、白钨矿、锡石、辰砂、钛铁矿、金红石、铬铁矿、钽铁矿、铌铁矿、绿柱石、锆石、独居石、磷钇矿等金属、贵金属和稀有、稀土金属和金刚石、刚玉、黄玉、磷灰石等非金矿产重要的固体矿产地如夹皮沟金矿、赣南的钨矿、山东的金刚石、湖北、广东、广西的汞矿等都是用重砂法首先发现,2 勘查技术方法的种类与作用,一、地质方法,(三)重砂测量方法6.应用：重砂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人工重砂法：是直接从基岩及某些新鲜岩石或风化壳采取样品，以人工方法将样品破碎，从而获取其中的重砂矿物进行研究是在自然重砂法的基础上发展起来的，并代表了重砂法的发展方向。通过对人工重砂矿物的研究，重砂法不仅用于直接找矿工作中，提供有用的矿化信息，而且可以进行地层划分、岩体对比，研究矿床成因，总结成矿规律，配合有关资料进行成矿预测等,2 勘查技术方法的种类与作用,一、地质方法,(三)重砂找矿方法5.特点及适用条件：特点：我国远在公元前两千年就用以寻找砂金。由于重砂法应用简便、经济而有效，因此现今仍是一种重要的找矿方法适用条件：主要适用于物理化学性质相对稳定的金属、非金属固体矿产寻找工作如自然金、自然铂、黑钨矿、白钨矿、锡石、辰砂、钛铁矿、金红石、铬铁矿、钽铁矿、铌铁矿、绿柱石、锆石、独居石、磷钇矿等金属、贵金属和稀有、稀土金属和金刚石、刚玉、黄玉、磷灰石等非金矿产重要的固体矿产地如夹皮沟金矿、赣南的钨矿、山东的金刚石、湖北、广东、广西的汞矿等都是用重砂法首先发现,1 矿产勘查技术方法,原生晕：指在成岩成矿作用的影响下，在矿体附近围岩中所形成的局部地球化学原生异常地段。次生晕：指在表生作用下，由于矿床或其原生晕的表生破坏、元素的迁移，在矿体及其原生晕的附近疏松覆盖物中形成的次生地球化学异常地段。次生晕能在一定条件下反应矿床即原生晕的存在。,二、地球化学测量法,二、地球化学测量法,(一)概念和原理1.含义：(又称地球化学探矿法，简称化探)地球化学测量法是以地球化学和矿床学为理论基础，以地球化学分散晕(流)为主要研究对象，通过调查有关元素在地壳中的分布、分散及集中的规律达到发现矿床或矿体的目的的一种找矿方法2.原理：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，所以地球化学测量法对寻找隐伏矿床或盲矿体非常有效,2 勘查技术方法的种类与作用,主要化探方法的应用及地质效果*,二、地球化学测量法,(一)砾石找矿1.含义：(又称地球化学探矿法，简称化探)地球化学测量法是以地球化学和矿床学为理论基础，以地球化学分散晕(流)为主要研究对象，通过调查有关元素在地壳中的分布、分散及集中的规律达到发现矿床或矿体的目的的一种找矿方法2.原理：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，所以地球化学测量法对寻找隐伏矿床或盲矿体非常有效3.种类：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，4.应用：地球化学测量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，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,2 勘查技术方法的种类与作用,二、地球化学测量法,(二)应用和种类3.应用：地球化学测量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，方法的应用途径也从单一的地面发展到空中、地下、水中等4.种类：地球化学方法本身也从单一的土壤测量（次生晕）发展为分散流、岩石地球化学测量（原生晕）、水化学、气体测量等,2 勘查技术方法的种类与作用,二、地球化学测量法,(一)砾石找矿1.含义：(又称地球化学探矿法，简称化探)地球化学测量法是以地球化学和矿床学为理论基础，以地球化学分散晕(流)为主要研究对象，通过调查有关元素在地壳中的分布、分散及集中的规律达到发现矿床或矿体的目的的一种找矿方法2.原理：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，所以地球化学测量法对寻找隐伏矿床或盲矿体非常有效3.种类：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，4.应用：地球化学测量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，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,2 勘查技术方法的种类与作用,二、地球化学测量法,地球的化学元素最初的来源？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水化学测量气体地球化学测量生物地球化学测量,地球的化学元素从哪里来？,一般认为大约在150亿年以前，所有的天体物质都集中在一起，密度极大。温度极高，被称为原始火球。这个时期的天空中，没有恒星和星系，只是充满了辐射。后来由于某种未知的原因，原始火球发生了大爆炸，组成火球的物质飞散到四面八方，随着物质的膨胀和冷却，宇宙开始了自身的演化历史。,如果将原始大爆炸视为时间零点，则宇宙的发展历史可以粗略地划分为若干阶段，从爆炸到10-43S，宇宙温度大于1032，至今科学家们仍不清楚这一阶段字宙的状况。因此称其为神秘的头10-43S，接下来10-43到10-33S，宇宙温度迅速降至1027。字宙中充满了夸克、电子、中微子、光子和胶子这5种最基本的粒子，在这些量子中，夸克多于反夸克，过剩的夸克变成后来组成星系、星球和行星的基本原料。,从10-33-10-6S仍然是一个十分重要的阶段，由于温度降低到1013，夸克得以互相结合形成质子和中子。这时的宇宙是由电子、光子、中微子、质子和中子的稠密气体组成的。大约3分钟后，宇宙的温度降至109，质子和中子相互碰撞并结合形成最简单的氢原子核和氦原子核。大约在30万年后，字宙进入原子时代，此时的宇宙温度足以使氢原子核和氦原子核能够借助电引力捕捉周围运动的电子。从而形成氢原子或氦原子。再往后约10亿年氢原子和氦原子凝聚成恒星、星系和星系团，宇宙进入今天以物质为主体的时代。,红移现象是证据,在威尔逊山天文台利用当时世界上最大的2.5m反射望远镜，测量了仙女星座18个星系的运动速度以及这些星系到地球的距离。结果发现所有这些星系的光谱都有红移现象。这些红移现象正是一种多普勒效应：远离我们而去的光光源发出的光、我们收到时会感到其频率降低，波长变长。出现光谱线红移即光谱线向长波方向移动的现象。如同远离我们而去的列车发出的汽笛声，我们听到时会感到其频率降低，音调变低的现象一样。由此红移反映了这些星系相对于地球正在远去，与地球的距离正在增加，根据多普勒效应可以通过红移的多少计算这些星系退行的速度。,在宇宙大爆炸之初，宇宙中化学元素的种类极为单一，主要由氢原子和少量的氦原子所组成，其他元素都形成在恒星演化的各个阶段。这是因为恒星从元素的核反应中获得辐射能以维持其演化，而元素的核反应类型又取决于恒星的演化程度及其所能提供的反应温度。从原始星云中诞生的恒星首先进入主星序阶段。所有的主序星核心都在燃烧氢，把氢变成氦。一巨氦燃烧殆尽，恒星将进入红巨星或红超巨星阶段，这一阶段以燃烧氦，生成碳和氧为特征。氦聚变反应结束后，恒星则进一步演化到，星球的核反应更强烈。发生了碳、硅的聚变反应。完成这一阶段的核反应后，恒星或者经过“行星状”星云区，成为白矮星和黑矮星而走向死亡，或者变成超新星爆发。恒星物质被抛入字宙成为星云，重新走上早期恒星的演化道路。这些星云物质也很稀薄，温度也很低，然而与原始星云相比却有一个重大的不同:新的星云中有重原子核了。,太阳及行星是由弥漫的星际物质-太阳星云凝聚而成的，太阳星云是某颗超新星爆发后的产物，呈透镜状，中心为原太阳，外部为星云盘，星云绕原太阳旋转。后来原太阳逐渐收缩成现在的太阳大小。,太阳辐射控制了整个星云盘的温度分布。其中靠近太阳的部分，即类地行星区域温度最高。氢和氦等挥发性物质蒸发，被太阳光压和太阳抛射出的物质驱逐出太阳系。所以在该区域类地行星都比较小，密度较大，组成物质以Si、Fe、Mn等及其氧化物为主。而在外部行星区域温度低，轻元素及挥发性组分逃逸得较少，因此形成的行尾都比较大，密度则相对较小，组成物以H、He、O、N、C为主。外行星的组成与太阳极为相似。,原始的太阳星云是由气体和尘粒组成，尘粒的半径约为10-5cm，星际尘粒在绕原太阳旋转过程中相互碰撞、聚合，进而形成直径为10-106m的星子。在星云盘中，靠近原太阳的星云主鉴由难熔的金,属F，Fe，Ni及其氧化物所组成，随着与原太阳距离的增加，星子的化学组成逐渐被Mg和Fe的硅酸盐以及水、甲烷、氨以及其他的挥发组分的冰所组成。在地球形成之初由金属Fe和Ni的氧化物星子加积而成地核，然后Fe，Mn只硅酸盐星子覆盖在地核之上。随着地球的长大，在星子捕获产生的热和放射性同位素衰变产生的热的作用下，地球发生融化井在重力的作用下分层。地球增生的最后阶段是挥发性星子的加积作用，这类星子由水、甲烷、氨的冰组成。形成于星云盘的外围。这类冰状星子增生到地球表面以后，很快蒸发成以水和其他挥发分组成的稠密大气圈。随着地球的冷却，从4*109年前开始大气圈中的水汽逐渐凝结为海洋。正是这些海水在地球上形成各种地质作用，并且产生r生命。,测线测点,化探取样,B层采样,分散流采样,