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礦產勘查工程技術(手段)

(壹)探礦工程

壹般所稱的探礦工程包括鉆探和坑探兩大類。新中國成立後,為滿足國家經濟建設對礦產資源的需求,50年代,探礦工程有了長足的發展,先後在本省組建的20多支勘探隊,都配備了蘇聯的手把式鉆機,推廣當時蘇聯壹整套鉆探施工管理辦法和生產技術工藝,鉆進深度可達五六百米。坑探工程也由人工掘進向半機械化前進了壹步。但到了50年代末,由於片面追求速度,地質勘探隊內強調以鉆探為龍頭,忽視鉆探施工的目的性,忽視鉆探本身的工作質量,忽視技術進步,使探礦工程的效益和技術進步受到影響。1962年,鉆探技術改造開始得到重視,引進了瑞典油壓鉆機,推廣了YN-7型雙管鉆具、內管半合式及噴射式反循環鉆具,鉆頭磨料以鋼粒代替了鐵砂。鉆進操作由手把式給進改為手輪給進,機械轉動由中間軸皮帶帶動改為聯軸機直接轉動,人工扭管改為機械扭管,不停車倒桿等等,提高了鉆探效率和質量,減少了不安全因素。在坑探工程方面,開始使用機械打眼,機動濕式鑿、通風和軌道運輸等設備,改善了勞動條件,提高了掘進效率。1966年,省地質局第九地質隊采用加固500型鉆機,鉆進深度達1000多米,為發現大紅山鐵礦做出了貢獻。1965年,省地質學會成立探礦工程專業委員會,收到鉆探專業的論文21篇,坑探專業的論文14篇,其中,李偉男的《關於保持巖、礦心原生結構問題的探討》,歐陽申的《地質勘探坑探機械化的探討》,反映了當時探礦工程的技術水平。60年代後期,即“十年動亂”的前半期,探礦工程基本處於停產狀態。70年代初,省地質局第九地質隊開始推廣使用金剛石小口徑鉆進工藝,為解決磁性礦體中的鉆進、小口徑鉆孔測斜問題,研制成功小口徑測斜儀。第十四地質隊在藍石棉礦區鉆探中,試驗分支定向鉆孔,多點取心,以鉆代坑,對加快勘探速度起了顯著作用。在鉆孔護壁方面,開始采用化學處理劑,以及低固相、不分散和潤滑劑等沖洗材料。

1979—1985年,金剛石(鉆頭)鉆探、沖擊回轉鉆探、定向鉆探等多種技術得到廣泛應用。坑探工程在推廣使用“三線二鉆”(三線指中深坑道、短淺坑道、淺井機械化作業線;二鉆指取樣鉆、坑道鉆)的同時,推廣了定向爆破、噴描支護、非電導爆等技術。這壹期間,探礦工程技術可概括為五個大轉變,即:鉆探磨料從硬質合金、鋼粒為主向硬質合金、金剛石、金剛石聚晶壓塊為主轉變;鉆探設備從手把式老系列設備向具有高、低及常速鉆機、變量泵、輕變鉆塔轉變;鉆井液從高固相細分散向低固相非分散和無固相轉變;鉆探工藝從單壹回轉正循環向多種鉆探工藝轉變;坑探從手工作業向單項作業機械化和綜合機械化轉變。巖心鉆、取樣鉆、水文水井鉆、工程地質鉆、砂鉆、石油鉆均具備,構成了壹個較完整的系列。金剛石鉆頭鉆探、繩索取心鉆探、定向鉆探和坑探機械化的配套程度正在提高。1980年,雲南石油勘探指揮部在滇東壩林構造上鉆進壹口深井,深4435米,是本省境內已完成的最深井,也可代表這個時期的鉆探技術水平。

在探礦技術開發研究方面,也有較大進展。1982—1985年,省地礦局劉國經研制的SX54-Ⅲ型液動沖擊器和LZF-1型提引水龍頭,構思獨特,結構簡單。沖擊器屬國內首創,經過生產試驗,比普通回轉鉆進平均小時提高效率30%-50%,回次進尺提高50%左右,進尺的單位成本有不同程度降低。水龍頭密封性能好,不僅是沖擊器的配套設備,而且是壹種適用範圍寬的鉆探通用設備。正在研制的軟土取土器,已取得了較好的使用效果。

(二)地球物理探礦

新中國成立後,隨著地質礦產事業的發展,物探工作相應發展。1954年,地質部地球物理探礦處在個舊(五○壹隊)建立物探專業隊,承擔個舊礦區及其外圍的磁法、直流電法勘探。1956年,地質部組建西南物探大隊,個舊物探隊歸屬該大隊,為三○壹隊;同時,三壹壹隊在武定,三壹三隊在墨江從事物探;1958年,在此基礎上改組成昆明物探大隊,1959年下放給省地質廳。除原有地面磁法、直流電法勘探外,增加了重力勘探、放射性測井等工種,並配合部物探局九○四隊、九○二隊開展航空物探。冶金、石油、煤炭等部門的地質單位也先後組建了物探專業隊。1970年,石油工業部在雲南成立石油勘探指揮部,由四川調入兩個地震勘探隊組成雲南石油地震大隊,尋找油氣。1973年,中國人民解放軍00933部隊成立水文物探排。1983年,省地礦局物探隊改稱地球物理地球化學勘查隊(簡稱物化探隊),增加了地球化學勘查項目。

1.磁法勘探

50年代以引進西德懸絲式磁力儀和蘇聯M-2刃口式磁力儀為主。在個舊錫礦、武定至羅茨壹帶的鐵礦、與超基性巖有關的銅鎳礦的勘探中,磁性勘探取得顯著的效果。1958年九○四航空物探隊在紅河以東開展航空磁測,到1985年底實際完成控制面積29.7萬平方公裏,發現了壹批重要的找礦信息。60年代以來,國產懸絲式垂直磁力儀代替了進口刃口式和懸絲式磁力儀,地面磁法勘探得到廣泛應用,航空磁測異常得到檢查和驗證。1965年在羅茨溫泉探到隱伏富鐵礦,1966年在新平大紅山探到火山巖型隱伏大鐵礦,1971年在景洪大猛龍發現鐵礦多處,1979年在彌渡金寶山發現鉑鈀礦,磁法物探均起了壹定的作用。

2.重力勘探

1954年,五○壹隊在個舊開始對重力勘探進行試驗,1959年才正式使用。1959—1961年,石油工業部貴州石油勘探局雲南大隊做1∶100萬重力測量,除滇西北和滇西部分地區外,控制面積達31萬平方公裏。當時,省地質廳物探隊在羅平、曲靖、丘北等地,開展1∶10萬到1∶20萬重力勘探,尋找油氣構造。1964年以來,重力勘探以普查鹽類礦產為主,先後對思茅中生代盆地的景谷、江城、磨黑、猛臘4個含鹽帶以及楚雄中生代盆地的牟定、大姚等地開展1∶20萬重力測量,面積達12440平方公裏;發現130多個重力負異常,推斷有74個為含鹽地質體所引起;鉆探驗證24個,有22個見鹽。配合地質,先後發現了江城、猛臘、安寧等大鹽礦。實踐證明,利用重力勘探找鹽是很有效的。1979年,省地質局物探隊在全省建立了11個壹級重力基準點,以昆明機場國家基本重力點(A)為起算點,進行了各點聯測;1980—1982年又在滇西北對近11萬平方公裏的空白區作重力測量掃面,經統壹改算,為編制完整的全省重力異常圖打下了基礎。1983年開始轉入1∶20萬區域重力測量,現已完成建水、東川兩個圖幅。

3.電法勘探

1954年,地質部物探處五○壹隊在個舊錫礦區的老廠、卡房、白泥洞、普雄等地應用自然電場法尋找錫多金屬礦,完成1∶1萬比例尺勘查面積158平方公裏,因探測深度很有限,故應用範圍很窄。1958年以來,省地質局物探隊應用充電法、電剖面法探測金屬礦,效果較好,如在金平白馬寨銅鎳礦區,找到了Ⅲ號礦體,使全礦儲量增長80%以上;1965年,利用電法(四級剖面法)圈定隱伏爆發角礫巖簡,以配合尋找金剛石;以及垂向電測深法確定鹽礦體頂面埋深,與鉆探的結果基本壹致。70年代初,電法找水得到廣泛應用。省地質局物探隊在賓川、祥雲幹旱壩區采用電測深探水打井,出水(成井)率達90%以上。1973—1975年,煤炭壹九九、壹四三地質隊組建了二個電法勘探分隊,利用電測深法探測第三系盆地基底和找水位,效果明顯。1977年,在有色金屬礦普查中推廣激發極化法,先後在羅茨找銅、騰沖找錫、蒙自白牛廠找銀-多金屬礦。實踐說明,此法受地形影響小,適用於山區,探測金屬硫化礦效果明顯。

4.地震勘探

1970年,雲南石油勘探指揮部首次在楚雄盆地、景谷盆地進行地震勘探試驗。1971年,采用磁帶地震儀代替光點式地震儀,在羅平、牟定開展以多次覆蓋為中心、配合激發方式與組合檢波試驗,取得了較大進展;但由於采用直線復蓋方法未能根本解決山區的地震勘探問題。1978年,在南盤江壩林背斜構造上,改用彎曲測線多次復蓋方法和電算處理,野外使用24道地震儀組合為48道儀接受,取得了較好效果,初步摸索出壹套比較適合山區特點的地震勘探技術方法。經過在楚雄盆地、昆明盆地、丘北—師宗等地的地震勘探實踐,對這些盆地的地質構造基本查清,為石油鉆探提供了資料。1983—1984年,雲南煤田地質勘探公司與湖南煤田地質勘探公司合作,在昆明盆地進行了煤田地震勘探,對盆地地層、基底構造獲得壹批資料。

5.放射性物探

1955年,地質部三局三○九隊開始沿省內主幹公路進行汽車伽馬概查。1956年,成立地質部三局二○九隊雲南隊,技術上接受蘇聯專家指導,開展鈾礦地質工作。1958年,地質部三局二○九隊改稱第二機械工業部三局二○九隊,其航測隊從事雲南航空放射性測量。地質部九○二隊在滇東、滇中開展航空磁測的同時,也做了1∶20萬航空伽馬測量,發現了壹批放射性異常。1966年,二機部中南二○九隊九分隊調來雲南從事鈾礦地質勘查,找礦手段主要是放射性物探;至今已探明了壹個大型鈾礦床和多個中、小型鈾礦床。

6.鉆井物探(井中物探)

1956年,西南地質局在雲南首先於宣威寶山、祿豐壹平浪煤田勘探中推廣應用井中物探,主要是電測井,有時還進行放射性測井。由於電測儀和放射性測井儀靈敏度低,性能不穩定,所得成果具多解性,往往還要通過井壁(放炮)取心驗證。1965年,采用JBC-2型輕便全自動測井儀和仿蘇PAPA放射性測井儀,測井質量提高。特別是1971年改用靈敏、穩定、輕便的TFS-1型放射性測井儀,為開展自然伽馬和伽馬伽馬方法測井創造了條件,能夠準確判定煤層厚度,減少了井壁取心。井中物探使用的方法是:(1)視電阻率電位與梯度法;(2)三級側向電流法;(3)接地電阻梯度法;(4)伽馬伽馬法;(5)自然伽馬法。上述方法在煤田測井中可根據煤層結構特征及圍巖性質,選擇使用。80年代中期,煤田地質系統的井中物探技術,日臻完善,方法綜合化,由於技術進步,成果精度進壹步提高,逐步由定性向定量發展。

除煤田井中物探外,1965年地質部物探研究所在鹽礦鉆井中(如江城猛野井鉀鹽礦),還開展了能譜測井技術試驗,70年代初投入使用。該技術除測定鹽層厚度外,還可測出K2O>3%、厚度>0.5米的鉀鹽礦層。1971年,省地質局物探隊開始在滇中幾個鐵礦勘探區推廣三分量磁測井技術,采用國產JSZ—Ⅰ、Ⅱ型三分量磁力儀。

(三)地球化學勘查探礦

雲南省地球化學勘查(以下簡稱化探)工作始於1954年,首先是地質部的五○壹隊在個舊壹帶開展找錫礦、錳礦。1958年以後,省地質局區域地質測量隊在1∶20萬區域地質調查中順便進行了路線土壤測量。物探隊伍當時在開展有色金屬物探工作時,把化探作為壹種主要的輔助方法。由於測試落後,分析靈敏度和精度、準確度很低,找礦效果不明顯。1979年,配合尋找錫礦,省地質局物探隊在中甸、騰沖、耿馬、峨山、文山等地,開展大面積化探,發現了騰沖小龍河、上山寨、夾谷山及石屏小塔頂等錫礦遠景區。1982年,省地質局物探隊學習推廣河南省地礦局痕量金化學光譜分析方法,使化探分析金的靈敏度達到0.001—0.0003ppm,接著就對哀牢山北段化探樣進行組合分析,發現了33個金異常,使本區金礦普查迅速打開局面。同時,為提高分析精度和探測效果,還建立了13個水系沈積物二級標準樣和7個由不同基質成分組成的二級金標樣;編制了《雲南省景觀地球化學圖》,將全省劃分為7個不同類型的地球化學景觀區,這對研究不同景觀條件下地球化學元素分布、分配、遷移、富集規律,選擇化探的方法技術建立起初步基礎。1983年,省地礦局物探隊設立化探分隊,改隊名為地球物理地球化學勘查隊,同時在局屬地質大隊和區域地質調查隊中也設立了物化探分隊。接著,按國際分幅的區域化探掃面工作全面展開,采用先進儀器設備,分析測試39種元素,靈敏度比過去半定量分析提高2—10倍,個別元素提高50—150倍。由此,化探水平進入了壹個新層次。

(四)巖礦測試實驗技術

新中國成立後,巖礦測試實驗隨著地質事業的發展而充實壯大。1954年,西南地質局五○壹隊由於偏光顯微鏡及費氏臺技術的學習和引進,對礦物晶體的光學常數測定及礦物鑒定技術提高了壹大步。1956年,雲南省地質局建局籌備階段就組建了實驗室,配備了光譜分析儀、X光機、差熱分析儀等,對提高測定速度、壹次性測定多種元素及解決疑難礦物鑒定發揮了重要作用。1966年,省地質局為實驗室引進日本Geigerflaxs型X-螢光光譜儀,能直接測定巖礦樣品。1969年,省地質局第三地質隊對元謀貧鉑礦的綜合利用提出新方法,通過作為鈣鎂磷肥的原料,使爐渣中的鉑族元素及銅鎳品位比原礦石提高10倍,(實驗室法)解決了貧鉑礦石利用問題。雲南省煤炭工業管理局化驗室在褐煤中萃取褐煤蠟中試成功,為綜合利用褐煤提供壹條新路子。1976年,省地質科研所引進西德CM5-3型質譜儀主機,為測定1977年吉林“隕石雨”的隕石年齡及我國震旦系-寒武系界線年齡提供了可靠數據。1981年,該機又裝置了數字處理系統,分辨能力、測試精度和效率大幅度提高,在國內處於先進水平。之後西南有色地質研究所也引進了壹些大型儀器設備。1979年,省地質局實驗室胡文範等研制成“高頻感耦等離子光源固體粉末送樣裝置”,將發射光譜分析中溶液試樣,改為固體粉末送樣,樣品霧化率達到70%,粉末均勻穩定,靈敏度較弧光源提高約1—3個數量級。1980年,省地質局區調隊羅家驤研制出《顯微鏡下常見透明礦物鑒定指南》,該成果可直接對照出560種透明礦物,適合野外鑒定礦物使用。省地質局實驗室施家辛、江鑫培研制成功“多用三軸旋轉針臺”,為測定礦物光學常數提供壹種比費氏臺容易掌握的簡便裝置。二機部中南二○九隊第九隊顧孝發發現壹種鈾酰鉬酸鹽新礦物,命名為騰沖鈾礦,獲國際礦物學協會承認。1982年,省地礦局實驗室先後引進美國制P—E4000原子吸收分光光度計、日制D/MAXMA型晶體粉晶X-射線衍射儀、JSM-35CF型掃描電子顯微鏡(X-射線波譜儀)和美制PV9100型X-射線能譜儀及其X螢光光譜、紅外光譜等大型設備,反映雲南省地礦測試實驗裝備的當前水平。1984年,施家辛在西盟錫礦的壹塊標本中發現磷酸鉍新礦物,命名為“西盟石”,有待國際礦物學組織審定。至今,由於新技術、新方法的引進和應用,本省礦物巖石的鑒定測試已進入微觀鑒定和痕量分析的新階段。

(五)其他

70年代初,省地質局第二區調隊開始應用航片於地質調查,對區域地質調查速度的提高效果明顯;1979年,省地質科研所鑲嵌成雲南省衛星遙感圖象,為利用衛片解釋區域構造創造了方便。1980年,省地質局物探隊應用航測技術敷設探測網試驗成功,改變了常規方法,提高工效3—4倍。1983年,省地質科研所建立遙感地質站,配合工程地質勘察和地質找礦,利用四川省地礦局成都遙感站處理系統進行圖象數字處理,使遙感的判讀分析提高了壹步。“六五”期間,武漢地質學院配合雲南省地礦局第四地質大隊對騰沖錫礦帶開展遙感、構造分析、物化探綜合方法尋找隱伏礦體的研究,有壹定的成效。

1972年,省地質局開始普及數學地質和應用電算技術;1983年在物探隊建立電算站,配備了高中檔微型計算機3套。如DuAl—6800 83/80微機系統,配有4個終端,可進行多道作業;X—Y繪圖儀,可繪制多種地質、物化探圖件。與此同時,局成立計算中心,測繪隊和測試中心(原實驗室)配備了中檔微型計算機,初步形成省地礦局的計算系統;先後開展了CS-3機和TP—801單極機加普通音頻錄機之間雙向信息傳轉研究,及其CS-3微型機解析空中三角測量程序、IBM—PC機平面控制網設計和平差程序研究。微機排版、礦產儲量數據庫存、區域化探數據處理及自動化成圖等軟件的開發研究,為地質工作及有關生產解決了實際問題,提高了工作效率和質量。

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