建立“空-地-井”協(xié)同立體勘查技術(shù)體系，探測(cè)深度提升至2000米，山東富鐵礦找礦實(shí)現(xiàn)突破

礦石能被磁鐵直接吸起，首個(gè)億噸級(jí)富鐵礦出現(xiàn)了！

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日前，山東省自然資源廳完成齊河-禹城地區(qū)富鐵礦勘查資源量評(píng)審認(rèn)定，該區(qū)成為新一輪找礦突破戰(zhàn)略行動(dòng)以來(lái)全國(guó)首個(gè)億噸級(jí)富鐵礦資源基地，開(kāi)創(chuàng)了深覆蓋區(qū)尋找富鐵礦的先河。全國(guó)首個(gè)億噸級(jí)富鐵礦被探獲的背后，與山東建立深覆蓋區(qū)“空-地-井”協(xié)同立體勘查技術(shù)體系密不可分。

“能被磁鐵直接吸起，足見(jiàn)這鐵礦的品位之高。”1月23日，在山東德州禹城市的李屯地區(qū)楊圈鐵礦普查項(xiàng)目鉆探現(xiàn)場(chǎng)，山東省煤田地質(zhì)規(guī)劃勘察研究院地下空間探測(cè)事業(yè)部主任沈立軍拎起一條磁鐵，一塊鐵礦石牢牢吸附其上，隨著磁鐵的擺動(dòng)微微搖晃。

日前，山東省自然資源廳宣布，在齊河-禹城地區(qū)探獲的富鐵礦資源量累計(jì)達(dá)1.04億噸。這是新一輪找礦突破戰(zhàn)略行動(dòng)實(shí)施后誕生的全國(guó)首個(gè)億噸級(jí)富鐵礦資源基地。該區(qū)域富鐵礦資源分布面積廣、礦體厚度大、礦石品位高，屬于國(guó)內(nèi)極為罕見(jiàn)的高品位富鐵礦類型。

在探尋富鐵礦的過(guò)程中，山東省煤田地質(zhì)規(guī)劃勘察研究院成立深覆蓋區(qū)富鐵礦找礦創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，創(chuàng)建了“禹城式”矽卡巖型富鐵礦找礦模式，建立深覆蓋區(qū)“空-地-井”協(xié)同立體勘查技術(shù)體系，成功破解了富鐵礦找礦難題，助力新一輪找礦行動(dòng)取得重大進(jìn)展。

兩年勘探首鉆見(jiàn)礦

“齊河-禹城地區(qū)探獲富鐵礦，有助于緩解國(guó)內(nèi)鋼鐵產(chǎn)業(yè)鐵礦石來(lái)源保障壓力，增強(qiáng)我國(guó)在全球鐵礦石資源市場(chǎng)的話語(yǔ)權(quán)。”山東省地質(zhì)調(diào)查院總工程師李秀章介紹，近年來(lái)，我國(guó)鐵礦石對(duì)外依存度較高，2023年進(jìn)口量達(dá)11.79億噸，占全國(guó)鐵礦總需求的80%以上。

富鐵礦是我國(guó)緊缺的戰(zhàn)略性礦產(chǎn)資源。然而受富鐵礦成礦理論和找礦方法限制，我國(guó)以往找礦工作主要圍繞淺部礦體就礦找礦和查證高磁異常，一直無(wú)法取得明顯突破。

2013年，山東省煤田地質(zhì)規(guī)劃勘察研究院組建深覆蓋區(qū)富鐵礦找礦創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)(以下簡(jiǎn)稱“創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)”)，從省級(jí)地質(zhì)勘查項(xiàng)目“山東省齊河縣潘店地區(qū)鐵礦調(diào)查評(píng)價(jià)”出發(fā)，啟動(dòng)深覆蓋區(qū)低緩航磁異常查證工作，自此開(kāi)啟了一段新的征程。

從春灌后濕滑的麥田地，到暑氣蒸人的玉米地，再到寒風(fēng)凜冽的冰天雪地，創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)扛著儀器踏遍628平方千米調(diào)查區(qū)的每個(gè)角落，采集了近15萬(wàn)個(gè)測(cè)量點(diǎn)的物探數(shù)據(jù)，深入研究了596個(gè)鉆孔數(shù)據(jù)和300余千米的地震勘探信息。2015年，創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)確定了齊河-禹城地區(qū)富鐵礦勘查首鉆ZK1鉆孔位置，于地下1157米處發(fā)現(xiàn)厚達(dá)119.67米的富鐵礦體。

“我們把這件事當(dāng)成事業(yè)來(lái)追求。”沈立軍說(shuō)，“齊河-禹城地區(qū)首鉆見(jiàn)礦時(shí)，創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)的成員激動(dòng)地掉下了眼淚。”

深入地下2000米“撈針”

齊河-禹城富鐵礦勘查，最大難題在于“巨厚覆蓋層對(duì)地球物理信號(hào)屏蔽嚴(yán)重、磁鐵礦體形體復(fù)雜定位難”。在該地區(qū)已見(jiàn)礦的27個(gè)鉆孔中，有21個(gè)位于地表1000米以下，尋找難度無(wú)異于大海撈針。要想實(shí)現(xiàn)“探得深”且“找得準(zhǔn)”，就必須摸清成礦規(guī)律，構(gòu)建科學(xué)合理的找礦模式，運(yùn)用先進(jìn)前沿的找礦技術(shù)。

傳統(tǒng)觀念里，矽卡巖型鐵礦主要存在于巖體與碳酸鹽巖接觸帶，常規(guī)找礦模式也是圍繞該接觸帶展開(kāi)。但在齊河-禹城地區(qū)部分礦區(qū)，富鐵礦體的圍巖呈現(xiàn)出全然不同的特征。

經(jīng)過(guò)潛心鉆研，創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)提出了到中生代賦煤伸展盆地中找富鐵礦的新認(rèn)識(shí)，建立了“禹城式”富鐵礦成礦模式，開(kāi)辟了我國(guó)富鐵礦找礦新空間。同時(shí)，創(chuàng)新性構(gòu)建了深覆蓋區(qū)富鐵礦“空-地-井”立體勘查技術(shù)體系，突破了傳統(tǒng)鐵礦找礦單一依賴重磁方法的局限，將鐵礦探測(cè)深度提升至2000米，有效提高了探測(cè)深度和精度。

不僅如此，創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)充分發(fā)揮煤田單位的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，首次將煤田地震探測(cè)技術(shù)中的高精度二維地震法用于地下深部找礦，精確識(shí)別礦致弱異常，打破了傳統(tǒng)鐵礦重磁找礦方法的桎梏，破解了深部富鐵礦體的精準(zhǔn)識(shí)別與定位探測(cè)難題，大幅提升了鉆孔見(jiàn)礦率。

“通過(guò)磁法圈定的異常，可能源于礦體，也可能是巖體起伏所致。但此前，在深覆蓋區(qū)，對(duì)于小的巖體起伏一直缺乏有效的鑒別手段。”沈立軍說(shuō)，二維地震法恰好填補(bǔ)了這一技術(shù)空白。

構(gòu)建綠色勘查技術(shù)體系

“施工前剝離30厘米厚的表土，施完工再把土回填，不影響復(fù)耕復(fù)墾。”在鉆探現(xiàn)場(chǎng)，記者看到幾座小山似的土堆，這是創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)鉆研出的“表土+深層土”分級(jí)剝離法的產(chǎn)物。

黃河北地礦勘查區(qū)多為平原農(nóng)田。為保護(hù)勘查區(qū)生態(tài)環(huán)境，確保工程完結(jié)后農(nóng)田依舊能正常耕種，創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)依據(jù)勘查區(qū)的生態(tài)特性，制定了涵蓋水土氣等各方面的全方位保護(hù)舉措，構(gòu)建綠色勘查技術(shù)體系，為勘查區(qū)的生態(tài)環(huán)境筑牢了保護(hù)屏障。

據(jù)了解，創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)形成了“概選礦帶→精選礦田→優(yōu)選礦區(qū)→定位礦體”的四級(jí)漸進(jìn)式找礦預(yù)測(cè)方法，構(gòu)建了基于重-磁-電-震-井多元地球物理方法的深覆蓋區(qū)富鐵礦“空-地-井”立體勘查技術(shù)體系，將煤田地震探測(cè)技術(shù)用于富鐵礦深部找礦，破解了深部富鐵礦體的精準(zhǔn)識(shí)別與定位探測(cè)難題，大幅提升了鉆孔見(jiàn)礦率。在禹城市李屯地區(qū)施工的13個(gè)鉆孔全部見(jiàn)礦，新發(fā)現(xiàn)了禹城市李屯、疊道兩處大中型富鐵礦。

“2024年施工的4個(gè)鉆孔全部見(jiàn)礦，見(jiàn)礦厚度分別為84.96、6、87.67、48.04米，取得重大找礦突破。”山東省煤田地質(zhì)規(guī)劃勘察研究院相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，李屯鐵礦資源量預(yù)計(jì)超過(guò)全國(guó)“十四五”期間新增富鐵礦資源量的40%，助力齊河-禹城地區(qū)成為新一輪找礦突破戰(zhàn)略行動(dòng)以來(lái)全國(guó)首個(gè)億噸級(jí)富鐵礦資源基地。

“下一步我們準(zhǔn)備加強(qiáng)大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等現(xiàn)代信息技術(shù)與傳統(tǒng)勘查手段的深度融合，通過(guò)‘空-天-地-井’一體化技術(shù)洞察地表下的礦藏分布，力爭(zhēng)再立找礦新功。”沈立軍說(shuō)。