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简述复杂地质条件下地质环境问题对矿产资源勘查方法影响分析论文

发布时间:2023-07-17 15:14:42 文章来源:SCI论文网 我要评论














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  摘要 :在矿产资源勘查过程中,地质条件的不同,对矿产资 源勘查方法会产生多种影响。随着我国社会经济的不断发展, 各 个领域对矿产资源的需求量在不断增大,矿产资源勘查工作愈 发重要。文章阐述了复杂地质条件下各类地质环境问题的特点, 分析了在矿产资源勘查中做好复杂地质条件下地质环境问题分 析的必要性,探讨了地质环境问题对矿产资源勘查方法的影响, 分析了不同地质环境问题下所适用的矿产资源勘查方法及技 术,希望能为相关工作技术人员提供参考。

  在我国广袤的土地上,不同地区的自然条件及矿产资源储 存情况存在巨大差异,给矿产资源勘查工作也带来了不同的挑 战。近年来,我国很多地区的矿产资源开发工作都呈现更广、更 深的趋势, 而复杂地质条件下存在着多种地质环境问题, 意味着 矿产资源勘查面临着更大的挑战和风险。因此, 有必要针对复杂 地质条件下地质环境问题对矿产资源勘查方法带来的影响进行 深入探究, 以总结出科学有效的勘查方案。

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  1 复杂地质条件概述

  复杂地质主要是指在地势地貌、地质结构、岩土成分、地下 水文条件等方面具有复杂性的地质区域类型, 其复杂性主要是从 地质探测、矿产资源开发、岩土工程建设的角度来判断的。复杂 地质条件涉及到的影响因素主要包括以下两个方面 :其一,自然 因素。即一个地区先天自然条件下存在的各类因素,无论是复杂 的地质构造、土壤成分,还是当地的气候降水、地下水条件,都 会造就特殊的地质条件。其二,人为因素。即人类活动过程中对 一个地区地质条件产生影响的因素,包括矿产资源勘查、开采活 动,以及岩土工程建设、项目生产活动等。任何一种地质状态, 都会对矿产资源勘查产生一定影响, 当多种地质状态同时存在于 一个区域时, 给矿产资源勘查带来的挑战显然是十分巨大的。

  2 地质环境问题及矿产资源勘查分析

  2.1 地质环境问题

  地质环境问题主要是指对矿产资源勘查、矿物开采等人类活 动会产生不良影响的问题, 这些问题又可以细分为静态问题和动 态问题。其中,静态问题主要是一个地区原有地质条件下存在的问题,如破碎岩层、软土层、裂隙岩层本身就会对矿产资源勘查 活动带来不利影响。而动态问题则与区域自然环境发展及人类活 动有关,包括 :地震、泥石流、山体滑坡等自然灾害,以及水土 流失、水污染等持续性的自然环境恶化问题等。地质环境问题的 存在, 势必会对矿产资源勘查活动产生影响。

  2.2 矿产资源勘查现状

  我国地缘广阔、矿产资源丰富,但是在多年的开发及社会建 设活动中,露天矿及浅表矿产资源被大量消耗。如今,我国矿产 资源勘查逐步转向自然条件更为复杂的偏远地区及深层区域, 而 这些区域拥有非常复杂的地质条件, 也存在更为复杂且程度更严 重的地质环境问题。我国关于矿产资源勘查技术的研究和应用起 步较晚,但经过多年的快速发展,如今和西方发达国家之间的技 术差距在不断缩小。但是,矿产资源的勘查和开发,单凭先进的 技术工艺,是无法完全解决实际工作中产生的各类问题。在不同 的地质环境条件下存在的多种复杂的地质环境问题,都会对矿 产资源勘查方法的选择及应用产生影响。而对这种影响的深入分 析,是全面提升我国矿产资源勘查水平,以及满足现代社会高质 量、高效益及绿色环保发展需求的关键所在。

  3 地质环境问题给矿产资源勘查带来的影响

  3.1 干扰勘查过程

  复杂的地质条件下,存在的地质环境问题是存在多样性的, 这样的地质环境中存在大量的干扰因素, 对矿产资源勘查工作产 生干扰。首先,一些地区地势地貌较为复杂,导致矿产资源勘查 人员无法深入到现场开展勘查工作。尤其是很多野外环境恶劣, 复杂地质条件下的地质环境问题, 导致矿产资源勘查工作条件艰 苦、难度高。其次,部分地质岩土层中分布有放射性物质,这些 物质会直接干扰勘查仪器, 导致工作人员无法准确判断地质结构 及矿产资源储藏情况。

  3.2 存在安全风险

  矿产资源勘查工作的开展,需要勘查人员前往各类环境复杂 的野外,甚至要深入到溶洞、岩层裂隙中去勘测、采集相关地质 数据。这意味着矿产资源勘查是一项受勘查环境影响较大的工 作,因而存在大量安全风险。而复杂的地质条件下,矿产资源勘 查人员的人身安全往往会受到一定威胁。其中,以地震、滑坡、 泥石流为代表的灾害性地质环境问题,更会带来严重的安全风险。在很多地区,岩土工程施工及矿产资源的开采活动,都会持 续改变地质条件,导致相关地质环境问题越来越复杂化,带来更 多的安全风险。

  3.3 产生环境问题

  在现代矿产资源勘查工作背景下,污染防治、保护生态的理 念在全球范围内都达成了共识。一方面矿产资源勘查行为本身不 能对环境造成不良影响。另一方面,勘查过程中需要明确生态特 征,为未来的矿产资源绿色开采活动提供重要参考。显然,从该 角度来看,越是复杂的地质条件,所产生的环境影响因素更多。 像水土流失、地下水污染这些问题,更是给矿产资源勘查过程的 环境保护带来了很大的干扰。例如,某些地区的水土状态较差, 存在水土流失的风险,而此时如果采用钻探、振荡探测等扰动较 大的矿产资源勘查方法, 将很容易导致该地区水土流失问题的出 现和现状的加剧。环境问题的出现,不仅会极大地干扰勘查工作 的正常开展, 还会对周边生态环境造成一些严重的影响。

  4 复杂地质条件下常见的矿产资源勘查方法

  4.1 物理探测技术

  所谓物理探测技术,即针对不同岩石、土壤成分的密度、放 射性、磁性及电性差异,使用相应的物理探测仪器,对相关区域 地质结构、成分情况进行探测,以分析矿产资源储藏位置及成分 特征。众所周知,复杂地质条件下的岩土结构、成分不仅存在多 样性、动态化的特征,还存在很多的地质环境问题。为此,通过 物理探测技术,可以凭借对矿产资源特定物理特性参数的探测, 判断是否存在矿藏。在此基础上,使用具体的探测方法,扩大探 测范围和深度,进一步明确地质结构及矿藏分布情况,为后续的 矿产资源开采工作提供依据。目前,在我国矿产资源勘查中用到 的常见物理探测技术有 :密度探测、地震探测、放射性探测、重 力探测等。密度探测主要是利用超声波在不同密度介质中传播速 度不同的原理,分析地质构造及矿藏结构情况。地震探测主要是 使用人工激振的方式影响岩土层,对产生的折射波、反射波进行 接收分析,以判断地层的岩性。放射性探测主要是通过利用辐射 仪、射气仪等仪器发射放射性射线,对射线穿透强度进行测量, 探明放射性元素矿藏的位置及分布结构。重力探测则是使用相关 仪器探测地质结构中不同岩体及土层的重力差,分析结构状态。 当然,在如今现代技术全面发展的背景下,矿产资源勘查领域中 还出现了一些智能化探测机器人技术, 通过操作装有各类探测器 及摄像头的微型机器人, 可以达到勘查人员无法到达的一些复杂 地质环境中, 近距离获取相应的地质、岩土结构数据和图像画面。 这些数据资料可以为地质环境问题分析、矿产资源勘查乃至后续 的矿产开采管理工作提供重要的支持。

  4.2 化学探测技术

  化学探测技术主要是通过测量岩土中不同化学元素成分及相关化学指标,来分析地质结构及岩土分布特征,进而探明矿产 资源分布情况的技术。在复杂的地质条件下,存在的岩土类型较 多,要求矿产资源勘查时要探明不同岩土成分。而一些地质环境 问题的发生,也会产生特定的化学物质或现象,从该角度也对 矿产资源勘查方式进行优化。例如,在一些地区复杂的地质条件 下,可以使用矿床原生晕法或水系沉积物测量技术、土壤离子电 导法进行勘测。在实际应用中,矿床原生晕法适用于寻找盲矿的 情况,不仅可以对矿石样品进行分析,还可以反映矿藏中其他物 质的成分情况,所以,该方法在探测埋藏较深的矿产资源中有很 好的应用效果。水系沉积物测量技术主要是对重矿物、磁性矿物 进行探测,利用相关仪器探明其分布的状态。近年来,在我国矿 产资源勘查领域中,针对复杂地质条件下的勘查分析工作,还会 用到基于实验室的光谱分析方法。该方法可以对地质结构及矿物 岩层中矿化情况及程度进行分析,具有很好的精确度。土壤离子 电导测量法则是通过对岩土样品溶液导电性进行分析, 判断岩土 成分。因为在多数含矿的岩层中分布有较少的金属离子,和其他 岩层中的金属离子含量存在一定差异, 而通过样品溶液导电性的 分析, 可以在排除各类干扰的情况下检测地层中矿产资源的分布 情况。

  4.3 3S 技术

  3S 技术是 GPS(全球定位技术)、RS(遥感技术) 及 GIS(地 理信息系统) 的统称,其在辅助进行矿产资源勘查中可以发挥很 好的作用。之前三种技术的应用是相对独立的, 在矿产资源勘查 中存在一定的缺陷, 而三者之间的有效配合, 则可以满足现代矿 产资源勘查的相关需求。在复杂的地质条件下, 很多时候勘查人 员是很难到达勘查现场进行深入勘测的,此时就需要用到 3S 技 术。首先,通过 GPS 和RS 技术的结合,可以在明确探测区域及 位置的基础上,对一定范围内的地势地貌情况进行可视化探测, 然后结合相应的专业技术分析该区域存在矿藏的可能性。在探 测的过程中,可以不断采集和记录相关数据,利用RS 的可视化 模拟技术,以及 GIS 的信息分析、模型构建技术,对相关区域地 质条件、地质环境问题进行分析, 同时结合分析结果采取合适的 矿产资源勘查技术进行勘查。其次,3S 的融合利用,可以为一些 具体的矿产资源勘查技术方法提供必要的支持。例如, 一些地区 经常发生地震,可以通过 3S 技术对该地区不同时期的地势地貌 变化情况进行分析, 结合现有的历史资料, 判断该地区地质结构 变化趋势,进而分析矿藏的储存、结构变化情况,为后续的矿产 资源勘查及开采工作提供可靠的依据。目前, 复杂地质条件下矿 产资源勘查工作开展过程中,关于 3S 技术的应用不再局限于相 关技术本身,还会对现代通信网络、神经网络、智能技术进行融 合应用,进一步发挥该类技术在处置环境问题及矿产资源开采 中的作用。

  5 复杂地质条件下常见的地质环境问题及矿产资源勘察 处置策略

  复杂地质条件下的地质环境、矿产资源储藏情况具有特殊 性,意味着针对不同地区不同位置的矿藏所适用的方法是不同 的。下面结合复杂地质条件下具体的地质环境问题,对矿产资源 勘查方法的影响情况进行分析。

  5.1 问题

  5.1.1 地震问题

  地震是地质活动所产生的一种地质灾害,其发生的过程中会 对地质构造、岩土分布情况造成巨大的影响,同时还会影响地势 地貌、水文环境乃至生物环境等。我国沿海及西部地区有很大部 分位于地震带上,地质活动频繁,地震频繁。地震作为比较常见 的地质环境问题,本身会对地质条件产生影响,导致一定区域的 地质条件更为复杂, 因此其对矿产资源勘查带来的影响是非常重 大的。并且,从矿产资源勘查的角度来看,地震问题的存在可能 引发泥石流、塌方及山体滑坡等次生灾害,可能会对矿产资源勘 查人员的勘查安全造成威胁。

  5.1.2 岩层破碎问题

  岩层破碎主要是指一定区域地质结构受到地震、水土流失等 问题的影响,而呈现破碎化发育的状态。这类岩层具有岩土完整 性差、稳定性差的特点,内部分布有大量的孔洞、裂隙,给矿产 资源勘查工作带来不利影响。

  5.1.3 水土流失问题

  水土流失作为一种常见的地质环境问题,在我国西北地区比 较常见,该地区水土流失主要是本身环境气候条件造成的,而另 外也有部分地区的水土流失则与人类活动有关。

  5.1.4 地下水污染问题

  部分地区,由于人类生产及生活过程中排放的大量污染物, 污染物在污染地表水或渗透进岩土中后,对地下水产生污染。另 外,一些矿产资源开采活动的进行,也会导致含有污染物的矿物 肥料影响地下水成分, 造成污染。

  5.2 策略

  5.2.1 地震问题

  针对地震这类地质环境问题,在开展矿产资源勘查工作时, 首先应当重点选用 3S这类可以远程探测的技术,以有效保证勘 查人员的安全。在大致评估该地区地质活动情况、地势地貌变化 情况及地质灾害风险情况的基础上,结合超声波探测仪、辐射仪 等设备。在不扰动地层的基础上,对地质结构进行进一步探测, 以获取更为精确的矿产资源勘查结果。

  5.2.2 岩层破碎问题

  针对这类问题,通常可以采用合适的钻探工艺,取样分析岩 层节理发育情况。另外,也可以采用扰动更小的超声波探测技术和遥感技术, 利用计算机模拟分析地质构造和相关岩土节理发育 情况,进而综合分析地质构造及矿产资源的分布情况。另外,在 一些采空区或地质构造不稳定的区域,可以使用探测机器人,深 入到裂隙深处,获取相应的探测数据及画面,为矿产资源勘查及 分析工作提供有效支持。

  5.2.3 水土流失问题

  针对水土流失条件下的矿产资源勘查工作,需要在相关部门 环境综合治理措施的配合下, 在有效解决或缓解水土流失问题的 基础上,开展矿产资源勘查工作。在水土流失地区,地势地貌的 变化较大, 自然降水和地表水的活动会给矿产资源勘查带来一定 干扰。为此,需要综合利用物理探测技术和 3S 技术,在评估地质 构造的基础上, 对该区域地势地貌、地质条件变化趋势进行分析, 进而探明矿藏分布变化情况。

  5.2.4 地下水污染问题

  针对地下水污染问题下的矿产资源勘查工作,需要将污染防 治纳入工作目标之中。在制定矿产资源勘查方法策略时,应当避 免可能进一步恶化污染的方法,包括各类物理钻探、化学探测方 法。而是要采用超声波、激光探测等污染小、扰动小的方法。值 得一提的是,在部分矿产资源勘查工作执行过程中,还可以配合 开展一些地下水污染探测或防治活动, 在探测资源的同时保护生 态环境。另外,针对地下水污染问题的处置,不能仅仅局限于较 小范围的地下部分,而是要综合该地区地表、地下水系的生态现 状,结合当地的社会发展、工业生产及民众生活情况,利用现代 勘测技术,模拟当地地下水生态模型,再综合开展地下水污染防 治及矿物开采活动。

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  6 结语

  综上所述,在我国社会经济快速发展、矿产资源需求量日益 增大的背景下,关于矿产资源勘查技术方法的研究非常重要。很 多地区的地质条件十分复杂,并且还存在着大量的地质环境问 题,包括水土流失、岩层破碎、地震塌方、地下水污染、土壤污 染等问题,这些问题的存在给矿产资源勘查工作带来了很大的 影响。为此,应当结合现代技术及实践经验的全面分析,评估复 杂地质条件下不同地质环境问题给矿产资源勘查方法带来的影 响,结合实际情况,制定更为合适的矿产资源勘查技术方案。在 该过程中, 灵活科学应用3S技术、物理探测技术、化学探测技术, 在有效规避、处置地质环境问题的基础上,提高矿产资源勘查的 效率和准确性,从而有效保护勘查人员的生命健康安全。唯有如 此,才能有效兼顾资源开发和生态环境保护等方面的需求,推动 社会高质量发展。


 
 
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