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摘要 ：地质调查和资源勘查是非常重要的工作，能够 帮助探测我国的潜在矿产资源，缓解能源紧缺的问题。同 时，地质调查工作也可以服务于生态环境保护与修复、资 源勘查与开采、城市市政建设以及农业地质施工等方面， 提高以上工作的质量与效率。然而，地质调查技术与设备 以及资源勘查技术与设备的质量将会在很大程度上影响 这两项工作的质量。因此，本文将针对我国近年来在地质 调查技术与资源勘查技术上的创新与突破进行论述。
关键词 ：地质调查技术,资源勘查技术,无人机倾斜,摄影测量检测技术,高光谱遥感技术,X射线荧光技术
目前，我国面临着能源紧缺、地质构造复杂以及生态 失衡等问题，这对经济的可持续发展、资源的开采利用以 及生态环境的保护都带来了极大的不利影响。随着我国对 能源与生态环境问题重视程度的提高， 以及科学技术的不 断发展，近年来 , 我国在地质调查技术与资源勘查技术上 取得了一定的突破。与此同时，其他国家也研究出了众多 先进的地质调查与资源勘查技术， 这些技术能够改善我国 的能源紧缺和生态破坏现状。
1 地质调查与资源勘查
1.1 地质调查
地质调查工作根据任务不同主要分为两大类，即区域 地质调查和矿产勘查。区域地质调查是对一定区域内的地 质环境最基本的调查工作，包括对一定区域内地形地貌、 地下水与地表水分布情况以及重要地质构造的调查。在建 筑施工、环境治理、资源勘查或开采等工作开展前，进行 地质调查是必要的。展开地质调查，在施工过程中相关人 员由于对施工地点的地形、地貌、地质构造、水文条件都 具有清晰的认识，从而能够有效利用当地地质条件，提升 施工质量与施工效率。如果在施工过程中相关人员没有事 先进行充分的地质调查，很可能会造成当地水文条件、地 形地貌、地质结构的破坏，这些基本地质条件的破坏，非 常可能打破当地的生态平衡与应力平衡， 进而导致一些地质自然灾害的发生。
1.2 资源勘查
资源勘查工作主要通过勘查技术以及一些辅助性手 段，对海洋环境或者陆地环境中的矿产资源的类型、分布 状态、质量以及储量等情况进行勘探。目前我国进行资源 勘探的方法主要被分为地质学方法、地球化学方法、地球 物理方法和探矿工程法。资源勘探主要分为以下几个步 骤 ：预查，预先选择一个勘探地点，在选择的这个特定地 点完成采样工作 ;普查， 探查人员需要在针对采样地点进 行初步的地质分析工作与勘查，选择合适的样本，并通过 一定技术手段完成相应的样本分析，调查矿产的分布，区 域的地质概况等 ;详查， 地质分析工作可以使用一些地质 调查技术与手段，调查矿藏情况，勘查人员需要选择有代 表性的地点继续进行采样，并完成分析报告，进而掌握矿 产数量与分布情况 ;勘探，由于石油、天然气等重要矿产 资源都分布在地下深处，想要勘查地下资源，需要穿过厚 厚的地下岩层，因此 , 资源勘查工作对勘查设备、勘查技 术都具有较高要求。资源勘查工作者只有不断研发新技术 与新设备才能促进资源勘查工作的进步。
2 矿山地质调查新技术与资源勘查新技术
2.1 矿山地质调查新技术
2.1.1 无人机倾斜摄影测量检测技术
近年来，无人机作为一种新兴地质调查方法得到了不 断的发展。相比于传统航空摄影只能从垂直角度拍摄地物 的方式，倾斜摄影则可以通过在同一平台搭载多台传感 器，同时从垂直和侧视等不同角度采集影像，从而弥补了 传统航空摄影的局限。倾斜摄影测量技术能够以各种角度 进行影像拍摄，可以获取真实、完整的地物信息，并具有 精准的定位技术。相比传统的航空摄影测量技术，倾斜测 量拍摄技术更加直观、具体的影像模型能够使得所拍摄的 矿山地区地质灾害信息全部展现出来， 方便相关人员根据 影像信息开展矿山治理工作。
无人机数字摄影测量技术是将无人机与倾斜拍摄测 量技术相结合的地质调查技术。该技术不仅保留了传统无 人机地质调查方法的优点， 既不需要调查人员进入野外环 境的优点，而且相较于传统的无人机地质调查方法，无人 机数字摄影测量技术能够拍摄到更加细致、全面的画面， 使得最终的三维影像更加真实与准确。
2.1.2 无人机载LiDAR 检测技术
无人机载LiDAR检测技术作为一种地质调查新技术， 在提取矿山隐蔽类地质灾害信息方面也具有较高的准确 性。该技术是通过将测光距系统安装在无人机上实现的， 借助测光距系统，无人机的自动化程度得到了显著提升， 数据产生周期得到了明显缩短， 并且测量精度也得到了明 显的提升。该技术能够穿透矿山植被，并快速获取矿山地 区真实的地貌特征，生成具有高分辨率三维立体影像，能 够使得矿山中很多具有隐蔽性的地质灾害信息得以显现， 有利于地质灾害的预防与治理。
2.2 高光谱遥感技术
2.2.1 高光谱遥感技术的发展
由于高光谱遥感数据源的限制，该技术最初只在小范 围的地质调查工作中得到应用。但是，随着我国高光谱卫 星的不断发射， 高光谱遥感技术所收到的数据源逐渐被打 破，其应用范围逐渐扩大。目前，该技术已经能够完成大 范围内的地质调查工作。卫星高光谱数据的空间分辨率可 达 30m 左右，不仅适用于比例尺为 1:25000 的地质填图工 作，而且在增强信号的情况下，由高光谱遥感技术生成的 遥感影像还能为比例尺为 1:50000 的地质调查填图工作提 供关键参考数据。对于地质条件相对简单的调查区域，使 用卫星高光谱数据即可达到良好的地质调查效果 ;而在 地质条件较为复杂的调查区域， 可以结合航空或无人机使 用高光谱数据完成地质调查工作。
2.2.2 高光谱遥感技术的优势
相比于多光谱地质调查技术，高光谱遥感技术能够实 现更高精度的岩性识别。在工作过程中， 高光谱遥感技术具 有较高的光谱分辨率，可以通过图像信息增强处理将调查 地点的地物信息集中在多个新波段中。这些波段的不同组 合能够让地物信息更加客观、真实地展现出来， 因此高光谱 遥感技术不存在多光谱技术地物区分精确度较低的缺陷。
与多光谱技术形成的遥感影像相比，基于高光谱遥感 技术生成的遥感影像能够更好地刻画调查地点的地物信 息。高光谱遥感技术利用地物分组信息将调查地点的地物 刻画得更加精细，例如，能够将位于相同地层的不同岩性段、处于同一岩体之中的不同岩相带以及一些岩层存在的 断裂、延展、扭曲状态全部显现在图像中。总之，高光谱 遥感技术的发展和应用， 使得通过遥感技术完成的地质填 图实现了从对区域性构造格架、地质大单元进行识别到对 岩性、细小构造的精细化识别的转变。
3 矿山资源勘查新技术
3.1 “金刚石绳索取心钻进”技术
钻探设备是矿山资源勘探中不可或缺的设备，其工作 效率与钻头材质密切相关。目前，金刚石是最适合用于钻 头制造的材料，但其硬度过大，需要更先进的技术来使其 与整个钻探设备配套。然而，很多用于资源勘查的钻探设 备存在钻头与设备不适配的问题，导致提取岩心所消耗的 时间较长，甚至对孔壁和设备造成破坏，阻碍了资源勘探 行业的发展。为解决这一问题，金刚石绳索取心钻进技术 应运而生。该技术通过避免提钻具取心操作，显著减少了 在提取岩心上所需的时间，从而有效缓解了钻探设备在进 行矿山资源勘探过程中的问题。然而， 在针对超硬岩、破碎 地层等进行资源勘探时，该技术效率较低。近年来，研发 的金刚石绳索取心液动锤冲击回转钻进技术解决了这一问 题，通过高频脉动冲击提高了钻探设备的转速和使用寿命， 使其能够在超硬岩、破碎地层等拥有较高的工作效率。
3.2 水平对接井钻探技术
水平对接井钻探技术被称为“带眼睛的钻头”，该技 术利用水重力和井与井之间在地面以下一定深度的水平 连接形成流体循环，进而使得地层能够排水降压。该技术 主要应用于天然气资源的勘查， 但近年来也被用于碱矿资 源勘查，并取得了一定成就。例如，我国在2014 年运用水 平对接井钻探技术针对河南安棚天然碱矿进行了资源勘 查。河南安棚天然碱矿是世界上埋藏最深的天然碱矿床之 一，勘查难度较大。相关勘查人员在地质导向仪、深孔高 温磁中靶仪等设备的加持下， 使用水平对接井钻探技术完 成了资源勘查工作。此外，土耳其卡赞地区也使用水平对 接井钻探技术对其碱矿资源进行了勘查。相关勘查人员在 高精度中靶技术的加持下， 使用水平对接井钻技术对该地 区的碱矿资源进行了勘查，并制定了科学、合理的矿山开 采规划， 从而在一定程度上减少了对人力资源的消耗和缩 短了资源勘查的时间。
3.3 多工艺空气反循环钻进技术
多工艺空气反循环钻进技术作为一种新型的矿产资 源勘查技术，其工作原理相对简单。以使用频率较高的动力头钻进设备为例，对其工作原理进行说明。在运行过程 中，该设备会将预先压缩好的空气通过气盒子传输到双壁 钻杆形成的环状间隙中， 并使其沿着间隙进入到气水混合 器中。在混合器中，空气会与内管中的水相混合，形成密 度远低于水的气水混合物。此时，内管中的水位会明显下 降，钻杆与孔壁之间的水位将会超过内管水位。受到水位 差的影响，存在于钻杆和孔壁之间的水会进入内管之中， 最终把工作过程中产生的岩石碎屑带出内管。在设备连续 工作的情况下， 就形成了气举反循环。
相较于传统的钻探技术，多工艺空气反循环钻进技术 具备工作成本低、钻进效率高、能够适应多种地层结构以 及钻孔质量高等诸多优势。然而，由于该技术应用时间较 短，还存在诸多有待完善之处。在开展资源勘查工作过程 中，使用该技术获取的岩层样品不是现阶段矿产资源勘查 所需要的柱状，是其主要缺陷。因此，资源勘查人员无法 通过非柱状岩石样品对地下矿层进行准确分析， 这是阻碍 该技术广泛应用于矿产资源勘查工作中的主要因素。科研 工作者与资源勘查工作者需要进一步开展研究， 提升分析 技术， 或者尝试改变多工艺空气反循环钻进技术所获取的 岩层样品形状。
3.4 地气测量技术
地气测量， 又被称为综合气体测量， 是一门新兴学科， 它研究了地球气流中气体和气溶胶组分的分布分配及其 运动规律，并将其应用于地质勘查。该技术最初是通过利 用与矿床有关的特征气体组分进行找矿的思想而起源的， 最早是在油气田上方油气苗所散发的特殊气味以及汞矿 床上方游离汞的存在中被发现的。地气测量技术可以利用 特定的捕集介质捕获表层土壤中粒径极小的含铀颗粒， 这 些颗粒可以随着人工气流移动， 并通过对这些颗粒进行分 析，进而得到与微量元素相关的异常信息。目前，使用频 次较高的地气测量技术的颗粒抓取方法有吸附法和主动 提取法，从对两种方法的使用情况来看，主动提取法的使 用效果明显优于吸附法，该方法的工作效率更高，且很少 会受到外界条件的干扰。
作为一种新型矿产资源勘查技术，地气测量技术近年 来在花岗岩型中铀矿的勘查效果得到了验证， 并且还降低 了西北地区黄土覆盖区的找矿难度。有学者使用主动提取 法在梨花井矿床进行了相关试验， 最终的测量结果与测试点的存矿情况相一致。由于地气测量技术能够准确捕捉 到矿化相关元素的微弱异常变化，甘肃华家岭 - 黄家窑黄 土覆盖区目前已经开始应用该技术进行矿产资源勘查， 通 过对该地区进行地气测量发现，Cu、Pb、Zn、Sn、Sb、Ni、 In、Ti 等众多矿化元素存在明显异常，相关人员对此开展 了进一步的矿产勘探，最终发现了两个钨矿体。相较于常 规化土壤区，在黄土覆盖区，地气测量技术能够发挥更大 的作用，不但能够为矿产资源勘探工作提供大量有效信 息，显著降低找矿难度， 而且工作效率也更高。
3.5 X射线荧光技术
X射线荧光技术相比传统的矿产资源勘查技术，具有 更高的灵活性和更加便捷地使用。在野外完成采样工作 后，勘查人员可以在室内使用X射线荧光技术对土层和岩 石层中的各种矿产元素进行定性分析。通过使用该技术 完成定性分析后， 勘查人员可以进行有针对性的矿产资源 勘查， 这不仅能够显著提高矿产资源勘查的效率和质量水 平，还可以查缺补漏，减少由于遗漏某种元素而导致的矿 产资源浪费， 从而显著提高我国的矿产资源勘查质量。
在使用X射线荧光技术辅助矿产资源勘查工作时，地 质勘查人员需要熟悉相关操作和流程， 以确保该技术能够 在矿产勘查中充分发挥作用。但当面临地表深处开采存在 一定难度的情况时， 将无法使用X射线荧光技术完成元素 的定性与定量分析工作。此时，低频电磁探测技术作为一 种新型地球物理勘查技术能够有效应对这种情况。该技术 可以完成对地表深处的地层结构的勘查工作， 从而显著提 高了深层矿产勘查的质量和效果。因此，地质勘查人员可 以根据实际情况选择使用X射线荧光技术或低频电磁探 测技术。
4 结语
总体而言，虽然世界各国在地质调查技术和资源勘查 技术上取得了突破，但由于全球人口基数大、资源需求量 高以及生态问题严峻等因素， 相关人员应进一步落实资源 勘查与地质调查技术和设备的研发工作， 推动资源开发工 作，减少工程项目和能源开采过程中对地质条件和生态环 境的影响。
(作者单位 ：安徽省煤田地质局第三勘探队)
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