多金屬礦床地質特征與控礦條件分析

趙曉暉，郭治東

1 相關理論概述

1.1 礦區地質與巖石

①在地下巖漿的不斷腐蝕作用下，礦物的形成場地和最終轉換的過程會導致礦物的最終形態發生變化，最后形成了我們所熟知的巖作用的力學和化學成分。②礦石的材料大多數是以碳酸鹽的相關形式存在的，其中，鐵、銅、鋅等金屬物質含量較高，硅鎂等物質含量較低，在以上的條件下，大多數礦區內鐵鎳金屬的存儲量較少，但是由于鋁的富集導致磁鐵礦的密集度逐漸增大，規模也不斷增大。③地殼構造線附近的發育和它周圍巖層的相關性質對礦床產生影響，斷裂帶便是其中最重要的一種圍巖，有著極強的空間擴展能力，在探索時如果發現其走向和周圍空間較小時則證明它還有著極高的發展性。

1.2 沉積相

陸相和多相碎屑巖是由于沉積環境在相關條件下變質所導致形成的，之間的差異化較大，而且相互之間有著很大的影響，在我國銅礦床分布中，有很多成礦流體經歷了一系列的復雜變化。

礦石中銅的含量最終取決于成礦物質的組成形態，對于礦石的理化研究有著極大的意義。

從古至今，人類運用智慧，利用現有的各種手段，對巖石的切層和巖石的形態有著極大的研究，像用顯微鏡對巖石進行觀察，用鉆井液對巖石本質進行研究，同時用酸性氣體對巖石進行物表實驗，在此同時獲得有用的礦石樣品，或者以單一礦石為原材料其他礦石為輔助產品提煉其他礦石，結合成其他礦石深埋地點最終進行長久保存。

1.3 礦區地質特征

總的來講，礦石最終的形成是人類活動的一種變相產物，更是一定時間段內生產力的表現?？茖W研究表明，礦床的地質結構是由各種礦物交織形成的一種混合起來的復合體，而不同種類的礦石便是這種礦床地質的組成部分。同種性質的各向的結構特征最終決定了礦石最終的空間分布和特性，所以，異性礦各項礦產資源的共生和周圍的環境息息相關、密不可分；在此同時，因為各向異性的作祟，和地殼變遷的作用，礦床內的礦石和地表化學性質發生了巨大的變化，導致巖溶的現象越來越嚴重，甚至出現加劇的狀況，容易最終導致巖層的自然災害發生，讓礦區的地質災害發生概率急劇上升。

2 礦床開采技術條件影響因素分析

對于礦石開采時開采設備和條件的影響，我們應該從以下幾個方面進行更為嚴謹的分析：①對于不同礦床的礦石的物理化學性質進行逐一考察分析，對于一些礦石來講，在高溫高壓的條件下，穩定性反而會變得更好，反而在相對較低的溫度下穩定性會遭到破壞，耐性會大大降低，因此針對不同礦石的開采應該因地制宜、因地施材，制定相關開采方案。②根據不同礦床的實際條件，有些礦石的來源場所是巖漿巖，所以在礦石開采時應根據具體所采礦石的特性來確定最終的挖掘深度，找準礦石位置，讓最終采集出來的礦石滿足要求。在采集的同時應該加強礦區地殼變化信息的采集和檢測，避免安全事故的發生。對于易受影響的礦石進行一定程度上的保護，便于后期的恢復。③對于不同礦床采取不同的采集方式，對于炸山等采集方式應進行合理規劃，在保證質量的同時保證工作效率。當采用新工藝時應先做好實驗，選用最好的開采方式。

3 金屬礦地質特征概述

3.1 有色金屬礦的成礦特點

現如今各行各業所需要的礦石不盡相同，種類也都有所不同，而且礦石中所包含的元素種類也不相同，但是因為大多數金屬用途的關系，絕大多數有色金屬被運用到了相關的生產生活當中，但是有色金屬重鉻元素的含量還有所差異，當值不同屬性的礦石在合成過程中，會有一些顏色的差異但是因為顏色相近，一些礦石在合成時有著較小的差異。在合成時有色金屬的最終屬性和特性，和它所包含的元素有著直接的聯系?，F在最具有價值的金屬莫過于金銀等礦石，價格高的主要原因是礦石開采難度高，存量較少，而造成這種現象的根本原因是因為所包含金屬元素的性質，金本身是一種活動性較弱的金屬，在提純為單質時，所需要的能量巨大，成本極高，而且在接近地表的地殼中，不易發生劇烈的變化，不會發生較大的活動變遷，導致金屬礦石缺少提純的必備能量，但是在地殼深處，蘊含著巨大的能量，經常發生這種置換活動，即便蘊含的能量物質較少，但因為地殼深處的溫度較高，能夠讓其出現巨大的能量，這期間所產生的巨大能量足夠提純出惰性金屬，

3.2 金屬礦分布的區域地質物理特征

對于金屬礦分布較多的區域，地下會有著巨大的活動，這會讓所屬地區的地質發生一定的改變，從而擁有特殊地質條件。金屬礦石在地下不同的階段有著不同的特性，而且在地下經歷了地殼活動后，會出現一定程度的裂縫，而且段裂縫呈現延伸的狀態，此時可以通過相關方法對地底的礦石進行探測，更能夠有效勘探出金屬礦石出，從而從側面提升礦石的開采率。而且，地下活動的劇烈會使巖漿向上噴發，形成一定量的巖漿巖，而巖漿會隨著巖漿石的縫隙流上來，可以根據巖漿的高度來最終確定地下活動的劇烈性，進而判斷是否符合相關礦石產生的條件，再通過激光燈條件勾勒出底下的礦床結構，對最終的采礦工作有著極大的幫助。

3.3 金屬礦分布的區域地質化學特征

元素在成礦的過程中，不僅需要地質的物理變動，還需要進行各種化學反應，將金屬元素置換成礦，經歷獨特的化學反應后，地質的化學成分也會具有相對獨特的特征。這些元素在進行分布時，往往具有富集特征，經過長時間的相互作用，不同元素化合物之間進行聚集之后，便能夠形成礦物。此外，對金屬礦物分布地區進行化學特征觀測的過程中，還需要對其伴生元素進行考慮。往往具有伴生元素的區域在成礦的過程中，更加容易出現復合礦物。當今地質活躍的區域經過調查，常見的伴生元素主要有鉬、鎳和砷，而出現的地區經過相應的化學反應后，地表往往會存在著各種各樣的含有相應元素的化合物。此外，地表一些巖漿灼燒形成的巖漿巖經過了一定的時間之后，會由于外界因素出現變質現象，出現較多的化合物，這些化合物是進一步形成礦石的基礎，可以通過對這些變質作用產生的化合物進行調查，確定其大致的成礦范圍。

4 金屬礦床地質勘察開采

4.1 金屬礦的成礦條件

不同種類的金屬礦物在形成過程中需要的條件相似，其中最主要的區別就是成礦區域中含有的化學元素種類。在人們的日常生活中，最常見的金屬礦物就是金銀鐵銅，但是這些金屬礦物在形成的過程中對于能量的需求并不高，僅僅通過地殼變遷中所產生的能量就能幫助其形成金屬礦物，所以在成礦的過程中，這些金屬礦物主要分布在距離地面較近的地方，更加容易被人發現，也方便國家進行開采工作。特殊、獨特的礦物在形成的過程中對于周圍環境的要求比較高，周圍環境的元素化合物的活性較低，但是礦物的形成需要較多的能量，所以化合物進行反應的過程就需要吸收大量的能量，僅僅通過地質變遷過程中產生的能量是遠遠不夠的，而絕大部分能量距離地面較深地方的巖漿提供的，巖漿在變化的過程中會釋放出大量的熱量，能夠幫助活性較低的元素化合物之間進行反應，進一步形成金屬礦物。所以活性較低的金屬礦物大部分都是分布在距離地面較深的地方。

4.2 礦床開采規律

第一，礦石的主要區別就在于其物理性質和元素組成不同。銅鉬礦的主要成分就是銅，所以其中金的含量較低，如果遇到溫度較高的情況下，化學性質就會發生較大的變化，在長時間高溫下就會變成巖石。第二，對于礦石的結構進行研究可以發現，礦石中銅元素的存在導致不同種類的礦物能夠緊密結合在一起，這也將會導致礦產中的某些成分可能出現增加或減少的情況。第三，礦石周圍溫度升高可能會導致礦物質中的成分發生較大的變化，在溫度較低時鐵以及其他金屬元素等這些物質的比例將會有所降低。第四，礦石中的成分可能存在相同的情況，但是其中的各項參數對比有著較大的差異，所以物理性質的變化有著明顯的規律。

4.3 地質勘察工作

在開采礦石之前需要對現場的實際情況進行勘察，主要工作就是勘察施工區域的地理環境和地貌特征，需要對施工現場的地形地貌進行測繪工作，主要包括施工現場的地質條件以及周邊區域的環境特征。在勘察過程中一定要仔細、認真，對于現場環境的具體組成成分以及不同資源的狀態等都要仔細進行分析，對于現場的勘察情況要及時進行記錄，其中的數據信息要進行整理和分析，為以后的工作提供參考和借鑒。

我國各個地區的土壤環境之間都是有著很大的區別的，所以在開采礦石之前需要對施工現場的土質層進行詳細的勘察，數據信息要進行記錄和分析。我國國土面積遼闊，地形較為復雜，南方和北方之間的地形差別較大，土壤的酸堿性以及各種微生物的含量之間也有著較大的差異，所以，在進行勘察的過程中，應該確保采樣的合理性，對于不同環境的土壤都要進行適當的取樣檢測，對土壤中的各種參數進行記錄和分析。

即使是同一地區的土壤環境之間也會存在著一定的差別，土壤中的構造也會有著很大的不同，所以負責開采礦石的相關企業或單位應該提前對土層進行詳細的了解，然后根據實際情況對土壤的層面進行合理的劃分，對不同的截面進行有針對性的分析，做好分析和討論工作。通過這種方式對土質進行合理的劃分有利于開采工作的高效進行，在后續的施工過程中能夠將特殊的土質單獨進行施工，避免在施工過程中出現任何的問題，最大程度上提高建筑工程的質量。

對施工現場的地質巖土的勘察是一項需要很高專業技術的工作，在勘察過程中會涉及到很多的復雜工作，所以勘察工作需要分為幾個板塊進行。在巖土勘察的每一個步驟完成之后，工作人員都需要對勘察中所涉及到的細節和數據信息進行詳細的分析和探討，交流其中的工作經驗，對于其中出現的問題要進行反思，確保下一階段的勘察工作不會出現同樣的問題。在溝通的過程中也要不斷地進行思考，明確以后的勘察方向和目標，確?？辈旃ぷ鬟^程中不會出現任何問題，提高勘察的準確性。

4.4 開采技術條件分析及預測

我國礦產資源的種類有很多，金屬銅礦在我國銅資源中占據較大的一部分，金屬銅礦的分布較為集中，其中含金量遠超于其他礦產資源，所具有的經濟價值更高。

第一，礦產資源發生變化主要是由礦產資源周圍的環境所引起的，采空區下部發生巖石變化的程度較小，所以其穩定性較差，在溫度變化較大的情況下巖石礦物成分以及其中的結構可能會發生較大的改變。第二，礦石的成分和結構較為復雜，所以在開采礦石之前需要對礦體的礦石成分進行分析，礦石的銅鉬礦中富含的鐵元素較多，但是其中的鐵、鋅、鉛等就相對較少。在銅礦化過程中，應控制礦石的成分和組成，減少礦石開采對周圍環境造成的影響；開采過程中可能會出現礦石破碎較為嚴重的情況，對于破碎的礦石應該進行合理的處理，提高礦石的利用率，避免出現浪費的情況，降低安全事故發生的可能性；礦石可能會出現變化的情況，所以在開采過程中應該做好安全措施，避免出現傷害人身安全的情況。第三，在開采之前應該進行充分的準備工作，選擇專業的施工技術，對于技術的詳細參數進行分析，能夠確定銅鉬礦開采工作設計的施工方案是否具有較高的合理性，確保開采工作的順利進行。開采的相關單位應該根據不同的礦產資源選擇不同的開采方法，然后根據開采方法選擇合適的開采技術。所以，對開采工作進行詳細的分析之后才能設計開采方案，分析其中各種影響因素的變化規律，確保施工方案的合理性。

4.5 水文地質特征

在開采過程中可能會遇到地表水，不同地區的地表水有著不同的特征，內蒙古地區的地表水特征主要是樹狀的特征，自然環境因素的影響導致地表水長期處于干涸的狀態，地表水的流量也相較于其他地區小很多，在七月份到九月份之間水流量有所增加，內蒙古地區距離海邊較遠，地表水主要是通過大氣降水的方式獲取。

與此同時，地表水與礦區之間的距離比較大，由此，礦區的開采會受到地表水的影響。除了地表水，還有地下水，地下水大致可以分為松散巖類孔隙水、基巖裂隙水和構造裂隙水。其中，松散巖類孔隙水的主要組成有第四孔隙水含水層、強風化空隙含水層，其水量的大小主要受地形條件以及沉積厚度的影響，而地形條件以及沉積厚度則受大氣降水的影響。其通常會在地形斜坡處憑借蒸發滲透的方式進入溝谷進而轉化為地表水，而其中也會有部分形成構造裂隙水。塊狀巖類裂隙含水巖組，主要分布于區內的巖漿巖成巖裂隙和構造裂隙中，其具備一定的抗壓性。地下水主要為松散堆積層、基巖裂隙及構造破碎帶潛水，風化裂隙發育深度通常在數十米左右，其主要來源是大氣降水。

礦區的主要水文地質邊界相對簡單，且地表水具有很明確的劃分界限，其周圍也不存在大地表水體、尚未進行開采的礦區等。其中，地表水與地下水的方向基本相同，其流動方向主要受到地質構造等因素的影響。礦床充水層為基巖裂隙水含水層，充水方式以頂板裂隙線流、面流為主，含水量相對較低，分布也并不很均勻。雖然礦體較多，但其中部分位于侵蝕基準面以下，與此同時，巖體具備良好的隔水性能，從而使得排水時不會造成塌陷等現象。分析完水文地質特征后，需要根據預測的情況對礦床涌水量進行預測，后期需要進行抽水實驗對涌水量進行測算，進而準確判斷出水文地質類型。除了水文地質類型，工程地質類型也要進行判斷。

4.6 進行金屬礦找尋的方法

金屬礦物是當今生產過程中的一項資源，對有色金屬進行成礦特點分析以及區域特點的確定，最主要的目的便是尋找相應的規律實現礦產勘探，進一步提高礦產資源的利用效率，保障各類生產活動能夠順利運行。在進行金屬礦尋找的過程中，需要根據當地的地形特點選擇合適的方法，在一些植被覆蓋較多的地區進行礦床尋找?？梢酝ㄟ^對地表土壤的各種化學位置進行取樣分析，經過取樣分析之后，能夠判斷表層土是否具有巖漿巖風化形成的物質，如果存在相應的化合物，便說明當地地質層發生過較大的變遷，具有較大的成礦可能，可以繼續進行下一步金屬礦找尋工作。在尋找礦床之前應該對此地的地理環境、溫度、濕度等具體情況進行詳細的了解，在較為寬闊的地區尋找礦床的時候可以對巖石進行分析，可以首先尋找變質巖，然后根據當地的氣候環境等條件進行分析和討論，找到造成巖石變質的情況并對影響因素進行詳細分析，對于當地的風向也要提前有所了解，判斷出礦石可能存在的大致位置，然后利用特殊的技術對大致范圍內的所有地下區域進行勘探，對地下的勘察情況使用遙感技術進行，進一步確定礦石資源的具體位置。

5 結論

在通過一定量的現場勘察和相關水文調查后，結合文獻和當下的各種先進的科技方式，并結合相關巖石學的基礎，最終探討出礦床的基本情況。通過本文的調查結果和相關理論基礎，應該進行更進一步的研究，進而在保證質量的前提下提升其效率，讓礦石開采更加快速高效，提高資源利用率。