建立“空-地-井”協(xié)同立體勘查技術體系，探測深度提升至2000米，山東富鐵礦找礦實現(xiàn)突破
礦石能被磁鐵直接吸起，首個億噸級富鐵礦出現(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審認定，該區(qū)成為新一輪找礦突破戰(zhàn)略行動以來全國首個億噸級富鐵礦資源基地，開創(chuàng)了深覆蓋區(qū)尋找富鐵礦的先河。全國首個億噸級富鐵礦被探獲的背后，與山東建立深覆蓋區(qū)“空-地-井”協(xié)同立體勘查技術體系密不可分。
“能被磁鐵直接吸起，足見這鐵礦的品位之高。”1月23日，在山東德州禹城市的李屯地區(qū)楊圈鐵礦普查項目鉆探現(xiàn)場，山東省煤田地質(zhì)規(guī)劃勘察研究院地下空間探測事業(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達1.04億噸。這是新一輪找礦突破戰(zhàn)略行動實施后誕生的全國首個億噸級富鐵礦資源基地。該區(qū)域富鐵礦資源分布面積廣、礦體厚度大、礦石品位高，屬于國內(nèi)極為罕見的高品位富鐵礦類型。
在探尋富鐵礦的過程中，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)新團隊，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)同立體勘查技術體系，成功破解了富鐵礦找礦難題，助力新一輪找礦行動取得重大進展。
兩年勘探首鉆見礦
“齊河-禹城地區(qū)探獲富鐵礦，有助于緩解國內(nèi)鋼鐵產(chǎn)業(yè)鐵礦石來源保障壓力，增強我國在全球鐵礦石資源市場的話語權。”山東省地質(zhì)調(diào)查院總工程師李秀章介紹，近年來，我國鐵礦石對外依存度較高，2023年進口量達11.79億噸，占全國鐵礦總需求的80%以上。
富鐵礦是我國緊缺的戰(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)新團隊(以下簡稱“創(chuàng)新團隊”)，從省級地質(zhì)勘查項目“山東省齊河縣潘店地區(qū)鐵礦調(diào)查評價”出發(fā)，啟動深覆蓋區(qū)低緩航磁異常查證工作，自此開啟了一段新的征程。
從春灌后濕滑的麥田地，到暑氣蒸人的玉米地，再到寒風凜冽的冰天雪地，創(chuàng)新團隊扛著儀器踏遍628平方千米調(diào)查區(qū)的每個角落，采集了近15萬個測量點的物探數(shù)據(jù)，深入研究了596個鉆孔數(shù)據(jù)和300余千米的地震勘探信息。2015年，創(chuàng)新團隊確定了齊河-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119.67米的富鐵礦體。
“我們把這件事當成事業(yè)來追求。”沈立軍說，“齊河-禹城地區(qū)首鉆見礦時，創(chuàng)新團隊的成員激動地掉下了眼淚。”
深入地下2000米“撈針”
齊河-禹城富鐵礦勘查，最大難題在于“巨厚覆蓋層對地球物理信號屏蔽嚴重、磁鐵礦體形體復雜定位難”。在該地區(qū)已見礦的27個鉆孔中，有21個位于地表1000米以下，尋找難度無異于大海撈針。要想實現(xiàn)“探得深”且“找得準”，就必須摸清成礦規(guī)律，構建科學合理的找礦模式，運用先進前沿的找礦技術。
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。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)過潛心鉆研，創(chuàng)新團隊提出了到中生代賦煤伸展盆地中找富鐵礦的新認識，建立了“禹城式”富鐵礦成礦模式，開辟了我國富鐵礦找礦新空間。同時，創(chuàng)新性構建了深覆蓋區(qū)富鐵礦“空-地-井”立體勘查技術體系，突破了傳統(tǒng)鐵礦找礦單一依賴重磁方法的局限，將鐵礦探測深度提升至2000米，有效提高了探測深度和精度。
不僅如此，創(chuàng)新團隊充分發(fā)揮煤田單位的獨特優(yōu)勢，首次將煤田地震探測技術中的高精度二維地震法用于地下深部找礦，精確識別礦致弱異常，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識別與定位探測難題，大幅提升了鉆孔見礦率。
“通過磁法圈定的異常，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)，對于小的巖體起伏一直缺乏有效的鑒別手段。”沈立軍說，二維地震法恰好填補了這一技術空白。
構建綠色勘查技術體系
“施工前剝離30厘米厚的表土，施完工再把土回填，不影響復耕復墾。”在鉆探現(xiàn)場，記者看到幾座小山似的土堆，這是創(chuàng)新團隊鉆研出的“表土+深層土”分級剝離法的產(chǎn)物。
黃河北地礦勘查區(qū)多為平原農(nóng)田。為保護勘查區(qū)生態(tài)環(huán)境，確保工程完結后農(nóng)田依舊能正常耕種，創(chuàng)新團隊依據(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舉措，構建綠色勘查技術體系，為勘查區(qū)的生態(tài)環(huán)境筑牢了保護屏障。
據(jù)了解，創(chuàng)新團隊形成了“概選礦帶→精選礦田→優(yōu)選礦區(qū)→定位礦體”的四級漸進式找礦預測方法，構建了基于重-磁-電-震-井多元地球物理方法的深覆蓋區(qū)富鐵礦“空-地-井”立體勘查技術體系，將煤田地震探測技術用于富鐵礦深部找礦，破解了深部富鐵礦體的精準識別與定位探測難題，大幅提升了鉆孔見礦率。在禹城市李屯地區(qū)施工的13個鉆孔全部見礦，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個鉆孔全部見礦，見礦厚度分別為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)劃勘察研究院相關負責人介紹，李屯鐵礦資源量預計超過全國“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)略行動以來全國首個億噸級富鐵礦資源基地。
“下一步我們準備加強大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等現(xiàn)代信息技術與傳統(tǒng)勘查手段的深度融合，通過‘空-天-地-井’一體化技術洞察地表下的礦藏分布，力爭再立找礦新功。”沈立軍說。
本報記者 田國壘 本報通訊員 吉翔《工人日報》(2025年02月07日 04版)