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- GEOCHEMICAL AND RELATED
PROSPECTING METHODS
Geochemical prospecting may be defined as the process of systematically analyzing the chemical content of rock, soil, stream sediments, plants, water, or air samples to detect anomalous occurrences that it may indicate the existence of ore minerals. Although few ore bodies have been discovered by geochemistry alone, it is a valuable adjunct to direct search by geophysical means Rose et al. (1979, p.7) list a number of important mineral deposits in which geochemical methods played a major part in discovery. Geochemistry, an indirect method, is carried out on the ground and is often used where geologic and geophysical methods have been relatively ineffective. It does not serve as a tool for pinpointing drilling targets in exploration, but it does serve as a useful reconnaissance procedure, particularly for very large areas of remote terrain.
Through systematic collection and precise trace analysis of appropriate samples, geochemical anomalies can be detected. When interpreted properly and integrated with geologic and other data, geochemical analyses are useful in indicating or helping to confirm promising target areas. They have been used on sulfides of copper, lead, zinc, nickel, and molybdenum, and, to a lesser extent, uranium, diamonds, tungsten, tin, mercury, gold, and silver minerals.
The costs of geochemical prospecting activities are a function of the number of samples to be analyzed and the cost of maintaining a geochemical sample collection team in the field. Peters (1987) lists such costs, including general sample preparation costs plus single- and multiple-element analyses of a variety of types. Commercial laboratory analysis rates and the cost data (Peters 1987) indicate that geochemical analyses have the following costs.
FIGURE 3.3 Examples of airborne electromagnetic installations and configurations. (Klein and Lajoie, 1992; by permission of the Northwest Mining Association, Spokane, WA.)
Sample preparation: $1 to $10 per sample, depending on the steps required
Gold or silver analyses: $3 to $30 per sample, depending on the method used
Single-element geochemistry: $3 to $25 per sample, depending on the element
Trace element geochemistry: $7 to $28 per sample, for up to 30 elements
Note that the different methods have different detection limits on the various elements, and that the proper method must he chosen to be most effective on a cost basis. Also note that the cost of putting a field crew on the job of collecting the samples is in addition to the analysis costs.
Geobotanical prospecting is the science of employing the changes in the patterns of vegetation growth in an area as a visual or analytical guide to mineralization (Brooks, 1995). Although inexact and only an indicator, geobotany can nonetheless be used to detect areas of the ground surface where minerals have affected the characteristics of plant species. There are recognized species that grow in conjunction with ore deposits, and there are plants that change their growing characteristics when located in the vicinity of certain ore minerals. These relationships can help pinpoint the presence of mineral deposits. One of the important applications of remote sensing is in the detection of patterns in botanical systems that may indicate differences in the geologic hosts for the plants (Gupta, 1991; Brooks, 1995).
In recent years other biological systems have shown promise in helping to detect mineral anomalies. Geozoological, geomicrobiological, and biogeochemical prospecting methods have been outlined by Brooks et al. (1995). These methods all use measurements of one or more biological Systems to evaluate the state of the ground surface and to help in the discovery of valuable mineral deposits. The methods are not very likely to be used today, but scientific developments may make them more useful in the future.
3.6 EXPLORATION: GENERAL
If the goal of prospecting is to locate anomalies due to mineral deposits then the goal of exploration is to define and evaluate them. As mentioned in Section 1.4, exploration determines the geometry extent and worth of an ore deposit using techniques similar to, but more precise than, those used in prospecting. As Stage 2 in the life of a mine, exploration continues the mining attempt through the tactical phases of detailed appraisal and evaluation culminating in preparation of a feasibility report that either accepts or rejects the deposit(s) for further consideration. Exploration normally involves both geology and geophysics, but geochemistry and geobotany may have little utility beyond Phase 2. The distinct differences between prospecting and exploration are as follows:
1. Locales. As the search area decreases and the favorability of the targets improves the locale shifts from air (or space) to the ground and subsurface locations. Airborne geophysics is normally replaced by ground-based geophysics, geology is increasingly subsurface oriented and additional subsurface exploration techniques are utilized.
2. Physical samples. As the site shifts from surface to underground, indirect methods are replaced by direct methods to provide data. Because most ore bodies today are hidden, subsurface excavation methods to obtain actual mineral samples must be employed. The most commonly used is drilling.
3. Data. To diminish risk during the exploration stage, much more substantial data about the target are required. The data are characterized by greater precision. Specificity and certainty.
Generally, the progression of steps in exploration is as follows. First, the favorable area identified by prospecting must be delineated by exploration techniques. Second, once located, the mineral deposit is sampled thoroughly and i
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武汉理工大学毕业设计翻译
学院（系）：资源与环境工程学院
专业班级： 采矿1301班
学生姓名： 陈龙
指导教师： 张建华 教授
3.5化学和相关
3.5.1 前瞻性方法
地球化学探测可以定义为系统地分析岩石，土壤，河流沉积物，植物，水或空气样品的化学含量以检测其指示矿石矿物的存在的异常发生的过程。虽然几乎没有矿体被地球化学单独发现，它是通过地球物理手段直接搜索的有价值的附属物。 （1979，第7页）列出了一些重要的矿床，其中地球化学方法在发现中发挥了重要作用。地球化学是一种间接方法，在地面上进行，经常用于地质和地球物理方法相对无效的地方。它不是一个工具，用于精确定位勘探中的钻探目标，但它确实作为一个有用的侦察程序，特别是对于非常大的区域的偏远地区。
通过对适当样品的系统收集和精确痕量分析，可以检测地球化学异常。当适当解释并与地质和其他数据结合时，地球化学分析有助于指示或帮助确认有希望的目标区域。它们已经用于铜，铅，锌，镍和钼的硫化物，以及在较小程度上用于铀，金刚石，钨，锡，汞，金和银矿物的硫化物。
地球化学勘探活动的成本是要分析的样品数量和在现场维护地球化学样品收集小组的成本的函数。 Peters（1987）列出了这些成本，包括一般样品制备成本加上各种类型的单元素和多元素分析。商业实验室分析速率和成本数据（Peters 1987）表明，地球化学分析具有以下成本。
图3.3：空中电磁安装和配置的的实例。
样品制备：每个样品$ 1至$ 10，具体取决于所需的步骤
金或银分析：每个样品$ 3到$ 30，取决于使用的方法
单元素地球化学：每个样本$ 3到$ 25，取决于元素
微量元素地球化学：每个样品$ 7至$ 28，最多30个元素
注意，不同的方法对各种元素具有不同的检测性，并且必须选择合适的方法让它在成本的基础上最有效。还要注意，将现场工作人员用于收集样品的工作的成本是对分析成本的补充。
地理植物勘探是利用一个地区植被生长模式的变化作为矿化的视觉或分析指南的科学（Brooks，1995）。虽然不精确，只是一个指标，geobotany仍然可以使用检测地面的矿物质影响植物物种特征的区域。 存在与矿石矿床结合生长的公认物种，并且当位于某些矿石矿物附近时存在改变其生长特征的植物。这些关系可以帮助确定矿床的存在。 遥感的一个重要应用是检测植物系统中的模式，这可能表明植物的地质宿主的差异（Gupta，1991; Brooks，1995）。
近年来，其他生物系统已经显示有希望帮助检测矿物异常。地质学，地球微生物学和生物地球化学探测方法由布鲁克斯等人发现 （1995）。这些方法都使用一个或多个生物系统的测量来评估地表的状态并帮助发现有价值的矿床。 这些方法今天不太可能使用，但是科学的发展可能使它们在将来更有用。
3.6探索：一般方法
如果勘探的目标是定位由于矿床造成的异常，那么勘探的目的是定义和评估它们。 如第1.4节所述，勘探使用与探矿中使用的技术类似但更精确的技术来确定矿床的几何尺寸和价值。 作为矿山生命的第二阶段，勘探通过详细评估和评估的战术阶段继续进行采矿尝试，最终准备一份可行性报告，接受或拒绝这些矿床供进一步考虑。勘探通常涉及地质学和地球物理学，但地球化学和地球物理学在阶段2之后可能没有实用性。勘探和勘探之间的明显差异如下：
（1）区域。随着搜索区域减小并且目标的有利性改善了场所从空气（或空间）变化到地面和地下位置。空中地球物理学通常由地基地球物理学代替，地质学越来越面向地下，并且利用额外的地下勘探技术。
（2）物理样品。随着站点从地面转移到地下，间接方法被直接方法替代以提供数据。由于今天大多数矿体都是隐藏的，因此必须采用地下开采方法来获得实际的矿物样品。最常用的是钻孔。
（3）数据。为了在勘探阶段减少风险，需要更多关于目标的实质数据。数据的特征在于更高的精度。特异性和确定性。
通常，勘探中的步骤的进展如下。首先，通过勘探确定的有利区域必须通过勘探技术划定。 第二，一旦定位，矿物沉积物被彻底和公平地取样并分析样品。 第三，采样数据用于准备吨位和坡度的估计值，从中可以计算矿床的现值，并就采矿的经济可行性提出建议。
在处理矿床的经济评价时，标准术语已经获得认可的使用，并应在所有报告中使用。对于这里的讨论，我们将使用矿业，冶金和勘探公司协会（SME）作为我们的标准（Society for Mining，Metallurgy，and Exploration，Inc.，1999a，1999b）采用的定义。这些定义是基于美国矿业局和美国地质调查局（美国矿业局，1980年）采用的推荐术语和定义，并对资源和储量的子类别进行了一些改进。请注意，资源是一种材料的集中或发生这种形式和数量使最终的经济开采有合理的前景。矿物储量是测量或指示的矿物资源的经济上可开采的部分。这两个术语与相似的术语对，矿床和矿床具有相同的关系。即所有储量都是资源，正如所有矿床都是矿藏。还要注意，如果沉积物中的矿物的市场价格突然下降，储备可以成为一种资源。这些术语的更详细的定义，从句SMIF出版物，将在以下段落中介绍。
资源是地壳中或地表上天然存在的固体，液体或气体物质的浓度，其形式和量使得商品从浓缩物经济提取目前或潜在可行。 已知或估计特定地质证据的位置，坡度，质量和数量。 资源被细分为以下类别，递减程度为如下的一系列表。
（1）测量矿物资源：可以用高可信度估算吨位，密度，形状，物理特性，坡度和矿物含量的矿物资源部分。 数据必须基于露头，沟槽，坑，工作和钻孔的详细和可靠的信息。 数据点的位置必须足够紧密，以确认地质和/或坡度的连续性。
（2）指示矿产资源：矿产资源的一部分，其吨位，密度，形状，物理特性，等级和矿物含量可以用合理的置信水平测量。 从用于测量的矿物资源的类似采样点收集数据，但是位置太宽，以确认地质和/或坡度连续性。 然而，间距足够接近以便假定连续性。
（3）推断采矿资源：矿产资源的一部分，其吨位，等级和矿物质含量可以用低水平的置信度估计。 它是从地质证据推断，并假设，但没有验证。
矿物储量是测量或指示的矿物资源的在给定时刻经济上可以开采的部分。 储备金的两个子类别定义如下：
（1）探明矿物储量：可以经济开采的测量资源的一部分。
（2）可能矿物储量：指定资源的一部分，在某些情况下，是可以经济开采的测量矿物资源。 可能的矿物储量需要比已证明的矿物储量更低的置信水平。
资源和储备定义的逻辑结构如图3.4所示。 注意，沿着图表垂直移动所需要的是对矿床的更详细的了解。 这通常可以通过使用更好的勘探工具来实现。 在图上从左到右移动需要更好的经济变量。 这可能是由于更好的商品价格，改进的采矿技术，更有利的采矿计划或一些其他增强的底线。
在报告勘探信息中使用标准定义向股东，潜在的财产购买者和公众提供更有用的信息。 重要的是，这些信息对于评估目的是可信的和有用的。 矿业相关诈骗偶尔玷污行业的声誉，因此真实的报告势在必行。 虽然这种活动在采矿领域并不普遍，但最近一项关于印度尼西亚黄金勘探项目的骗局已提醒业界人士在勘探活动中有可能欺骗。 Danielson和Whyte（1997）提供了这个事件的已知的概述。 由于这种类型的潜在欺诈，采矿人员必须确保防止盐析（欺骗性增强等级）和可能影响从样品确定的等级的其他行为。 同样重要的是，样品的滑动收集或处理不会降低样品的等级。
图3.4：勘查信息：矿产资源和矿产储量之间的总体关系
3.7 探索：方法
尽管地质和地球物理方法用于勘探和勘探，但它们仅限于该过程的第3阶段，并且更加集中以获得可靠的数据。 他们不会在这里讨论得更远。 相反，我们将描述仅在过程的第4阶段使用的方法。 这些包括开采，分析和沉积物的记录，以提供关于沉积物本身的更多数据和冶金或过程测试以确定所需矿物组分的可回收性。 这里概述这些步骤以定义进一步证明矿物质发生的价值的过程。
3.7.1挖掘，记录和分析
如表样和评价技术在本阶段的探测中提供了重点。对于隐藏沉积物，必须进行钻探开采3.2所示，采以进入矿化区。即使对于露头的沉积物，必须使用挖掘或钝化来建立三维 沉积物的性质另外，样品的最终地质测井分析和沉积物的测绘必须完成
3.7.1.1挖掘和钻井
矿体存在的确凿证据要求收集和分析代表整个矿床（或其本身对我是经济的部分）的样品。通常保持供稍后研究的样品的部分足以说明样品 必须广泛，可靠和具有统计意义。
样品通常通过挖掘或钻孔获得。 如果沉积物在表面暴露或发生在浅深度，则可以在表面处挖掘开口。 在大多数情况下，这些是凹坑或通道的形式。 通道（或沟槽）通常彼此平行地挖掘，并且使得它们延伸通过整个沉积物。 对于大规模的工作，使用推土机或类似的机器，如果需要，在之前进行喷砂。 如果沉积物发生在中等或更大的深度，则通过钻探或通过挖掘矿体中的小开口，隧道或轴来回收样品。
将小直径钻孔钻入沉积物是迄今为止最快速和经济的取样大多数前景的手段。 今天的钻探在勘探期间执行超过950 / o的矿物取样。 用于勘探目的的三种常见的钻探方法是钻石，螺旋钻或滚柱钻头旋转，以及冲击或旋转冲击。 金刚石钻井是用于地质测井，结构地质学，岩石力学或其他分析的固结岩石，中等至较大深度和需要完整岩心样品（相对于岩屑或淤泥）的条件的标准程序。切割动作本质上是旋转的，切割由安装或浸渍到碳化钨钻头基体中的许多小金刚石完成。 用水，空气或泥浆从钻孔中冲出钻屑。金刚石钻头已经达到超过10000英尺（3000米）的深度（Bruce，1982）。钻头直径通常在1.5至6.5英寸（38至165毫米）之间，大多数岩心从较小直径回收。钻石钻孔（Peters.1987）的钻孔成本约为每平方米1000英尺（300米）和每平方米20至40英尺（70至150美元）之间的深度约为15至25美元/平方米（50至80美元/ 深度约为3000英尺（1000米）。
典型的钻石钻机如图3.5所示。这些钻通常是线缆类型的，其允许操作者取回芯的部分而不从钻孔移除钻杆。在勘探计划中正确使用钻石钻具有很多因素。 为此，许多公司聘请承包商进行钻井，并让他们自己的人员恢复核心并执行分析。 Metz（1992）和Heinz（1989）提供了关于标准金刚石钻头尺寸，杆和弹片，钻井液，金刚石钻孔转向和其他钻石钻探主题的更多信息。
旋转钻探也用于勘探，一般用于软到中等硬度的岩石和土壤。大多数旋转式探测孔相对较浅，但已经使用了高达900英尺（900米）的孔，并且已经钻到25000英尺（7500米）深度的油井钻孔。 用于探测的孔尺寸通常为3.5至6英寸（89至152mm）（Bruce，1982）。旋转钻孔的一个用途是在金刚石钻孔之前穿透覆盖层（土壤或岩石）。使用用于土壤或软岩的螺旋钻或用于软到中硬岩的钻头。对于浅的深度，钻机是装在卡车上的，对于更深的钻孔，使用更大的履带式钻机
对于在浅孔和中到硬质岩石中的非钻削钻孔操作，使用冲击或旋转冲击钻头。 这些方法也用于勘探计划中的通用钻探，因为它们具有有利的成本。两种传统打击乐演奏，其中敲击
图3.5：金刚石钻机采用机械传动，用于从表面探索
能量沿着钻杆柱传输，并且使用井下冲击钻，其中钻子沿着钻孔沿着孔下钻。 深度对于传统钻头通常限制为300英尺（90米），对于井下钻头通常限制为650英尺（200米），但是新方法有时可以更深地推进井下钻孔。角尺寸为1.5至约4.0英寸（38至102mm）。该方法很受欢迎，因为它的速度高达825英尺/天（250米/天），其低直接成本为5美元到15美元/英尺（15美元到45美元/英寸）（Metz，1992）。
在旋转和冲击钻孔中，仔细地回收钻屑对于分析钻探的地质层是必要的。 如果使用反向循环（当钻头沿着钻杆上升），则切屑的恢复更好，如果小心地处理切屑，则可以实现90％至95％的恢复。 Metz（1992）讨论了切屑的回收和处理问题。
对于大多数勘探计划，由于实际和经济原因，钻井优于挖掘。 钻孔方法的选择取决于沉积物的类型。 几乎总是选择深层金属沉积物的取芯; 因此，金刚石钻孔是优选的钻孔方法。 然而，在煤矿勘探钻井中，大部分的井名义上是通过旋转钻井生产的（Martens，1982）。
3.7.1.2记录
在勘探期间采集的样品的记录是数据收集过程的重要部分。 通常采用两种类型的测井：对岩心和钻屑进行测井，并记录钻孔。 如果收集钻芯，则将其仔细放置在5英尺（1.5米）长度的芯盒中，按照从钻孔中取出的精确顺序。 岩心然后可以纵向分裂，一半保存用于地质研究，另一半用于组成分析。 放大镜可能是所有地质学家需要做的岩相和矿物学识别和粗略分布估计。 更准确的结果需要实验室分析和薄和抛光切片的显微研究。 对岩屑的分析在我有点类似的方式进行，但持有的地质学家可以收集更少的信息。 Erickson（1992）提供了记录程序的详细描述。
井眼测井是研究在钻孔长度上发生的岩石的过程。 通常，这是通过将地球物理探针沿着孔向下发射以记录岩石的某些地质性质来进行的。 由于各种原因，这通常仅在煤和铀勘探中需要。 在这些情况下，它用于识别煤或铀地平线并确定其厚度及其某些属性。 此外，它可以根据岩性类型识别一些周围岩层。 然而，灰分，硫和可洗性分析仍需要岩心样品。 参见Elkington et al。 （1983）和Erickson（1992）对地球物理
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