建立“空-地-井”协同立体勘查技术体系，探测深度提升至2000米，山东富铁矿找矿实现突破
矿石能被磁铁直接吸起，首个亿吨级富铁矿出现了！
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日前，山东省自然资源厅完成齐河-禹城地区富铁矿勘查资源量评审认定，该区成为新一轮找矿突破战略行动以来全国首个亿吨级富铁矿资源基地，开创了深覆盖区寻找富铁矿的先河。全国首个亿吨级富铁矿被探获的背后，与山东建立深覆盖区“空-地-井”协同立体勘查技术体系密不可分。
“能被磁铁直接吸起，足见这铁矿的品位之高。”1月23日，在山东德州禹城市的李屯地区杨圈铁矿普查项目钻探现场，山东省煤田地质规划勘察研究院地下空间探测事业部主任沈立军拎起一条磁铁，一块铁矿石牢牢吸附其上，随着磁铁的摆动微微摇晃。
日前，山东省自然资源厅宣布，在齐河-禹城地区探获的富铁矿资源量累计达1.04亿吨。这是新一轮找矿突破战略行动实施后诞生的全国首个亿吨级富铁矿资源基地。该区域富铁矿资源分布面积广、矿体厚度大、矿石品位高，属于国内极为罕见的高品位富铁矿类型。
在探寻富铁矿的过程中，山东省煤田地质规划勘察研究院成立深覆盖区富铁矿找矿创新团队，创建了“禹城式”矽卡岩型富铁矿找矿模式，建立深覆盖区“空-地-井”协同立体勘查技术体系，成功破解了富铁矿找矿难题，助力新一轮找矿行动取得重大进展。
两年勘探首钻见矿
“齐河-禹城地区探获富铁矿，有助于缓解国内钢铁产业铁矿石来源保障压力，增强我国在全球铁矿石资源市场的话语权。”山东省地质调查院总工程师李秀章介绍，近年来，我国铁矿石对外依存度较高，2023年进口量达11.79亿吨，占全国铁矿总需求的80%以上。
富铁矿是我国紧缺的战略性矿产资源。然而受富铁矿成矿理论和找矿方法限制，我国以往找矿工作主要围绕浅部矿体就矿找矿和查证高磁异常，一直无法取得明显突破。
2013年，山东省煤田地质规划勘察研究院组建深覆盖区富铁矿找矿创新团队(以下简称“创新团队”)，从省级地质勘查项目“山东省齐河县潘店地区铁矿调查评价”出发，启动深覆盖区低缓航磁异常查证工作，自此开启了一段新的征程。
从春灌后湿滑的麦田地，到暑气蒸人的玉米地，再到寒风凛冽的冰天雪地，创新团队扛着仪器踏遍628平方千米调查区的每个角落，采集了近15万个测量点的物探数据，深入研究了596个钻孔数据和300余千米的地震勘探信息。2015年，创新团队确定了齐河-禹城地区富铁矿勘查首钻ZK1钻孔位置，于地下1157米处发现厚达119.67米的富铁矿体。
“我们把这件事当成事业来追求。”沈立军说，“齐河-禹城地区首钻见矿时，创新团队的成员激动地掉下了眼泪。”
深入地下2000米“捞针”
齐河-禹城富铁矿勘查，最大难题在于“巨厚覆盖层对地球物理信号屏蔽严重、磁铁矿体形体复杂定位难”。在该地区已见矿的27个钻孔中，有21个位于地表1000米以下，寻找难度无异于大海捞针。要想实现“探得深”且“找得准”，就必须摸清成矿规律，构建科学合理的找矿模式，运用先进前沿的找矿技术。
传统观念里，矽卡岩型铁矿主要存在于岩体与碳酸盐岩接触带，常规找矿模式也是围绕该接触带展开。但在齐河-禹城地区部分矿区，富铁矿体的围岩呈现出全然不同的特征。
经过潜心钻研，创新团队提出了到中生代赋煤伸展盆地中找富铁矿的新认识，建立了“禹城式”富铁矿成矿模式，开辟了我国富铁矿找矿新空间。同时，创新性构建了深覆盖区富铁矿“空-地-井”立体勘查技术体系，突破了传统铁矿找矿单一依赖重磁方法的局限，将铁矿探测深度提升至2000米，有效提高了探测深度和精度。
不仅如此，创新团队充分发挥煤田单位的独特优势，首次将煤田地震探测技术中的高精度二维地震法用于地下深部找矿，精确识别矿致弱异常，打破了传统铁矿重磁找矿方法的桎梏，破解了深部富铁矿体的精准识别与定位探测难题，大幅提升了钻孔见矿率。
“通过磁法圈定的异常，可能源于矿体，也可能是岩体起伏所致。但此前，在深覆盖区，对于小的岩体起伏一直缺乏有效的鉴别手段。”沈立军说，二维地震法恰好填补了这一技术空白。
构建绿色勘查技术体系
“施工前剥离30厘米厚的表土，施完工再把土回填，不影响复耕复垦。”在钻探现场，记者看到几座小山似的土堆，这是创新团队钻研出的“表土+深层土”分级剥离法的产物。
黄河北地矿勘查区多为平原农田。为保护勘查区生态环境，确保工程完结后农田依旧能正常耕种，创新团队依据勘查区的生态特性，制定了涵盖水土气等各方面的全方位保护举措，构建绿色勘查技术体系，为勘查区的生态环境筑牢了保护屏障。
据了解，创新团队形成了“概选矿带→精选矿田→优选矿区→定位矿体”的四级渐进式找矿预测方法，构建了基于重-磁-电-震-井多元地球物理方法的深覆盖区富铁矿“空-地-井”立体勘查技术体系，将煤田地震探测技术用于富铁矿深部找矿，破解了深部富铁矿体的精准识别与定位探测难题，大幅提升了钻孔见矿率。在禹城市李屯地区施工的13个钻孔全部见矿，新发现了禹城市李屯、叠道两处大中型富铁矿。
“2024年施工的4个钻孔全部见矿，见矿厚度分别为84.96、6、87.67、48.04米，取得重大找矿突破。”山东省煤田地质规划勘察研究院相关负责人介绍，李屯铁矿资源量预计超过全国“十四五”期间新增富铁矿资源量的40%，助力齐河-禹城地区成为新一轮找矿突破战略行动以来全国首个亿吨级富铁矿资源基地。
“下一步我们准备加强大数据、云计算、人工智能等现代信息技术与传统勘查手段的深度融合，通过‘空-天-地-井’一体化技术洞察地表下的矿藏分布，力争再立找矿新功。”沈立军说。
本报记者 田国垒 本报通讯员 吉翔《工人日报》(2025年02月07日 04版)