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철광석 매장지 지질학, 탐사 및 탐사


철광석 매장지 지질학, 탐사 및 탐사

철은 고대부터 알려져 왔습니다. 철은 암석권에서 주성분 또는 미량으로 어디에나 존재합니다. 풍부하게는 산소, 실리콘 및 알루미늄에 이어 4위입니다.

철광석은 지질학적 시간에 따라 형성 범위가 넓고 지리적 분포가 넓습니다. 이 광석은 지각에서 가장 오래된 것으로 알려진 암석에서 발견되며, 나이는 25억 년이 넘습니다. 뿐만 아니라 다양한 후속 연대에서 형성된 암석에서도 발견됩니다. 실제로 산화철이 석출되는 지역에서는 오늘날에도 철광석이 형성되고 있습니다.

수천 건의 철 발생이 전 세계적으로 알려져 있습니다. 크기는 몇 톤에서 수억 톤까지 다양합니다. 철광석 매장지는 다양한 지질 조건과 다양한 지질 구조에서 세계의 여러 지역에 분포되어 있습니다. 가장 큰 광석 농도는 선캄브리아기 시대의 띠 모양의 퇴적철 지층에서 발견됩니다. 이 지층은 세계 철광석 자원의 대부분을 구성합니다.



철광석은 화성암, 변성암 또는 퇴적암의 다양한 지질 환경에서 발생하거나 다양한 1차 철 함유 물질의 풍화 생성물로 발생합니다. 철광석은 유사한 지질학적 발생, 구성 및 구조의 유형으로 그룹화할 수 있습니다. 다음은 퇴적물의 기원과 지질학적 환경에 기초한 단순화된 분류이다. 철광석의 주요 발생 방식과 철광석 매장지의 다양한 지질학을 보여줍니다.

해당 지역에 존재하는 것으로 알려진 잠재적인 철광석을 철광석 자원이라고 합니다. 확인된 자원에는 매장량과 미래 경제 상황에서 채굴할 수 있는 기타 철 함유 재료가 모두 포함됩니다. 확인된 자원은 특정 지질학적 증거로부터 위치, 등급, 품질 및 양이 알려지거나 추정되는 자원입니다. 확인된 자원에는 경제적, 미미한 경제적 및 하위 경제적 구성 요소가 포함되며 지질학적 확실성의 정도에 따라 이러한 각 경제적 구분은 측정, 표시 및 추론으로 더 세분화될 수 있습니다. 매장량은 결정 시점에 경제적으로 채굴할 수 있는 자원으로 정의됩니다.

기존 철광석 매장지의 개발은 채광 작업의 더 쉬운 부분입니다. 더 어려운 부분은 새로운 광상을 찾고 그 범위와 철 함량(등급)을 정의하는 것입니다. 탐사는 지각에서 철광석 광물의 축적을 발견할 수 있는 과정입니다. 채광 작업을 설정하는 데 필요한 막대한 투자가 완료되기 전에 채광 조직은 광상이 경제적으로 실행 가능하고 충분히 오랜 기간 동안 광석 생산을 보장할 수 있는 양의 광석이 있는지 확인해야 합니다. 생산이 시작된 후에도 광물화의 확장을 찾아 기술하고 채굴 중인 매장량을 대체할 수 있는 새로운 잠재성을 찾아야 합니다. 확장을 조사하고 새로운 광상을 찾는 것은 광산 조직의 중요한 활동입니다.

탐사에는 이익을 위해 채굴할 목적으로 광물 매장지 지역을 검색하는 작업이 포함됩니다. 즉, 광상을 광상으로 변환하는 것입니다. 지역을 탐사하는 지질학자는 색상, 모양 또는 암석 구성의 불규칙성을 관찰하여 광물의 표면 노출을 찾고 있습니다. 그의 경험은 그에게 가장 큰 성공 기회를 얻기 위해 어디를 봐야 하는지 알려줍니다.

탐사는 탐사와 비슷하게 들리지만 광상을 체계적으로 조사하는 데 사용되는 용어입니다. . 탐사가 탐사로 바뀌는 시점을 정의하는 것은 쉽지 않습니다. 관심 지역을 선택한 후 탐사 허가를 신청합니다. 탐사 활동을 시작하기 전에 관리의 승인이 필요합니다.

탐사 및 탐사와 관련된 활동

활동의 첫 번째 단계는 탐사 및 탐사와 관련되어 있으며, 특히 폐쇄된 광산과 핵심 샘플 및 액세스할 수 있는 이전 탐사에서 사용할 수 있는 기타 관련 정보의 과거 및 기존 데이터를 검토하는 것입니다. 이를 통해 새로운 활동에 필요한 시간과 비용을 크게 절약할 수 있습니다. 지역 탐사의 가장 저렴한 단계 중 하나는 테이프와 나침반과 같은 기본 도구로 시작하는 포괄적이고 상세하며 정확한 지질 지도를 준비하는 것입니다. 항공 사진을 사용하여 노두, 주요 단층 구역 및 기본 지형 제어를 찾는 데 도움을 주어 정확도를 높일 수 있습니다. 각 단계마다 약간의 비용이 추가되지만 결과 지도의 정확도와 세부 정보도 향상됩니다.

흙으로 뒤덮인 땅은 광물화의 노두를 먼저 찾는 탐사자가 접근할 수 없습니다. 토지 덮개가 충적 물질의 얕은 층으로 구성되어 있는 경우, 도랑은 일반적으로 기반암을 노출시키기 위해 광물화된 지역을 가로질러 파고 있습니다.

탐광자는 발견을 식별하고 너비와 길이를 모두 측정하고 광물 지역을 추정합니다. 트렌치의 샘플은 실험실에서 분석됩니다. 광물이 표면에서 발견될 수 있는 경우에도 깊이의 확장을 결정하는 것은 자격을 갖춘 추측의 문제입니다. 탐광자의 발견 사항과 광상의 존재 가능성에 대한 이론화가 확고한 기반에 있다면 다음 단계는 주변 땅을 탐험하는 것입니다.

탐사는 지구 물리학, 지구 화학 및 마지막으로 더 많은 비용이 드는 활동, 즉 모든 깊이에서 샘플을 얻기 위해 땅을 시추하는 것을 포함하는 용어입니다. 그림 1은 광상 탐사 및 탐사의 일반적인 활동 순서를 보여줍니다. 효율적인 탐사는 지질학적, 지구물리학적, 지구화학적 및 구조적 매핑을 위한 계획 목적과 접근 경로를 위한 점점 더 정교해지는 지도 제작에 달려 있습니다. 오늘날 탐사자에게 광석이 매장될 가능성이 높은 지역을 찾을 수 있는 기본 정보를 제공하는 상세한 항공 지형도가 제공됩니다.

그림 1 광상 탐사 및 탐사의 일반적인 활동 순서 

지리학적 탐사

1950년대에 도입된 후 항공 지구 물리학 조사는 지구 물리학 탐사에서 일반적으로 사용되는 첫 번째 단계가 되었습니다. 짧은 시간에 넓은 면적을 효과적으로 커버할 수 있습니다. 가장 일반적인 항공 지구 물리학 지도는 높은 정확도로 지구 자기장의 변화를 기록하는 자력계 지도입니다. 고도와 간격의 최적 선택과 장비 선택은 항공 지구 물리학 조사에서 중요합니다.

암석과 철 함유 광물의 물리적 특성(예:자력, 중력, 전기 전도도, 방사능, 음속)을 기반으로 지표면에서 다양한 지구물리학적 방법을 사용하여 지표 아래 형성을 탐색합니다. 보다 신뢰할 수 있는 데이터를 얻기 위해 종종 하나의 설문조사에 두 가지 이상의 방법이 결합됩니다. 조사 결과를 수집하고 이전 코어 드릴링의 표면 및 칩 또는 코어 샘플의 지질 정보와 일치시켜 추가 탐사를 계속할 가치가 있는지 결정합니다. 조사 결과가 추가 탐사를 가리키는 경우 시추 활동에 대한 정보를 형성합니다. 지구물리학적 조사는 일반적으로 처음부터 공중에서 수행되기 때문에 지상 측량의 정보를 비교하여 공중 매핑에 추가합니다.

철광석에 적용할 수 있는 현재의 지구물리학적 기술과 장비, 샘플링 방법, 드릴링 절차, 지질 조사 방법이 아래에 설명되어 있습니다. 철광석 탐사에 적용되는 지구물리학은 기본적으로 지질 지도 작성, 암석학 연구, 시추, 광석 분석 및 처리 테스트 평가로 보완되어야 하는 정보를 제공하는 정찰 도구입니다. 대부분의 지구 물리학 매핑에서와 같이 철광석 검색에 사용되는 지구 물리학 기술은 광석 광물과 주변 암석 사이의 물리적 특성의 측정 가능한 대조의 존재를 기반으로 합니다. 주로 사용되는 물리적 특성은 자성(영구 및 유도 모두) 및 밀도입니다. 전기 방법(편극 및 전자기학 포함) 및 지진 연구는 광체에 대한 더 나은 정의를 얻기 위해 자기 또는 중력 조사와 함께 때때로 사용됩니다.

자력계

최신 자력계는 감도와 조작 편의성이 뛰어납니다. 1950년대부터 철광석 탐사의 실용화에서 침침침, 슈퍼 침지 등의 다른 방법을 배제했기 때문이다. 자력계는 여러 개발 단계를 거쳤습니다. 알려진 주요 형태는 개념 순서대로 평형형, 비틀림형 및 자속 게이트 자력계이며 최근에는 원자 물리학 분야에서 착상 및 개발된 자력계가 뒤따르고 있습니다. 이러한 후자의 장비에는 루비듐 증기, 양성자 세차 운동 및 광 흡수 자력계가 포함됩니다.

자력계는 지정된 위치에서 지구의 자기장 또는 수직 성분의 강도를 결정하는 데 사용됩니다. 지구의 자기장은 자극에서 약 0.7 에르스테드에서 자기 적도의 일부 지점에서 약 0.25 에르스텟에 이르기까지 매우 약합니다. 지자기 연구에서 전계 강도는 에르스텟보다 훨씬 작은 단위로 측정되며 이는 감마(0.00001 에르스텟과 동일)입니다. 지구 자기장의 모양은 균일하지 않지만 지각과 지구의 상부 맨틀의 모양과 구성의 변화로 인해 큰 규모의 지역적 불규칙성을 보입니다. 작은 규모의 변화는 표면 근처의 자성 물질의 집중으로 인한 자기 교란의 결과이며 철광석을 검색할 때 찾는 것은 이러한 국부적인 변화입니다.

자기 측량

자기 조사는 지하 암석층의 자기 특성으로 인한 지구 자기장의 변화를 측정합니다. 공중 자력계는 넓은 지역에서 철광석과 철 함유 물질을 찾는 데 사용되는 주요 지질학적 도구입니다. 항공기 자기탐사를 수행하는 방법은 고정된 고도에서 미리 정해진 비행선을 따라 목표지역을 횡단하는 비행기에 플럭스 게이트 또는 양성자 정밀 자력계를 설치하는 것이다. 자력계는 지구 자기장의 크기를 측정합니다. 데이터는 비행기의 위치 및 고도와 함께 전자적으로 기록됩니다. 최근에는 감도 및 단순성 향상, 다중 채널 데이터 기록, 기기 소형화 및 보다 정확한 측위 기능을 포함하는 장비의 개선으로 인해 조사 품질이 향상되었습니다. 데이터를 디지털 형식으로 표시하고 기록하기 때문에 컴퓨터는 필요한 데이터 축소를 수행하고 분석 및 해석에 필요한 플롯 요구 사항을 수행하는 데 사용됩니다. 이 기록의 데이터는 등고선 지도로 표시되며, 지도에서 동일한 자기 강도의 지점을 연결하는 선이 있습니다. 이 선으로 형성된 패턴은 자기 이상(지구 자기장의 주요 국부적 왜곡)이 발생하는 영역을 나타냅니다. 자기 지도에서 이상 현상으로 표시된 영역은 지질 조사와 중력 측정, 전자기 연구 또는 기타 지구 물리학 기술을 통해 더 자세히 조사됩니다. 이러한 지구 물리학 기술은 아래에 나와 있습니다.

전자기 조사는 암석 덩어리의 전기 전도도 변화를 기반으로 합니다. 송신기는 1차 교류 전자기장을 생성하는 데 사용됩니다. 유도 전류는 암석 덩어리에 2차 장을 생성합니다. 결과 필드는 추적 및 측정되어 지하 덩어리의 전도도를 나타냅니다.

전기 측량은 지면의 자연적인 전기 흐름 또는 지면으로 유도되어 정확하게 제어되는 갈바닉 전류를 측정합니다. 전기 조사는 얕은 깊이의 광물 매장지를 찾고 지질 구조를 매핑하여 기반암까지의 과부하 깊이를 결정하거나 지하수면을 찾는 데 사용됩니다.

유도 분극 조사는 지구에 심어진 수신 전극에서 측정한 값을 사용하여 그리드 라인을 따라 수행하고 스테이션에서 스테이션으로 이동합니다. 전극을 수신기에 연결하고 충전 가능성(전기 전하를 생성하는 다양한 광물의 용량)과 지면과 기반암에 가해지는 전류에 대한 저항 효과를 측정합니다.

중력 측량은 밑에 있는 암석 덩어리의 끌어당김으로 인한 중력장의 작은 변화를 측정합니다. 중력의 변화는 종종 오일 베어링 형성과 관련된 단층, 경사 및 염 돔으로 인해 발생할 수 있습니다. 중량 측정은 철광석과 같은 고밀도 광물을 탐지하는 데에도 사용됩니다.

암석층에 방사성 광물이 포함된 지역에서는 방사선 강도가 정상적인 배경 수준보다 상당히 높습니다. 방사선 수준을 측정하면 방사성 물질과 관련된 미네랄이 포함된 퇴적물을 찾는 데 도움이 됩니다.

지진 조사는 다양한 지질학적 지층에서 경험한 음속의 변화를 기반으로 합니다. 소리가 표면의 소스에서 기본 레이어를 통해 이동하고 표면의 일정 거리에 배치된 하나 이상의 감지기로 다시 이동하는 시간을 측정합니다. 소리의 근원은 큰 망치의 타격, 무거운 낙하물, 기계적 진동기 또는 폭발물일 수 있습니다. 지진 조사는 기반암의 품질을 결정하고 지질층의 접촉 표면 또는 지반의 조밀한 광물 퇴적물의 위치를 ​​파악할 수 있습니다.

철광석의 경우, 이상 지역에 대한 상세한 자기 연구는 헬리콥터의 자력계를 사용하거나 휴대용 또는 기타 휴대용 자력계를 사용하는 지상 측량을 포함할 수 있습니다. AFMAG(Audio Frequency Magnetics)로 알려진 새로운 전자기 탐사 기술은 화산 유리 또는 낮은 등급의 철 함유 관입 물질의 매장된 퇴적물과 잠재적인 광석을 나타내는 높은 잔류 자화가 있는 퇴적물을 구별하기 위해 자기 이상 현상이 감지된 지역에서 사용되었습니다. 시체. 마찬가지로 루비듐 증기 자력계는 자화율과 전기 전도성이 높은 자성 퇴적물과 매몰된 화산 유리와 감수성이 낮은 저급 비전도성 철 함유 관입재를 구별하여 비경제적 퇴적물을 거부할 수 있습니다. 매력적인 자기 이상을 생성합니다.

샘플링 및 드릴링

철광석 발견 초기에 잠재적인 광체 탐사의 대부분은 테스트 피트와 샤프트에서 이루어졌습니다. 오늘날 자력계 또는 기타 조사에서 얻은 세부 데이터의 상관 관계 및 평가는 일반적으로 지질 및 광물학 연구를 통해 존재할 수 있는 광석의 종류, 품질 및 범위를 설정하는 샘플을 제공하기 위해 신중하게 설계된 드릴링 프로그램으로 이어집니다. 광석과 관련된 과부하 또는 암석층의 성질과 양.

최근에는 더 나은 샘플을 제공하기 위해 코어 드릴링 방법의 개선에 상당한 관심을 기울이고 있습니다. 합리적인 비용으로 가능한 가장 완벽하고 방해받지 않는 드릴 샘플이 궁극적인 목표입니다. 다이아몬드 드릴은 특히 단단한 구조물에 사용됩니다. 다이아몬드 드릴과 함께 드릴링 머드의 사용은 교대로 단단하고 부드러운 밴드 재료로 만든 최고 품질의 샘플이 필요한 곳에 채택되었습니다. 회전식 다운 홀 드릴과 여러 유형의 역순환 드릴은 일부 샘플링 응용 분야에서 만족스러운 샘플 회수와 함께 빠른 침투 속도를 제공할 수 있습니다. 와이어 라인 드릴링은 세계의 일부 지역에서 코어 드릴링 작업의 약 절반에 사용됩니다. 탐사 시추 결과에 대한 통계적 평가는 특히 가장 경제적인 구멍 간격과 가장 저렴한 비용으로 적절한 샘플링을 제공할 수 있는 가장 바람직한 코어 복구 정도와 관련하여 드릴링 프로그램 계획에 대한 지침을 제공하기 위해 수행됩니다.

탐색 시퀀스의 다음이자 가장 비용이 많이 드는 부분은 드릴링입니다. 드릴러에게 다른 모든 탐사 방법은 덤불을 두드리는 것과 같습니다. 드릴링은 땅 깊숙이 침투하여 도중에 발견한 모든 샘플을 불러옵니다. 지표면 아래의 주어진 지점에 광물질이 있는 경우 드릴링을 통해 직접적인 답을 얻을 수 있으며 특정 지점에서 광물의 존재를 정량화할 수 있습니다. 시추 비용은 전체 탐사 비용의 약 절반을 차지합니다. 탐사 드릴링에는 코어 드릴링과 타악기 드릴링의 두 가지 주요 방법이 있습니다.

코어 드릴링은 정확한 깊이에서 단단한 실린더 모양의 지반 샘플을 생성합니다. 충격 드릴링은 구멍에서 상당히 잘 결정된 깊이에서 절단을 포함하는 분쇄된 샘플을 생성합니다. 그 외에도 드릴 구멍 자체는 특히 위에서 언급한 지구 물리학 조사와 유사한 물리적 이상을 감지하는 장치를 사용하여 기록함으로써 보완적인 양의 정보를 제공할 수 있습니다.

코어 드릴은 광물화의 크기와 정확한 경계를 정의하는 데 사용됩니다. 이것은 처리되는 광석 등급을 결정하는 데 중요하고 광석 매장량을 계산하는 데 중요합니다. 전략적으로 배치된 지하 코어 드릴링은 또한 이웃의 새로운 광석과 교차할 수 있습니다. 코어는 암석의 정확한 특성과 광물의 결정을 위해 철저히 조사할 수 있는 지하 지질학의 온전한 샘플입니다. 특별한 관심을 가진 샘플은 분석을 위해 실험실로 보내져 광석의 철 함량을 확인합니다.

탐사 시추의 코어는 특수 상자에 보관되어 장기간 아카이브에 보관됩니다. 어느 구멍에서 어떤 깊이에서 샘플을 채취했는지 식별하기 위해 상자가 표시되어 있습니다. 코어 드릴로 수집한 정보는 중요합니다.

적은 비용으로 빠른 지질 정보를 얻기 위해 역순환 방법이 사용되기도 합니다. 코어 샘플 대신 지질학자는 구멍 길이 전체에 걸쳐 드릴 절단(칩)에 접근할 수 있으며, 이 드릴 절단은 실험실 분석 후 미네랄 함량을 확인하고 매핑합니다. 역순환 드릴링은 표면 드릴링 응용 분야에서 빠르게 대중화되고 있습니다. 역순환 방식의 리그는 트럭에 탑재되어 쉽게 분해되는 코어 드릴 장비에 비해 접근 가능한 지형과 더 나은 도로 조건으로 제한됩니다. 

탐사에서 채굴까지

광물화를 정량화하고 광상의 형태, 크기 및 금속 함량을 정의하기 위해 탐사 활동에서 단계별 절차가 필요합니다. 절차의 모든 단계에서 현재 정보를 검토하여 탐사 노력을 계속해야 하는지 여부를 결정합니다. 목적은 광상의 지질학에 대한 상세한 지식을 제공함으로써 광상이 경제적으로 실행 가능하다는 것을 상당히 확신하는 것입니다. 광석은 경제적으로 이용되고 판매 가능한 제품으로 전환될 수 있는 광물의 농도로 정의되는 경제적 개념입니다.

광상이 광체로 표시되기 전에 광물화, 제안된 채광 기술 및 처리 방법에 대한 완전한 지식이 필요합니다. 채광 및 광물 가공의 환경적 영향은 주의 깊게 연구되어야 하며 승인이 필요합니다. 광산 작업에 투자하기 위한 전제 조건은 장기간에 걸친 지속적인 수익성에 필요한 자신감입니다. 이 단계에서 자본 요구 사항, 투자 수익, 회수 기간 및 기타 필수 사항을 포괄하는 포괄적인 타당성 조사가 수행됩니다. 모든 지질학적 문서와 연구를 기반으로 광산 조직은 광상을 채굴하는 방법에 대한 좋은 아이디어를 얻습니다.



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