CN116482335B - 一种海砂矿勘查方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种海砂矿的勘查方法，方法包括：配置海底表层地质取样站位；基于工作前的准备试验，具体包括如下方式：使用单波束进行测深；使用侧扫声呐进行测量；测量浅地层剖面，具体方式包括：执行单道地震测量；对浅海底执行浅钻采样得到样品；对样品进行粒度分析、化学分析以及碎屑矿物测试分析，得到海砂矿勘查结果。本发明针对海砂矿详查，查明矿区地形地貌特征及底质类型分布特征，控制海砂矿层的总体分布，确定海砂层长度、宽度、厚度、海砂质量、物质组成及矿层的连续性，查明海砂矿产开采技术条件并做出相应评价，估算海砂控制资源量，为海砂采矿权提供基础资料和技术依据。

Description

一种海砂矿勘查方法
技术领域
本发明属于海砂矿勘查技术领域，具体涉及一种海砂矿勘查方法。
背景技术
海砂，顾名思义就是海中的砂石。颗粒度较大的为砂，一般以厘米为单位；粒径较小的为沙，通常以毫米以单位；两者都是纯天然的，经海水冲刷、滚动、碰撞、打磨而成。海沙除了含有二氧化硅外，含有少量的氯离子、长石、钙、镁、云母等，作为仅次于石油天然气的第二大海洋矿产，海砂有着众多用途，其中最主要的用途之一就是作为工程建设的原材料，尤其是大型建设的填海造陆环节。
基于海砂作为工程建设的原材料，有着广阔的市场空间，目前需要亟需一种海砂矿勘查方式，来实现对海砂矿的有效勘查。而当前的海砂矿勘查方式精度不高，无法对海砂矿进行划分，导致无法实现砂矿的选矿及勘测作用，影响了海砂矿勘查的需要。
发明内容
本发明提供一种海砂矿勘查方法，方法可以实现砂矿的选矿及勘测作用。
勘查方法它包括如下步骤：
S1：配置海底表层地质取样站位；
S2：基于工作前的准备试验，具体包括如下方式：
(1)选择验潮站，固定验潮仪；
(2)确定定位点，安装导航定位设备，并对导航定位设备进行校验；
(3)安装声速检测设备，进行声速测定试验，使声速测定满足预设要求；
(4)安装测深仪，对测深仪停泊稳定性进行试验；
S3：使用单波束进行测深；
S4：使用侧扫声呐进行测量；
其中，侧扫声呐测量利用PULSAR Software软件进行数据采集，拖鱼距海底的高度控制在扫描量程的10％～35％，侧扫声呐拖鱼施放至水中指定深度进行走航作业，拖鱼距海底高度根据现场水深实时调整，且实时储存采集的数据；
S5：测量浅地层剖面，具体方式包括：
浅地层剖面测量时，浅地层剖面测量主机配置有SESWIN软件来进行数据采集，浅地层剖面测量主机的采样频率为10kHz、记录长度为25m，数据采集过程中实时接收并记录定位数据与浅层剖面数据；
根据不同测线交点位置一致性验证浅地层剖面的地层分辨力、质量可靠性和可对比性：通过选取不同测线的交叉位置，进行同一地点不同方向测线的剖面对比，经对比经过交点不同方向的测线，其海底地形起伏一致，地层反射信号强度满足预设强度阈值，地层穿透深度达到深度阈值，表明剖面满足质量要求；
S6：执行单道地震测量；
S7：对浅海底执行浅钻采样得到样品；
S8：对样品进行粒度分析、化学分析以及碎屑矿物测试分析，得到海砂矿勘查结果。
优选地，所述步骤S2中开展工作前的准备试验包括以下子步骤：
(1)验潮站的选择与验潮仪稳定性试验：选择的验潮站位置前方无沙滩阻隔，海水可自由流通，低潮不干出，能充分反映当地海区潮沙情况的地方，距离工作区10km以内开阔的地方；验潮仪牢固设立，能充分反映当地海区潮汐情况；在验潮点采用卷尺吊水面法开展验潮仪稳定性试验，连续试验2小时，观测间隔为5分钟，水位平均误差优于0.05m；
(2)导航定位设备控制点校验与24小时稳定性试验：测量设备在测区控制点上进行校验，确保测区内测量数据的准确和高程的统一，并进行大于或等于24小时的稳定性试验，读数间隔小于或等于10秒，试验精度优于2米，试验精度的统计按下列方式进行计算：
式中：M—试验精度，△—测量设备观测值与实际位置的距离，n—观测值个数，P—测量设备观测时的最大PDOP值；
(3)声速测定试验：选择在勘查区海域利用声速剖面仪实测该区海域海水的声速值；
(4)测深仪停泊稳定性试验：潮水位为最低水位海流较小期间，测量船在码头避风港内停泊，采用测绳测铅垂线验证水深，将测量获得的声速值输入测深仪用于现场声速改，开展测深仪停泊稳定性试验，连续试验时间2小时5分钟，观测间隔为5分钟，测量的水深平均误差小于或等于0.3米。
优选地，所述步骤S3中所述单波束测深的方法为：
(1)水深测量前，将测深仪换能器固定安装在船舷一侧，测深仪换能器垂直入水，将测深仪换能器的吃水深度相应数值输入测深仪用于现场测深仪换能器吃水改正；
(2)将GPS与测深仪换能器之间相对位置改正值输入测深仪进行相对位置改正，使测深仪换能器校准到真实位置；
(3)将声速值输入单波束测深仪主机，进行声速改正；
(4)水深测量中，验潮点采用仪器自动观测并记录的方式，每5秒观测水位变化值用于后期水位改正，水位观测时间早于当天水深测量开始前至少15min,并在当日水深测量结束后延迟至少15min后停止；
其中，单波束水深测量潮位改正值按下列方式进行计算：
△H＝(H-h)+d
式中：△H—潮位改正值，H—潮位观测点在水面上的85高程，h—水面上潮位观测点与水下潮位传感器的竖直高差绝对值，d—潮位传感器读数；
(5)测量船沿设计的测线航行，在进入测线前300米，提前调整船向沿测线方向航行，航行速度小于或等于5节/小时，航行的最大线偏差小于或等于测线间距的25％；
(6)水深测量时，测声仪的工作频率为208KHz，每隔ls记录一组水深数据，测深仪在存入水深数据的同时，同步于定标信号，将测量点号、日期、时间、经度、纬度、XY坐标一同存入，记录“.org”数字格式，水深测量按设计测线逐条施测，测量过程中测深仪根据不同深度自动换档选用不同的量程，
其中，85高程为基准的水深值按下列方式进行计算：
D85＝R-△H
式中：D85—85高程基准水深，R—测深仪航行测量值，△H—潮位改正值；
(7)测量水深准确度评估：利用主测线与联络测线交点水深不符值进行测量水深准确度估计，其估计指标的计算公式为：
式中：M—重合点水深不符值中误差，单位为米；di—主测线与联络测线在交点处的水深不符值，单位为米；n—主测线与联络测线的交点数；
(8)根据潮位改正好的数据D85绘制水深等值线图和海底地形图供海砂勘查工程使用。
优选地，所述步骤S4中侧扫声纳测量的方法为：
(1)测量前，将拖鱼拖缆固定于船舷一侧，拖鱼放入水中,测量GPS与拖鱼之间的水平距离及垂直距离，利用三角函数关系计算出GPS与水下拖鱼之间平均相对位置的改正值，将此改正值输入侧扫声呐主机进行相对位置改正，使侧扫声呐与拖鱼校准到真实位置；
(2)将声速剖面仪测得的声速值输入PULSAR高分辨率侧扫声呐主机，进行声速改正；
(3)声呐测量中，测量船沿设计的测线航行，在进入测线前300米，提前调整船向沿测线方向航行，航行速度小于或等于5节/小时，航行的最大线偏差小于或等于测线间距的25％；
(4)声呐测量时，侧扫声呐测量利用PULSAR Software软件进行数据采集，侧扫声呐工作频率为560kHz，声呐量程为75m，拖鱼距海底的高度控制在扫描量程的10％～35％，数据采集过程中将定位数据与侧扫记录一并存储为“*.XTF”数字格式，测量过程中，侧扫声呐拖鱼施放至水中指定深度进行走航作业，拖鱼距海底高度根据现场水深实时调整，以保证数据质量及设备安全；
(5)侧扫声呐测量采集的XTF格式原始数据转成“﹡.GEOTIFF”格式并绘制影像图用于资料汇交，采用SONAR WEB软件进行后处理解译和声呐图谱的镶嵌处理，在软件进行过程中通过软件内部处理与分析进行斜距校正、后拖校正与水体移去操作，成功得到镶嵌成果图；
(6)在得到每条测线的镶嵌图后，在底质资料分析的基础上，通过人机交互或自动识别的方式，确定不同海底面单元的界线，输出成AUTO CAD或ARCGIS兼容的数据后，通过人工修饰输出成图；
(7)在数据处理过程中，将可疑目标物体进行分类圈定，即可得到不同微地貌类型的平面分布位置、大小，同时注意识别岩礁、海底障碍物、沙波、海底塌陷与滑坡、海底冲刷特征，在参考以往矿区域调查资料的基础上，通过对不同调查时期的资料进行整合归类，对图幅进行数字化、校正、拼接，在GIS软件下生成地貌图，地貌图在海砂勘查中为钻孔的布设和施工提供参考资料；
(8)记录数据的质量判断：通过选取不同测线的交叉位置，揭示沙脊不同方向的侧扫声呐影像，检验不同方向的侧扫声呐影像反映的特征为一致的，则图像位置吻合度高，表明数据真实、可靠。
优选地，所述步骤S5中浅地层剖面测量的方法为：
(1)测量前，将浅层剖面仪的换能器固定安装在船舷一侧，换能器垂直入水，并且保持在航行过程中换能器不能露出水面，将换能器吃水深度输入浅层剖面仪主机用于换能器吃水改正；
(2)将声速剖面仪测得的声速值输入SES2000 compact浅层剖面主机，进行声速改正；
(3)测量GPS与换能器之间的水平距离及垂直距离，利用三角函数关系计算出GPS与换能器之间的相对位置的改正值，将此改正值输入浅层剖面仪主机进行相对位置改正，使浅层剖面仪换能器校准到真实位置；
(4)浅地层剖面测量中，测量船沿设计的测线航行，在进入测线前300米，提前调整船向沿测线方向航行，航行速度小于或等于5节/小时，航行的最大线偏差小于或等于测线间距的25％；
(5)浅地层剖面测量时，浅层剖面测量利用SESWIN软件进行数据采集，主机的采样频率为10kHz、记录长度为25m，数据采集过程中实时接收定位数据与浅层剖面记录一并存储为“*.SES”格式文件，测量过程中，根据水深变化情况对量程范围进行实时调整；
(6)数据后处理过程中应用ISE软件进行解译：首先导入原始Raw格式的数据，通过对逐个记录文件进行声学反射层识别，结合前期收集的地质资料，对沉积层特征进行对比研判，确立地球物理资料解译的标志层，通过多次对比，选出具有代表性的典型剖面，这些剖面应具有图像清晰、在附近区域具有代表性的条件，对这些剖面作进一步的处理，标定深度和长度比例尺，区分海底、典型界面、基底和特殊地质现象，并在剖面图上逐一标注，进行综合分析研究，精细划分声学地层单元，进而得到矿区范围内的浅地层空间结构特征，绘制矿区测线地层、砂矿层剖面解释图，为海砂勘查提供浅层地层参考资料；
(7)记录数据的质量判断，根据不同测线交点位置一致性验证浅地层剖面的地层分辨力、质量可靠性和可对比性：通过选取不同测线的交叉位置，进行同一地点不同方向测线的剖面对比，经对比经过交点不同方向的测线，其海底地形起伏一致，地层反射信号强度接近，地层穿透深度基本一致，主要反射层位吻合，表明剖面质量可靠。
优选地，所述步骤S6中单道地震测量的方法为：
(1)测量前，保持测量船在低速航行状态下，将震源拖筏与水听器平行拖放于船尾30米位置,以避开船只尾流区对信号的影响，偏移距根据水深进行调整，偏移距控制在最小水深以内同时大于1米；
(2)将声速剖面仪测得的声速值输入CodaOctopus GeoSurvey单道地震采集主机，进行声速改正；
(3)记录下GPS与震源拖筏及水听器中心点之间的距离,在单道地震采集软件中输入此距离，进行相对位置改正；
(4)单道地震测量中，测量船沿设计的测线航行，在进入测线前300米，提前调整船向沿测线方向航行，航行速度小于或等于5节/小时，航行的最大线偏差小于或等于测线间距的25％；
(5)单道震源测量利用GeoSurvey 7.1.1软件进行数据采集，数据采集过程中实时接收定位数据与单道震源记录一并存储为“*.sgy”格式文件；选择电火花震源阴极放电，能量为600J；偏移距根据测区水深情况采用8m和4.8m；采样间隔为1000ms，记录长度为100ms的工作参数组合；地层反射信号的剖面记录连贯清晰，保证采集数据质量；
(6)测量数据通过坐标***设置、增益调整、自动TVG补偿以及滤波数据处理，然后通过声学反射界面人工判读的方式进行数字化解译，通过综合分析研究，确立地球物理资料解译的标志层，根据各层反射层特征，结合沉积物粒度测试分析，划分矿区内各浅地层单元，识别基岩位置、活动构造和其它不良工程地质要素；
(7)利用SonarWiz软件生成的地层编辑线，转成DXF或CSV文本格式的对应坐标和层位信息，将处理后的数据网格化后，进一步利用ArcGIS或MAPGIS6.7成图软件绘制矿区测线地层、矿层剖面解释图，为海砂勘查提供地层参考资料，选择具有图像清晰、地震相分层明显、在附近区域具有代表性特征的剖面，作进一步的处理，标定深度和长度比例尺，标注海底、典型界面、基底和特殊地质现象；
(8)原始记录中地层反射信号的连贯清晰、反射界面易于连续追踪，不同测线交叉位置的相同层组反射界面闭合，则表明仪器性能稳定，数据采集质量可靠。
优选地，所述步骤S7中进行浅海底浅钻采样的方法为：
(1)测量船按对角线抛锚方式抛锚到站点后，测绘人员先将站位测量的水深报告机长，机长根据水深计算出初始到水底的套管长度，钻探工人将套管垂直从孔位放至海底，施工前测量钢丝绳长度及记录水深数据，施工后再测量钢丝绳长度及记录水深数据，计算出钻孔进尺，钻探班报人员记录内容包括测量钢丝绳长度、海面至钻探平台高度、套管长度、回次进尺和水深；
(2)利用XY-42A钻机采用回旋钻进的方法将套管钻进海底砂层，套管钻进地层后，将与钢丝绳连接好的钻具通过钻机卷扬机放入套管内，通过钻具不断地锤击，砂体进入带有阀门的钻具后不再流出，钻具的进尺控制在2m内，通过提升钢丝绳将岩心放在甲板，将岩心按顺序摆放于半开式PVC管中，为地质编录做好准备；
(3)编录人员测量岩心长度并进行详细描述，描述内容包括：回次的岩性，颜色，气味，物质组成，粒级，分选性；同时钻机记录人员填写地质钻探班报表，记录日期、孔号、水深和取样率；
(4)全部岩心摆放整齐后，对岩心进行拍照保存，再对岩心进行分层描述，现场分层主要依据颗粒大小及颜色的变化，并及时在地质钻探编录表上详细记录分层情况，同时依据分层情况采集样品且遵守不跨层采样；
(5)样品分类装入封口袋，用记号笔在标签纸上标注样品标签及编号，再将标签纸粘贴在封口袋上，样品统一放在塑料箱内保存，及时送至实验室分析；
(6)样品采集后，剩下的岩心按顺序放入用塑料薄膜垫的岩心箱中，在塑料薄膜上用记号笔标记岩心牌位置，同时岩心保存到岩心库；
(7)钻探施工完成后，及时采集其三维坐标，采用RTK测量，测量前与验潮仪观测数据进行比对，RTK测得的水面高程与验潮仪观测的水位一致，放样前，在已知点进行比对，坐标和高程无误后才进行放样测量。
优选地，所述步骤S8中对样品进行粒度分析、化学分析、碎屑矿物测试分析的方法为：
(1)基本分析样；
基本分析样为单工程采样且遵守分层取样原则：按不同品级、矿石类型分段连续取样，样长代表的真厚度为1m-1.5m，取样前清除岩矿心表面的泥浆和杂质，样品先称重，样品按进尺顺序沿岩矿心长轴方向用切割刀对半切割开，切分时沿主要标志面(矿脉、层理、片理等)的倾斜方向，还考虑含砂率分布情况，一半称重后送实验室进行分析，另一半称重后放回岩心箱，样品的加工和测试质量情况如下：
①样品的加工；
采用人工四分法：将所取样品置于平板上，在潮湿状态下拌和均匀，并堆成厚度约为20mm的圆饼，然后沿互相垂直的两条直径把圆饼平均分成四份，取其中对角线的两份重新拌匀，再堆成圆饼，剩余两份做为副样保留(内检分析)。重复上述过程，直至把样品缩分到试验所需量为止，剩余的正样保留；
②样品的测试；
筛除大于9.5mm的颗粒并算出其筛余百分率，并将试样缩分至约1100g，放在干燥箱中于(105±5)℃下烘干至恒量，待冷却至室温后，分为相等的两份备用；
称取试样500g，精确至1g，将试样倒入按孔径大小从上到下组合的套筛上，然后进行筛分；
将筛套置于摇筛机上，摇10min；去下套筛，按筛孔大小顺序再逐个用手筛，筛至每分钟通过量小于试样总量0.1％为止，通过的试样并入下一号筛中，并和下一号筛中的试样一起过筛，这样顺序进行，直至各号筛全部筛完为止，称出各号筛的筛余量，精确至1g；
仪器设备：鼓风干燥箱，能使稳定控制在(105±5)℃；天平，称量1000g、感量1g；方孔筛，规格为75μm、150μm、300μm、600μm、1.18mm、2.36mm、4.75mm及9.50mm的筛各一个，并附有筛底和筛盖；摇筛机；搪瓷盘；毛刷；
(2)粒度分析；
样品均采自海底表层沉积物，采样样重均需大于4.4kg，采样质量符合要求，样品均采自海底表层沉积物，为了了解表层沉积物粒度参数的各粒级质量分数，对沉积物分类和命名提供依据，采用筛析法进行分析；
(3)组合分析样；
组合样分析取样目的是对海砂矿层进行有放射性测量、有害物质测定、物理力学性质测定，并进行综合评价，根据检测重量要求，每个样品大于或等于50kg，根据海砂矿层的厚度变化情况，在控制矿体的3个相邻剖面的钻孔岩心副样中按采样长度比例抽取组合而成，或在控制矿体的所有剖面的钻孔岩心副样中按采样长度比例抽取组合而成，取样质量可靠，符合规范要求，对样品中的有害物、放射性、物理力学性质进行测定；
(4)化学分析；
化学分析是为了了解原矿的化学成分，对原矿的品级及用途作出评价：分析项目有SiO2、Al2O3、Fe2O3、TiO2、K2O、Na2O、CaO、MgO、烧失量，样品采自海底表层和钻孔，海底表层取自海底底质样，钻孔取自采取了基本分析样后钻孔剩余的一半岩心，样品重量均大于250g，有取基本分析样的部位均有配套化学分析，采样质量符合要求，选择以电感耦合等离子体质谱法、等离子体发射光谱法、原子荧光法进行测定，每一批样品的基本分析和检查分析由不同的人员分别进行，且检查数大于50％，并带国家一级标样或管理样和空白进行质量监控；
(5)碎屑矿物鉴定；
用以确定海砂矿的主要造岩矿物及其含量，区分有益或有害矿物，作为砂矿物源和成因研究方面的依据，确定是否有有用重矿物：碎屑矿物鉴定样品取自采取了基本分析样后钻孔剩余的一半岩心，样品重量均需大于250g，有取基本分析样的部位均采样进行了碎屑矿物鉴定，对碎屑矿物采用淘洗盘法或重液法进行进行分离，再对矿物进行定性及定量分析，对完成的碎屑矿物样品按10％随机抽查；
(6)重砂矿物分析；
为了进一步分析有用重矿物的含量，在碎屑矿物鉴定的基础上，挑选出重矿物品位达到边界品位及以上的样品进行重砂矿物分析，综合评价矿石质量，采用双目显微镜、高频介电矿物分选仪、带式矿物电磁分选仪综合鉴定重砂矿物，重砂矿物的鉴定和抽查分析由不同的人员分别进行。
从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：
本发明提供的海砂矿勘查方法中，通过设计海底表层地质取样站位；综合物探(单波束测深、侧扫声呐、单道地震和浅地层剖面)；进行浅海底浅钻采样，对样品进行粒度分析、化学分析、碎屑矿物等测试分析。主要针对海砂矿详查，查明矿区地形地貌特征及底质类型分布特征，控制海砂矿层的总体分布，确定海砂层长度、宽度、厚度、海砂质量、物质组成及矿层的连续性，查明海砂矿产开采技术条件并做出相应评价，估算海砂控制资源量，为海砂采矿权提供基础资料和技术依据，由此保护海洋资源和生态、净化沿海通航环境，加强海砂开采的管理，促进海砂资源规范、科学、合理开采，保障重点项目建设用砂需求。
还可以查明砂矿的质量，对砂矿的矿物组分、结构构造、化学成分及粒度组成等变化特征，对海砂矿工业类型及品级进行了划分，实现砂矿的选矿及勘测作用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明具体实施例中综合物探仪器设备的安装位置示意图。
图2为海上定位导航设备连接示意图。
图3为底质调查表层取样点位图。
图4为海上综合物探实际材料示意图。
图5为LX01线(左)和ZX05线(右)交点A侧扫声呐影像对比图。
图6为LX01线(左)和ZX13线(右)交点B侧扫声呐影像对比图。
图7为LX04线(左)和ZX13线(右)交点C侧扫声呐影像对比图。
图8为LX02线(左)和ZX17线(右)交点D侧扫声呐影像对比图。
图9为LX06线(左)和ZX19线(右)交点E侧扫声呐影像对比图。
图10为LX05线(左)和ZX24线(右)交点F侧扫声呐影像对比图。
图11为交叉点分布示意图。
图12为LX04与ZX17线交点位置浅地层剖面对比图。
图13为LX01与ZX21线交点位置浅地层剖面对比图。
图14为LX05与ZX21线交点位置浅地层剖面对比图。
图15为LX02与ZX09线交点位置浅地层剖面对比图。
图16为ZX02与LX02线交点位置单道地震剖面对比图。
图17为ZX02与LX02线交点位置单道地震剖面对比图。
图18为ZX02与LX02线交点位置单道地震剖面对比图。
图19为ZX02与LX02线交点位置单道地震剖面对比图。
图20为海砂矿勘查方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1至图20所示是一具体实施例中海砂矿勘查方法的流程图，方法包括：
S1：配置海底表层地质取样站位；
S2：基于工作前的准备试验，具体包括如下方式：
(1)选择验潮站，固定验潮仪；
(2)确定定位点，安装导航定位设备，并对导航定位设备进行校验；
(3)安装声速检测设备，进行声速测定试验，使声速测定满足预设要求；
(4)安装测深仪，对测深仪停泊稳定性进行试验；
S3：使用单波束进行测深；
S4：使用侧扫声呐进行测量；
其中，如图5至图10所示，侧扫声呐测量利用PULSAR Software软件进行数据采集，拖鱼距海底的高度控制在扫描量程的10％～35％，侧扫声呐拖鱼施放至水中指定深度进行走航作业，拖鱼距海底高度根据现场水深实时调整，且实时储存采集的数据；
S5：测量浅地层剖面，具体方式包括：
浅地层剖面测量时，浅地层剖面测量主机配置有SESWIN软件来进行数据采集，浅地层剖面测量主机的采样频率为10kHz、记录长度为25m，数据采集过程中实时接收并记录定位数据与浅层剖面数据；
根据不同测线交点位置一致性验证浅地层剖面的地层分辨力、质量可靠性和可对比性：通过选取不同测线的交叉位置，进行同一地点不同方向测线的剖面对比，经对比经过交点不同方向的测线，其海底地形起伏一致，地层反射信号强度满足预设强度阈值，地层穿透深度达到深度阈值，表明剖面满足质量要求；
S6：执行单道地震测量；
S7：对浅海底执行浅钻采样得到样品；
S8：对样品进行粒度分析、化学分析以及碎屑矿物测试分析，得到海砂矿勘查结果。
基于上述方法，本发明实现海砂矿的勘察，查明矿区地形地貌特征及底质类型分布特征，控制海砂矿层的总体分布，确定海砂层长度、宽度、厚度、海砂质量、物质组成及矿层的连续性，查明海砂矿产开采技术条件并做出相应评价，估算海砂控制资源量，为海砂采矿权提供基础资料和技术依据。
进一步的，作为上述实施例具体实施方式的细化和扩展，为了完整说明本实施例中的具体实施过程，提供的海砂矿勘查方法包括如下步骤：
根据矿床勘查类型、工作程度和施工条件，海砂矿勘查手段主要以钻探为主，用以追索和控制矿体及含矿层位，了解矿体空间展布情况，矿砂质量和变化规律，探求控制和推断的资源量。同时，海砂矿勘查还进行了单波束水深测量、侧扫声呐测量、浅地层剖面测量、单道地震、海底底质调查以及各类样品采集与分析测试等工作。
本实施例的海砂矿勘查方法是依据《海砂(建筑用砂)地质勘查规范》(DD2012-10)，海砂矿勘查工作是在充分利用、综合分析、***研究矿区已有的各种资料基础上，采用海洋底质调查及深部钻探相结合，对矿体进行***控制及样品测试等手段开展各类工作。根据区内的矿体呈面状分布，层状、似层状产出，采用垂直于等深线的方法***布置勘查工程，勘探线与矿体走向基本垂直，探矿工程沿勘探线布设。最北侧的勘探线编号为3线，往南依次为1、0、2、4、6线，相邻两条勘探线线距均为800m。
本发明实施例的海砂矿勘查方式中，综合物探完成工作量为：单波束测深、侧扫声呐、单道地震和浅地层剖面测量剖面总长各72.46km，完成测量面积9.80km2。完成的测量的网度为200m(主测线)×400m(联络测线)，其中主测线27条(线号开头为ZX)，联络侧线6条(线号开头为LX)。
综合物探质量评述的方式为：
(1)导航定位
本实施例的导航定位工作使用华测i90 GNSS RTK接收机和HYPACK导航软件组成的导航定位***。
本实施例的外业测量导航定位工作分两次进行，第一次在某年5月8日至5月10日期间，服务单波束测深、侧扫声呐测量和浅地层剖面测量；第二次在5月11日至5月12日，服务单道地震测量。
在测量过程中GPS卫星信号接收正常，导航定位卫星个数18-39个，PDOP值介于0.4～3.1之间，最大PDOP值为3.1(规范要求小于5查规范)，航点航迹清楚，仪器性能稳定。
本次全区导航定位精度最大定位中误差按照公式：M＝MR×PDOP(MAX)计算。
其中，MR为本次GPS的24小时稳定性试验结果中的定位中误差值(±0.0126m)，PDOP(MAX)为本次全区定位最大PDOP值(3.1)，计算得到全区最大定位中误差为±0.039m，精度满足规范的要求(平面定位精度优于10m)。
基于偏航情况的分析，这里是受避让浅滩、渔网浮标、船只等特殊情况影响，少数实际测线段与设计测线发生了偏移，其中单波束测深、侧扫声呐测量和浅地层剖面测量，主测线最大偏移距49.5m，联络测线最大偏移距23.0m，单道地震测量主测线最大偏线距为21.2m，联络测线最大偏移距20.2m。前后两次导航的偏移距均符合规范要求。(规范要求实际航线与计划测线的偏离应不大于测线间距的25％，即小于200m×0.25＝50m)。
本发明的作业过程中，每条测线完整，无漏测(规范要求每条测线连续漏测长度不得超过250m，漏点累计不得超过2％)。
整个施工过程中全部测线的导航定位质量良好，定位资料完整、齐全，班报记录符合技术规范要求，全部原始资料经自检合格率100％。
本实施例的海砂矿勘查采用侧扫声呐。侧扫声呐测量利用PulSAR Software软件进行数据采集，数据采集过程中实时接收外部设备的NMEA0183 GGA格式定位数据，与侧扫记录一并存储为″*.XTF″。测量过程中，侧扫声呐拖鱼施放至水中指定深度进行走航作业，控制船速一般不超过5节。
本实施例的侧扫声呐工作频率为560kHz，航行过程中，矿区局部海底起伏较大，本次声呐拖鱼离海底高度一般为8～19m，拖鱼距海底的高度控制在扫描量程的10.6％～25.3％(规范要求10％～35％)，单边扫描宽度为75m。经统计，水下拖鱼与GPS之间平均距离为5.03m，最大偏差0.27m，拖缆长度为5.2m，水下拖鱼位置最大偏差为拖缆长度的5.19％。现场记录声呐信号强，图谱记录清晰，实测效果满足本项目要求，数据采集质量可靠。
通过选取不同测线的交叉位置，揭示了沙脊等不同方向的侧扫声呐影像，经检验，不同方向的侧扫声呐影像反映的特征一致，图像位置吻合度高，表明数据真实、可靠。如下图所示
本实施例的海砂矿勘查中，还涉及漏测过程，在漏测作业过程中，每条测线完整，无漏测(规范要求每条测线连续漏测长度不得超过250m，漏点累计不得超过2％)。对上述数据进行记录。
本实施例的海砂矿勘查中，还浅地层剖面进行测量。浅地层剖面测量利用SESWIN软件进行数据采集，数据采集过程中实时接收外部设备的NMEA0183与浅剖记录一并存储为″*.SES″格式文件。本次浅剖记录长度一般为25m，测量过程中，根据水深变化情况对量程范围进行实时调整。走航过程中，控制船速不超过5节，以保证地层数据质量。
记录数据质量的航行过程中，浅地层剖面工作频率为10kHz。原始记录中地层反射信号连贯清晰，反射界面易于连续追踪，数据采集质量可靠。
为了验证浅地层剖面的地层分辨力、质量可靠性和可对比性，本发明通过选取不同测线的交叉位置，进行了同一地点不同方向测线的剖面对比，如图12、图13、图14、图15，经对比发现，经过交点不同方向的测线，其海底地形起伏一致，地层反射信号强度接近，地层穿透深度基本一致，主要反射层位吻合，剖面质量可靠。
作业过程中，每条测线完整，无漏测(规范要求每条测线连续漏测长度不得超过250m，漏点累计不得超过2％)。
海砂矿勘查还涉及单道地震测量，单道地震测量利用GeoSurvey 7.1.1软件进行数据采集，数据采集过程中实时接收外部设备的NMEA0183，与单道地震记录一并存储为″*.Sgy″格式格式文件。单道记录长度为100ms，采样率为5kHz。走航过程中，控制船速不超过5节，以保证地层数据质量。
本发明的单道地震测量选择电火花震源阴极放电，能量为600J(规范要求大于100J)、偏移距根据测区水深情况采用8m和4.8m(规范要求大于1m)、采样间隔为1000ms、记录长度为100ms的工作参数组合，地层反射信号的剖面记录连贯清晰，满足工作要求，数据质量可靠。
外业工作结束后，物探组对所获得的测量资料进行了全面检查，检查结果为：原始记录中地层反射信号基本连贯清晰、反射界面易于连续追踪、主测线与联络测线相同层组的反射界面能够闭合，如图16、图17、图18、图19，表明仪器性能稳定，数据采集质量可靠。
作业过程中，每条测线完整，无漏测(规范要求每条测线连续漏测长度不得超过250m，漏点累计不得超过2％)。
综上所述，本次综合物探外业工作过程中，导航GPS卫星信号接收正常，PDOP值介于0.4～2.4之间，定位精度±0.03m，符合规范要求。侧扫声呐原始记录中声呐信号较强，图谱记录清晰，数据采集质量可靠。单道地震、浅地层剖面原始记录中地层反射信号连贯清晰，反射界面易于连续追踪，主测线与联络测线剖面相同层组的反射截面能够闭合，仪器性能稳定，数据采集质量可靠。
本实施例的海砂矿勘查还涉及钻探施工。钻探施工共设计20个孔位，钻探施工完成后，及时采集其三维坐标，采用华测i70RTK，测量前与本项目潮位仪观测数据进行比对，RTK测得的水面高程与潮位仪观测的水位一致。放样前，在已知点进行比对，坐标和高程无误后才进行放样测量。本次施工期间，DGPS接收机的20个钻孔实际孔位与设计孔位最大偏差4.39m，质量符合要求
钻孔施工质量评述如下：钻探工艺为锤击跟管钻进绳索取芯法，岩心采取率为82.82 -94.29％，高于本次钻探采取率大于80％的要求。在钻进过程中，每回次进尺技术人员均量取绳索长度，故终孔孔深校正等于各回次孔深校正之和。本次钻孔均进行了孔深校正。所有钻孔均按按钻孔施工顺序及时填写钻探班报表，由专人负责填写，机长检查，地质编录员复查验收。按照规范要求进行了野外地质观察编录，地质编录中做到了详细、内容齐全。大部分钻孔原始记录能做到整洁、数据齐全、准确，少部分出现涂改或差错现象。整体符合要求。如表1所示，根据钻探规范结合施工方案，矿区20个钻孔不需要进行封孔，质量符合要求。
表1钻孔施工质量表
本实施例的海砂矿勘查方式可以查明矿区内地层、构造的产状及分布情况以及地形地貌条件；可以查明矿区回填用海砂矿矿体的赋矿层位、数量、规模、展布规律以及与成矿有关的围岩出露特征；可以查明矿砂的质量，对矿砂的矿物组分、结构构造、化学成分及粒度组成等变化特征已详细了解，对海砂矿工业类型及品级进行了划分；还可以查明砂矿的选矿、加工技术性能；详细查明矿区水文、工程、环境地质条件；对矿床的开发经济意义进行了概略评价。
本实施例的海砂矿勘查方式可以对地质工作共圈定Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ号3个回填用海砂矿体(水深30m以浅)，矿体分布标高在-8.84m～-29.77m。经资源量估算，截止2022年9月30日，南日水道A区块(全区)内Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ号矿体控制和推断原矿总资源量4408.14万m3，粒级≥0.075mm的平均含砂率为78.8％，平均细度模数为1.4，净砂量为3473.53万m3。其中，控制资源量(原矿)2838.09万m3，粒级≥0.075mm的平均含砂率80.1％，平均细度模数为1.4，净砂量为2271.97万m3，占原矿总资源量的64.38％，满足详查阶段工作要求；推断资源量(原矿)1570.05万m3，平均细度模数为1.4，粒级≥0.075mm的平均含砂率76.5％，净砂量为1201.55万m3。提交一处中型规模回填用海砂矿床。
南日水道A1区块(北区)内Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ号矿体控制和推断原矿总资源量2174.99万m3，粒级≥0.075mm的平均含砂率为77.4％，平均细度模数为1.3，净砂量为1684.18万m3。其中，控制资源量(原矿)1375.16万m3，粒级≥0.075mm的平均含砂率79.1％，平均细度模数为1.3，净砂量为1088.10万m3，占原矿总资源量的63.26％，满足详查阶段工作要求；推断资源量(原矿)799.83万m3，平均细度模数为1.3，粒级≥0.075mm的平均含砂率74.5％，净砂量为596.08万m3。
南日水道A2区块(南区)内Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ号矿体控制和推断原矿总资源量2233.15万m3，粒级≥0.075mm的平均含砂率为80.1％，平均细度模数为1.4，净砂量为1789.35万m3。其中，控制资源量(原矿)1462.93万m3，粒级≥0.075mm的平均含砂率80.9％，平均细度模数为1.4，净砂量为1183.85万m3，占原矿总资源量的65.51％，满足详查阶段工作要求；推断资源量(原矿)770.22万m3，平均细度模数为1.4，粒级≥0.075mm的平均含砂率78.6％，净砂量为605.50万m3。
如表2所示，矿体赋存于中-晚全新世长乐组，成矿物质来源主要为河流输砂和海岸侵蚀，初步分析认为该矿床成因类型为滨海海积回填用海砂矿床。
表2完成主要实物工作量一览表
本实施例的海砂矿勘查中，通过***资料收集，钻探施工、地质编录、采样化验分析、海底单波束地形测量、侧扫声呐测量、浅地层剖面测量、单道地震测量等等可以勘察矿区内地层、构造的产状及分布情况以及地形地貌条件。基于矿区成矿地质条件和控矿因素，可以查明矿区回填用海砂矿矿体的赋矿层位、数量、规模、展布规律以及与成矿有关的围岩出露特征。还可以查明砂矿的质量，对砂矿的矿物组分、结构构造、化学成分及粒度组成等变化特征，对海砂矿工业类型及品级进行了划分，实现砂矿的选矿及勘测作用。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种海砂矿勘查方法，其特征在于，方法包括：
S1：配置海底表层地质取样站位；
S2：基于工作前的准备试验，具体包括如下方式：
（1）选择验潮站，固定验潮仪；
（2）确定定位点，安装导航定位设备，并对导航定位设备进行校验；
（3）安装声速检测设备，进行声速测定试验，使声速测定满足预设要求；
（4）安装测深仪，对测深仪停泊稳定性进行试验；
S3：使用单波束进行测深；
S4：使用侧扫声呐进行测量；
其中，侧扫声呐测量利用PULSAR Software软件进行数据采集，拖鱼距海底的高度控制在扫描量程的10%～35%，侧扫声呐拖鱼施放至水中指定深度进行走航作业，拖鱼距海底高度根据现场水深实时调整，且实时储存采集的数据；
S5：测量浅地层剖面，具体方式包括：
浅地层剖面测量时，浅地层剖面测量主机配置有SESWIN软件来进行数据采集，浅地层剖面测量主机的采样频率为10kHz、记录长度为25m，数据采集过程中实时接收并记录定位数据与浅层剖面数据；
根据不同测线交点位置一致性验证浅地层剖面的地层分辨力、质量可靠性和可对比性：通过选取不同测线的交叉位置，进行同一地点不同方向测线的剖面对比，经对比经过交点不同方向的测线，其海底地形起伏一致，地层反射信号强度满足预设强度阈值，地层穿透深度达到深度阈值，表明剖面满足质量要求；
测量浅地层剖面的方法还包括：
（1）测量前，将浅层剖面仪的换能器固定安装在船舷一侧，换能器垂直入水，并且保持在航行过程中换能器不能露出水面，将换能器吃水深度输入浅层剖面仪主机用于换能器吃水改正；
将声速剖面仪测得的声速值输入SES2000 compact浅层剖面主机，进行声速改正；
测量GPS定位模块与换能器之间的水平距离及垂直距离，利用三角函数关系计算出GPS定位模块与换能器之间的相对位置的改正值，将此改正值输入浅层剖面仪主机进行相对位置改正，使浅层剖面仪换能器校准到真实位置；
（2）测量船沿设计的测线航行，在进入测线前300米，提前调整船向沿测线方向航行，航行速度小于或等于5节/小时，航行的最大线偏差小于或等于测线间距的25%；
（3）浅地层剖面测量时，浅层剖面测量利用SESWIN软件进行数据采集，浅地层剖面测量主机的采样频率为10kHz、记录长度为25m，数据采集过程中实时接收定位数据与浅层剖面记录一并存储为*.SES格式文件，测量过程中，根据水深变化情况对量程范围进行实时调整；
（4）在对测量数据后处理过程中应用 ISE 软件进行解译；
导入原始 Raw 格式的数据，通过对逐个记录文件进行声学反射层识别，结合前期收集的地质资料，对沉积层特征进行对比研判，确立地球物理资料解译的标志层，通过多次对比，选出具有代表性的典型剖面，对所述典型剖面进行标定深度和长度比例尺，区分海底、典型界面、基底和地质现象，并在剖面图上逐一标注，进行分析划分声学地层单元，得到矿区范围内的浅地层空间结构特征，绘制矿区测线地层、砂矿层剖面解释图，为海砂勘查提供浅层地层参考资料；
（5）记录数据的质量判断，根据不同测线交点位置一致性验证浅地层剖面的地层分辨力和可对比性：通过选取不同测线的交叉位置，进行同一地点不同方向测线的剖面对比，经对比交点不同方向的测线，如海底地形起伏一致，地层反射信号强度在预设反射信号强度阈值内，地层穿透深度达到深度阈值，表明剖面满足质量要求；
S6：执行单道地震测量；
所述步骤S6中执行单道地震测量的方法包括：
（1）测量前，保持测量船在预设航行速度状态下，将震源拖筏与水听器平行拖放于船尾30米位置,偏移距控制在最小水深以内同时大于1米；
（2）将声速剖面仪测得的声速值输入CodaOctopus GeoSurvey单道地震采集主机，进行声速改正；
（3）记录下GPS***与震源拖筏及水听器中心点之间的距离,在单道地震采集软件中输入此距离，进行相对位置改正；
（4）单道地震测量中，测量船沿设计的测线航行，在进入测线前300米，提前调整船向沿测线方向航行，航行速度小于或等于5节/小时，航行的最大线偏差小于或等于测线间距的25%；
（5）单道震源测量利用GeoSurvey 7.1.1软件进行数据采集，数据采集过程中实时接收定位数据与单道震源记录一并存储为*.sgy格式文件；选择电火花震源阴极放电，能量为600J；偏移距根据测区水深情况采用 8m 和 4.8m；采样间隔为 1000ms，记录长度为 100ms的工作参数组合；
（6）测量数据通过坐标***设置、增益调整、自动 TVG 补偿以及滤波数据处理，然后通过声学反射界面人工判读的方式进行数字化解译，通过综合分析研究，确立地球物理资料解译的标志层，根据各层反射层特征，结合沉积物粒度测试分析，划分矿区内各浅地层单元，识别基岩位置、活动构造和其它不良工程地质要素；
（7）利用 SonarWiz 软件生成的地层编辑线，转成 DXF或CSV 文本格式的对应坐标和层位信息，将处理后的数据网格化后，利用 ArcGIS或MAPGIS6.7成图软件绘制矿区测线地层、矿层剖面解释图，为海砂勘查提供地层参考资料，选择具有图像清晰、地震相分层明显、在附近区域具有代表性特征的剖面，标定深度和长度比例尺，标注海底、典型界面、基底和特殊地质现象；
（8）原始记录中地层反射信号的连贯清晰、反射界面能够连续追踪，不同测线交叉位置的相同层组反射界面闭合，则采集的数据有效；
S7：对浅海底执行浅钻采样得到样品；
对浅海底执行浅钻采样得到样品的方法包括：
（1）测量船按对角线抛锚方式抛锚到站点后，测绘人员先将站位测量的水深报告机长，机长根据水深计算出初始到水底的套管长度，钻探工人将套管垂直从孔位放至海底，施工前测量钢丝绳长度及记录水深数据，施工后再测量钢丝绳长度及记录水深数据，计算出钻孔进尺，钻探班报人员记录内容包括测量钢丝绳长度、海面至钻探平台高度、套管长度、回次进尺和水深；
（2）利用XY-42A钻机采用回旋钻进的方法将套管钻进海底砂层，套管钻进地层后，将与钢丝绳连接好的钻具通过钻机卷扬机放入套管内，通过钻具不断地锤击，砂体进入带有阀门的钻具后不再流出，钻具的进尺控制在2m内，通过提升钢丝绳将岩心放在甲板，将岩心按顺序摆放于半开式PVC管中，为地质编录做好准备；
（3）编录人员测量岩心长度并进行描述，描述内容包括：回次的岩性，颜色，气味，物质组成，粒级，分选性；同时钻机记录人员填写地质钻探班报表，记录日期、孔号、水深和取样率；
（4）全部岩心摆放整齐后，对岩心进行拍照保存，再对岩心进行分层描述，现场分层主要依据颗粒大小及颜色的变化，并及时在地质钻探编录表上记录分层情况，同时依据分层情况采集样品且不跨层采样；
（5）样品分类装入封口袋，用记号笔在标签纸上标注样品标签及编号，再将标签纸粘贴在封口袋上，样品统一放在塑料箱内保存，及时送至实验室分析；
（6）样品采集后，剩下的岩心按顺序放入用塑料薄膜垫的岩心箱中，在塑料薄膜上用记号笔标记岩心牌位置，同时岩心保存到岩心库；
（7）钻探施工完成后，及时采集其三维坐标，采用RTK测量，测量前与验潮仪观测数据进行比对，RTK测得的水面高程与验潮仪观测的水位一致，放样前，在已知点进行比对，坐标和高程无误后才进行放样测量；
S8：对样品进行粒度分析、化学分析以及碎屑矿物测试分析，得到海砂矿勘查结果。
2.根据权利要求1所述的海砂矿勘查方法，其特征在于，
所述步骤S2中还包括以下步骤：
（1）选择的验潮站位置前方无沙滩阻隔，海水自由流通，低潮不干出，距离工作区10km以内的地方；
对验潮仪测量状态进行验证，验证方式包括：设置验潮点，在验潮点采用卷尺吊水面法开展验潮仪稳定性试验，连续试验 2 小时，观测间隔为 5 分钟，水位平均误差优于0.05m；
（2）对导航定位设备进行校验方式包括：在测区控制点上进行校验，确保测区内测量数据的准确和高程的统一，并进行大于或等于24小时的稳定性试验，读数间隔小于或等于10秒，试验精度优于2米，试验精度的统计按下列方式进行计算：
；
式中：M—试验精度，△—测量设备观测值与实际位置的距离，n—观测值个数，P—测量设备观测时的最大PDOP值；
（3）对声速检测设备的声速测定试验，具体方式包括：选择在勘查区海域利用声速剖面仪实测该区海域海水的声速值；
（4）对测深仪停泊稳定性进行试验方式包括：潮水位为最低水位海流期间，测量船在码头避风港内停泊，采用测绳测铅垂线验证水深，将测量获得的声速值输入测深仪用于现场声速改，开展测深仪停泊稳定性试验，连续试验时间 2 小时 5 分钟，观测间隔为 5 分钟，测量的水深平均误差小于或等于0.3米。
3.根据权利要求1或2所述的海砂矿勘查方法，其特征在于，
所述步骤S3中单波束进行测深方法包括：
（1）水深测量前，将测深仪换能器固定安装在船舷一侧，测深仪换能器垂直入水，将测深仪换能器的吃水深度相应数值输入到测深仪，用于现场测深仪换能器测量吃水改正；
将GPS***与测深仪换能器之间相对位置改正值输入到测深仪进行相对位置改正，使测深仪换能器校准到真实位置；
将声速值输入单波束测深仪主机，进行声速改正；
（2）水深测量中，验潮点采用仪器自动观测并记录的方式，每5秒观测水位变化值用于后期水位改正，水位观测时间早于当天水深测量开始前至少15min,并在当日水深测量结束后延迟至少15min后停止；
其中，单波束水深测量潮位改正值按下列方式进行计算：
；
式中：△H—潮位改正值，H—潮位观测点在水面上的85高程，h—水面上潮位观测点与水下潮位传感器的竖直高差绝对值，d—潮位传感器读数；
测量船沿设计的测线航行，在进入测线前300米，提前调整船向沿测线方向航行，航行速度小于或等于5节/小时，航行的最大线偏差小于或等于测线间距的25%；
（3）水深测量时，测声仪的工作频率为208KHz，每隔ls记录一组水深数据，测深仪在存入水深数据的同时，同步于定标信号，将测量点号、日期、时间、经度、纬度、XY坐标一同存入，记录.org数字格式，水深测量按设计测线逐条施测，测量过程中测深仪根据不同深度自动换档选用不同的量程，
其中，85高程为基准的水深值按下列方式进行计算：
；
式中：D85—85高程基准水深，R—测深仪航行测量值，△H—潮位改正值；
（4）测量水深准确度评估：利用主测线与联络测线交点水深不符值进行测量水深准确度估计，其估计指标的计算公式为：
；
式中：M—重合点水深不符值中误差，单位为米；di—主测线与联络测线在交点处的水深不符值，单位为米；n—主测线与联络测线的交点数；
（5）根据潮位改正好的数据D85绘制水深等值线图和海底地形图供海砂勘查工程使用。
4.根据权利要求1或2所述的海砂矿勘查方法，其特征在于，
所述步骤S4中使用侧扫声呐进行测量方法还包括：
（1）测量前，将拖鱼拖缆固定于船舷一侧，拖鱼放入水中,测量GPS***与拖鱼之间的水平距离及垂直距离，利用三角函数关系计算出GPS***与水下拖鱼之间平均相对位置的改正值，将此改正值输入侧扫声呐主机进行相对位置改正，使侧扫声呐与拖鱼校准到真实位置；
将声速剖面仪测得的声速值输入PULSAR高分辨率侧扫声呐主机，进行声速改正；
（2）声呐测量中，测量船沿设计的测线航行，在进入测线前300米，提前调整船向沿测线方向航行，航行速度小于或等于5节/小时，航行的最大线偏差小于或等于测线间距的25%；
（3）声呐测量时，侧扫声呐测量利用PULSAR Software软件进行数据采集，侧扫声呐工作频率为560kHz，声呐量程为75m，拖鱼距海底的高度控制在扫描量程的10%～35%，数据采集过程中将定位数据与侧扫记录一并存储为*．XTF数字格式，测量过程中，侧扫声呐拖鱼施放至水中指定深度进行走航作业，拖鱼距海底高度根据现场水深实时调整，以保证数据质量及设备安全；
（4）侧扫声呐测量采集的XTF 格式原始数据转成﹡.GEOTIFF 格式并绘制影像图用于资料汇交，采用 SONAR WEB 软件进行后处理解译和声呐图谱的镶嵌处理，在软件进行过程中通过软件内部处理与分析进行斜距校正、后拖校正与水体移去操作，成功得到镶嵌成果图；
（5）得到每条测线的镶嵌图后，在底质资料分析的基础上，通过人机交互或自动识别的方式，确定不同海底面单元的界线，输出成 AUTO CAD 或 ARCGIS 兼容的数据后，通过人工修饰输出成图；
（6）在数据处理过程中，将可疑目标物体进行分类圈定，即得到不同微地貌类型的平面分布位置、大小，同时注意识别岩礁、海底障碍物、沙波、海底塌陷与滑坡、海底冲刷特征，再参考以往矿区域调查资料的基础上，通过对不同调查时期的资料进行整合归类，对图幅进行数字化、校正、拼接，在 GIS 软件下生成地貌图，地貌图在海砂勘查中为钻孔的布设和施工提供参考资料；
（7）通过选取不同测线的交叉位置，揭示沙脊不同方向的侧扫声呐影像，检验不同方向的侧扫声呐影像反映的特征为一致的，如图像位置吻合度满足要求，表明数据真实。
5.根据权利要求1或2所述的海砂矿勘查方法，其特征在于，
所述步骤S8中的基本分析样包括：
基本分析样的分层取样原则为：按不同品级、矿石类型分段连续取样，样长代表的真厚度为1m-1.5m，取样前清除岩矿心表面的泥浆和杂质，样品先称重，样品按进尺顺序沿岩矿心长轴方向用切割刀对半切割开，切分时沿主要标志面的倾斜方向，一半称重后送实验室进行分析，另一半称重后放回岩心箱；
样品的加工和测试质量情况如下：
①样品的加工方式采用人工四分法：将所取样品置于平板上，在潮湿状态下拌和均匀，并堆成厚度为20mm至25mm的圆饼，然后沿互相垂直的两条直径把圆饼平均分成四份，取其中对角线的两份重新拌匀，再堆成圆饼，剩余两份做为副样保留；重复上述过程，直至把样品缩分到试验所需量为止，剩余的正样保留；
②对样品进行测试，具体包括如下步骤：
筛除大于9.5mm的颗粒并算出其筛余百分率，并将试样缩分至1000g至1100g，放在干燥箱中于（105±5）℃下烘干至恒量，待冷却至室温后，分为相等的两份备用；
称取试样500g，将试样倒入按孔径大小从上到下组合的套筛上，然后进行筛分；
将筛套置于摇筛机上，摇10min；去下套筛，按筛孔大小顺序再逐个用手筛，筛至每分钟通过量小于试样总量0.1%为止，通过的试样并入下一号筛中，并和下一号筛中的试样一起过筛，顺序进行，直至各号筛全部筛完为止，称出各号筛的筛余量，精确至1g；
使用鼓风干燥箱进行干燥处理，使试样控制在（105±5）℃；使用天平称量1000g、感量1g；方孔筛，规格为75μm、150μm、300μm、600μm、1.18mm、2.36 mm、4.75 mm及9.50mm的筛各一个，并附有筛底和筛盖。
6.根据权利要求5所述的海砂矿勘查方法，其特征在于，
所述步骤S8中的样品粒度分析包括：
样品采自海底表层沉积物，采样样重大于4.4kg，样品采自海底表层沉积物，对沉积物分类和命名提供依据，采用筛析法进行分析；
再进行组合分析样，组合样分析取样是对海砂矿层进行有放射性测量、有害物质测定、物理力学性质测定，并进行综合评价，根据检测重量要求，每个样品大于或等于50kg，根据海砂矿层的厚度变化情况，在控制矿体的3个相邻剖面的钻孔岩心副样中按采样长度比例抽取组合而成，或在控制矿体的所有剖面的钻孔岩心副样中按采样长度比例抽取组合而成，对样品中的有害物、放射性、物理力学性质进行测定。
7.根据权利要求5所述的海砂矿勘查方法，其特征在于所述步骤S8中的化学分析方式包括：对样品中的SiO2、Al2O3、Fe2O3、TiO2、K2O、Na2O、CaO、MgO以及烧失量进行分析；
其中，样品采自海底表层和钻孔，海底表层取自海底底质样，钻孔取自采取了基本分析样后钻孔剩余的一半岩心，样品重量均大于250g，选择以电感耦合等离子体质谱法、等离子体发射光谱法、原子荧光法进行测定，每一批样品的基本分析和检查分析由多个试验人员分别进行操作，且检查数大于50%，并带国家一级标样或管理样和空白进行质量监控；
对样品进行碎屑矿物鉴定，用以确定海砂矿的主要造岩矿物及其含量，区分有益或有害矿物，作为砂矿物源和成因研究方面的依据，确定是否有有用重矿物：碎屑矿物鉴定样品取自采取了基本分析样后钻孔剩余的一半岩心，样品重量均需大于250g，有取基本分析样的部位均采样进行了碎屑矿物鉴定，对碎屑矿物采用淘洗盘法或重液法进行分离，再对矿物进行定性及定量分析，对完成的碎屑矿物样品按10%随机抽查；
对样品进行重砂矿物分析，其中，在碎屑矿物鉴定的基础上，挑选出重矿物品位达到边界品位及以上的样品进行重砂矿物分析，综合评价矿石质量，采用双目显微镜、高频介电矿物分选仪、带式矿物电磁分选仪综合鉴定重砂矿物，重砂矿物的鉴定和抽查分析由多个试验人员分别进行操作。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117876623B (zh) * 2024-03-11 2024-06-04 云南省有色地质局三0六队 矿产资源勘查数字化地形模型生成方法
CN118169772A (zh) * 2024-05-15 2024-06-11 青岛海洋地质研究所 基于多元信息的海底重砂矿体定位方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106226837A (zh) * 2016-07-04 2016-12-14 中交天津航道局有限公司 一种海底表层大范围精确寻砂的方法
CN110208855A (zh) * 2019-06-25 2019-09-06 广州海洋地质调查局 一种盖层海砂泥砂层分界面的物探识别和找砂方法
CN111854704A (zh) * 2020-07-15 2020-10-30 天津市陆海测绘有限公司 一种海洋地球物理综合调查***
WO2022166097A1 (zh) * 2021-02-08 2022-08-11 中国科学院声学研究所 一种侧扫声呐的水下目标多模式成像方法
CN115808378A (zh) * 2022-01-10 2023-03-17 广州海洋地质调查局 一种海砂粗细程度的分类方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106226837A (zh) * 2016-07-04 2016-12-14 中交天津航道局有限公司 一种海底表层大范围精确寻砂的方法
CN110208855A (zh) * 2019-06-25 2019-09-06 广州海洋地质调查局 一种盖层海砂泥砂层分界面的物探识别和找砂方法
CN111854704A (zh) * 2020-07-15 2020-10-30 天津市陆海测绘有限公司 一种海洋地球物理综合调查***
WO2022166097A1 (zh) * 2021-02-08 2022-08-11 中国科学院声学研究所 一种侧扫声呐的水下目标多模式成像方法
CN115808378A (zh) * 2022-01-10 2023-03-17 广州海洋地质调查局 一种海砂粗细程度的分类方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局等.GB/T 12763.10-2007 海洋调查规范 第10部分 海底地形地貌调查.《中华人民共和国国家标准》.2007,1-26. *
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局等.GB/T 12763.11-2007 海洋调查规范 第11部分 海洋工程地质调查.《中华人民共和国国家标准》.2007,1-16. *
中国地质调查局.DD2012-10 海砂（建筑用砂）地质勘查规范.DD2012-10 海砂（建筑用砂）地质勘查规范.2012,1-19. *
倪玉根等.浅地层剖面和单道地震测量在海砂勘查中的联合应用.《海洋地质与第四纪地质》.2021,第41卷(第4期),207-214. *

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