深部找礦的思考

關(guān)于深部找礦的思考

和立體填圖的建議常印佛董樹文呂慶田合肥2007.9.26全國深部找礦工作研討會(huì)我國金屬礦床勘查面臨的挑戰(zhàn)與機(jī)遇深部找礦突破的必要準(zhǔn)備深部找礦-立體填圖試驗(yàn)與示范小結(jié)思考與建議全國深部找礦工作研討會(huì)

由于我國正處于工業(yè)化中期階段和城鎮(zhèn)化高速建設(shè)階段，對(duì)礦產(chǎn)資源的需求在未來20年仍然居高不下，資源壓力相當(dāng)一段歷史時(shí)期難以緩解。從國家安全出發(fā)，礦產(chǎn)資源對(duì)外依存度必須保持在安全臨界線以內(nèi)，而增加國內(nèi)資源供應(yīng)和提高保障度是第一位的、積極的策略一、我國金屬礦床勘查面臨的挑戰(zhàn)與機(jī)遇全國深部找礦工作研討會(huì)全球礦產(chǎn)資源需求激增進(jìn)入21世紀(jì)，以中國為代表的，包括印度、東南亞、俄羅斯、巴西、北非等，涉及近30億人口的新一輪工業(yè)化，對(duì)能源、礦產(chǎn)資源的需求迅猛增加。上一輪工業(yè)化頂峰的70年代初，全球石油、鋼、銅、鋁消費(fèi)量分別為：23億噸、6億噸、600萬噸和1000萬噸；2006年分別達(dá)到38億噸、11億噸、1700萬噸、3000萬噸；預(yù)計(jì)2020年之前，這一數(shù)字可能分別達(dá)到45億噸、14億噸、2800萬噸和4800萬噸**。據(jù)：中國地質(zhì)科學(xué)院全球礦產(chǎn)資源戰(zhàn)略研究中心，2005全國深部找礦工作研討會(huì)IndiaChinaKoreaEuropeNorthAmericaJapan世界主要國家對(duì)能源/礦產(chǎn)資源消費(fèi)量趨勢****據(jù)澳大利亞地學(xué)機(jī)構(gòu)聯(lián)合體，2004Indonisia全國深部找礦工作研討會(huì)礦種2010年需求量2020年需求量2005-2020年累計(jì)需求煤炭28億噸32-34億噸400億噸石油3.8-4.1億噸5.1億噸68億噸天然氣800-1000億方2000-2400億方1.5萬億方粗鋼4.2億噸3億噸54億噸銅450-480萬噸640-690萬噸7800萬噸**鋁880-1000萬噸1400萬噸1.5億噸鎳350萬噸300萬噸4500萬噸**超過目前我國已探明儲(chǔ)量的3倍我國礦產(chǎn)資源需求預(yù)測**國家發(fā)改委國民經(jīng)濟(jì)綜合司，中國地質(zhì)科學(xué)院全球礦產(chǎn)資源戰(zhàn)略研究中心，2006全國深部找礦工作研討會(huì)我國危機(jī)礦山比例居高不下?lián)缧┠甑慕y(tǒng)計(jì)，我國25種主要金屬的415個(gè)大中型礦山，危機(jī)礦山約占現(xiàn)有總數(shù)的50%。預(yù)計(jì)在10年內(nèi)，我國大中型金屬礦山的總數(shù)將減少277座（66.8%），并將造成大批工人下崗、失業(yè)問題與挑戰(zhàn)供不應(yīng)求家底不清規(guī)律不明技術(shù)滯后全國深部找礦工作研討會(huì)國家重視，全面推開(時(shí)機(jī))勘探過淺，潛力巨大(基礎(chǔ))深化規(guī)律，創(chuàng)新理論(前提)技術(shù)先導(dǎo)，揭示深層(關(guān)鍵)集中資源，由點(diǎn)到面(戰(zhàn)略)機(jī)遇與出路全國深部找礦工作研討會(huì)全國深部找礦工作研討會(huì)新技術(shù)＝更多發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)礦床數(shù)深度（米）新技術(shù)分辨率現(xiàn)在已經(jīng)可能深部找礦潛力巨大深部潛力巨大據(jù)Gorden,2006全國深部找礦工作研討會(huì)歷史事實(shí)表明：每一次技術(shù)的突破都導(dǎo)致礦床發(fā)現(xiàn)數(shù)量的高潮。圖示航空電磁技術(shù)的突破與礦床發(fā)現(xiàn)數(shù)量的關(guān)系。全國深部找礦工作研討會(huì)國際地質(zhì)勘查投入在開始增加的情況下，地表礦床發(fā)現(xiàn)率總體在下降。MEG2003戰(zhàn)略研究報(bào)告，2006年6月近十五年全球非鐵金屬勘探投入趨勢全國深部找礦工作研討會(huì)新技術(shù)+新思維＝發(fā)現(xiàn)更多礦床向深部要資源，向深部進(jìn)軍是未來勘查的必然深部找礦的過程就是深部探索和研究的過程我國礦產(chǎn)資源發(fā)現(xiàn)的歷史趨勢

(以長江中下游成礦帶為例)奠基階段(1950－1955)：

點(diǎn)上入手，由點(diǎn)到面（大冶、銅陵）發(fā)展階段（1956-80年代后期）：

區(qū)域展開、重點(diǎn)突破⒈發(fā)展高潮時(shí)期（1956-1966）十五個(gè)大型礦床（銅綠山、銅山口、封三洞、武山、城門山、西馬鞍山、獅子山、鳳凰山、新橋、羅昌河、姑山、陶村、馬山、梅山和棲霞山等）⒉穩(wěn)定發(fā)展時(shí)期（1966-80年代后期-90年代初期）衰落階段（90年代初期-21世紀(jì)初）復(fù)甦階段（2005年以前）新的發(fā)展階段（2006年以后）立體調(diào)查、深部找礦我國金屬礦床勘查面臨的挑戰(zhàn)與機(jī)遇深部找礦突破的必要準(zhǔn)備深部找礦-立體填圖試驗(yàn)與示范小結(jié)思考與建議全國深部找礦工作研討會(huì)二、深部找礦突破的必要準(zhǔn)備深部找礦是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，是一項(xiàng)需要科學(xué)理論創(chuàng)新、高端探測技術(shù)支撐、高素質(zhì)人才執(zhí)行的大工程，需要精心組織，精心準(zhǔn)備。

深部找礦的理論準(zhǔn)備深部找礦的技術(shù)準(zhǔn)備深部找礦的隊(duì)伍準(zhǔn)備全國深部找礦工作研討會(huì)（一）深部找礦突破需要理論思維創(chuàng)新

（1）成礦學(xué)領(lǐng)域—重點(diǎn)在深部過程與成礦

大規(guī)模成礦作用是深部物質(zhì)和能量交換的產(chǎn)物，而對(duì)深部過程的認(rèn)識(shí)又是理解成礦作用的基礎(chǔ)。以成礦帶尺度為對(duì)象的深部過程與成礦的研究則是深化對(duì)礦集區(qū)形成過程和規(guī)律的認(rèn)識(shí)的根本。它對(duì)正確選定主攻方向和完善深部找礦戰(zhàn)略部署有重要意義，國外對(duì)這一領(lǐng)域的研究都十分重視，紛紛設(shè)立重大科學(xué)計(jì)劃，如：加拿大的Lithosprobe、澳大利亞實(shí)施4D地球動(dòng)力學(xué)計(jì)劃，以及玻璃地球計(jì)劃等全國深部找礦工作研討會(huì)（2）礦床學(xué)領(lǐng)域—成礦系統(tǒng)/系列的深化將成礦系統(tǒng)/系列理論應(yīng)用于成礦區(qū)帶內(nèi)大型礦集區(qū)成礦作用、礦床類型、時(shí)空配置關(guān)系的精細(xì)研究，追蹤流體作用，復(fù)原成礦過程，構(gòu)建成礦模式，只有這樣，才能對(duì)“第二找礦空間”進(jìn)行預(yù)測。全國深部找礦工作研討會(huì)（3）成礦規(guī)律的研究側(cè)重于礦田尺度的成礦規(guī)律研究（也可上掛礦集區(qū)，下聯(lián)礦床），主要通過精細(xì)的礦田構(gòu)造剖析和巖漿活動(dòng)的分析，以及成礦的時(shí)、空、物質(zhì)分布規(guī)律研究，構(gòu)筑適合于所在礦田的成礦模式。結(jié)合各類找礦信息的綜合研究，建立找礦模式。用模式來有效指導(dǎo)深部找礦工作。

全國深部找礦工作研討會(huì)深部找礦面臨的主要技術(shù)難題：探測深度（要求達(dá)到1000-2000米）探測精度（對(duì)小礦體具有一定的分辨力）探測技術(shù)的抗干擾能力（各種強(qiáng)干擾）

近年來，加拿大、澳大利亞等國在3-D電磁探測技術(shù)（Titan24）、反射地震技術(shù)等方面取得較大進(jìn)展，使2公里以內(nèi)的精細(xì)探測成為可能。（二）深部找礦突破需要強(qiáng)大技術(shù)支撐（1）加大探測深度與穿透力全國深部找礦工作研討會(huì)先進(jìn)的地面探測技術(shù)，可獲得深度1.5km的地質(zhì)信息高信噪比實(shí)時(shí)測量3D網(wǎng)絡(luò)測量多參數(shù)測量目前世界上最先進(jìn)的探測技術(shù)，深度超過1.5km對(duì)地下構(gòu)造分辨率最好的探測技術(shù)，可以直接探測礦體適應(yīng)于各種地質(zhì)環(huán)境下探測金,斑巖,矽卡巖,銅,鎳,鉑和金剛石適應(yīng)強(qiáng)干擾環(huán)境的技術(shù)特點(diǎn)全國深部找礦工作研討會(huì)幾種主要大深度探測技術(shù)：①3D電磁探測系統(tǒng)全國深部找礦工作研討會(huì)Titan24在薩德貝里Norman礦區(qū)試驗(yàn)結(jié)果，驗(yàn)證該技術(shù)有能力發(fā)現(xiàn)1000－2000米深的礦層（Norman2000礦層）Robertsetal.,2003加拿大Manitouwadge綠巖帶；反射地震技術(shù)揭示主要控礦層構(gòu)造的深部延深；部署3條高分辨率反射地震剖面如右圖；②、金屬礦地震技術(shù)：在礦集區(qū)精細(xì)結(jié)構(gòu)探測和容礦層追蹤、甚至直接探測深部礦體方面發(fā)揮重要作用全國深部找礦工作研討會(huì)Line1的南半部分深度偏移疊加剖面反射層：V-火山巖層序頂部；G-Geco礦層主要發(fā)現(xiàn)：兩個(gè)容礦地層的深部延伸。1、火山巖層序頂面，區(qū)域上重要含礦層，深部的延伸形態(tài)；指明找礦方向；2、Geco含礦層的深部延伸，該礦層已經(jīng)發(fā)現(xiàn)若干礦床。鉆探驗(yàn)證了地質(zhì)解釋。全國深部找礦工作研討會(huì)③其它電磁探測技術(shù)層出不窮：全國深部找礦工作研討會(huì)GDP32接收機(jī)指標(biāo)EH-4電磁系統(tǒng)鳳凰公司—30KW發(fā)射機(jī)鳳凰公司推出的V8接收機(jī)GMS-06地球物理電磁測量系統(tǒng)（包括CEMAP系統(tǒng)）④深穿透地球化學(xué)勘查評(píng)價(jià)技術(shù):全國深部找礦工作研討會(huì)（2）選擇性化學(xué)提取技術(shù)：金屬活動(dòng)態(tài)提取法（MOMEO）（3）地氣測量技術(shù)：地球氣納微金屬測量技術(shù)（NAMEG）（1）物理分離提取技術(shù)：細(xì)粒級(jí)分離提取技術(shù);金礦試驗(yàn)結(jié)果深穿透地球化學(xué)遷移機(jī)理據(jù)王學(xué)球等，2005綜合使用電磁、重磁、地震、化探、地質(zhì)、遙感等多參數(shù)海量數(shù)據(jù)集成處理與反演技術(shù)、基于GIS平臺(tái)的人機(jī)交互技術(shù)、三維可視化技術(shù)等是當(dāng)前深部資源勘查技術(shù)發(fā)展的總體趨勢。極大提高了深部勘查的“可視性”，大大減低了鉆探風(fēng)險(xiǎn)。全國深部找礦工作研討會(huì)⑤多方法、多參數(shù)集成，減低深部勘查風(fēng)險(xiǎn)。鉆探前的三維成像，減低鉆探風(fēng)險(xiǎn)

總之，深部找礦技術(shù)的發(fā)展趨勢在向大深度、高精度、高分辨率和可視化方向發(fā)展，不斷為深部找礦提供新的技術(shù)和方法手段，提高深部找礦的成功率。全國深部找礦工作研討會(huì)（三）深部找礦突破需要一流的勘查隊(duì)伍

（1）裝備現(xiàn)代化的勘查隊(duì)伍

針對(duì)深部找礦的目標(biāo)和任務(wù)，加強(qiáng)新技術(shù)的引進(jìn)、吸收和研發(fā)，形成掌握核心技術(shù)、裝備現(xiàn)代化的一流勘探隊(duì)伍。

（2）建設(shè)高水平數(shù)據(jù)處理、解釋和管理中心建設(shè)現(xiàn)代化處理海量數(shù)據(jù)的工作站；研發(fā)多參數(shù)提取、分析、綜合的軟件技術(shù)；深部找礦信息和數(shù)據(jù)集成、管理、共享系統(tǒng)；實(shí)現(xiàn)三維可視化直觀表達(dá)系統(tǒng)；設(shè)計(jì)深部數(shù)據(jù)全球交換、共享系統(tǒng)。全國深部找礦工作研討會(huì)

（3）培養(yǎng)高水平人才培養(yǎng)一批熟悉地質(zhì)和探測技術(shù)的跨學(xué)科、復(fù)合型領(lǐng)軍人才；培養(yǎng)一批在地質(zhì)情況尚不明十分明朗、成礦規(guī)律尚不夠清晰、技術(shù)參數(shù)不太完善的礦集區(qū)勘查部署中能做出比較科學(xué)判斷的專家；不惜代價(jià)引進(jìn)掌握核心技術(shù)的關(guān)鍵人才；建立深部探測國家實(shí)驗(yàn)室和深部找礦野外實(shí)驗(yàn)室；積極開展國際交流與合作；輸送一批技術(shù)骨干到國外培養(yǎng)；加強(qiáng)研究生教育全國深部找礦工作研討會(huì)我國金屬礦床勘查面臨的挑戰(zhàn)與機(jī)遇深部找礦突破的必要準(zhǔn)備深部找礦-立體填圖試驗(yàn)與示范小結(jié)思考與建議全國深部找礦工作研討會(huì)三、深部找礦—立體填圖試驗(yàn)與示范全國深部找礦工作研討會(huì)1、為什么開展立體填圖立體填圖是獲得深部結(jié)構(gòu)/構(gòu)造，從而取得成礦認(rèn)識(shí)的主要途徑；通過綜合探測、立體填圖是獲得深部成礦、示礦信息的唯一途徑。因此可以認(rèn)為立體填圖實(shí)質(zhì)上是一項(xiàng)“找礦—調(diào)查(測量)”工作，可視為“深部礦調(diào)”

深部找礦需要對(duì)深部的物質(zhì)和結(jié)構(gòu)進(jìn)行精細(xì)了解深部找礦—立體填圖是一項(xiàng)綜合性調(diào)查研究工作，它建立在深部探測的基礎(chǔ)上，是認(rèn)識(shí)地下物質(zhì)和結(jié)構(gòu)的途徑和過程，也是探索和發(fā)現(xiàn)深部礦產(chǎn)資源的途徑和過程。全國深部找礦工作研討會(huì)2、如何開展立體填圖（成像）

⑴上世紀(jì)七十年代—八十年代間，前蘇聯(lián)就曾進(jìn)行過這方面的試驗(yàn)，并且編制了相關(guān)的工作手冊(cè)(指南)。

⑵上世紀(jì)八十年代末，我國也一度進(jìn)行了試點(diǎn)(大冶、銅陵)，后因種種原因而中輟。

⑶上述試點(diǎn)工作在技術(shù)方法上限于當(dāng)時(shí)的發(fā)展水平，都屬于初級(jí)階段，并且依賴鉆探工程較多，成本很高，與目前的方法技術(shù)不可同日而語。

⑷盡管如此，初步成果已顯示了其生命力。

老課題新起點(diǎn)⑸因此，新一輪的立體填圖必須在現(xiàn)代技術(shù)方法發(fā)展水平的新起點(diǎn)上綜合利用地球物理、地球化學(xué)探測手段，對(duì)地下一定深度進(jìn)行2D、3D成像，獲得物性參數(shù)（電性、密度、磁性、速度等）的2D、3D分布，結(jié)合地質(zhì)、鉆孔和巖石物理的研究，借助三維可視化技術(shù)將物性圖象轉(zhuǎn)化（解釋）為地質(zhì)圖像的過程。

立體填圖（成像）可根據(jù)地質(zhì)目的的不同和工作區(qū)地球物理、地球化學(xué)條件的差異，可以選擇單一方法（反射地震）、或綜合方法；可以進(jìn)行2D、或3D填圖（成像）。立體填圖（成像）可進(jìn)行不同比例尺、不同分辨率的成像，大到全球的層析成像，小到對(duì)斷裂、裂隙的成像。

1、第一層次：成礦帶地殼成像：以深反射地震、天然地震層析成像、大地電磁測深、巖石探針等探測技術(shù)，開展主干剖面的2D成像，結(jié)合地表構(gòu)造變形的研究，揭示成礦區(qū)帶地殼結(jié)構(gòu)、殼/幔相互作用和深部過程（拆沉、底侵等）對(duì)成礦帶形成、演化的制約作用。探討其誘發(fā)、控制巖漿熱液成礦系統(tǒng)（源—運(yùn)—儲(chǔ)）的動(dòng)力學(xué)機(jī)制與過程，建立地殼三維成礦模型,為成礦帶勘查戰(zhàn)略部署提供科學(xué)依據(jù)。全國深部找礦工作研討會(huì)3、建議選擇1－2個(gè)成礦帶開展四個(gè)層次的綜合探測、立體填圖試驗(yàn)工作實(shí)例：俄羅斯遠(yuǎn)東瑪噶丹-奧姆蘇克楚成礦帶地殼剖面Transect2-DV(Magadan-Omsukchan)Ruptures

?M?Ruptures

?M?Dukat70km70kmTG杜卡特金礦區(qū)全國深部找礦工作研討會(huì)KaramkenAg,AuChetinSn,Ag,Nelgasit-Kyrchan,Au-MoOmsukchanSnKenAg,AuTanja-NurSn,Ag遠(yuǎn)東晚侏羅紀(jì)鄂霍次克-楚庫卡火山巖帶與上亞納-庫利瑪增生-碰撞結(jié)合帶的巖石圈結(jié)構(gòu)（反射地震斷面）與高潛力成礦區(qū)帶空間配置全國深部找礦工作研討會(huì)

2.第二層次：礦集區(qū)5-10km三維結(jié)構(gòu)成像對(duì)成礦區(qū)帶內(nèi)大型礦集區(qū)開展5-10km深度范圍的三維立體探測。利用高分辨率反射地震、大地電磁測深、重磁3D模擬和三維可視化技術(shù)，精細(xì)刻畫礦集區(qū)的三維結(jié)構(gòu)，研究不同類型成礦系統(tǒng)的時(shí)、空結(jié)構(gòu)和物質(zhì)結(jié)構(gòu)特征與差異；成礦系統(tǒng)形成的主控要素和機(jī)制；根據(jù)研究結(jié)果，預(yù)測深部成礦的可能性及深度范圍。全國深部找礦工作研討會(huì)

實(shí)例1：Menzies-Norseman（西澳）礦集區(qū)3D地質(zhì)填圖

目標(biāo)：建立礦集區(qū)淺部地殼0-10km三維地質(zhì)模型。使用資料：鉆孔信息（巖性及分析結(jié)果）；地表地質(zhì)圖；重磁信息；地震深度剖面建立步驟：1、收集已有資料，地質(zhì)、地球物理、鉆孔測井資料等；2、數(shù)字化；3、建立2-D垂直剖面（根據(jù)地震剖面、鉆孔、礦山地下剖面）；4、將2-D剖面插值得到3-D模型；5、對(duì)建立的3-D模型做重磁場正演，與實(shí)際對(duì)比，逐步修改模型；全國深部找礦工作研討會(huì)全區(qū)3-D地質(zhì)填圖結(jié)果全國深部找礦工作研討會(huì)全區(qū)帶地形的地質(zhì)圖模型地質(zhì)應(yīng)用：1、提供巖石單元的空間分布；綠巖帶中主要斷裂帶、花崗巖體的分布；2、對(duì)綠巖帶演化提供約束；3、指出金、鎳勘探靶區(qū)金：深部地殼剪切帶切割綠巖帶基底滑脫帶控制金礦的形成；與NNE向次級(jí)構(gòu)造關(guān)系密切；KanownaBelle,Kalgoorlie,BinduliandCoolgardie礦床沿NNE向構(gòu)造分布。花崗巖內(nèi)薄厚度區(qū)為潛在金礦成礦區(qū)鎳：模擬發(fā)現(xiàn)，Komatiite巖型鎳礦，在容礦地層底部呈NE向，不是原先認(rèn)為的NNW向，對(duì)該地區(qū)鎳礦勘查具有重要意義。全國深部找礦工作研討會(huì)

3、第三層次：礦田0-2km綜合探測，立體填圖對(duì)重要礦田或已知礦床外圍，利用綜合地球物理探測技術(shù)（電磁法、IP、高分辨率地震、高精度重磁等）進(jìn)行立體探測，重點(diǎn)追蹤已知容礦層位、含礦巖體（接觸帶）、控礦斷裂（破碎帶）和重要物理、化學(xué)界面等的空間展部，研究控礦規(guī)律，建立找礦模型，開展深部成礦預(yù)測。全國深部找礦工作研討會(huì)全國深部找礦工作研討會(huì)地下主要地質(zhì)構(gòu)造和界面立體探測結(jié)果與實(shí)際地質(zhì)對(duì)比TiT