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(shù)文呂慶田合肥2007.9.26全國(guó)深部找礦工作研討會(huì)我國(guó)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(guó)深部找礦工作研討會(huì)

由于我國(guó)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(lái)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(guó)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?xún)?nèi)，而增加國(guó)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(guó)金屬礦床勘查面臨的挑戰(zhàn)與機(jī)遇全國(guó)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(guó)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(wàn)噸和1000萬(wàn)噸；2006年分別達(dá)到38億噸、11億噸、1700萬(wàn)噸、3000萬(wàn)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(wàn)噸和4800萬(wàn)噸**。據(jù)：中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院全球礦產(chǎn)資源戰(zhàn)略研究中心，2005全國(guó)深部找礦工作研討會(huì)IndiaChinaKoreaEuropeNorthAmericaJapan世界主要國(guó)家對(duì)能源/礦產(chǎn)資源消費(fèi)量趨勢(shì)****據(jù)澳大利亞地學(xué)機(jī)構(gòu)聯(lián)合體，2004Indonisia全國(guó)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(wàn)億方粗鋼4.2億噸3億噸54億噸銅450-480萬(wàn)噸640-690萬(wàn)噸7800萬(wàn)噸**鋁880-1000萬(wàn)噸1400萬(wàn)噸1.5億噸鎳350萬(wàn)噸300萬(wàn)噸4500萬(wàn)噸**超過(guò)目前我國(guó)已探明儲(chǔ)量的3倍我國(guó)礦產(chǎn)資源需求預(yù)測(cè)**國(guó)家發(fā)改委國(guó)民經(jīng)濟(jì)綜合司，中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院全球礦產(chǎn)資源戰(zhàn)略研究中心，2006全國(guó)深部找礦工作研討會(huì)我國(guó)危機(jī)礦山比例居高不下?lián)缧┠甑慕y(tǒng)計(jì)，我國(guó)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(guó)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(wèn)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(guó)深部找礦工作研討會(huì)國(guó)家重視，全面推開(kāi)(時(shí)機(jī))勘探過(guò)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(guó)深部找礦工作研討會(huì)全國(guó)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(guó)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(guó)深部找礦工作研討會(huì)國(guó)際地質(zhì)勘查投入在開(kāi)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(shì)全國(guó)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(lái)勘查的必然深部找礦的過(guò)程就是深部探索和研究的過(guò)程我國(guó)礦產(chǎn)資源發(fā)現(xiàn)的歷史趨勢(shì)

(以長(zhǎng)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(kāi)、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(mén)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(guó)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(guó)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(cè)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(guó)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(guò)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(guò)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(guò)程與成礦的研究則是深化對(duì)礦集區(qū)形成過(guò)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(guó)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(guó)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(lèi)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(guò)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(cè)。全國(guó)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(guò)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(lèi)找礦信息的綜合研究，建立找礦模式。用模式來(lái)有效指導(dǎo)深部找礦工作。

全國(guó)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(cè)深度（要求達(dá)到1000-2000米）探測(cè)精度（對(duì)小礦體具有一定的分辨力）探測(cè)技術(shù)的抗干擾能力（各種強(qiáng)干擾）

近年來(lái)，加拿大、澳大利亞等國(guó)在3-D電磁探測(cè)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?xún)?nèi)的精細(xì)探測(cè)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(cè)深度與穿透力全國(guó)深部找礦工作研討會(huì)先進(jìn)的地面探測(cè)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(cè)量3D網(wǎng)絡(luò)測(cè)量多參數(shù)測(cè)量目前世界上最先進(jìn)的探測(cè)技術(shù)，深度超過(guò)1.5km對(duì)地下構(gòu)造分辨率最好的探測(cè)技術(shù)，可以直接探測(cè)礦體適應(yīng)于各種地質(zhì)環(huán)境下探測(cè)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(guó)深部找礦工作研討會(huì)幾種主要大深度探測(cè)技術(shù)：①3D電磁探測(cè)系統(tǒng)全國(guó)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(cè)和容礦層追蹤、甚至直接探測(cè)深部礦體方面發(fā)揮重要作用全國(guó)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(guó)深部找礦工作研討會(huì)③其它電磁探測(cè)技術(shù)層出不窮：全國(guó)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(cè)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(guó)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(cè)量技術(shù)：地球氣納微金屬測(cè)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?yè)?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(shì)。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(guó)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(shì)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(guó)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(guó)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(cè)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(zhuān)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(cè)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和深部找礦野外實(shí)驗(yàn)室；積極開(kāi)展國(guó)際交流與合作；輸送一批技術(shù)骨干到國(guó)外培養(yǎng)；加強(qiáng)研究生教育全國(guó)深部找礦工作研討會(huì)我國(guó)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(guó)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(guó)深部找礦工作研討會(huì)1、為什么開(kāi)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(guò)綜合探測(cè)、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(cè)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(cè)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(guò)程，也是探索和發(fā)現(xiàn)深部礦產(chǎn)資源的途徑和過(guò)程。全國(guó)深部找礦工作研討會(huì)2、如何開(kāi)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(guò)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(guó)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(lài)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(yǔ)。

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(cè)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?zhuān)榈刭|(zhì)圖像的過(guò)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(cè)深、巖石探針等探測(cè)技術(shù)，開(kāi)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(guò)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(guò)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(guó)深部找礦工作研討會(huì)3、建議選擇1－2個(gè)成礦帶開(kāi)展四個(gè)層次的綜合探測(cè)、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(guó)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(kù)卡火山巖帶與上亞納-庫(kù)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(guó)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(kāi)展5-10km深度范圍的三維立體探測(cè)。利用高分辨率反射地震、大地電磁測(cè)深、重磁3D模擬和三維可視化技術(shù)，精細(xì)刻畫(huà)礦集區(qū)的三維結(jié)構(gòu)，研究不同類(lèi)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(cè)深部成礦的可能性及深度范圍。全國(guó)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(cè)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(chǎng)正演，與實(shí)際對(duì)比，逐步修改模型；全國(guó)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(guó)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(guó)深部找礦工作研討會(huì)

3、第三層次：礦田0-2km綜合探測(cè)，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(cè)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(cè)，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(kāi)展深部成礦預(yù)測(cè)。全國(guó)深部找礦工作研討會(huì)全國(guó)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(cè)結(jié)果與實(shí)際地質(zhì)對(duì)比TiT