深部找礦的思考

關于深部找礦的思考

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我國金屬礦床勘查面臨的挑戰(zhàn)與機遇深部找礦突破的必要準備深部找礦-立體填圖試驗與示范小結思考與建議全國深部找礦工作研討會

由于我國正處于工業(yè)化中期階段和城鎮(zhèn)化高速建設階段，對礦產(chǎn)資源的需求在未來20年仍然居高不下，資源壓力相當一段歷史時期難以緩解。從國家安全出發(fā)，礦產(chǎn)資源對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)與機遇全國深部找礦工作研討會全球礦產(chǎn)資源需求激增進入21世紀，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、鋁消費量分別為：23億噸、6億噸、600萬噸和1000萬噸；2006年分別達到38億噸、11億噸、1700萬噸、3000萬噸；預計2020年之前，這一數(shù)字可能分別達到45億噸、14億噸、2800萬噸和4800萬噸**。據(jù)：中國地質(zhì)科學院全球礦產(chǎn)資源戰(zhàn)略研究中心，2005全國深部找礦工作研討會IndiaChinaKoreaEuropeNorthAmericaJapan世界主要國家對能源/礦產(chǎn)資源消費量趨勢****據(jù)澳大利亞地學機構聯(lián)合體，2004Indonisia全國深部找礦工作研討會礦種2010年需求量2020年需求量2005-2020年累計需求煤炭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量的3倍我國礦產(chǎn)資源需求預測**國家發(fā)改委國民經(jīng)濟綜合司，中國地質(zhì)科學院全球礦產(chǎn)資源戰(zhàn)略研究中心，2006全國深部找礦工作研討會我國危機礦山比例居高不下?lián)缧┠甑慕y(tǒng)計，我國25種主要金屬的415個大中型礦山，危機礦山約占現(xiàn)有總數(shù)的50%。預計在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)供不應求家底不清規(guī)律不明技術滯后全國深部找礦工作研討會國家重視，全面推開(時機)勘探過淺，潛力巨大(基礎)深化規(guī)律，創(chuàng)新理論(前提)技術先導，揭示深層(關鍵)集中資源，由點到面(戰(zhàn)略)機遇與出路全國深部找礦工作研討會全國深部找礦工作研討會新技術＝更多發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)礦床數(shù)深度（米）新技術分辨率現(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歷史事實表明：每一次技術的突破都導致礦床發(fā)現(xiàn)數(shù)量的高潮。圖示航空電磁技術的突破與礦床發(fā)現(xiàn)數(shù)量的關系。全國深部找礦工作研討會國際地質(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新技術+新思維＝發(fā)現(xiàn)更多礦床向深部要資源，向深部進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)：

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

區(qū)域展開、重點突破⒈發(fā)展高潮時期（1956-1966）十五個大型礦床（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)展時期（1966-80年代后期-90年代初期）衰落階段（90年代初期-21世紀初）復甦階段（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)與機遇深部找礦突破的必要準備深部找礦-立體填圖試驗與示范小結思考與建議全國深部找礦工作研討會二、深部找礦突破的必要準備深部找礦是一項系統(tǒng)工程，是一項需要科學理論創(chuàng)新、高端探測技術支撐、高素質(zhì)人才執(zhí)行的大工程，需要精心組織，精心準備。

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

（1）成礦學領域—重點在深部過程與成礦

大規(guī)模成礦作用是深部物質(zhì)和能量交換的產(chǎn)物，而對深部過程的認識又是理解成礦作用的基礎。以成礦帶尺度為對象的深部過程與成礦的研究則是深化對礦集區(qū)形成過程和規(guī)律的認識的根本。它對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，國外對這一領域的研究都十分重視，紛紛設立重大科學計劃，如：加拿大的Lithosprobe、澳大利亞實施4D地球動力學計劃，以及玻璃地球計劃等全國深部找礦工作研討會（2）礦床學領域—成礦系統(tǒng)/系列的深化將成礦系統(tǒng)/系列理論應用于成礦區(qū)帶內(nèi)大型礦集區(qū)成礦作用、礦床類型、時空配置關系的精細研究，追蹤流體作用，復原成礦過程，構建成礦模式，只有這樣，才能對“第二找礦空間”進行預測。全國深部找礦工作研討會（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），主要通過精細的礦田構造剖析和巖漿活動的分析，以及成礦的時、空、物質(zhì)分布規(guī)律研究，構筑適合于所在礦田的成礦模式。結合各類找礦信息的綜合研究，建立找礦模式。用模式來有效指導深部找礦工作。

全國深部找礦工作研討會深部找礦面臨的主要技術難題：探測深度（要求達到1000-2000米）探測精度（對小礦體具有一定的分辨力）探測技術的抗干擾能力（各種強干擾）

近年來，加拿大、澳大利亞等國在3-D電磁探測技術（Titan24）、反射地震技術等方面取得較大進展，使2公里以內(nèi)的精細探測成為可能。（二）深部找礦突破需要強大技術支撐（1）加大探測深度與穿透力全國深部找礦工作研討會先進的地面探測技術，可獲得深度1.5km的地質(zhì)信息高信噪比實時測量3D網(wǎng)絡測量多參數(shù)測量目前世界上最先進的探測技術，深度超過1.5km對地下構造分辨率最好的探測技術，可以直接探測礦體適應于各種地質(zhì)環(huán)境下探測金,斑巖,矽卡巖,銅,鎳,鉑和金剛石適應強干擾環(huán)境的技術特點全國深部找礦工作研討會幾種主要大深度探測技術：①3D電磁探測系統(tǒng)全國深部找礦工作研討會Titan24在薩德貝里Norman礦區(qū)試驗結果，驗證該技術有能力發(fā)現(xiàn)1000－2000米深的礦層（Norman2000礦層）Robertsetal.,2003加拿大Manitouwadge綠巖帶；反射地震技術揭示主要控礦層構造的深部延深；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：在礦集區(qū)精細結構探測和容礦層追蹤、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。鉆探驗證了地質(zhì)解釋。全國深部找礦工作研討會③其它電磁探測技術層出不窮：全國深部找礦工作研討會GDP32接收機指標EH-4電磁系統(tǒng)鳳凰公司—30KW發(fā)射機鳳凰公司推出的V8接收機GMS-06地球物理電磁測量系統(tǒng)（包括CEMAP系統(tǒng)）④深穿透地球化學勘查評價技術:全國深部找礦工作研討會（2）選擇性化學提取技術：金屬活動態(tài)提取法（MOMEO）（3）地氣測量技術：地球氣納微金屬測量技術（NAMEG）（1）物理分離提取技術：細粒級分離提取技術;金礦試驗結果深穿透地球化學遷移機理據(jù)王學球等，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、基于GIS平臺的人機交互技術、三維可視化技術等是當前深部資源勘查技術發(fā)展的總體趨勢。極大提高了深部勘查的“可視性”，大大減低了鉆探風險。全國深部找礦工作研討會⑤多方法、多參數(shù)集成，減低深部勘查風險。鉆探前的三維成像，減低鉆探風險

總之，深部找礦技術的發(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（三）深部找礦突破需要一流的勘查隊伍

（1）裝備現(xiàn)代化的勘查隊伍

針對深部找礦的目標和任務，加強新技術的引進、吸收和研發(fā)，形成掌握核心技術、裝備現(xiàn)代化的一流勘探隊伍。

（2）建設高水平數(shù)據(jù)處理、解釋和管理中心建設現(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；深部找礦信息和數(shù)據(jù)集成、管理、共享系統(tǒng)；實現(xiàn)三維可視化直觀表達系統(tǒng)；設計深部數(shù)據(jù)全球交換、共享系統(tǒng)。全國深部找礦工作研討會

（3）培養(yǎng)高水平人才培養(yǎng)一批熟悉地質(zhì)和探測技術的跨學科、復合型領軍人才；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、技術參數(shù)不太完善的礦集區(qū)勘查部署中能做出比較科學判斷的專家；不惜代價引進掌握核心技術的關鍵人才；建立深部探測國家實驗室和深部找礦野外實驗室；積極開展國際交流與合作；輸送一批技術骨干到國外培養(yǎng)；加強研究生教育全國深部找礦工作研討會我國金屬礦床勘查面臨的挑戰(zhàn)與機遇深部找礦突破的必要準備深部找礦-立體填圖試驗與示范小結思考與建議全國深部找礦工作研討會三、深部找礦—立體填圖試驗與示范全國深部找礦工作研討會1、為什么開展立體填圖立體填圖是獲得深部結構/構造，從而取得成礦認識的主要途徑；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。因此可以認為立體填圖實質(zhì)上是一項“找礦—調(diào)查(測量)”工作，可視為“深部礦調(diào)”

深部找礦需要對深部的物質(zhì)和結構進行精細了解深部找礦—立體填圖是一項綜合性調(diào)查研究工作，它建立在深部探測的基礎上，是認識地下物質(zhì)和結構的途徑和過程，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2、如何開展立體填圖（成像）

⑴上世紀七十年代—八十年代間，前蘇聯(lián)就曾進行過這方面的試驗，并且編制了相關的工作手冊(指南)。

⑵上世紀八十年代末，我國也一度進行了試點(大冶、銅陵)，后因種種原因而中輟。

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

⑷盡管如此，初步成果已顯示了其生命力。

老課題新起點⑸因此，新一輪的立體填圖必須在現(xiàn)代技術方法發(fā)展水平的新起點上綜合利用地球物理、地球化學探測手段，對地下一定深度進行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，結合地質(zhì)、鉆孔和巖石物理的研究，借助三維可視化技術將物性圖象轉(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；可以進行2D、或3D填圖（成像）。立體填圖（成像）可進行不同比例尺、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，開展主干剖面的2D成像，結合地表構造變形的研究，揭示成礦區(qū)帶地殼結構、殼/幔相互作用和深部過程（拆沉、底侵等）對成礦帶形成、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—儲）的動力學機制與過程，建立地殼三維成礦模型,為成礦帶勘查戰(zhàn)略部署提供科學依據(jù)。全國深部找礦工作研討會3、建議選擇1－2個成礦帶開展四個層次的綜合探測、立體填圖試驗工作實例：俄羅斯遠東瑪噶丹-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KaramkenAg,AuChetinSn,Ag,Nelgasit-Kyrchan,Au-MoOmsukchanSnKenAg,AuTanja-NurSn,Ag遠東晚侏羅紀鄂霍次克-楚庫卡火山巖帶與上亞納-庫利瑪增生-碰撞結合帶的巖石圈結構（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

2.第二層次：礦集區(qū)5-10km三維結構成像對成礦區(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，精細刻畫礦集區(qū)的三維結構，研究不同類型成礦系統(tǒng)的時、空結構和物質(zhì)結構特征與差異；成礦系統(tǒng)形成的主控要素和機制；根據(jù)研究結果，預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

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

目標：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、對建立的3-D模型做重磁場正演，與實際對比，逐步修改模型；全國深部找礦工作研討會全區(qū)3-D地質(zhì)填圖結果全國深部找礦工作研討會全區(qū)帶地形的地質(zhì)圖模型地質(zhì)應用：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向次級構造關系密切；KanownaBelle,Kalgoorlie,BinduliandCoolgardie礦床沿NNE向構造分布?；◢弾r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，不是原先認為的NNW向，對該地區(qū)鎳礦勘查具有重要意義。全國深部找礦工作研討會

3、第三層次：礦田0-2km綜合探測，立體填圖對重要礦田或已知礦床外圍，利用綜合地球物理探測技術（電磁法、IP、高分辨率地震、高精度重磁等）進行立體探測，重點追蹤已知容礦層位、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，開展深部成礦預測。全國深部找礦工作研討會全國深部找礦工作研討會地下主要地質(zhì)構造和界面立體探測結果與實際地質(zhì)對比TiT