国外矿产资源深部找矿勘探的现状与趋势.doc

国外矿产资源深部找矿勘探的现状与趋势谌 伟目前，我国矿产资源接替基地面临的主要找矿难题是：老矿山深部和各类隐伏区的探矿难度大，急需先进、高效的理论和技术方法指导深部找矿。我国大部分金属矿山位于地形条件相对较好的地区，探查和开采深度均停留在500m以上范围。而500m深度以下，不仅地质构造环境复杂，加大了找矿的难度，而且原有的探测仪器分辨率不高等诸多技术问题，更是严重影响了对深部资源的勘查开发。最新的成矿理论研究和深部定位预测验证结果均表明，地下5001500m深度见矿范例众多，表明我国大陆深部蕴藏着潜力巨大的矿产资源。1 世界矿产资源勘查态势1.1 世界矿产勘查的形势统计分析二十世纪90年代新发现的矿床，表现出以下一些特点：新发现较大矿床的类型主要有：斑岩型铜（钼、金）矿、火山岩型金矿、卡林型金矿、喷气-喷流沉积型块状硫化物矿、密西西比河谷型铅锌矿、岩浆型铜镍矿、红土型镍矿、绿岩带型金矿、金伯利岩型金刚石矿、砂页型铜矿等。识别出若干成矿新区，如加拿大沃伊塞湾铜镍矿区，加拿大西北柳湖金刚石矿区和印度尼西亚松巴哇岛斑岩铜金矿区等。多数新发现的金属矿床都产在已知的成矿区带内，有的甚至就在已知矿床的深部和旁侧。从以上分析我们也可以推断，今后世界固体矿产资源勘查将注意以下几个方面：一是那些类型易于成大矿，应为今后找矿注意的重点；二是新区的发现说明全球仍有许多认识的矿化集中区；三是已知矿矿区带内储量的增加说明已知成矿区带仍有较大的找矿潜力。1.2 世界矿产勘查和开采的深度在不断加大在国外的找矿、勘探与开发中，其勘探和开采深度可以是很深的，据不完全统计，国外金属矿资源（大型）开采超过1000m的约有80多座。如：目前世界具开采最深的矿床是南非的Western Deep Level 金矿，现已开采到4800m；加拿大肖德贝里铜镍矿床，现已开采到2000m，目前探测最深的矿体位于地下2430m；加拿大诺兰达矿田的米伦贝齐、科伯特、安西尔等矿床，主矿体深度均在7001280m；澳大利亚奥林匹克坝铜金铀矿床，在深1000m处发现了隐伏的几乎直立的铜金铀矿体。1.3 已知矿区的深部找矿工作和未知矿区的隐伏矿寻找得到广泛关注90年代世界固体矿产勘查在80年代工作基础上，在新思想、新概念、新技术、新方法指导下，通过找矿人员的艰苦努力和协作精神，相继发现了70余个具有重要工业意义的大型、超大型矿床，主要分布在拉美、北美、西南太平洋岛弧、非洲、俄罗斯等地，在原有基础上大大扩大储量的矿床约占25%。美国卡林金矿带找矿成果卓著。该矿带自1987年执行深钻计划以来，先后在矿区深部发现一系列高品位大型金矿床，1987年首先在矿区深部(550m)粉砂质灰岩中发现高品位、大吨位的波斯特一贝茨硫化物金矿床，金储量达311吨、品位12k/t，之后，1989年又在398m深部发现了米克尔矿床，含金至少l40吨，品位21.6 k/t，进入90年代先在浅部科特兹金矿近侧深部发现了派普荆恩矿床，金储量为ll5吨，品位7.2 k/t，随后又在派普莱恩矿床南侧l50米发现了南派普莱恩矿床，储量136吨，品位1.6 k/t。近年来，又在深度450m以下发现了“高沙漠金矿和“绿松石岭”金矿，“高沙漠金矿储量至少60吨，品位为10.320.6 k/t，“绿松石岭”金矿储量为155吨，品位为12 k/t。目前，据认为卡林金矿带深部仍有巨大的找矿潜力。2 国外深部找矿工作发展趋势2.1 成矿理论对深部找矿工作的指导作用日益突出2.2.1 地壳连续成矿理论长期以来，人们普遍认为区域变质岩中的金矿主要产在绿片岩相和角闪岩相岩石中，而麻粒岩相岩石中则不大可能形成金矿，其理由是麻粒岩相温、压太高，不利于金的沉淀。然而，八十年代后期以来，相继在津巴布韦、澳大利亚等太古代麻粒岩相岩石中发现了若干高温(700)热液脉型金矿床，同时也在次绿片岩相岩石中发现了一些低温(180)热液型金矿床，这些发现大大改变了人们的以往认识，修正了人们的错误观念，于是澳大利亚格罗夫斯等人在总结前人研究的基础上于l993年提出了太古代脉状矿床的地壳连续成矿模式。该模式认为，从次绿片岩相到麻粒岩相的变质岩中都可有脉状金矿床产出，在不同的地壳深度上可连续形成金矿，至少在地下l5km以上的地壳剖面中，产在不同变质岩相岩石中的金矿床属于一组连续的同成因矿床组合，但它们成矿的构造条件，围岩蚀变组合、矿石矿物组成和金的赋存状态等方面则有一定区别。这些脉状金矿床的相互关系并非反映同一矿区金矿化的垂向的分布，而只是反映区域范围内一系列金矿床的分布特征。2.2.2 深部流体（成矿）作用理论过去许多人认为，地壳深部是干的，不渗透的，源于地壳的流体在地壳深部也不可能作大规模横向运移。然而近十年来的地壳流体研究成果表明，地壳深部存在着大规模的流体活动，横向运动可达l00公里以上，纵向渗透可达9km以下。80年代中后期，美国通过对北美大陆内部地质地球物理地球化学等综合研究表明，形成密西西比河谷型铅锌矿床的成矿流体横向运移超过300km，90年代爱尔兰通过对发育在该国中部的石炭纪喷气沉积型矿床的研究，也证明形成某些铅锌矿床的成矿流体横向迁移超过l00km。2.2 矿产勘查新技术在深部找矿工作中起着关键的作用随着矿产勘查和开发的力度不断加强，地表矿、浅部矿、易识别矿的日益减少，矿产勘查工作正朝着寻找隐伏矿、深部矿、难识别矿的方向转变，找矿难度不断加大，因而矿产勘查的技术方法也随着不断改善和更新，新技术和新方法的普遍应用已成为现今全球矿产勘查工作中不可或缺的重要组成部分。2.2.1 物探技术方法全面进步物探技术方法主要有电法、磁法、重力和g射线测量等，从应用范围上可分为航空物探、地面物探和井中物探，另外还有近年发展起来的空间物探和海洋物探等。在过去，一些勘探者认为物探方法是一个“黑箱子”，多解性高、可信度低。而现在，随着技术的不断进步和大量的实践应用，最终使每个勘探者都认识到物探技术是一种非常有效的找矿方法。物探高新技术的研发和应用已成为西方很多国家，尤其是加拿大、澳大利亚和美国等矿业发达国家矿产勘查的重要组成部分。物探技术进步主要体现在两方面，一是新发明，二是对已有技术的完善升级和更新换代，使测量的精确度和准确度不断提高。新的更强大、更复杂的航空物探方法已成为矿产勘查的重要生力军，从而使区域填图和靶区圈定的工作效率得到极大的提高澳大利亚合作研究中心矿产勘查技术部研制的世界上最先进的航空矿产勘查系统（TEMPEST）使用高灵敏度磁探头测量地质体产生的微弱二次磁场，探测深度可达300m。澳大利亚的“玻璃地球计划”包括航空重力梯度测量、航空磁力张量梯度测量、先进的电磁方法、矿物化学填图、钻探新技术和三维地震，其中航空磁张量测量技术和航空重力梯度测量技术是重点研发内容。英国ARKEX公司研制成功目前最先进的超导航空重力梯度测量系统，使测量精度提高10倍。澳大利亚BHP Billiton公司的航空重力梯度张量测量系统曾经获得澳大利亚联邦科学和工业研究组织2000年度科学研究成果奖。它脱胎于美国的军事技术，是美国出口管制产品，美国曾经阻止该公司用Falcon（猎鹰）系统在中国进行探矿飞行。加拿大GEDEX公司研发的高分辨率航空重力梯度仪能够探测到12km深处的固体矿产、石油和天然气，其准确性和速度大大提高了勘查效率，降低了勘查的风险、时间和成本。在地面物探方面，加拿大凤凰公司在完善V-5大地电磁系统的同时，推出了V5-2000型和V8阵列式大地电磁系统。加拿大的EM-57、EM-67系列已成为时间域电磁仪器的代表。美国Zonge工程与研究组织相继推出了GDP-16、GDP-32多功能电磁系统，以及能够进行长周期天然场大地电磁测量的多功能大地电磁系统。美国EMI公司在完善MT-1大地电磁系统的同时推出的EH-4电磁系统，已成为矿产勘查的重要手段之一，另外还推出了MT-24阵列式大地电磁系统。Nabighian等（2005）认为没有其它的地球物理方法象磁法一样有十分广阔的应用范围，从行星尺度到几平米的面积，既花费少又能够提高丰富的信息，而电磁法及重磁法的组合已成为重要的发展方向和勘查手段。电磁法系统多具有频率域和时间域工作方式，能够进行多方法数据采集，如激发极化法、瞬变电磁法、可控源音频大地电磁法等。电磁法和重磁法物探技术呈现出向数字化、智能化、多功能化、集成化方向发展的趋势。在物探技术发展的进程中，我国的步伐相对而言比较缓慢，目前还主要处于技术引进阶段，这与我国矿产勘查的快速发展形势很不适应。目前，国家提出要加快自主开发科学实验仪器设备的步伐，物探技术方法的自主研发也应成为这一战略目标的重要组成部分。2.2.2 化探主要表现为分析技术的进步化探已逐渐成为现代矿产勘查技术的支柱之一，尤其是在各种覆盖区和隐伏区内进行化探扫面后快速圈定勘查靶区的应用方面十分有效。近年来，化探的发展主要体现在地球化学分析技术的进步，测试的灵敏度和精确度不断提高。例如，偏提取技术、地质年代学、蚀变因子分析、流体包裹体研究、同位素分析等。分析技术的进步使高精度化探数据的获得成为可能，从而大大提高了矿产勘查的效率和水平。在方法理论方面，活动态金属离子地球化学成为近年来发展的重要方向，人们已认识到弱束缚的金属离子可以从深部的矿体向上运移至土壤中并保存下来。在这一认识理论的基础上，包括中国在内的多个国家研制和发展了深穿透地球化学方法，国际勘查地球化学家协会还组织了的由国际著名的26个单位参与的 “深穿透地球化学计划”。这些方法主要有美国和加拿大的酶提取法，澳大利亚的活动态金属离子法，中国的金属元素活动态提取方法和动态地球气纳微金属测量法等，探测深度可达几百米。经过多年勘查实践的检验，这些方法已经逐渐成熟并发挥积极作用。中国所发展的两种深穿透方法，不仅能在详查阶段圈出被埋藏在厚层成矿后沉积岩及外来运积物下的矿体，而且可以用于在大面积覆盖区进行地球化学调查，圈定战略选区，评价大面积隐伏区内成矿金属供应量的规模。2.3 现代电子和计算机信息技术的飞速发展对矿产勘查的影响意义深远矿产勘查是多学科理论与实践、科学与技术融为一体的综合研究工作，现代信息技术尤其是三维信息技术在矿产勘查领域中的广泛有效的应用，使得对地、物、化、遥等海量数据信息进行高效集成和综合处理成为可能，并使数据处理的准确度和精确度不断改善和提高，从而使找矿预测和靶区圈定更加准确有效 将物探、化探和遥感等硬件技术与计算机信息处理的软件技术相结合，即基于GIS平台，应用先进的数据管理、建模和分析系统对勘查所获得的各种数据信息进行处理，使多样性的勘查技术数据常规性的转换成实用的地质信息和直观的三维图像表达，已成为当代矿产勘查的主要工作模式。同时，信息技术的进步也使物探、化探和遥感技术数据的采集和存储更快更高效，使工作效率大大提高。数据信息处理技术已然成为矿产勘查技术中不可或缺的重要组成部分。2.4 政府的角色是基础服务、政策支持国外政府部门在找矿方面所起的是基础性的作用，政府往往在基础地质，研发、引进新技术、新装备等方面的投入比较大，并且在政策引导、税制、融资等方面都起到了积极有效的作用。比如：加拿大政府实行对无回报的勘