深部找矿的思考

关于深部找矿的思考

和立体填图的建议常印佛董树文吕庆田合肥2007.9.26全国深部找矿工作研讨会我国金属矿床勘查面临的挑战与机遇深部找矿突破的必要准备深部找矿-立体填图试验与示范小结思考与建议全国深部找矿工作研讨会

由于我国正处于工业化中期阶段和城镇化高速建设阶段，对矿产资源的需求在未来20年仍然居高不下，资源压力相当一段历史时期难以缓解。从国家安全出发，矿产资源对外依存度必须保持在安全临界线以内，而增加国内资源供应和提高保障度是第一位的、积极的策略一、我国金属矿床勘查面临的挑战与机遇全国深部找矿工作研讨会全球矿产资源需求激增进入21世纪，以中国为代表的，包括印度、东南亚、俄罗斯、巴西、北非等，涉及近30亿人口的新一轮工业化，对能源、矿产资源的需求迅猛增加。上一轮工业化顶峰的70年代初，全球石油、钢、铜、铝消费量分别为：23亿吨、6亿吨、600万吨和1000万吨；2006年分别达到38亿吨、11亿吨、1700万吨、3000万吨；预计2020年之前，这一数字可能分别达到45亿吨、14亿吨、2800万吨和4800万吨**。据：中国地质科学院全球矿产资源战略研究中心，2005全国深部找矿工作研讨会IndiaChinaKoreaEuropeNorthAmericaJapan世界主要国家对能源/矿产资源消费量趋势****据澳大利亚地学机构联合体，2004Indonisia全国深部找矿工作研讨会矿种2010年需求量2020年需求量2005-2020年累计需求煤炭28亿吨32-34亿吨400亿吨石油3.8-4.1亿吨5.1亿吨68亿吨天然气800-1000亿方2000-2400亿方1.5万亿方粗钢4.2亿吨3亿吨54亿吨铜450-480万吨640-690万吨7800万吨**铝880-1000万吨1400万吨1.5亿吨镍350万吨300万吨4500万吨**超过目前我国已探明储量的3倍我国矿产资源需求预测**国家发改委国民经济综合司，中国地质科学院全球矿产资源战略研究中心，2006全国深部找矿工作研讨会我国危机矿山比例居高不下据早些年的统计，我国25种主要金属的415个大中型矿山，危机矿山约占现有总数的50%。预计在10年内，我国大中型金属矿山的总数将减少277座（66.8%），并将造成大批工人下岗、失业问题与挑战供不应求家底不清规律不明技术滞后全国深部找矿工作研讨会国家重视，全面推开(时机)勘探过浅，潜力巨大(基础)深化规律，创新理论(前提)技术先导，揭示深层(关键)集中资源，由点到面(战略)机遇与出路全国深部找矿工作研讨会全国深部找矿工作研讨会新技术＝更多发现发现矿床数深度（米）新技术分辨率现在已经可能深部找矿潜力巨大深部潜力巨大据Gorden,2006全国深部找矿工作研讨会历史事实表明：每一次技术的突破都导致矿床发现数量的高潮。图示航空电磁技术的突破与矿床发现数量的关系。全国深部找矿工作研讨会国际地质勘查投入在开始增加的情况下，地表矿床发现率总体在下降。MEG2003战略研究报告，2006年6月近十五年全球非铁金属勘探投入趋势全国深部找矿工作研讨会新技术+新思维＝发现更多矿床向深部要资源，向深部进军是未来勘查的必然深部找矿的过程就是深部探索和研究的过程我国矿产资源发现的历史趋势

(以长江中下游成矿带为例)奠基阶段(1950－1955)：

点上入手，由点到面（大冶、铜陵）发展阶段（1956-80年代后期）：

区域展开、重点突破⒈发展高潮时期（1956-1966）十五个大型矿床（铜绿山、铜山口、封三洞、武山、城门山、西马鞍山、狮子山、凤凰山、新桥、罗昌河、姑山、陶村、马山、梅山和栖霞山等）⒉稳定发展时期（1966-80年代后期-90年代初期）衰落阶段（90年代初期-21世纪初）复甦阶段（2005年以前）新的发展阶段（2006年以后）立体调查、深部找矿我国金属矿床勘查面临的挑战与机遇深部找矿突破的必要准备深部找矿-立体填图试验与示范小结思考与建议全国深部找矿工作研讨会二、深部找矿突破的必要准备深部找矿是一项系统工程，是一项需要科学理论创新、高端探测技术支撑、高素质人才执行的大工程，需要精心组织，精心准备。

深部找矿的理论准备深部找矿的技术准备深部找矿的队伍准备全国深部找矿工作研讨会（一）深部找矿突破需要理论思维创新

（1）成矿学领域—重点在深部过程与成矿

大规模成矿作用是深部物质和能量交换的产物，而对深部过程的认识又是理解成矿作用的基础。以成矿带尺度为对象的深部过程与成矿的研究则是深化对矿集区形成过程和规律的认识的根本。它对正确选定主攻方向和完善深部找矿战略部署有重要意义，国外对这一领域的研究都十分重视，纷纷设立重大科学计划，如：加拿大的Lithosprobe、澳大利亚实施4D地球动力学计划，以及玻璃地球计划等全国深部找矿工作研讨会（2）矿床学领域—成矿系统/系列的深化将成矿系统/系列理论应用于成矿区带内大型矿集区成矿作用、矿床类型、时空配置关系的精细研究，追踪流体作用，复原成矿过程，构建成矿模式，只有这样，才能对“第二找矿空间”进行预测。全国深部找矿工作研讨会（3）成矿规律的研究侧重于矿田尺度的成矿规律研究（也可上挂矿集区，下联矿床），主要通过精细的矿田构造剖析和岩浆活动的分析，以及成矿的时、空、物质分布规律研究，构筑适合于所在矿田的成矿模式。结合各类找矿信息的综合研究，建立找矿模式。用模式来有效指导深部找矿工作。

全国深部找矿工作研讨会深部找矿面临的主要技术难题：探测深度（要求达到1000-2000米）探测精度（对小矿体具有一定的分辨力）探测技术的抗干扰能力（各种强干扰）

近年来，加拿大、澳大利亚等国在3-D电磁探测技术（Titan24）、反射地震技术等方面取得较大进展，使2公里以内的精细探测成为可能。（二）深部找矿突破需要强大技术支撑（1）加大探测深度与穿透力全国深部找矿工作研讨会先进的地面探测技术，可获得深度1.5km的地质信息高信噪比实时测量3D网络测量多参数测量目前世界上最先进的探测技术，深度超过1.5km对地下构造分辨率最好的探测技术，可以直接探测矿体适应于各种地质环境下探测金,斑岩,矽卡岩,铜,镍,铂和金刚石适应强干扰环境的技术特点全国深部找矿工作研讨会几种主要大深度探测技术：①3D电磁探测系统全国深部找矿工作研讨会Titan24在萨德贝里Norman矿区试验结果，验证该技术有能力发现1000－2000米深的矿层（Norman2000矿层）Robertsetal.,2003加拿大Manitouwadge绿岩带；反射地震技术揭示主要控矿层构造的深部延深；部署3条高分辨率反射地震剖面如右图；②、金属矿地震技术：在矿集区精细结构探测和容矿层追踪、甚至直接探测深部矿体方面发挥重要作用全国深部找矿工作研讨会Line1的南半部分深度偏移叠加剖面反射层：V-火山岩层序顶部；G-Geco矿层主要发现：两个容矿地层的深部延伸。1、火山岩层序顶面，区域上重要含矿层，深部的延伸形态；指明找矿方向；2、Geco含矿层的深部延伸，该矿层已经发现若干矿床。钻探验证了地质解释。全国深部找矿工作研讨会③其它电磁探测技术层出不穷：全国深部找矿工作研讨会GDP32接收机指标EH-4电磁系统凤凰公司—30KW发射机凤凰公司推出的V8接收机GMS-06地球物理电磁测量系统（包括CEMAP系统）④深穿透地球化学勘查评价技术:全国深部找矿工作研讨会（2）选择性化学提取技术：金属活动态提取法（MOMEO）（3）地气测量技术：地球气纳微金属测量技术（NAMEG）（1）物理分离提取技术：细粒级分离提取技术;金矿试验结果深穿透地球化学迁移机理据王学球等，2005综合使用电磁、重磁、地震、化探、地质、遥感等多参数海量数据集成处理与反演技术、基于GIS平台的人机交互技术、三维可视化技术等是当前深部资源勘查技术发展的总体趋势。极大提高了深部勘查的“可视性”，大大减低了钻探风险。全国深部找矿工作研讨会⑤多方法、多参数集成，减低深部勘查风险。钻探前的三维成像，减低钻探风险

总之，深部找矿技术的发展趋势在向大深度、高精度、高分辨率和可视化方向发展，不断为深部找矿提供新的技术和方法手段，提高深部找矿的成功率。全国深部找矿工作研讨会（三）深部找矿突破需要一流的勘查队伍

（1）装备现代化的勘查队伍

针对深部找矿的目标和任务，加强新技术的引进、吸收和研发，形成掌握核心技术、装备现代化的一流勘探队伍。

（2）建设高水平数据处理、解释和管理中心建设现代化处理海量数据的工作站；研发多参数提取、分析、综合的软件技术；深部找矿信息和数据集成、管理、共享系统；实现三维可视化直观表达系统；设计深部数据全球交换、共享系统。全国深部找矿工作研讨会

（3）培养高水平人才培养一批熟悉地质和探测技术的跨学科、复合型领军人才；培养一批在地质情况尚不明十分明朗、成矿规律尚不够清晰、技术参数不太完善的矿集区勘查部署中能做出比较科学判断的专家；不惜代价引进掌握核心技术的关键人才；建立深部探测国家实验室和深部找矿野外实验室；积极开展国际交流与合作；输送一批技术骨干到国外培养；加强研究生教育全国深部找矿工作研讨会我国金属矿床勘查面临的挑战与机遇深部找矿突破的必要准备深部找矿-立体填图试验与示范小结思考与建议全国深部找矿工作研讨会三、深部找矿—立体填图试验与示范全国深部找矿工作研讨会1、为什么开展立体填图立体填图是获得深部结构/构造，从而取得成矿认识的主要途径；通过综合探测、立体填图是获得深部成矿、示矿信息的唯一途径。因此可以认为立体填图实质上是一项“找矿—调查(测量)”工作，可视为“深部矿调”

深部找矿需要对深部的物质和结构进行精细了解深部找矿—立体填图是一项综合性调查研究工作，它建立在深部探测的基础上，是认识地下物质和结构的途径和过程，也是探索和发现深部矿产资源的途径和过程。全国深部找矿工作研讨会2、如何开展立体填图（成像）

⑴上世纪七十年代—八十年代间，前苏联就曾进行过这方面的试验，并且编制了相关的工作手册(指南)。

⑵上世纪八十年代末，我国也一度进行了试点(大冶、铜陵)，后因种种原因而中辍。

⑶上述试点工作在技术方法上限于当时的发展水平，都属于初级阶段，并且依赖钻探工程较多，成本很高，与目前的方法技术不可同日而语。

⑷尽管如此，初步成果已显示了其生命力。

老课题新起点⑸因此，新一轮的立体填图必须在现代技术方法发展水平的新起点上综合利用地球物理、地球化学探测手段，对地下一定深度进行2D、3D成像，获得物性参数（电性、密度、磁性、速度等）的2D、3D分布，结合地质、钻孔和岩石物理的研究，借助三维可视化技术将物性图象转化（解释）为地质图像的过程。

立体填图（成像）可根据地质目的的不同和工作区地球物理、地球化学条件的差异，可以选择单一方法（反射地震）、或综合方法；可以进行2D、或3D填图（成像）。立体填图（成像）可进行不同比例尺、不同分辨率的成像，大到全球的层析成像，小到对断裂、裂隙的成像。

1、第一层次：成矿带地壳成像：以深反射地震、天然地震层析成像、大地电磁测深、岩石探针等探测技术，开展主干剖面的2D成像，结合地表构造变形的研究，揭示成矿区带地壳结构、壳/幔相互作用和深部过程（拆沉、底侵等）对成矿带形成、演化的制约作用。探讨其诱发、控制岩浆热液成矿系统（源—运—储）的动力学机制与过程，建立地壳三维成矿模型,为成矿带勘查战略部署提供科学依据。全国深部找矿工作研讨会3、建议选择1－2个成矿带开展四个层次的综合探测、立体填图试验工作实例：俄罗斯远东玛噶丹-奥姆苏克楚成矿带地壳剖面Transect2-DV(Magadan-Omsukchan)Ruptures

«M»Ruptures

«M»Dukat70km70kmTG杜卡特金矿区全国深部找矿工作研讨会KaramkenAg,AuChetinSn,Ag,Nelgasit-Kyrchan,Au-MoOmsukchanSnKenAg,AuTanja-NurSn,Ag远东晚侏罗纪鄂霍次克-楚库卡火山岩带与上亚纳-库利玛增生-碰撞结合带的岩石圈结构（反射地震断面）与高潜力成矿区带空间配置全国深部找矿工作研讨会

2.第二层次：矿集区5-10km三维结构成像对成矿区带内大型矿集区开展5-10km深度范围的三维立体探测。利用高分辨率反射地震、大地电磁测深、重磁3D模拟和三维可视化技术，精细刻画矿集区的三维结构，研究不同类型成矿系统的时、空结构和物质结构特征与差异；成矿系统形成的主控要素和机制；根据研究结果，预测深部成矿的可能性及深度范围。全国深部找矿工作研讨会

实例1：Menzies-Norseman（西澳）矿集区3D地质填图

目标：建立矿集区浅部地壳0-10km三维地质模型。使用资料：钻孔信息（岩性及分析结果）；地表地质图；重磁信息；地震深度剖面建立步骤：1、收集已有资料，地质、地球物理、钻孔测井资料等；2、数字化；3、建立2-D垂直剖面（根据地震剖面、钻孔、矿山地下剖面）；4、将2-D剖面插值得到3-D模型；5、对建立的3-D模型做重磁场正演，与实际对比，逐步修改模型；全国深部找矿工作研讨会全区3-D地质填图结果全国深部找矿工作研讨会全区带地形的地质图模型地质应用：1、提供岩石单元的空间分布；绿岩带中主要断裂带、花岗岩体的分布；2、对绿岩带演化提供约束；3、指出金、镍勘探靶区金：深部地壳剪切带切割绿岩带基底滑脱带控制金矿的形成；与NNE向次级构造关系密切；KanownaBelle,Kalgoorlie,BinduliandCoolgardie矿床沿NNE向构造分布。花岗岩内薄厚度区为潜在金矿成矿区镍：模拟发现，Komatiite岩型镍矿，在容矿地层底部呈NE向，不是原先认为的NNW向，对该地区镍矿勘查具有重要意义。全国深部找矿工作研讨会

3、第三层次：矿田0-2km综合探测，立体填图对重要矿田或已知矿床外围，利用综合地球物理探测技术（电磁法、IP、高分辨率地震、高精度重磁等）进行立体探测，重点追踪已知容矿层位、含矿岩体（接触带）、控矿断裂（破碎带）和重要物理、化学界面等的空间展部，研究控矿规律，建立找矿模型，开展深部成矿预测。全国深部找矿工作研讨会全国深部找矿工作研讨会地下主要地质构造和界面立体探测结果与实际地质对比TiT