高级矿床学之找矿成功途径与找矿系统工程

找矿思维与成功途径刘继顺中南大学第一页，共三十九页。1965年发现Kalamazoo斑岩铜矿

发现Escondida斑岩铜矿

发现JAandMaggieCreeksitesinBritishColumbia和VekolHillsinArizona

发现秘鲁Pierina金银矿床，卖了11亿加元。

发现DizoninthePhilippines，他研究过25个国家的斑岩铜矿，曾担任90个矿业公司顾问。AIMERobertEarllMcConnellAward,theSMEDanielJacklingandRobertDreyerAwards,亚利桑那大学杰出校友奖,the

AmericanMiningHallofFameMedalofMerit,TheSocietyofEconomicGeologistsSilverMedal,ThayerLindsleyDistinguishedLectureshipandtheSEGInternationalEnchangeLectureship

J.D.Lowell（亚利桑那大学采矿工程和经济地质学士、斯坦福大学硕士，1928--）著名矿床学家、斑岩铜矿模式奠基者、勘查学家第二页，共三十九页。Mr.Lowellisawell-knowngeologistwhohasconsultedforapproximately110U.S.andforeignminingandengineeringcompaniesandgovernmentsonsuchissuesasgeological,exploration,minedesignandgradecontrolproblems.AschairmanoftheboardandafounderofArequipaResourcesLtd.,hemanagedtheexplorationprogramthatdiscoveredthePierinadepositinPeru,creatingvalueforArequipashareholdersbysellingthediscoverytoBarrickGoldCorporationforover$1.1billion(Canadian).

Mr.Lowellhasparticipatedin10majorfeasibilitystudies,aswellasmanagedcontractexplorationprojectsthatdiscoveredtheKalamazooandCasaGrandeWestorebodiesintheU.S.andLaEscondida,ZaldivarandSanCristobalorebodiesinChile.Mr.LowellwasalsoamemberofthediscoveryteamsforVekolHills,Arizona;JAorebody,BritishColumbia;DizonandFSE-Lepanto,Philippines;andLeonor,Chile.

Mr.LowellistherecipientofmanyawardsrecognizinghiscontributionstotheminingindustryincludingtheMiningandMetallurgicalSocietyofAmericaGoldMedalaward2001;the2000RobertEarlMcConnellAward;the2000RobertDreyerAwardandtheNorthernMinerCanadianMiningManoftheYearAward1999.In1998hewasawardedadoctor"honoriscausa"degreefromUniv.NMdeSanMarcos,Peru,andin1994waselectedtotheAmericanMiningHallofFameandinFebruary1999,totheNationalAcademyofEngineering.InDecember2002Mr.LowellwasinductedintotheAmericanMiningHallofFame.

第三页，共三十九页。1953年毕业于西澳大学地质系，1957年获加里福尼亚大学采矿工程硕士。1953年加盟WMC公司，1957任ChiefGeologist，1968年任ExplorationManager，1978年任DirectorofExploration、ExcutiveDirector，1995年退休。发现超大型Kalgoorlie金矿床发现超大型Kambalda镍矿床发现超大型OlympicDam铜铀金矿床获1981年度CluniesRossNationalScienceandTechnologyAward获1983年度WilliamSmithMedal(GeologicalSocietyofLondon)获1996年度theIanWarkMedal(AustralianAcademyofScience)RoyWoodall（1930--）

（著名矿床学家勘查学家）第四页，共三十九页。地质学是什么？侦探学福尔摩斯矿首先是在脑子里找到的！第五页，共三十九页。成矿系统的复杂性矿床是成矿系统的必然产物，而成矿系统是地球系统中地壳大系统的一个子系统。因此，成矿系统是极其复杂的，包括构造系统、沉积系统、岩浆系统、变质系统、流体系统和地球化学系统，从性质来说有物理系统、化学系统和生物系统。矿床的形成正是上述系统综合影响的结果。一个矿床往往不是一次成矿作用形成的，大多是多期多次形成的。大型、超大型矿床往往都是产在很“忙”的地方。在一个成矿系统中，各子系统的作用和地位是不同的，往往是以一个子系统为主导。这就给研究工作带来了困难。第六页，共三十九页。摆在我们面前的难题是要寻找隐伏矿床、埋藏矿床难识别矿床高寒峡谷区与无人区内的矿床

第七页，共三十九页。成矿地质过程的不可模拟性尽菅人们已经能够观察到大洋底正在发生的矿化现象，如黑烟囟和现代矿物堆积体。我们所能看到的仅限于地表和近地表的成矿作用。由于矿床的形成的演化的时间尺度太大，我们所看到的只是一个小小的片断和插曲，不能全息地观察成矿系统的演化过程，难于推及全过程。虽然进行了一些模拟实验，但这些模拟实验的边界条件极为简单，无法再现整个成矿过程。我们不能象数学和物理学那样用一个公式来表述成矿过程。因此，我们面对的成矿系统是一个黑箱系统，在矿床成因研究方面，推测的成分多，主观成分多第八页，共三十九页。矿化标志的肢解性矿床形成后，又经历多次变形变位变质改造，成矿时留下的矿化迹象和标志往往被后期地质作用不同程度地破坏，有些变得面目全非，尤以时代久远的矿床为甚。而后期地质现象往往清晰可见，它们掩盖和肢解了矿化迹象和标志，使得矿化现象和标志变得隐晦而难以识别。第九页，共三十九页。地质观察的局限性不论地质工作如何仔细，也只能获得一些零碎的不完整的资料，而且一般是地表所见到的现象，缺乏深部三维空间的地质资料，更不用说包括时间在内的四维资料了。第十页，共三十九页。测试分析数据的有限性和多解性各种化学分析、地球物理测量和实验室测试数据都是很有限的。由于测试分析方法本身的局限性，地质、地球化学、地球物理数据的多解性，致使解释起来有一定难度。

第十一页，共三十九页。地质找矿的可行性目前我们已经拥有了不同比例尺的区域地质调查、航空物探、地面物探扫面、化探扫面和遥感解译资料，重点成矿区带和矿集区的资料更为丰富。我们已经取得了不少找矿勘查经验，成功地预测了矿床的产出，这些宝贵的经验具有借鉴价值。我们对矿石的物理性质和化学性质有了更深的了解，使得可以运用物探技术和化探技术从事找矿工作，同时对于成矿物质运移和沉淀的地球化学行为有了更新的了解，得以将矿物、岩石、构造和蚀变现象作为找矿标志。成矿理论研究有了长足的进步，成矿理论正在走向指导找矿的道路上。隐伏矿床的勘查技术有了长足的进步，矿与非矿异常的区分正成为矿产勘查学家所关心和研究的问题。既然矿床是由地质作用形成的有用地质体，那么它必然会在地表上留下一些蛛丝蚂迹，必定会显示出地质异常、物探异常、化探异常信息来。尽管这些异常信息有时比较微弱，常常受到噪音的干扰，但敏感的地质工作者仍会捕捉到。正如破案一样，不管罪犯多么狡猾多么隐蔽，遇到福尔摩斯式的警探仍会被捉住狐狸尾巴的。第十二页，共三十九页。我们面对的成矿系统是一个黑箱系统，目前矿床成因理论尚不完善，已经提出的矿床模式成熟度都不太高，各种矿体探测技术都有其局限性，要寻找的又是隐伏的、难识别的而大而富品质好的矿床，这个课题是极具挑战性的。但我们坚信，真理只有一个，我们不能穷及真理，但我们可以逼近真理。目前矿床成因研究程度不高，仍处于“盲人摸象”的初级阶段，表现在许多关键问题上仍众说纷纭，莫衷一是。有些矿床早已采尽，然而其成因却还在争论不休。矿床模式不论是经验模式（即描述性模式）还是成因模式，其成熟度都不高，根据矿床模式而建立的找矿模式的成熟度更低，找矿命中率不尽如人意，有些找矿勘查地质学者甚至怀疑理论找矿的重要性（J.D.里奇,1983)。

第十三页，共三十九页。由于各种找矿勘查技术都有其应用范围和缺陷，虽然提倡综合找矿者均强调地质、物探、化探和遥感配合使用，但实际工作中常常脱节，最终造成“地质图＋矿点图＋物探异常图＋化探异常图＋遥感线环影象图”的简单相加。找矿者的素质和知识面更为重要，有些因为不认识某种岩石或矿物从而与矿床失之交臂，有些弄不清构造不知道矿化如何延伸和连接从而打不开找矿的局面，有些不知道各种勘查技术的优缺点，从而对选用何种勘查技术与方法无所适从。最根本的原因是我们所要寻找的矿床是地质历史中地质作用的产物，是地质系统（即地质环境）的一部分，是复杂的成矿系统演化的最终结果，而成矿系统是一个“黑箱”系统，至多是一个“灰箱”系统，我们所能做的只是输入一些信息，然后看看那些信息的输出结果是否比较符合已经收集到的地质资料。成矿系统所留下的迹象（即矿化标志）被后期地质作用不同程度地破坏，有的被破坏到面目全非的程度。如何根据成矿系统所留下的蛛丝马迹，排除成矿后地质现象的干扰，找到大而富的矿床急需一门学科来专门研究这一问题。

第十四页，共三十九页。找矿系统工程学找矿系统工程学是研究找矿工作特点、找矿思维论、现有矿床成因理论和地物化遥资料批判性分析法、找矿模式动态建立法、找矿靶区和勘查技术优选法、找矿工作部署和运作原则、矿业技术经济以及经费筹措和管理方法的一门融矿床成因论、找矿勘探地质学、成矿预测学、现代找矿思维论、矿体探测学和经济管理学科于一体的应用学科。研究目的是以最少的投入在最短的时间内寻找到大而富的经济效益好的矿床。对于促进成矿理论与找矿实践的紧密结合，帮助我国矿业部门走出困境，完善矿业市场体系，提高找矿的成功率和矿业投资的经济效益，为国家发现更多更好的矿产资源，都具有重要的意义第十五页，共三十九页。找矿模式根据全球成矿带的空间分布规律和区域成矿学特点，初步确定要找的矿种和主攻矿床类型及找矿地区。然后分析本区已有的地质、物探、化探和遥感信息资料并进行必要的野外考察，在确认有可能找到一定规模一定品位具良好开发经济效益的矿产资源时，进行勘查区块登记或办理租地手续。根据现代矿床成因论和成矿预测学、区域成矿规律和地物化遥资料研究，提出初步的找矿模式，按照勘查方案最优决策学原理，制定具体而又详尽的找矿实施方案。该找矿模式视勘查进展和遇到的问题随时可作修改。第十六页，共三十九页。现代找矿思维论

第十七页，共三十九页。找矿思维的误区将今论古原则的滥用矿床成因研究往往基于将今论古的原则，这在一般情况下是正确的。但事物是发展变化的，不可能以今天的现象无条件地推定远古的现象。因为有些远古的现象今天已不复存在，也不再发生，如早元古代金－铀砾岩等。就事论事经验主义和教条主义缺乏想象力和太富想象力碰运气和不可知论追时髦、赶潮流固执己见和门户之见第十八页，共三十九页。找矿思维论

第十九页，共三十九页。系统论思维法矿床是成矿系统各要素综合影响的结果，是整个地质系统即地质环境的一部分。为确定矿床所产出的可能空间位置，必须注意矿床所产出的地质环境中矿物、岩石、构造之间的相互关系、已知区与未知区的关系列、已知类型和矿种与未知类型和矿种的关系。根据系统论联系的观点，合理进行工作部署，分析主控因素，探索成矿系列，确定找矿的主要标志，从而为落实勘查技术的合理组合提供依据。第二十页，共三十九页。演绎法由于所面对的成矿系统是一个黑箱系统，需要运用黑箱系统的思维方法，不断地输入地质条件，考察输出的结果，尽量拟合出一个目前更为合理的能解释大多数地质现象的结果，即根据不同的地质条件，演绎出各种不同的结果，从而优选得出矿床赋存的最大可能性的空间位置。运用演绎法，可快速地从浩繁的数据和现象中获得结果，可起到一叶知秋的作用。根据几组不同的地质条件演绎出几种不同的结果，得到几种预案，这样在遇到复杂的实际问题时就会心中有数。第二十一页，共三十九页。反向思维法人们在观察和研究事物时，习惯于常规的思维定势。反向思维就是打破常规的思维定势，换个角度去思考，就能导致新的发现。最初人们看到太阳东升西落，以为太阳围绕地球转，后来研究发现地球围绕太阳转也会出现太阳东升西落的现象，导致了日心说的提出。运用反向思维法，换位思考，就能勇闯禁区，导致重大发现。如过去在花岗岩地区找铀矿时，因受Emmons花岗岩基内无大矿理论思想的束缚，根本不进岩基内找矿。后来有人进去了，发现了贵东岩体内的希望矿床，随后在华南发现了一系列的花岗岩型铀矿床。又比如断层与成矿关系问题，最初在断层一侧发现了矿体，在对断层结构面的初步观察后，可能认为该断层为导矿断层，由于断层泥的阻隔作用而在其一盘成矿。结果在有矿的这一侧作了大量工作，也发现了许多的矿化线索和矿体。但对断层的另一侧很少工作，当然也未发现什么矿化线索，甚至在地质图上小断层也没有标出几条，似乎证实了以前的想法。直到有人运用反向思维，假定该断层不是导矿断层，也不起阻隔作用，而是成矿后破矿断层或多期活动断层，那么断层的另一侧也应有矿体产出，最后通过工作发现了大矿。第二十二页，共三十九页。求同法求同法指根据已知的局部推测未知的整体或根据已知的一部分推测未知的另一部分的思维方法，基础是相似类比理论和惯性原理。相似类比理论认为，在相似地质环境下，应有相似的成矿系列或矿床出；在相同的足够大的区域内应该有相似的矿产资源潜力。具有相同环境和历史的事物，可能具有相同的内部结构和习性，反过来说，有相同内部结构和习性的事物，也常具有相似的发展历史和外部环境。惯性原理是指特定内部结构的事物在时空上都有一定的延续性，即惯性。若在地表发现了宽100m长200m矿体露头，该矿体就不可能在地下数米处尖灭，除非有断层错失。大矿的周围往往有许多卫星小矿，当然大量卫星小矿出现的地区也会有大的主矿体或矿床。求同法不能对完全未知的整体进行预测，这种思维方法将不会导致新类型新矿种的发现。第二十三页，共三十九页。求异法求异法是指在区域地质场中找出有别的局部成矿场的思维方法。物化探找矿方法正是运用了求异法，即在背景场中求出区域异常场，在区域异常场中求出局部异常场，在局部异常场中求出浓集异常场，逐步缩小找矿靶区，从而导致矿床的发现。对成矿地质特征来说，矿床与其周围地质环境有着迥然不同的地质结构和特殊性，即为一种地质异常。运用求异法可导致新类型新矿种新矿区的发现。注重地质异常。第二十四页，共三十九页。现代矿体探测学现代矿体探测学是在成矿预测基础上合理运用地球物理、地球化学和探矿工程的技术方法快速有效地查明矿产资源的空间几何形态和规模的综合性工程学科。目前探矿方法日新月异，从物探方法来说，有天然场法、人工场法、非稳定场法，有重力法、磁法、电法、地震法、放射性法，有地面和地下测量等；从化探来说，有岩石、土壤、水系沉积物地球化学测量法、地气法、地电化学法等；从取样来说，有地表露头、探槽、坑道、钻孔取样法等。关键问题是如何选择各种矿体探测工程方法及有效组合，如何从大量信息中剔除噪音，区分非矿异常与致矿异常。第二十五页，共三十九页。矿产资源经济学矿产资源经济学是将经济学应用于矿产资源勘查领域内各方面研究的一门科学，其任务是探索将矿产从未知地质资源转化为可销售的矿产品供应过程，要求从经济学观点去理解矿产经济属性的技术特征的意义。经济评价贯穿于选区、预查、普查、详查和勘探整个勘查过程中，时刻探讨勘查开发成本、矿产品品位质量规模、投资风险、收益期望值之间的关系，关注勘探环境、市场环境、金融环境、政策环境，随时考虑继续勘查还是中止勘查。在暂时失利时要充分尊重地质专家的判断和决定。关注吨矿价值。第二十六页，共三十九页。找矿成功的要素和途径

第二十七页，共三十九页。遵循的原则准确无偏见地观测地质现象和采集矿化信息露头、土壤、残坡积物、洪积物、滚石、铺路的岩石异常色岩石的破碎程度批判性分析流行的观点、权威理论和现有资料观点和理论的本意、适用范围、缺陷、成熟度资料的可信度和真伪推敲与原有设想、模式似不相干的资料善于接受意想不到的观测资料和实验结果初期关注矿体的空间分布和主岩类型，避免介入矿床成因争论。第二十八页，共三十九页。信心要有信心相信所作的一切都是值得作的，会得到回报的。必胜的信念饱满的热情才能争取主管部门和投资者的信任，稳定找矿队伍，获得找矿资金。相信科学目前模式找矿声誉不佳，不是模式之错，而是建模和用模者之错。如OlympicDam的发现等第二十九页，共三十九页。思想要有思想善于思维第三十页，共三十九页。动力为什么要找？世界需要矿产，国家强盛需要矿产。为自已的生存和发展。第三十一页，共三十九页。选区选区找什么，到哪里去找？新区老区第三十二页，共三十九页。找矿技术、方法怎么找？第三十三页，共三十九页。敏感果敢敏感就是在工作时发现一些不太明朗的线索，如不常见的矿物、岩石，异常色斑，甚至滚石，使我们突发奇想。只有敏感，才会关心蛛丝蚂迹，老鼠洞口的碎石，树兜下的风化色，从而导致矿床的发现。果敢就是在看准了一些矿化线索时，马上采取行动。“历史的进程往往掌握在少数果敢者的手中”第三十四页，共三十九页。素质素质表现在知识面、基本功、经验、勤奋。一个