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深部找礦有規可循

——訪自然資源部礦產勘查技術指導中心礦山地質處處長、教授級高工龐振山

來源:中國礦業報 作者:武海煒 發布時間:2018-11-21

近年來,大宗礦產、稀缺有色礦產供需矛盾日益突出,盡快實現找礦重大突破已成為新形勢下地質工作的重大使命。在2016年召開的全國科技大會上,習近平總書記提出“向地球深部進軍是我們必須解決的戰略科技問題”,政府高度重視深部找礦工作,實施全國危機礦山接替資源勘查專項、老礦山深部與外圍找礦項目、國土資源大調查部署了一批示范項目,社會資金加大對礦山深部找礦的投入……

隨著地質科技的日新月異,深部找礦已成為可能,并已成為實現重大突破的必由之路。深部找礦成效明顯,展示了巨大的找礦潛力。那么,深部找礦究竟是多深呢?深部找礦是“盲目”找礦還是有規可循呢?帶著這些疑問,《中國礦業報》記者前不久專訪了自然資源部礦產勘查技術指導中心礦山地質處處長、教授級高工龐振山。

 

各國礦山開采深度對比圖

《中國礦業報》:習近平總書記提出了“向地球深部進軍”,如今大家也頻頻提及“深部找礦”,那么,到底多深才算“深部”呢?

龐振山:“深部”是一個相對的概念,沒有必要限定一個絕對深度。深部找礦是指在已知礦體的深部或外圍,尋找同類或不同類型的礦床,或在沒有已知礦床地區尋找盲礦體或被掩蓋的盲礦體。深部找礦是礦下找礦或礦外找礦,其深度可深可淺。

《中國礦業報》:從國內外現狀來看,目前深部找礦取得了哪些進展?

龐振山:首先,深部找礦有潛力。2014年,我國主要礦床類型潛力評價顯示:我國目前已探明的資源儲量與預測的資源儲量相比,僅僅占20%到40%,所以深部找礦仍有很大的潛力。比如,云南會澤鉛鋅礦,在深部1500米發現的8號礦體,平均鉆孔6個,平均厚度達17.81米,這就是典型的礦體延伸。再比如,云南個舊錫礦田,這是世界上的知名礦山,2003年保有錫資源量32.8萬噸, 2003年~2017年之間新增探明資源量95.63萬噸,投入坑探45萬米、鉆探165萬米、資金22.57億元,取得了突破性成績。膠東地區近幾年也探獲了4個千噸級金礦田,累計探明資源量達到4600噸,成為世界第三大金礦田。

其次,固體礦產開采深度有限。從世界范圍來說,目前開采深度大于1000米的礦山不足100個,其中最深的就是南非的某金礦,深度達到4350米,僅次于南非的是印度的克拉爾金礦,達到3260米,中國相對淺一些,目前最深是1700米,超過1000米的不足20座。其中,小秦嶺地區8座,最深達1700米;吉林二道溝金礦最深1700米;云南會澤地區最深1526米等。

再次,固體礦產勘查深度有限。根據全國鉆孔數據庫統計,我國固體礦產勘查深度小于500米的鉆孔占總數的98%,大于2000米的鉆孔僅有170多個,所以勘查深度相對較淺。但近十年來,我國固體礦產勘查不斷向深部推進,取得了很好的成效。2008年,危機礦山專項中的三山島金礦接替資源勘查深度達2060米;2015年,山金集團開展的三山島金礦勘查深度達4006.17米;2015年,山東地科院開展的焦家金礦勘查深度達3266米。2015年~2018年,僅膠東地區就有186個鉆孔的深度大于1500米。

《中國礦業報》:我們進行深部找礦,具體是要找什么?

龐振山:結合深部的概念,對已知礦體深部找礦就是找同類型礦體的延伸;對于不同類型的礦體,就是在覆蓋區根據預研究、典型礦床研究分析尋找相應礦床類型。但是要切記,不同礦床類型有不同的成礦深度,并非所有的礦床深部都有礦,找礦也并非越深越好。

《中國礦業報》:目前,我們在深部找礦實踐中遇到了哪些難點?

龐振山:目前看來,我們在深部找礦過程中確實存在很多困難。從地質構造上來說,深部巖石、構造、蝕變礦化信息推斷難度大,不準確。目前,物探手段分辨力低,況且淺部地質體干擾因素多,礦山人文干擾強,異常定性定量困難。化探手段通過淺表化探信息推斷深部地質構造理論方法尚不成熟。鉆探應該是相對來說最靠譜的,但是通過鉆探手段進行深部驗證投入很大。

《中國礦業報》:您能簡要介紹一下我們對于深部找礦有著怎樣的工作思路嗎?

龐振山:要從成礦作用本質研究深部找礦問題。成礦物質通過地質作用引起環境溫度(T)、壓力(P)、酸堿度(PH)、氧化還原電位(Eh)等物理化學條件的變化,造成溶質濃度變化而聚集沉淀成礦。成礦作用本質就是成礦元素根據其地球化學特征在不同地質作用條件下形成各種類型的礦床,是元素活化、遷移、集聚、沉淀的過程。一是地質作用成礦,即成礦作用是地質作用產物和組成部分——成礦地質體及其礦體關系研究;二是界面成礦,即成礦作用在界面發生——成礦構造系統和成礦結構面研究;三是突變成礦,即成礦作用在物理化學條件突變時發生——成礦作用特征標志研究。

以上這3條就是葉天竺先生創立的“三位一體勘查區找礦預測理論與方法”的基礎,所謂“三位一體”,就是成礦地質體、成礦構造與成礦結構面、成礦作用特征標志,我們深部找礦就是以勘查區找礦預測理論與方法為指導來開展工作。

深部找礦第一步是研究成礦地質體,確定找礦方向。我們要收集以往各項資料信息,開展研究分析,要把區域地質條件分析清楚,把礦床和大地構造環境建立起聯系。我們劃定找礦區域以后,還要確定具體的找礦類型。因此,就要研究典型礦床,確定成礦地質體是什么,研究成礦構造和成礦結構面、成礦作用特征標志等。典型礦床的研究為我們找礦提供模型,研究模型后首先要調查研究成礦地質體,確定找礦方向。成礦地質體是為成礦提供能量的地質實體,成礦地質體和礦體存在時間和空間的關系,利用這種關系我們可以發現成礦地質體,進而確定礦體的空間分布范圍。

一般來說,高中溫熱液型鎢錫礦床位于巖體頂部外接觸帶1000米~1500米到內接觸帶300米范圍內;中低溫熱液型金礦礦體位于巖體頂部2000米~3000米范圍內;矽卡巖礦床鐵礦位于巖體頂部、邊部、捕虜體,內部接觸帶500米范圍內,鉛鋅礦位于巖體接觸帶2000米~3000米范圍內,銅礦位于兩者之間。同時,這也與礦物沉淀的溫度和環境有關,從磁鐵礦到黃銅礦,溫度不斷降低,所以才有分帶。

第二步是研究成礦構造和成礦結構面,預測礦體位置。構造研究包括區域構造帶、區域控巖構造帶、區域成礦構造帶、成巖構造、原生成礦結構面、次生成礦結構面等。我們在研究中根據淺層巖漿第一類分層減壓沸騰,建立了陸相火山熱液型礦床找礦預測地質模型,這個模型在大興安嶺中南段指導找礦中取得突破,在內蒙古的東部發現大型鉛鋅銀礦床。另外一個是脈狀礦體側伏判別法,我們總結我國586個礦床1026個單礦體的側伏規律,發現90%以上的礦體都有側伏規律,這個規律主要有3條:與成礦期的斷裂構造運動方向垂直,與單礦體的品位等值線長軸方向垂直,與單礦體厚度等值線長軸方向平行。這3條準則對于深部找礦有很大的幫助。比如,在危機礦山和老礦山找礦過程中,運用這個準則基本沒有失敗過。再比如,膠東金礦側伏規律:三山島金礦是向東傾的,它的側伏方向是向北到北部海域,這些礦床是側伏的規律。焦家金礦是向西傾,它是向南側伏。

第三步是研究成礦作用特征標志,提供預測依據。成礦作用特征標志包括礦體宏觀特征、礦體礦物特征、成礦元素化學成分標志、成礦物理化學轉換標志和沉淀作用機制、物質成分來源、成礦時代或年齡、成礦深度及剝蝕程度、成礦作用特征標志和成礦地質體、成礦結構面關系、判斷成礦作用中心部位等。例如,維拉斯托礦床。維拉斯托原本是一個銅鋅礦,在檢查電法異常時,在該礦西北部發現一個爆破角礫巖,通過陸續施工鉆探,最終發現了錫、鋰礦。目前,探明資源量錫8.9萬噸、鋰35.7萬噸,取得了找礦重大突破。這個突破也為大興安嶺南麓錫的找礦提供了示范效應。

今年,北京礦產地質研究院在維拉斯托做的低飛航磁顯示,中間低磁異常是錫礦和鋰礦,外圈高磁異常經驗證也都發現了鉛鋅銅礦體。我們在維拉斯托南部施工的一個鉆孔,施工到420米處已見9層錫鉛鋅礦,這對西部異常進一步進行了驗證。利用這些模型,近幾年我們部署了3個項目,且都取得了成功。

第四步是綜合地質、物探、化探、鉆探手段,以間接找礦為主。地質、物探、化探等綜合方法找礦,同樣離不開鉆探,各種分析預測,沒有鉆探施工見不到礦,同樣沒有效果。我們要建立間接找礦思路,著眼于尋找發現與成礦有關的地質體,比如,成礦地質體,相比礦體規模更大、更容易探測,通過對成礦地質體的分析,確定它們與礦體的關系,從而進一步確定礦體位置。

 

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