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庞振山:深部找矿有规可循

发布时间:2018年11月21日
来源:中国矿业报(2018-11-20) 作者:武海炜

近年来,大宗矿产、稀缺有色矿产供需矛盾日益突出,尽快实现找矿重大突破已成为新形势下地质工作的重大使命。在2016年召开的全国科技大会上,习近平总书记提出“向地球深部进军是我们必须解决的战略科技问题”,政府高度重视深部找矿工作,实施全国危机矿山接替资源勘查专项、老矿山深部与外围找矿项目、国土资源大调查部署了一批示范项目,社会资金加大对矿山深部找矿的投入……

随着地质科技的日新月异,深部找矿已成为可能,并已成为实现重大突破的必由之路。深部找矿成效明显,展示了巨大的找矿潜力。那么,深部找矿究竟是多深呢?深部找矿是“盲目”找矿还是有规可循呢?带着这些疑问,《中国矿业报》记者前不久专访了自然资源部矿产勘查技术指导中心矿山地质处处长、教授级高工庞振山。

《中国矿业报》:习近平总书记提出了“向地球深部进军”,如今大家也频频提及“深部找矿”,那么,到底多深才算“深部”呢?

庞振山:“深部”是一个相对的概念,没有必要限定一个绝对深度。深部找矿是指在已知矿体的深部或外围,寻找同类或不同类型的矿床,或在没有已知矿床地区寻找盲矿体或被掩盖的盲矿体。深部找矿是矿下找矿或矿外找矿,其深度可深可浅。

《中国矿业报》:从国内外现状来看,目前深部找矿取得了哪些进展?

庞振山:首先,深部找矿有潜力。2014年,我国主要矿床类型潜力评价显示:我国目前已探明的资源储量与预测的资源储量相比,仅仅占20%到40%,所以深部找矿仍有很大的潜力。比如,云南会泽铅锌矿,在深部1500米发现的8号矿体,平均钻孔6个,平均厚度达17.81米,这就是典型的矿体延伸。再比如,云南个旧锡矿田,这是世界上的知名矿山,2003年保有锡资源量32.8万吨, 2003年~2017年之间新增探明资源量95.63万吨,投入坑探45万米、钻探165万米、资金22.57亿元,取得了突破性成绩。胶东地区近几年也探获了4个千吨级金矿田,累计探明资源量达到4600吨,成为世界第三大金矿田。

各国矿山开采深度对比图

其次,固体矿产开采深度有限。从世界范围来说,目前开采深度大于1000米的矿山不足100个,其中最深的就是南非的某金矿,深度达到4350米,仅次于南非的是印度的克拉尔金矿,达到3260米,中国相对浅一些,目前最深是1700米,超过1000米的不足20座。其中,小秦岭地区8座,最深达1700米;吉林二道沟金矿最深1700米;云南会泽地区最深1526米等。

再次,固体矿产勘查深度有限。根据全国钻孔数据库统计,我国固体矿产勘查深度小于500米的钻孔占总数的98%,大于2000米的钻孔仅有170多个,所以勘查深度相对较浅。但近十年来,我国固体矿产勘查不断向深部推进,取得了很好的成效。2008年,危机矿山专项中的三山岛金矿接替资源勘查深度达2060米;2015年,山金集团开展的三山岛金矿勘查深度达4006.17米;2015年,山东地科院开展的焦家金矿勘查深度达3266米。2015年~2018年,仅胶东地区就有186个钻孔的深度大于1500米。

《中国矿业报》:我们进行深部找矿,具体是要找什么?

庞振山:结合深部的概念,对已知矿体深部找矿就是找同类型矿体的延伸;对于不同类型的矿体,就是在覆盖区根据预研究、典型矿床研究分析寻找相应矿床类型。但是要切记,不同矿床类型有不同的成矿深度,并非所有的矿床深部都有矿,找矿也并非越深越好。

《中国矿业报》:目前,我们在深部找矿实践中遇到了哪些难点?

庞振山:目前看来,我们在深部找矿过程中确实存在很多困难。从地质构造上来说,深部岩石、构造、蚀变矿化信息推断难度大,不准确。目前,物探手段分辨力低,况且浅部地质体干扰因素多,矿山人文干扰强,异常定性定量困难。化探手段通过浅表化探信息推断深部地质构造理论方法尚不成熟。钻探应该是相对来说最靠谱的,但是通过钻探手段进行深部验证投入很大。

《中国矿业报》:您能简要介绍一下我们对于深部找矿有着怎样的工作思路吗?

庞振山:要从成矿作用本质研究深部找矿问题。成矿物质通过地质作用引起环境温度(T)、压力(P)、酸碱度(PH)、氧化还原电位(Eh)等物理化学条件的变化,造成溶质浓度变化而聚集沉淀成矿。成矿作用本质就是成矿元素根据其地球化学特征在不同地质作用条件下形成各种类型的矿床,是元素活化、迁移、集聚、沉淀的过程。一是地质作用成矿,即成矿作用是地质作用产物和组成部分——成矿地质体及其矿体关系研究;二是界面成矿,即成矿作用在界面发生——成矿构造系统和成矿结构面研究;三是突变成矿,即成矿作用在物理化学条件突变时发生——成矿作用特征标志研究。

以上这3条就是叶天竺先生创立的“三位一体勘查区找矿预测理论与方法”的基础,所谓“三位一体”,就是成矿地质体、成矿构造与成矿结构面、成矿作用特征标志,我们深部找矿就是以勘查区找矿预测理论与方法为指导来开展工作。

深部找矿第一步是研究成矿地质体,确定找矿方向。我们要收集以往各项资料信息,开展研究分析,要把区域地质条件分析清楚,把矿床和大地构造环境建立起联系。我们划定找矿区域以后,还要确定具体的找矿类型。因此,就要研究典型矿床,确定成矿地质体是什么,研究成矿构造和成矿结构面、成矿作用特征标志等。典型矿床的研究为我们找矿提供模型,研究模型后首先要调查研究成矿地质体,确定找矿方向。成矿地质体是为成矿提供能量的地质实体,成矿地质体和矿体存在时间和空间的关系,利用这种关系我们可以发现成矿地质体,进而确定矿体的空间分布范围。

一般来说,高中温热液型钨锡矿床位于岩体顶部外接触带1000米~1500米到内接触带300米范围内;中低温热液型金矿矿体位于岩体顶部2000米~3000米范围内;矽卡岩矿床铁矿位于岩体顶部、边部、捕虏体,内部接触带500米范围内,铅锌矿位于岩体接触带2000米~3000米范围内,铜矿位于两者之间。同时,这也与矿物沉淀的温度和环境有关,从磁铁矿到黄铜矿,温度不断降低,所以才有分带。

第二步是研究成矿构造和成矿结构面,预测矿体位置。构造研究包括区域构造带、区域控岩构造带、区域成矿构造带、成岩构造、原生成矿结构面、次生成矿结构面等。我们在研究中根据浅层岩浆第一类分层减压沸腾,建立了陆相火山热液型矿床找矿预测地质模型,这个模型在大兴安岭中南段指导找矿中取得突破,在内蒙古的东部发现大型铅锌银矿床。另外一个是脉状矿体侧伏判别法,我们总结我国586个矿床1026个单矿体的侧伏规律,发现90%以上的矿体都有侧伏规律,这个规律主要有3条:与成矿期的断裂构造运动方向垂直,与单矿体的品位等值线长轴方向垂直,与单矿体厚度等值线长轴方向平行。这3条准则对于深部找矿有很大的帮助。比如,在危机矿山和老矿山找矿过程中,运用这个准则基本没有失败过。再比如,胶东金矿侧伏规律:三山岛金矿是向东倾的,它的侧伏方向是向北到北部海域,这些矿床是侧伏的规律。焦家金矿是向西倾,它是向南侧伏。

第三步是研究成矿作用特征标志,提供预测依据。成矿作用特征标志包括矿体宏观特征、矿体矿物特征、成矿元素化学成分标志、成矿物理化学转换标志和沉淀作用机制、物质成分来源、成矿时代或年龄、成矿深度及剥蚀程度、成矿作用特征标志和成矿地质体、成矿结构面关系、判断成矿作用中心部位等。例如,维拉斯托矿床。维拉斯托原本是一个铜锌矿,在检查电法异常时,在该矿西北部发现一个爆破角砾岩,通过陆续施工钻探,最终发现了锡、锂矿。目前,探明资源量锡8.9万吨、锂35.7万吨,取得了找矿重大突破。这个突破也为大兴安岭南麓锡的找矿提供了示范效应。

今年,北京矿产地质研究院在维拉斯托做的低飞航磁显示,中间低磁异常是锡矿和锂矿,外圈高磁异常经验证也都发现了铅锌铜矿体。我们在维拉斯托南部施工的一个钻孔,施工到420米处已见9层锡铅锌矿,这对西部异常进一步进行了验证。利用这些模型,近几年我们部署了3个项目,且都取得了成功。

第四步是综合地质、物探、化探、钻探手段,以间接找矿为主。地质、物探、化探等综合方法找矿,同样离不开钻探,各种分析预测,没有钻探施工见不到矿,同样没有效果。我们要建立间接找矿思路,着眼于寻找发现与成矿有关的地质体,比如,成矿地质体,相比矿体规模更大、更容易探测,通过对成矿地质体的分析,确定它们与矿体的关系,从而进一步确定矿体位置。

 

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