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摘要:随着日益增多的矿业开采,一些地表易发现、易识别矿床的日趋减少,矿床发现率不断下降。所以,如何勘查出隐伏的矿产,是人们关注的新课题。本文主要介绍了隐伏矿床与地表易识别矿床的差异,以及勘查的研究现状,并提出了找隐伏矿床的方法。
关键词:隐伏矿床研究现状勘查方法
随着地质找矿工作的不断深入,出露地表或埋藏较浅的矿床多已被发现、查明,地质找矿工作的难度越来越大,为满足国家经济建设对矿产资源的需求,隐伏矿床的寻找就显得更为迫切,地质勘查人员不得不将其勘查目标转向隐伏矿床。以下就隐伏矿床的勘查现状和勘查方法展开探讨。
一、隐伏矿床与地表易识别矿床的差异
在出露矿、浅表矿找矿时期,由于找矿方法与技术的成熟,各学科只要遵照找矿规范行事,就能找到矿床,找矿关注的重点是野外实物工作量与山地工程量,投入越大,找矿越多。隐伏矿找矿最大的不同,是失去了直接信息,当浅部成矿环境与深部不同时,由此及彼,由表及里的推测都失去了前提;找矿往往是在缺乏矿产信息,甚至单凭一些设想或直觉开始的,隐伏矿找矿更像是一项科学研究,即对设想进行求证。显然,这是一项高风险、高投资的项目,据国外初步统计,发现一个隐伏的贱金属矿床的投资,比发现一个出露、浅表的贵金属矿床高达10倍以上。为了避免高风险带来的巨大的损失,找矿投资的注意力,由原先的工作量、工程量转向找矿思路的科学性,投入方法与工作量的合理性,探测信息、资料的可靠性,多学科综合研究的实效性,以及布钻验证的目的性等,重大技术环节的把握与环节的转换。隐伏矿找矿将从个人找矿、单学科找矿,转向多学科互补、合作的整体找矿,由于找矿的基础发生了重大变化,因此隐伏矿找矿队伍的体制、机制、管理与人才需要等方面必将发生重大的变革。隐伏矿床与其他易识别矿床的差异主要表现在以下几方面:
1、勘查对象的变化。露头矿、易识别矿→隐伏矿、易识别矿→隐伏矿、难识别矿。
2、找矿方式的变化。找矿人找矿→技术找矿(物化遥钻探) →理论找矿(模式、新理论)。隐伏找矿更重视综合研究、成矿预测、找矿模式、成矿规律研究,多采用演绎法,偏重理论找矿、立体找矿;而地表找矿多采用归纳法,偏重经验找矿、平面找矿。
3、深部储层与中浅部储层有着质的差别
在环境上,深层温度高、应力复杂、异常压力普遍。浅部一般以水平应力场为主,纵弯褶皱发育;深部一般以垂直应力场为主,横弯褶皱发育。深层成岩作用强烈,多已进入成岩晚期;有机质演化程度高,多已达到成熟甚至过成熟阶段。深部储层储集性能主要受地球动力学、热力学控制,而不像中浅部储层那样主要受重力作用、大气降水作用控制,某些储层由于强烈的成岩作用和次生变化,会全然失去自身的渗透性,而粘土层由于失水、固化,加上非均匀温度场、应力场、地球化学场使其发生自组织,形成由断裂、次生变化带限制的不同尺寸、不同材料的“砖块”结构,每一“砖块”结构可形成独立圈闭,即区块型层状储集层,在深部储层中裂隙对油气、热液不仅起着疏导作用,而且起着储集作用,是重要的储集空间和渗流通道。由于深的埋藏作用、强烈的成岩作用、频繁剧烈的火山、构造作用等,导致目前的地球物理方法未能达到准确识别和有效地推测深部储层展布规模的程度;再者深部矿床是个多方位研究课题,受多种因素影响,加上勘探积累的是大量浅层和中浅层地质资料,在此基础上发展起来的传统地质学理论必然具有很大的局限性,中浅部储层理论不完全适用于深部储层;随着非线性科学的发展及其在地学中的应用,人们逐渐认识到深部矿床的复杂性、非线形本质,而非封闭的、甚至孤立的系统。
二、隐伏矿床勘查研究现状
1、隐伏矿床研究现状
隐伏矿体定位预测的研究进展及趋势:隐伏矿体定位预测研究的热点集中于定位预测的有效途径或者方法的探讨上,通过何种方法或者途径才能保证进行成功的定位预测,这一直是困绕人们进行矿体定位预测的难点之一。目前定位的方法有:数学地质;物化遥深部矿化信息的挖掘;构造控矿规律研究,包括区域含矿间隔的确定、控矿构造分析,尤其是深部构造变化特征;成矿序列、成矿系统分析。
成矿预测的发展趋势:成矿预测正在从以描述性为主向定量化、精细化方向发展;成矿预测学正在经历从研究基于成矿环境的找矿理论,向研究基于成矿巨量金属聚集的找矿理论转变;从发现和识别局部异常向发现和识别大规模地球化学异常模式转变;从寻找和发现易识别、易发现的矿床向寻找难发现、难识别矿床转变;从以分析为主向分析与综合相结合方向发展,从单一技术找矿向综合信息找矿方向转变,建立高精度综合成矿预测信息模型将是成矿预测发展的一个必然趋势;从矿床模式一成矿模式向勘查模式发展,模式从单一模式向综合找矿模式发展,由图表、文字模式向数字模式发展;从成矿系列与成矿系统向勘查系统发展。
2、隐伏矿床勘查现状
20世纪80年代末发现的埃卢腊铅锌矿床和奥林匹克坝铜铀金矿床,被称“勘查隐伏矿床的新纪元”;20世纪50年代发现了隐伏的小铁山黄铁矿型多金属矿床;20世纪60年代,粤北、江西钨锡矿床建立了“五层楼”成矿模式,导致已知矿床超度延伸矿床的发现和木梓园隐伏的钨锡矿床的发现;按成矿构造控矿理论,个旧连续发现了多处“锡铜矿床”;按构造体系控矿,结构面控矿、构造复合、控矿地质力学理论發现了河南卢氏夜长坪隐伏的钨铜矿床、广东大宝山多金属矿床扩大了储量;按成矿理论,特别是成矿系列理论建立的成矿模式先后在广西大厂发现了深部的100号矿床、云南会译麒麟厂富铅锌矿床等。
三、隐伏矿床的勘查方法
对于隐伏矿床的勘查,既要解决理论问题,又要解决技术问题。国内外许多矿床学家从不同角度提出了许多隐伏矿床的找矿理论和方法。就目前来说,就矿找矿、成矿模式找矿、成矿系列找矿、新技术新方法综合找矿等是寻找隐伏矿床的有效方法。
1、就矿找矿
按照成矿系列的理论,在一定的地质构造单元内,在一定的地质发展阶段和不同的构造部位可形成一系列有成因联系具有一定空间分布规律的矿床组合。因此,分析研究成矿区内矿床产出的空间位置、矿床分布规律及其产出特征,在已知矿床或矿区外围寻找新的矿床或新的矿床类型,往往能收到较好的找矿效果。隐伏矿床定位预测主要是对已经发现并开采的矿床,研究和预测其深部或外围是否存在隐伏矿体,即通常所说的就矿找矿。就矿找矿的关键是要以新的成矿理论作指导,对于勘察多年的老矿区或被否定的矿区,首先要具有新的观念和新的找矿思路,这些矿区前人已经开展了相当多的工作,如果我们仍然用传统的观念在老矿区找矿,找矿就很难取得突破。浊积岩型金矿新概念的提出,导致了世界范围内新元古界至下古生界中浊积岩系内金矿床的大量发现。剪切带型金矿新概念为深部找矿提供了理论依据,通过剪切指向和变形强度分析,预测新矿脉形态和分布,进一步指导深部找矿。绿岩带金矿虽是传统的成因类型,但金矿赋存形式研究的突破,极大地开阔了人们的找矿思路,即在太古宇下部基性岩石中寻找石英脉型金矿,中部寻找条带状含铁建造型金矿,上部巨厚中酸性一沉积岩中寻找层控浸染型金矿,大大地促进了矿产的综合勘察。
2、矿床模型分析与隐伏矿寻找
成矿模式是成矿理论指导勘查找矿的具体体现,是成矿理论在实际的地质找矿应用的产物。成矿模式类比是最高层次的地质类比,具有概括性、理论性和预测性,对解决隐伏矿床预测问题尤为适用。基于成矿模式而建立起来的矿床模型,由于其反映矿床形成的控制因素,以及表现出的关键性地质特征,是识别该类矿床的直接或间接标志,也是寻找同类矿床的理论依据。
3、地球物理勘查技术及隐伏矿寻找
地电化学提取法与隐伏金矿床寻找,地电化学提取法是地电化学找矿方法的一种。原理是以覆盖层本身及隐伏矿体在人工电场和自然电场作用下,发生电離和电解作用,以离子或络合离子形式被人工电场运移到地表元素接收器里,元素接收器内所提取的离子不仅与近地表的次生晕有关,而且与来自深部的矿体的离子晕有关,是一个由浅而深的连续过程。
4、地球化学勘查技术及隐伏矿寻找
地球化学勘查是一种直接找矿方法,在矿产勘查中起先导作用,是最直接的、最可靠的找矿信息,对找矿具有重大意义。
5、矿床结构模型研究与隐伏矿床寻找
矿床结构模型对成矿作用的研究主要侧重成矿物质的富集,而对成矿物质来源,成矿热液的运移考虑较少,因为在一个成矿区带上已知矿床范围内找矿,成矿的物质来源这一前提已经具备,至于与成矿热液运移有关的导矿构造,虽然对找矿有一定的指示意义,但由于其在成矿后已经闭合或被后期的地质作用改造,因此对找矿并不具有决定意义。矿床结构模型的建立是在综合各种成矿理论的基础上,而又不受某种成矿理论的束缚;在矿床预测中,以构造地质学为理论基础,以深部找矿预测为主要目标,同时涉及外围普查找矿;明确指出构造是控制成矿的第一要素,控矿构造分析是成矿预测的最主要手段,将地质力学分析和地质历史分析方法引入成矿、控矿构造分析;注重物探和化探手段解决控矿构造问题,使成矿预测成为一种既依靠经验,又超越经验的有序化、可操作的预测方法。从控矿构造分析入手,对已知矿床的控矿构造、成因、成矿时代、剥蚀程度和成矿过程等方面进行综合研究,在此基础上建立成矿模型和找矿模型。建立矿床结构模型首先强调构造是控矿的第一要素,从构造地质学的角度深入开展控矿构造研究,以提高控矿构造研究与成矿预测水平。建立矿床结构模型矿床应该具有较高研究程度,经过一定程度的勘探、开采,积累了丰富的矿床地质资料,同时具备野外地质观察研究的条件。
6、遥感技术与隐伏矿寻找
随着遥感技术在区域地质调查、矿产普查以及成矿预测上的广泛应用,使遥感技术进入地质找矿的生产阶段。在遥感信息利用上,从只利用空间信息发展到利用岩矿的光谱信息,信息提取技术方法越来越成熟;在图像处理上,从单纯的图像处理技术,发展到形成图像分析系统,进而建立综合处理的微机系统,ICPS微机采集系统和分析系统已经应用在地质找矿领域。利用遥感技术寻找隐伏矿床,主要从两个方面考虑,其一是成矿远景区的圈定,其二是隐伏地质成矿体和矿体的预测。目前,我国大部分地区已进入隐伏、半隐伏和难识别矿床的勘查阶段,矿产勘查难度日益加大,研究隐伏矿床寻找的理论和方法是当务之急。在找矿实践中,找矿理论是基础,找矿技术方法突破是先导,从四维角度研究隐伏构造和矿体是技术关键,实现隐伏矿寻找的定位预测是目标,应加强多种方法的综合运用,使隐伏矿床预测尽可能准确。
四、结束语
在矿业发展中,隐伏矿床开采必将成为未来的核心。在隐伏矿床的勘查中,应加强信息找矿战略中多学科资料的收集和综合解释,因地制宜制定适合的勘查技术方法,才能准确地圈定矿区所在,提高采矿效率及经济效益,促进我国矿业健康稳定发展。
参考文献:
[1] 刘家远.隐伏矿床预测的理论和方法[J].广西地质,2002,15(1).
[2] 范永香,曾键年,刘伟.论成矿预测的理论体系[J].湖北地矿,2004,18(2).
[3] 徐兴旺,蔡新平.隐伏矿床预测理论与方法的研究进展[J].地球科学进展,2000,15(1).
[4] 吴富强,马春,吴时兴.隐伏矿床勘查、研究现状及对策[J].地质学刊,2008,33(3).
关键词:隐伏矿床研究现状勘查方法
随着地质找矿工作的不断深入,出露地表或埋藏较浅的矿床多已被发现、查明,地质找矿工作的难度越来越大,为满足国家经济建设对矿产资源的需求,隐伏矿床的寻找就显得更为迫切,地质勘查人员不得不将其勘查目标转向隐伏矿床。以下就隐伏矿床的勘查现状和勘查方法展开探讨。
一、隐伏矿床与地表易识别矿床的差异
在出露矿、浅表矿找矿时期,由于找矿方法与技术的成熟,各学科只要遵照找矿规范行事,就能找到矿床,找矿关注的重点是野外实物工作量与山地工程量,投入越大,找矿越多。隐伏矿找矿最大的不同,是失去了直接信息,当浅部成矿环境与深部不同时,由此及彼,由表及里的推测都失去了前提;找矿往往是在缺乏矿产信息,甚至单凭一些设想或直觉开始的,隐伏矿找矿更像是一项科学研究,即对设想进行求证。显然,这是一项高风险、高投资的项目,据国外初步统计,发现一个隐伏的贱金属矿床的投资,比发现一个出露、浅表的贵金属矿床高达10倍以上。为了避免高风险带来的巨大的损失,找矿投资的注意力,由原先的工作量、工程量转向找矿思路的科学性,投入方法与工作量的合理性,探测信息、资料的可靠性,多学科综合研究的实效性,以及布钻验证的目的性等,重大技术环节的把握与环节的转换。隐伏矿找矿将从个人找矿、单学科找矿,转向多学科互补、合作的整体找矿,由于找矿的基础发生了重大变化,因此隐伏矿找矿队伍的体制、机制、管理与人才需要等方面必将发生重大的变革。隐伏矿床与其他易识别矿床的差异主要表现在以下几方面:
1、勘查对象的变化。露头矿、易识别矿→隐伏矿、易识别矿→隐伏矿、难识别矿。
2、找矿方式的变化。找矿人找矿→技术找矿(物化遥钻探) →理论找矿(模式、新理论)。隐伏找矿更重视综合研究、成矿预测、找矿模式、成矿规律研究,多采用演绎法,偏重理论找矿、立体找矿;而地表找矿多采用归纳法,偏重经验找矿、平面找矿。
3、深部储层与中浅部储层有着质的差别
在环境上,深层温度高、应力复杂、异常压力普遍。浅部一般以水平应力场为主,纵弯褶皱发育;深部一般以垂直应力场为主,横弯褶皱发育。深层成岩作用强烈,多已进入成岩晚期;有机质演化程度高,多已达到成熟甚至过成熟阶段。深部储层储集性能主要受地球动力学、热力学控制,而不像中浅部储层那样主要受重力作用、大气降水作用控制,某些储层由于强烈的成岩作用和次生变化,会全然失去自身的渗透性,而粘土层由于失水、固化,加上非均匀温度场、应力场、地球化学场使其发生自组织,形成由断裂、次生变化带限制的不同尺寸、不同材料的“砖块”结构,每一“砖块”结构可形成独立圈闭,即区块型层状储集层,在深部储层中裂隙对油气、热液不仅起着疏导作用,而且起着储集作用,是重要的储集空间和渗流通道。由于深的埋藏作用、强烈的成岩作用、频繁剧烈的火山、构造作用等,导致目前的地球物理方法未能达到准确识别和有效地推测深部储层展布规模的程度;再者深部矿床是个多方位研究课题,受多种因素影响,加上勘探积累的是大量浅层和中浅层地质资料,在此基础上发展起来的传统地质学理论必然具有很大的局限性,中浅部储层理论不完全适用于深部储层;随着非线性科学的发展及其在地学中的应用,人们逐渐认识到深部矿床的复杂性、非线形本质,而非封闭的、甚至孤立的系统。
二、隐伏矿床勘查研究现状
1、隐伏矿床研究现状
隐伏矿体定位预测的研究进展及趋势:隐伏矿体定位预测研究的热点集中于定位预测的有效途径或者方法的探讨上,通过何种方法或者途径才能保证进行成功的定位预测,这一直是困绕人们进行矿体定位预测的难点之一。目前定位的方法有:数学地质;物化遥深部矿化信息的挖掘;构造控矿规律研究,包括区域含矿间隔的确定、控矿构造分析,尤其是深部构造变化特征;成矿序列、成矿系统分析。
成矿预测的发展趋势:成矿预测正在从以描述性为主向定量化、精细化方向发展;成矿预测学正在经历从研究基于成矿环境的找矿理论,向研究基于成矿巨量金属聚集的找矿理论转变;从发现和识别局部异常向发现和识别大规模地球化学异常模式转变;从寻找和发现易识别、易发现的矿床向寻找难发现、难识别矿床转变;从以分析为主向分析与综合相结合方向发展,从单一技术找矿向综合信息找矿方向转变,建立高精度综合成矿预测信息模型将是成矿预测发展的一个必然趋势;从矿床模式一成矿模式向勘查模式发展,模式从单一模式向综合找矿模式发展,由图表、文字模式向数字模式发展;从成矿系列与成矿系统向勘查系统发展。
2、隐伏矿床勘查现状
20世纪80年代末发现的埃卢腊铅锌矿床和奥林匹克坝铜铀金矿床,被称“勘查隐伏矿床的新纪元”;20世纪50年代发现了隐伏的小铁山黄铁矿型多金属矿床;20世纪60年代,粤北、江西钨锡矿床建立了“五层楼”成矿模式,导致已知矿床超度延伸矿床的发现和木梓园隐伏的钨锡矿床的发现;按成矿构造控矿理论,个旧连续发现了多处“锡铜矿床”;按构造体系控矿,结构面控矿、构造复合、控矿地质力学理论發现了河南卢氏夜长坪隐伏的钨铜矿床、广东大宝山多金属矿床扩大了储量;按成矿理论,特别是成矿系列理论建立的成矿模式先后在广西大厂发现了深部的100号矿床、云南会译麒麟厂富铅锌矿床等。
三、隐伏矿床的勘查方法
对于隐伏矿床的勘查,既要解决理论问题,又要解决技术问题。国内外许多矿床学家从不同角度提出了许多隐伏矿床的找矿理论和方法。就目前来说,就矿找矿、成矿模式找矿、成矿系列找矿、新技术新方法综合找矿等是寻找隐伏矿床的有效方法。
1、就矿找矿
按照成矿系列的理论,在一定的地质构造单元内,在一定的地质发展阶段和不同的构造部位可形成一系列有成因联系具有一定空间分布规律的矿床组合。因此,分析研究成矿区内矿床产出的空间位置、矿床分布规律及其产出特征,在已知矿床或矿区外围寻找新的矿床或新的矿床类型,往往能收到较好的找矿效果。隐伏矿床定位预测主要是对已经发现并开采的矿床,研究和预测其深部或外围是否存在隐伏矿体,即通常所说的就矿找矿。就矿找矿的关键是要以新的成矿理论作指导,对于勘察多年的老矿区或被否定的矿区,首先要具有新的观念和新的找矿思路,这些矿区前人已经开展了相当多的工作,如果我们仍然用传统的观念在老矿区找矿,找矿就很难取得突破。浊积岩型金矿新概念的提出,导致了世界范围内新元古界至下古生界中浊积岩系内金矿床的大量发现。剪切带型金矿新概念为深部找矿提供了理论依据,通过剪切指向和变形强度分析,预测新矿脉形态和分布,进一步指导深部找矿。绿岩带金矿虽是传统的成因类型,但金矿赋存形式研究的突破,极大地开阔了人们的找矿思路,即在太古宇下部基性岩石中寻找石英脉型金矿,中部寻找条带状含铁建造型金矿,上部巨厚中酸性一沉积岩中寻找层控浸染型金矿,大大地促进了矿产的综合勘察。
2、矿床模型分析与隐伏矿寻找
成矿模式是成矿理论指导勘查找矿的具体体现,是成矿理论在实际的地质找矿应用的产物。成矿模式类比是最高层次的地质类比,具有概括性、理论性和预测性,对解决隐伏矿床预测问题尤为适用。基于成矿模式而建立起来的矿床模型,由于其反映矿床形成的控制因素,以及表现出的关键性地质特征,是识别该类矿床的直接或间接标志,也是寻找同类矿床的理论依据。
3、地球物理勘查技术及隐伏矿寻找
地电化学提取法与隐伏金矿床寻找,地电化学提取法是地电化学找矿方法的一种。原理是以覆盖层本身及隐伏矿体在人工电场和自然电场作用下,发生电離和电解作用,以离子或络合离子形式被人工电场运移到地表元素接收器里,元素接收器内所提取的离子不仅与近地表的次生晕有关,而且与来自深部的矿体的离子晕有关,是一个由浅而深的连续过程。
4、地球化学勘查技术及隐伏矿寻找
地球化学勘查是一种直接找矿方法,在矿产勘查中起先导作用,是最直接的、最可靠的找矿信息,对找矿具有重大意义。
5、矿床结构模型研究与隐伏矿床寻找
矿床结构模型对成矿作用的研究主要侧重成矿物质的富集,而对成矿物质来源,成矿热液的运移考虑较少,因为在一个成矿区带上已知矿床范围内找矿,成矿的物质来源这一前提已经具备,至于与成矿热液运移有关的导矿构造,虽然对找矿有一定的指示意义,但由于其在成矿后已经闭合或被后期的地质作用改造,因此对找矿并不具有决定意义。矿床结构模型的建立是在综合各种成矿理论的基础上,而又不受某种成矿理论的束缚;在矿床预测中,以构造地质学为理论基础,以深部找矿预测为主要目标,同时涉及外围普查找矿;明确指出构造是控制成矿的第一要素,控矿构造分析是成矿预测的最主要手段,将地质力学分析和地质历史分析方法引入成矿、控矿构造分析;注重物探和化探手段解决控矿构造问题,使成矿预测成为一种既依靠经验,又超越经验的有序化、可操作的预测方法。从控矿构造分析入手,对已知矿床的控矿构造、成因、成矿时代、剥蚀程度和成矿过程等方面进行综合研究,在此基础上建立成矿模型和找矿模型。建立矿床结构模型首先强调构造是控矿的第一要素,从构造地质学的角度深入开展控矿构造研究,以提高控矿构造研究与成矿预测水平。建立矿床结构模型矿床应该具有较高研究程度,经过一定程度的勘探、开采,积累了丰富的矿床地质资料,同时具备野外地质观察研究的条件。
6、遥感技术与隐伏矿寻找
随着遥感技术在区域地质调查、矿产普查以及成矿预测上的广泛应用,使遥感技术进入地质找矿的生产阶段。在遥感信息利用上,从只利用空间信息发展到利用岩矿的光谱信息,信息提取技术方法越来越成熟;在图像处理上,从单纯的图像处理技术,发展到形成图像分析系统,进而建立综合处理的微机系统,ICPS微机采集系统和分析系统已经应用在地质找矿领域。利用遥感技术寻找隐伏矿床,主要从两个方面考虑,其一是成矿远景区的圈定,其二是隐伏地质成矿体和矿体的预测。目前,我国大部分地区已进入隐伏、半隐伏和难识别矿床的勘查阶段,矿产勘查难度日益加大,研究隐伏矿床寻找的理论和方法是当务之急。在找矿实践中,找矿理论是基础,找矿技术方法突破是先导,从四维角度研究隐伏构造和矿体是技术关键,实现隐伏矿寻找的定位预测是目标,应加强多种方法的综合运用,使隐伏矿床预测尽可能准确。
四、结束语
在矿业发展中,隐伏矿床开采必将成为未来的核心。在隐伏矿床的勘查中,应加强信息找矿战略中多学科资料的收集和综合解释,因地制宜制定适合的勘查技术方法,才能准确地圈定矿区所在,提高采矿效率及经济效益,促进我国矿业健康稳定发展。
参考文献:
[1] 刘家远.隐伏矿床预测的理论和方法[J].广西地质,2002,15(1).
[2] 范永香,曾键年,刘伟.论成矿预测的理论体系[J].湖北地矿,2004,18(2).
[3] 徐兴旺,蔡新平.隐伏矿床预测理论与方法的研究进展[J].地球科学进展,2000,15(1).
[4] 吴富强,马春,吴时兴.隐伏矿床勘查、研究现状及对策[J].地质学刊,2008,33(3).