浅谈地质矿产勘查的基本理论与基础

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  【摘要】在人类的生存和发展过程中,矿产资源是物质基础。目前,我国能源的95%和工业原料的80%的都来源于矿产资源。在未来的一定时期内,我国矿产品的年绝对需求量随着我国国民经济建设的快速发展将会持续增加。因此,在掌握地质矿产勘查基本理论的基础上,必须加强地质矿产勘查工作,以期持续为经济社会发展提供必需的矿物原料。
  【关键词】地质矿产勘查;基本理论;基础
  1、矿产勘查的基本概念
  在现阶段,矿产勘查一般是指对矿产进行预查、普查、详查和勘探的总称。它是基于调查区域地质和预测成矿,立足于国内外对于矿产品市场的需求,以成矿理论为指导,运用有关的勘查技术手段与方法,专门性地调查研究矿产资源。
  1.1 矿产勘查与地质调查、地质勘查的区别
  地质调查一般指对于区域地质进行基础性的测量工作;地质勘查主要是指调查区域地质和勘查矿产,乃至矿山生产的全部地质工作。有时泛指勘查矿产、勘查水资源、勘查环境地质、勘查工程地质等各类专门性勘查。
  对于矿产勘查工作,其基本任务是根据经济社会发展的需要,在一定的区域内,查明并找到工业矿床,为开发矿产资源和建设矿山企业提供必需的矿产地质资料和储量。矿产勘查作为一项社会活动,它具有科研和生产双重属性。矿产勘查的科研性主要体现在在“灰箱”状态下,进行的一种科学探索活动。因为在矿产勘查工作中,所依据的和所获取得的地质资料一直是处在处于“灰色”状态之中,导致在此基础上,随着工作的深入,永远需要不断探索、深化、提高对有关矿产特征的认识。所以,必须以成矿理论作指导矿产勘查工作,加强研究、分析地质情况,从而对有关矿产的特征能够具有相对客观的认识,并以此为指导正确实施勘查工作。
  矿产勘查又是一项具体的经济活动,这是矿产勘查的生产性的体现,因为矿产勘查的研究对象是工业矿床,而工业矿床则是具有经济价值的特殊商品。通过投入有限的资本,从而发现和查明具体的矿床,并通过在市场上转让矿产权,进而获得超值的利润。因此,必须尽最大可能耗费最少的人力、物力、时间,通过矿产勘查,获取较为可靠的地质认识,通过发现矿床获得预期的收益。
  1.2 矿产勘查与矿床普查
  “矿产勘查”的另一种定义是指普查与勘探矿床的总称。所谓的矿床普查,是指以不同的精度要求,在一定的地区范围内,进行找矿或发现矿床的工作,它通常分为两个阶段或两类工作,即概查和详查。在进行矿床普查工作的过程中,可以同时进行不同比例尺的地质制图工作,也可以从检查已知矿点入手,开展专门性的找矿工作。一般情况下,找矿具有综合性的特征,具体说就是:在一定的地区范围内,寻找一切可能存在的矿产资源,并初步判断或评价它们的质和量及可能的经济意义;初步分析这些矿产资源的成因和分布规律,并提出相应的建议和设计,以利于今后进一步开展工作;也可以针对某一特定的矿种如铝矿、铁矿或金矿等进行找矿工作,深入到已知的有这类矿化显示的矿点,或者选择这类矿产有利于生成或产出的地区,从事专门性的找矿工作。找矿要回答的是找什么、哪里找”和怎么找的问题。由于在一个地区的地质演化的过程中,矿床尤其是大型、特大型矿床的形成,属于稀有、特定的事件,矿床的形成必须要有有利于成矿的各种的地质条件或因素的组合。所以可以说,对于矿床的发现而言,其本身就是一件十分稀少或困难的事。矿床绝对不是随处可见的,找矿其实就像在大海里捞针一样不容易。然而,一定的地质异常关乎矿床的形成,矿床的分布也不是在乱无章的,它是有一定的规律可循的,所谓的找矿其实就是对可能成矿的地质异常和矿床可能的分布规律进行研究。为了促进找矿效果的提高,通常要首先根据科学准则对成矿进行预测,把有利于成矿的远景区圈出来,使找矿靶区范围进一步缩小,从而促进找礦成功率的提高。
  1.3 矿床勘探
  矿床被发现之后,下一步要进行的就是勘探工作,如果勘探对象具有进一步的工作价值,则要对它们作一些地表和地下的揭露工作,全面评价矿床可能的规模、形态、产状、质量,以及今后的开采技术、经济条件等,换言之,就是评价矿床的工业远景。因为这类工作属于评价的性质,所以通常又被称作评价勘探或初步勘探。当评价勘探有了正面的结果,确认被发现的矿床具有开采价值,并初步认识到矿床可能的开发规模后,就可以根据需要进一步地详细勘探矿床,针对矿石质量和类型、计算矿石或有用组分储量,以及开采的技术条件等进行详细查明,从而为下一步矿山的开采设计提供必要的资料,并提供足够精度的储量以利于先期开采,这个阶段的工作也被称为工业勘探或详细勘探。
  2、矿产勘查应当遵循的基本原则
  2.1 矿产勘查应当遵循因地制宜的原则
  在矿产勘查中的最基本和重要的原则就是因地制宜原则,这是由矿床地质的复杂多变和勘查工作性质决定的。具体的大量的勘查实践经验表明,只有结合矿床的实际情况,实事求是地对于勘查的各项工作予以确定,所取得的地质成果和经济效果才能符合矿床的实际;如果矿产勘查工作主观臆想,与矿床实际相脱离,那么就会导致勘查工作遭受损失和挫折。要做到所部署的各项工作能够符合矿床的客观实际情况,就必须加强观察研究矿床的各方面特点,同时又必须加强联系矿山设计建设单位,从而使矿产勘查工作不仅与实际的矿床地质相符合,而且能够使矿山设计建设的需要得以满足。
  2.2 矿产勘查应当遵循循序渐进的原则
  人们在认识矿床的过程中,循序渐进原则反映的是对客观规律的遵循。而对于矿床的认识过程,不可能一次性就完成,而是要在逐步开展勘查工作的过程中不断深化,所以矿产勘查应坚持循序渐进的原则,即由表及里、由粗到细、由浅入深、由已知到未知。也就是说,绝对不可以任意超越程序阶段的规定进行矿产勘查工作。
  2.3 矿产勘查应当遵循全面研究的原则
  矿产勘查的目的决定必须坚持全面研究的原则,具体表现在全面地研究评价矿床地质、技术和经济,对于矿产勘查的片面性予以克服,进而促进矿床工业价值的全面实现。   2.4 矿产勘查应当遵循综合评价的原则
  矿床在自然界中几乎没有单矿物石存在,它们都或多或少地含有有益组分,因此涉及综合利用矿产的问题,它深刻影响着矿床的价值,从而使矿床由单一转变为综合矿产,使原本没有价值的贫矿变为可供开发利用的工业矿床。
  2.5 矿产勘查应当遵循经济合理的原则
  矿产勘查作为一项经济活动受经济规律的制约,因此在矿产勘查的过程中,要都要始终坚持经济合理的原则。在矿产勘查程度得以保证的前提下,尽量使用最合理的方法,消耗最少的人力、物力和财力,通过较短的时间,促进地质成果的最优化和经济效果的最大化。
  3、科学划分矿产勘查阶段
  矿产勘查是调查研究矿产地质客体并获取信息的过程,是查明矿产资源或矿产储量,以及生产其他基础地质信息的过程。但是不可能一次完成这个过程,需要依次分阶段地推进,这一点的决定因素是勘查对象的性质、特点和勘查生产实践需要,或者说是矿产勘查的认识规律和经济规律。是否能够合理地划分阶段,将对勘查矿产、设计矿山、建设矿山的效率和效果产生影响。因此,在矿产勘查的实践中,它不仅是必须面对的实际问题,而且也是勘查学中的一个重要理论问题和技术经济政策性问题。
  3.1 划分勘查阶段的目的、意义和原则
  划分勘查阶段的目的和意义在于为了初步筛选地质勘查对象,在此基础上择优推进下一步的勘查工作,从而确保后继勘查的可靠性和合理性,尽量规避勘查投资的风险,促进矿产勘查效益的提高。划分勘查阶段的原则具体包括:
  (1)合理的阶段程序必须是从勘查到开发全过程的客观规律的反映
  矿产勘查工作的性质和特点是贯穿于全过程的矿产勘查工作的客观规律所决定的。矿产勘查工作具有两个基本的特点:其一是等同于一般的地质科学工作,自始至终都是探索调查研究自然地质体的一项工作;其二是社会物质生产和社会发展的需要直接决定着矿产勘查工作的任务,其研究对象既是自然地质体,又经济体的礦产资源,而且直接关联于社会物质生产过程,尤其是矿业生产过程。这两个特点决定了矿产勘查工作与一般地质科学研究工作,以及一般物质生产过程的区别,它的属性主要表现在通过调查研究矿产地质条年、赋存规律、变化特征,以及对其进行开采、加工的技术、经济条件等,直接为开发利用矿产资源提供物质成果,即探明储量的工业矿床,以及认识成果,即说明矿床可被开发利用的各种信息。
  (2)划分勘查阶段必须适应矿山建设程序
  矿产勘查工作必须服务于矿山生产建设,为不同阶段的矿山基本建设需要提供相适应的矿产资源信息,以及其他所必须的地质、技术和经济等资料。一般情况下,基础工业的基本建设程序包括远景规划、矿区总体设计、矿山建设设计和矿山建设等几个阶段,而完成矿山建设任务后,就可以投入生产。因此,划分矿产勘查阶段必须要适应矿山建设的程序,从而使各勘查阶段所取得的矿产储量和其他信息资料的最终成果具有明确的使用目的。
  3.2 划分矿产勘查的阶段
  一般情况下,矿产勘查工作分为以下四个阶段:
  (1)预查阶段。主要包括:基于研究区域地质和物化探异常的结果,初步的野外观测和极少量的工程验证结果,对与地质特征相似的已知矿床进行类比、预测,从而提出具有较大的矿化潜力,可供普查的地区。如果依据足够充分,可完成对预测的资源量的估算,属于潜在的矿产资源。
  (2)普查阶段。主要包括:采用地质填图、露头检查、有限的取样和物化探方法,大致查明可供普查的矿化潜力较大地区、物化探异常区,普查区内地区的构造概况;对于矿体(层)的形态、产状、质量特征做到大致掌握;对于开采矿床的技术条件有大致的了解;类比研究矿产的加工选冶性能。最终确定是否有进一步详查的价值,或对于详查区的范围进行圈定。
  (3)详查阶段。主要包括:通过大比例尺地质填图及各种勘查方法和手段,对普查圈出的详查区进行系统取样,对于地质、构造,以及主要矿体的形态、产状、大小和矿石质量做到基本查明,使矿体的连续性、开采矿床的技术条件得以基本查明和确定。通过类比或实验室试验,研究矿石的加工选冶性能,给出是否具有工业价值的评价。如果有必要,把勘探范围圈定出来,以便为进行可行性研究、制定矿山总体规划、编制矿山项目建议书提供参考。对于一些矿区可以直接开发利用的,试验其加工选冶性能的程度,应达到建设设计矿山的要求。
  (4)勘探阶段。主要包括:通过加密各种采样工程,对已知的具有工业价值的矿床或经详查圈出的勘探区,其间距足以肯定矿体(层)的连续性,对于矿床的地质特征予以详细查明,对矿体的形态、大小、产状、空间位置和矿石质量特征进行确定,详细查明开采矿体的技术条件,通过实验室流程试验或实验室扩大连续试验,检验矿产的加工选冶性能,如果有必要可以进行半工业实验,进而为可行性研究,以及建设矿山提供依据。
  4、矿产勘查的基本理论和基础
  矿产勘查的特点就是各种决策需要在不确定的条件下进行。因此,预测是矿产勘查的核心。但是预测与猜测不同,他们的主要区别在于预测是在理论指导进行的。除预测理论之外,勘查方法的理论原理也都在理论基础的范畴之内。勘查的理论基础主要包括四个方面。
  4.1 矿产勘查的地质基础
  查明地质特征和矿床特征是矿产勘查工作的主要内容。矿产勘查中成矿地质特征是地质研究的主要内容;矿产勘查的难易程度和精确度受矿体地质特征的制约;矿产勘查目标的选择和勘查范围的确定,其基本依据是致矿地质异常。
  4.2 矿产勘查的数学基础
  作为一种地球探测活动和地学信息工作,在矿产勘查的过程中要接触到大量的数据,因此,必须在勘查的过程中获取数据,并对这些数据进行有效的处理、分析、解释和评价。
  (1)包括矿体在内的地质体的数学特征,是对地质体(含矿体)进行定量区分、鉴别、预测的重要依据,也是对于地质异常及致矿地质异常进行揭示和圈定的前提,更是“数字找矿”的基础。各种地质作用、过程和现象都具有一定的数量规律性,而这种数量规律性的表现形式就是地质体的数学特征。这种类量规律性是进行定量预测和评价、地质异常圈定、预测模型建立、进行数字找矿和数学模拟的基础。地质运动客观存在着数量规律性,它反映了各种地质事件的本质,而数学特征则是包括各种地质体和矿体在内的各种地质产物的具体表现。
  (2)概率法则对地质现象和规律、勘查工作的主要制约作用。一是地质规律只能通过一定的概率对于成矿进行指示,当在时空上各种成矿因素异常有效地匹配或耦合时,地质异常才能对成矿的概率进行较高的控制。二是勘查工作只能通过一定的概率去发现一定规模的矿床。三是地质观测结果具有误差及其随机性。
  4.3 矿产勘查的经济基础
  作为一种经济活动,经济因素始终制约矿产勘查:一是工业要求和市场价格制约着矿体的属性特处;二是矿床勘查及评价必须遵循经济合理性的准则;三是在矿床勘查的过程中,评价矿床经济必不可少的重要组成部分。
  4.4 矿产勘查的技术基础
  在对矿产进行勘查、开发和利用的过程中,新技术的发展始终是积极因素。无论是研究勘查理论和方法,还是在勘查中解决实际问题,都需要依靠技术的发展。近年来,正是由于不断发展的新技术推动了矿产勘查理论、方法和实际工作的重大发展。一是勘查的深度和广度受技术水平的影响,同时技术水平也影响着处理和分析数据信息的速度和精度。二是技术水平深刻影响着勘查战略、程序和方法。三是新技术的发展改变着一些经济因素,从而使矿床的勘查评价受到影响。
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