高新物探找矿技术方法的优选和验证

作者&投稿:俟才 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
物探化探勘查技术面临的问题与发展趋势~

中国覆盖区(植被和土壤覆盖区、沙漠戈壁区等)分布广泛,如何寻找其深部的金属矿,是摆在我们面前的艰巨任务。在新一轮地质调查和找矿勘探工作中,我们所面临的多是地质条件复杂、常规方法技术难以识别的隐伏矿,或是在工作条件十分艰苦的西部地区找矿。我国物化探找矿要有大的突破,有两个待解决的问题:一是从技术上,很大程度要依赖于物化探勘查技术的进步与发展,这是一种内在因素,即一种能力;二是从技术管理上要有一个强有力、统筹的技术指导机构和专家系统,这是一种外在因素,是一种条件。两者的有效结合、协调运筹,可能是问题解决的突破点。
长期以来,我国对深部找矿理论、方法技术和成矿预测的研究重视不够,严重缺乏对深部隐伏矿体精确定位的技术方法。主要表现为:①我国大陆地质构造复杂,成矿类型众多,矿床产出环境多样,给建立深部找矿模型带来了较大困难。②极缺深部找矿的方法技术,经验也不足,地球物理探测的能力和综合效应未能充分挖掘出来。③地质、物探、化探在深部找矿中,方法的优选组合不够,缺少系统的整装成果且研发力量分散,起点低。④缺少适于大探测深度的高质量、高水平的国产化仪器设备、数据处理解释系统。⑤缺少研发深部探测技术和设备的实验基地。
近些年来,物探技术面临的主要问题与发展趋势体现在以下几方面。
一是提高对微弱地球物理信息的采集与处理技术的水平。物探的发展历史充分说明,数据采集精度的提高,使得物探的应用效果、应用范围不断扩大,物探方法与理论的进步,需要相应数据采集技术的进步作保证才能得以实现。不同方法,受各种干扰因素的影响程度不同,因而处理的重点和方法也不尽相同。当前新的采集与处理技术发展缓慢,已成为寻找深部隐伏矿的瓶颈。
二是非均匀地质体的探测与描述的方法技术继续改进升级。目前,找矿面临的多是岩性不均匀、结构与构造复杂、物理性质在纵向和横向上均有较大变化,多为埋藏较深、地质条件复杂的勘探对象。为了清晰显示研究对象的空间特征,近20年来,各种地球物理场的成像技术研究取得很大进展,包括地震波成像、电磁波成像和位场成像等。成像技术的特点是未知数多,观测数据量大,只有观测信息对每个未知数的覆盖次数足够多,才能使解出的未知数减少和比较可靠。同时,数据处理与正反演解释中引入可视化技术,使人机交互反演得以更新和发展,极大地提高了数据重建与图像转化的质量。充分使用三维和动态可视化技术,在解释系统的运作和成果显示上发挥作用,提高了探测成果的直观性和可视化程度。
三是综合利用多种信息,减少物探反问题的多解性。由于地下介质形态和性质的变化对地球物理场的影响存在等效作用,使得反问题解答不唯一。如果再考虑观测误差和干扰等因素的影响,以及描述场的数学表达式和计算方法的不精细,问题更要进一步复杂化。物探的对象越复杂,表征其性质、结构和构造的变数越多。物探的工作结果,必须结合地质和化探的资料进行综合解释推断,才能提高物探找金属矿的效果。
过去在金属矿区用物探方法直接找到的矿是较少的。从物探数十年的发展成就可以清楚地认识到,利用物探方法主要是解决找矿过程中的地质问题,起到间接找矿作用。在找矿过程中,采用创新性的方法技术成果,利用新的地球物理参数,是扩大金属矿物探应用范围和提高其地质效果的一个重要方面。采用综合信息找矿,对于提高物探对隐伏矿的探测深度和勘查效果具有极其重要的意义。
化探技术面临的问题与发展趋势主要表现在,一是传统地球化学方法技术的改进和完善,使其适应当代矿产勘查的需求;二是研制在覆盖区寻找深埋大型矿床的地球化学方法技术———深穿透地球化学方法技术。前者适用于我国西部地区的矿产勘查工作,后者则是我国中东部地区矿产勘查的首选技术。
传统地球化学方法技术的改进和完善主要出现在不同特殊景观区区域性勘查领域。按照不同的地球化学景观条件,研制可适应的区域化探扫面方法技术,推进当地的矿产勘查工作,实现地质找矿的重大突破。
深穿透地球化学方法技术主要是通过土壤中活动态元素的选择性提取和各种有机及无机气体的测量,在地表捕获深部隐伏矿床的地球化学信息,从而发现新的矿产地。主要技术方法有偏提取分析、微米筛方法、显微相分析方法等。分别研制被外来运积物覆盖的各种景观区最优化的深穿透地球化学方法或方法组合,应是深穿透地球化学方法的发展趋势。外来覆盖物浅钻取样技术的应用,将可验证深穿透地球化学成果的有效性,大大促进覆盖区找矿工作。国外在金属矿气体地球化学测量技术研究中取得长足进步,值得国内学者借鉴。在金属矿床上方烃类等有机指标的形成机理及与矿体的关系需要深入研究。我国在地气方面做了大量的研究工作,但对常规气体研究缺乏创新。
任何一种方法都有其自身的适用性。对于不同的矿种、不同的景观条件、不同的勘查阶段都有其一定的适用范围,如构造叠加晕找矿方法适用于矿区基岩出露较好的地区,以及在已知矿体深部寻找盲矿体或第二个矿体富集带;而对于覆盖区,酶提取法、地电化学法、金属活动态测量法等则能反映深部矿化引起的异常特征。
矿产勘查是一项极其复杂的系统工程,任何一种单纯或单一的方法都很难对异常做出全面合理的解释。在应用勘查技术方法时,必须结合具体矿区的地质背景、地球物理特征、地球化学特征,科学选择合适的方法,才能取得好的应用效果。
随着现代制造技术、电子技术、计算机技术、材料技术、信息技术等的发展,物化探勘查技术在精度、分辨率、灵敏度、探测深度、抗干扰性能、自动化程度、实时显示、现场测试等方面发生了很大变化,使得物化探技术成为深部探测的主要技术手段。其中大深度电磁探测、航空综合物探、井中物探、三维地震、矿床原生晕分带模型、深穿透地球化学、三维可视化和数据模拟等技术的研究和应用取得了创新发展和实用效果。另一方面,勘查技术正朝着多方法综合方向发展,如物探重、磁、电勘查技术在向高精度、高分辨率、三维解释方向发展的同时,还向重磁电震综合勘查方向发展。这种综合不单是各种资料相互佐证,而是在各种方法解释的基础上,进行多数据联合互约束反演综合。
综上所述,针对不同探测目标,采用综合物探化探勘查技术,集成优化组合方法,且物探、化探与地质相配合,进行多元数据集成的综合运用和分析研究,将是今后我国金属矿勘查技术发展的总体趋势。

姚公一
(河南省有色金属地质矿产局)
2009年6月26日,笔者以《探讨规律创新思路实现深部找矿重大突破》为题,在以全球资源战略研究室开放实验室学术委员会主任方克定为首的国土资源部调研组调研河南省有色金属地矿局的座谈会上,做了书面发言,引起了调研组的重视。同时,调研组希望笔者不仅要探讨(自然)地质规律,也要探讨(社会)经济规律对深部找矿重大突破的指导作用。为此,笔者据自身近40年之找矿勘探实践及近期研究心得,遵嘱撰写此文。
本文(中)深部找矿重大突破的矿种主要指金属矿产,即以贵金属为主,包括黑色及有色多金属。按地质技术经济标准划分,深部找矿重大突破分为3类。一是探边摸底型,二是攻(中)深(500~1000m)找盲型,三是攻深(1000~2000m)找盲型。
第一类探边摸底型,以老矿山就矿找矿为主,投入产出效益好,国家还应继续坚持对其优先投入;第二类与第三类均锁定在重点成矿区带预测矿集区,第二类相对难度小一些,风险小一些,找矿信息较易获得,找矿目标较易确定,钻探验证技术亦较成熟,找到大矿好矿的命中率可能在百分之一左右,投入产出效益较之第三类应好一些。为此,深部找矿重大突破,也必须服从地质技术经济规律,应重点选择,第二类攻(中)深找盲型进行重大突破。
目前,(中)深部找矿重大突破找到大矿、好矿的地质技术经济标准是什么?那就是要找到一个交通方便、易于采选、以贵金属为主(有色、黑色)多金属超大型矿床,其资源储量是大型的5倍以上(其储量应占70%以上),其开发利用潜在价值应有宏观重大响应效果,特别为应对金融危机,有宏观重大响应效果。
一、研究(中)深部找矿新规律
国家老矿山深部找矿项目实施,取得一系列以就矿找矿为主的显著成果后,我们对老矿山探边摸底型深部找矿新规律有了初步认识,有待地质科学家作进一步总结,暂不多谈。但对重点成矿区带预测矿集区的攻(中)深找盲型,如何按初步认识的深部找矿新规律,进行攻深找盲并取得重大突破呢?拟对此与大家探讨。
据多年地质找矿实践及近期已知的全球深部找矿信息,特别是根据洛阳市洛宁县沙沟深源岩浆热液薄脉型富银铅锌矿找矿开发取得重大突破的实践,我们将攻(中)深找盲型深部找矿新规律初步总结为“高风险、高科技、高投入、高产出”,即“四高”可能是(中)深部找矿新的地质技术经济规律(简称新规律)的表述之一。此类(中)深部(500~1000m)找矿风险较之浅部(0~500m)更大,如果以往全球浅部与深部找到大矿好矿的综合命中率为百分之一,则此类(中)深部找到大矿好矿的命中率也在百分之一左右。此类(中)深部找矿的高风险,应由相应高科技来降低,高科技降低了高风险后,才可对此类(中)深部找矿高投入,如沙沟矿二年找矿勘查投入约一亿元(人民币);高投入后才有高产出,如沙沟矿一年收回找矿投资。总之,“四高”可否作为攻(中)深找盲型深部找矿新规律呢,尚可讨论,此乃抛砖引玉。
二、创新(中)深部找矿突破思路
通过全球1970年以来所找到的100个大矿好矿的典型代表分析,与深源(幔源及幔壳源)岩浆热液(成矿流体)活动有关矿床类型占70%,为其找矿重大突破的主流类型;更值得注意的是,其主流类型中,与成矿有关的隐伏岩体类型又占了80%,即这100个找矿重大突破的典型矿床中约有60个与成矿隐伏岩体有关,这是值得高度重视的。如20世纪人类找矿最伟大的发现———奥林匹克坝超大型矿床(铜3200万t金属量、金1200t、铀120万t),其20年找矿史说明,成矿隐伏岩体及其顶部隐伏储矿构造空间,是出现大矿好矿概率较高之处。为此,“四高”规律中的“高科技”,首先应体现在以高新技术综合方法科学勘查成矿隐伏岩体及其顶部储矿构造是否有大矿好矿这一重大突破目标上,当然这一(中)深部找矿突破新认识看似简单,可能本身也是“高科技”思维的集中体现。
最近,刘全稳博士、刘宝珺院士等,通过对海流、气流的研究,对地球自转的惯性力有了新认识,其主要分布在北纬21°33'与赤道之间,其方向是由东向西;新发现地球公转的强中纬力分布于北纬21°33'~68°27',其方向为北东兼具南东。惯性力及强中纬力在其纬度范围内,很可能对深源岩浆热液(成矿流体)的主流流向产生重大导向,尤其是对深源岩浆热液型脉状矿有关成矿流体的主流方向判断,很可能(70%概率)提供了新的地质力学依据。
2007年,笔者参加了全国流体包裹体研究会,与范A灏、陈衍景、谢奕汉等专家学者讨论,了解到成矿流体(深源岩浆热液)方向性研究的一些新信息。
将上述3方面的新信息结合我省找矿实践进行综合研究,初步归纳出,对(金属)重点成矿区带预测矿集区攻(中)深找盲型之深部找矿突破新思路为“心、向、位”概念模型。
“心”,即要研究成矿中心。也就是研究成矿隐伏岩体及其顶面隐伏储矿构造定位空间,此是否为三元同心之处,即是否为矿元、水元、热元易聚集,构造易圈闭,成矿热液易循环,易形成大矿好矿之中心构造空间。洛阳洛宁寨凹隐伏岩体顶部储矿构造,经钻探验证,初步得到证实。据省地矿局张宗恒总工介绍信阳千鹤冲有特大型远景富钼矿床及省地勘二院勘探提交的汝阳东沟超大型钼矿床,均赋存于成矿隐伏斑岩体的顶部储矿构造。这进一步证实三元同心之处确实易找到大矿好矿。
“向”,即要注意研究流体流向。如北东—北北东向深源岩浆热液脉状矿,从理论上讲,由于受强中纬力作用,其(热液)成矿流体由深而浅主流方向,很可能(70%概率)是从南西到北东。还应从石英包裹体测温、高温到低温地球化学元素分带、高温到低温矿物蚀变分带等方面研究成矿流体实测方向与理论主流方向是否一致。成矿流体方向初步确定后,可沿成矿流体反流向研究预测隐伏储矿断裂等构造定位,进行(中)深部找矿突破。
“位”,即研究找矿目的靶位。也就是研究成矿隐伏岩体顶面储矿构造空间、相关隐伏储矿接触带与成矿(热液)流体流向相反的隐伏储矿断裂等构造系统及与成矿(热液)流体循环流向有关的深部储矿构造定位,可否是深部找矿目的靶位。应以地震、遥感、物探、化探等高新技术优化组合手段,圈定这些深部找矿目的靶位。在综合研究基础上,优选目的靶位进行钻探验证,同时必须适时进行井中物探、井中化探、井中地震等工作,将获取重大找矿信息,作为判断加大探矿深度及旁侧再布深孔的科学依据。井中物探及井中化探工作千万不可忽略,对深部找矿突破实在是太重要了,安徽泥河玢岩铁矿(中)深部找矿突破模式就是实证。
综上所述,“心、向、位”概念模型,虽然只是框架性的,但它是对“四高”(中)深部找矿规律的主流本质细化研究。特别是如何以高科技减少(中)深部找矿风险,逐步缩小深部找矿目标空间,将找到大矿好矿百分之一的成功率,提高到百分之二,提出了一条可供参考、比较科学,具有可操作性的攻(中)深找盲型深部找矿突破新思路。其主流是,在心物结合,充分调动找矿专家主观能动性的前提下,应以高科技更新宏观基础资料,科学判断中观成矿环境,预测中微观矿床类型(深源岩浆热液型、浅成低温热液型、火山块状硫化物型等),优选微观目的靶位,科学打钻验证,其综合研究贯穿全过程。其本质是由浅部成矿环境(目的———浅部直接找矿)类比预测深部成矿环境(目标———深部间接找矿),以其差异性科学研究寻找(中)深部储矿构造空间定位并进行工程验证(目的———(中)深部直接找矿)。当然,此模型尚不精细,有待进一步实践,逐步加以完善。那种急功近利,情绪浮躁,不愿做精细研究工作,拟以一孔赌突破的想法是不实际的,是要走弯路的,希望引起注意。
三、建议
根据上述(中)深部找矿重大突破地质技术经济分类、大矿好矿地质技术经济标准、“四高”新规律及“心、向、位”突破新思路,笔者建议:
(1)编制《2010—2020年(中)深部找矿重大突破规划》。在综合分析研究金融危机影响全球矿业经济的周期律、区域社会经济协调发展环保规划、矿产资源现状、资源型工业发展布局、重点成矿区带、资源安全储备战略等宏观因素的基础上,按需要与可能,投入与产出等经济技术原则,及时编制国家、省、局等3个层次(中)深部找矿重大突破规划。三者应互为衔接,互为补充,利于发挥整体找矿信息优势。可否将其重点目标锁定在东北三省及中部六省与川、渝、陕、滇等重点成矿区带预测中深部(500~1000m)以贵金属为主的(黑色、有色)多金属矿集区;由于目前应对金融危机的特殊需要,可否将金矿深部找矿重大突破摆在更加突出的位置上。对河南省而言,可否将其重点目标锁定在熊耳山(洛宁、嵩县、栾川、汝阳等)、小秦岭(灵宝、卢氏)、崤山(陕县)等成矿区带的金钼银铅锌矿集区及豫西铝(煤下铝)重点成矿区带(三门峡、洛阳、郑州、许昌等)与铁矿重点成矿区带(安阳、许昌、平顶山)等。对我局而言,可否将其重点目标锁定在洛宁西(铁炉坪—蒿坪沟—沙沟)金银铅锌矿集区、嵩县西钼多金属矿集区、崤山金银铅锌矿集区、栾川西对角沟银钼铅锌矿集区、三门峡-许昌煤下铝矿集区、安阳林州铁矿矿集区等。只有这样,才能从宏观、中观、微观的总体结合上,调动各方面积极性,整体科学部署(中)深部找矿重大突破工作,按“四高”新规律办事,注意提高各类资金投入(中)深部找矿突破的有效性。切忌一哄而起,全面开花,不按投入产出经济规律办事,使深部找矿收效甚微。
(2)编制《2010—2015年(中)深部找矿重大突破科技攻关专项规划》。要按“四高”新规律办事,就要以高科技攻关减少(中)深部找矿重大突破的高风险,将找到大矿好矿的命中率提高到百分之一以上。为此,该科技攻关专项规划的主要内容:
一是加快更新换代深部找矿重大突破急需的基础资料。对全国而言,可否将其重点目标锁定在东北三省及中部六省与川、渝、陕、滇等省市以贵金属为主的(黑色、有色)多金属重点成矿区带上;对河南而言,可否将其重点锁定在熊耳山、小秦岭、崤山、豫西铝(煤下铝)重点成矿区带及铁矿重点成矿区带上,深度可否在2000m以上。更新换代基础资料的手段有地震、航磁、航电、重力、遥感等。我们以往对地震资料用得少,经笔者初步调研中国地震局郑州物探中心,认为该单位二维地震折射与反射技术及三维地震层折成像技术属国内领先,经方法试验研究后,用于深部目标找矿是大有可为的。
二是优选组织科技攻关路线。首先,组织部、省、局3个层次的专家们,根据更新的基础资料进行(以软件)反演并综合研究(2000m以上)深部成矿环境;其次,根据成矿环境,探讨深部中观找矿成矿概念模式,可否按“心、向、位”概念模式这一找矿重大突破中观新认识,进行多技术组合攻关,按三维找矿新信息重新总体评价原矿集区;再次,在此基础可进行深穿透地球化学技术工作,确定是否存在以贵金属为主(黑色、有色)多金属主流好矿床类型,再以二维或三维地震技术确定深度500~1000m的“三元同心”目的靶位;最后,进行钻探及井中地震、物探、化探工作,从而取得重大突破。
三是进行深部成矿环境—主流好矿床类型—高新技术组合系统试验。
四是科技攻关费用的切块比例要占深部找矿重大突破总费用的30%~50%。
五是要构建部、省、局科技攻关联动立项新机制。
科技攻关要加大投入。科技攻关搞好了,才能提高(中)深部找矿重大突破的命中率,才能真正按少投入多产出的经济规律办事。
(3)要及时构建深部找矿重大突破以物质与荣誉相结合的特殊激励机制。
(4)整装勘查、深部找矿重大突破,要构建充分发挥各自专业特色优势的新平台。要按少投入多产出的经济规律办事,就要进行整装勘查,这就要求部与省级政府引导并以市场机制构建一个发挥地矿、煤田、有色(冶金)、核工业等地勘单位及有关企业等各自人才、技术等专业特色优势的整装勘查新平台。这个平台可以协调好各方面利益关系,调动各方面深部找矿的积极性,获得更全面的深部找矿信息,减少同水平重复浪费工作,更利于使深部找矿重大突破按少投入多产出的经济规律办事。
(5)整装勘查、深部找矿重大突破,要破解矿业权设置政策难题。整装勘查、深部找矿重大突破一般要锁定面积约100km2的矿集区,而该矿集区内往往设置有不同业主的多个矿业权,特别是探矿权尚无标高限制。不破解这一难题,多数矿集区的整装勘查、深部找矿将无法进行,更谈不上遵循少投入多产出的经济规律办事。为此,建议部与省级政府要出台政府引导、单位协商、股份双赢、整合矿集区矿业权的新政策。同时,对所锁定的一些深部找矿重大突破目标矿集区,也要对探矿权设置500m以浅、500~1000m和1000~2000m相应标高的限制。只有这样才能为整装勘查、深部找矿重大突破按经济规律办事,提供矿业权新的政策依据。
(6)整装勘查、深部找矿重大突破,要构建公平共享大调查等公益性地质找矿信息的新机制。目前,商业性地质工作与大调查等公益性地质工作分体运行的时机已基本成熟,部与省级政府应尽快构建公平共享大调查等公益性地质找矿成果信息的新机制,即让地矿、有色、冶金、煤田、核工业等地勘单位均可公平共享这些公益性找矿信息。从事商业性地质工作的地勘单位不宜再承担公益性地质工作,承担公益性地质工作的地勘单位也不再从事商业性地质工作。河南省国土资源厅有关领导在大讨论中表示,对此拟率先试点。这将避免许多低水平或同水平重复浪费性地质工作,大大减少整装勘查、深部找矿重大突破的直接成本,使整装勘查深部找矿重大突破能够按少投入多产出的经济规律运行。
(7)慎重确定首批深部找矿重大突破试点项目。要逐步构建政府引导、市场机制相结合的深部找矿重大突破项目之立项机制,应以重点成矿区带预测矿集区为项目单元,以是否符合(中)深部找矿新规律为标准,以审查(中)深部找矿突破新思路及技术路线是否合理为重点,以高新技术方法组合是否科学为依据,慎重确定首批(中)深部找矿重点突破试点项目。

白银厂矿田二次找矿难度之大早为世人所共知,自20世纪50年代初期找矿成功以来的四十多个春秋,国内外冶金、有色、地质、科研和高等院校等诸多单位投入了大量的人力物力,进行了大量的地质、物化探、钻探的研究工作,尤其是80 年代初召开了“白银厂地区找矿前景学术讨论会”,做出了“会议纪要”,提出了“找矿方案”(甘肃省金属学会、地质学会,1982年),并付诸实施(有色三队,1990),但在找矿上仍无突破性进展就可见一斑。90年代初,为解决我国铜资源的紧缺和缓解白银有色金属公司这一国有大型企业铜多金属矿产资源,经白银厂矿田几十年的开发后的严重不足,国家“八五”科技攻关项目《紧缺矿产勘查与评价研究》设立了《甘肃白银厂铜、多金属矿床成矿模式与找矿预测研究》这一重点专题,在新的学术思想指导下,通过几年研究,取得了诸多新成果,尤其是在找矿预测上,首次提出了新区缺位矿床和已知矿床500~1000 m深处找矿目标定位预测区,并被物探和钻探证实,找到具有一定规模的富铜矿体,取得了二次找矿重要进展(彭礼贵、任有祥等,1995;彭礼贵、李向民等,1998)。由于国家“八五”科技攻关专题任务的圆满完成,以及在找矿预测中取得突破性进展,白银厂矿田又被国家“九五”科技攻关项目《国家紧缺矿产资源快速勘查评价的新方法、新技术研究》(96-914)中的《重要类型铜矿床(体)快速定位预测的综合示范研究》(96-914-03-03)专题选为海相火山岩块状硫化物矿床类的综合示范研究区。

白银厂矿田近五十年的开发利用,为国家的经济建设及社会发展做出了重要贡献,同时也积累了大量的极具价值的地质勘探和矿山开发资料,以及二次再找矿的艰难历程及经验教训。因此,研究其找矿勘探历史,分析不同时期的找矿思路、方法技术在找矿工作中的成败,不仅可以丰富地质找矿理论,也是当前条件下利用新技术、新方法进行找矿目标定位快速评价的新一轮找矿的基础,特别是近年来,在“海底火山构造-热卤水动力学”学术思想指导下,矿山与科研紧密配合,在白银厂矿田小铁山矿床西段(11~14 线)深部和折腰山矿床北侧深部找到了新的富铜矿体,所获得的成矿蚀变标志及矿化特征均显示已有工业矿床深部及其周边地段具有广阔的找矿前景,为进一步找矿提供了依据。

一、白银厂矿田找矿简史

白银厂具有悠久的矿业开发史,远在明朝就已经进行了以地表铁帽氧化带为开采对象的金、银、铜、铁、矾、磺的开发活动。白银厂之名就是官方因之而设立的采矿机构。20世纪40年代,在查找白银厂铁矿时发现了硫、铜线索(霍士成1939;陈贲世,1941;梁文郁,1942、1946);为确定黄铁矿的开采价值,调查确定了矿区地层为变质火山岩系,把“铁矿确认为铁帽”,将该类矿床类比为“西班牙里奥廷托式黄铁矿型矿床”(宋叔和,1945,1947),实现了本地区寻找铜矿找矿思路上的飞跃和突破;50年代初期根据铁帽和蚀变带进行地表露头找矿,尤其是烟灰色粉末状辉铜矿的发现,使白银厂矿田找矿获得了巨大的成功,获工业矿床大型两个、中型一个、小型一个,提交了国家经济建设急需的铜多金属资源而载入史册。

1983~1990年,以有色三队为主体,有科研教学等单位参加的第二轮再找矿:在白银厂矿田找矿处于“前进无路、后退无据”的局势下,于1981年由甘肃省金属学会、地质学会主持召开了《白银地区找矿前景学术讨论会》,提出了“找矿方案”,由有色三队、地质、科研、教学等单位进行的新一轮再找矿,开展了成矿地质背景、成矿规律、成矿模式研究和资料更新,采用先进的物化探方法技术进行找矿预测研究,同时还有澳大利亚、欧共体组织进行了物探测量,投入了相当的钻探工程,然而其找矿仍无实质进展,正如有色三队(1990)评估“在矿田40 km2范围内,400 m以上,即1500 m标高以上,前人的找矿工作不会遗漏具规模的矿床,进一步找矿难以继续进行”,在有的研究报告中也提出了在几个已知矿床周边和深部具找矿前景的预测意见,均因其找矿目标不具体,预测依据不充分等不具可操作性而未得到重视,一些物探测量虽获异常且方法技术先进,终因方法单一且未与地质很好结合,经钻探验证均无功而终,使白银厂矿田二次再找矿步入了悲观无望的困难境地。

国家“八五”科技攻关课题研究工作,在深部铜矿进行的折腰山矿床深部找矿研究(1995~1997),运用了当今新的“海底火山机构-热卤水循环动力学”学术思想为指导,抛弃了按自然地理区建立火山岩地层作法,运用了适合于火山岩地区及本区实际的火山层序和相序的新原则,重视了火山岩相和火山机构以及火山机构与成矿关系研究,查明了白银厂矿田矿床是海底热卤水对流循环成矿作用的产物,建立了矿床成矿模式,提出了新区缺位矿床和已知矿床500~1000 m深部找矿目标定位预测意见,提出了合理的物探方法技术组合验证意见和钻探验证意见,发现了新的富铜工业矿体,打开了二次再找矿的新局面。

二、近年来白银厂矿田找矿进展

继国家“八五”科技攻关课题圆满完成之后,由白银有色金属公司资助,于1995~1997年开展的《折腰山矿床成矿规律及深部找矿研究》提出的缺位矿床找矿预测和已知矿500~1000 m深部找矿目标定位预测区,经钻探发现了新的工业铜矿体,获相当数量铜金属储量。这些找矿成果使白银厂矿田二次再找矿显示出新的希望。

1.小铁山矿床11~14线深部找矿进展

研究查明,小铁山矿床是受古火山喷口斜坡继承性成岩断裂系统控制的海底热液对流循环成矿作用的产物;矿体主要定位于海底水岩界面之下;矿体具成群产出,分段集中的空间产出特征;在矿床中有两个成矿热液喷流富集中心,即矿床东段的5~9线和西段的11~14线,深部扩大找矿主要应在这两个喷流富集中心地段。选择11~14线地段作为典型代表的定位找矿预测靶区提出作为突破口,除其为一个深部找富铜矿的有利地段外,查明它将更有利于全面认识小铁山矿床地质特征,尤其是对空白区(已知矿体北侧)的认识,为小铁山矿床是白银厂矿田第一大矿床,且还具有相当于矿床目前已探明的铜多金属储量的找矿远景认识提供依据(彭礼贵、任有祥等,1995)。在此基础上,进行了可控源音频大地电磁测深(CSAMT)、高精度重力、大极距激发极化法和地面化探原生晕等物化探方法技术组合测量,提出了钻探工程验证意见书。

1998年,在14线施工的 BZK1 孔孔深872.7 m,于717.03 m见含矿带,至终孔 872.7 m,控制矿带宽155.67 m,见矿体3个,斜厚(宽度)15.35 m,宽度和品位(表4-9),主矿体斜厚度 9.49 m,平均品位(质量分数,下同)Cu 为 1.68%,Pb 为 9.28%,Zn 为l4.05%,Au为4.17×10-6,Ag为 l48.88×10-6,为富含金银富铜多金属矿体。

表4-9 已竣工4个钻孔分析结果表

根据上述资料,提交的《甘肃省白银市小铁山矿多金属矿床西段深部地质普查报告》获铜铅锌333资源量为29.58×104 t,伴生金5.3 t,银210 t,硫46×104 t,潜在经济价值9.78亿元人民币。

加拿大明科公司与白银有色金属公司合资的甘肃科银矿业有限公司也瞄准小铁山矿床11~14线深部找富铜矿体预测靶区,由明科公司在小铁山矿床 13 线 6 中段(1544 m)巷道中施工了三个加密钻孔,以控制13线 BZK2 孔矿带之上矿体分布(图 4-21),所见矿体规模和品位见表4-9。其主矿体(1260 m标高)斜厚10.1 m,平均品位 Cu为 1.53%,Pb为9.32%,Zn为 l6.34%,Au为3.3×10-6,Ag为222.6×10-6,亦属富铜矿体。

综上所述,该预测区经几年的钻探勘查,充分证实该预测区的良好找矿前景,完全可以实现20×104 t预测铜多金属预测资源量。

2.折腰山矿床深部找矿进展

在行之有效的“海底火山机构-热卤水循环动力学”学术思想指导下,在国家“八五”科技攻关专题研究工作基础上,对折腰山这一最具代表性的大型火山喷口型矿床进行深入研究,特别是对矿床成矿断裂系统、矿体(群)的三度空间产出特征和成矿蚀变岩筒的深层次研究,查明矿床受火山喷口通道制约,是其内部 NW向和 NE向两组继承性断裂系统控制海底热卤水对流循环成矿作用的产物;矿体主要定位于海底水岩界面之下;矿体群和成矿蚀变岩筒在空间上呈“鼎式”产出,建立了折腰山矿床三维空间鼎式成矿模式与找矿模式;提出了在折腰山已知矿床的北侧(下沿以北)宽约 200 m(1~13 线)二中段(1595 m)之下,找缺位鼎式的新区找矿预测地段,和已知矿1475 m水平中段以下300~500 m深部2~5线和9~13线两类找矿目标定位预测地段(彭礼贵、李向民等,1998)。

图4-21 小铁山矿床13线深部剖面图

在新区缺位矿床预测地段,即开采卷道下沿主巷道北侧的2~5线、6~7线和9~13线地段,经巷道100 m水平钻探于1535 m、1475 m两个水平中段验证,共发现31个矿体(100 m钻只能控制预测矿化带200 m宽的不足一半),其中工业矿体16个,共厚34.0 m,其中最大矿体为海拔1535 m水平中段的975线矿体,厚9.0 m,铜的平均品位为1.56%。

该矿体经钻探控制,长70 m(图4-22),延深110 m(图4-23),厚9.0 m呈柱状产出,获 Cu工业储量2990 t。根据本矿床柱状矿体延深均在200 m以上,如41 号柱状矿体经开采和工程控制已超过200 m以上,故975 线矿体的延深将大于控制的 110 m,其铜储量将大于2990 t。

上述矿体的发现,且它们成群产出,分段集中,证实折腰山矿床成矿模式和找矿模式是正确的,在前人找矿空白区,对进一步扩大找矿具有重要指示意义。已知工业矿体1475 m水平中段以下300~500 m深部找矿两个预测区,经估算到300 m深处就获铜金属预测资源量为10.45×104 t,并指出在“马鞍桥”无矿地段,在今后开采中不要再投入找矿工程,以节省成本。两类找矿预测区共获铜金属预测资源量10.77×104 t,且具有再扩大的能力,如新区目前仅控制矿化带宽度的不到预测一半,应能发现更多的矿体,就目前发现的矿体而言,仅计算了一个矿体的工业储量,其余均未计算;已知工业矿体深部只估算了1475 m高程之下300 m至500 m深尚有200 m空间未计算,故实际拥有的找矿前景应大于此数。

图4-22 折腰山矿床1535 m中段975矿体平面图(M5为矿体)

图4-23 折腰山矿床1535 m中段下沿主巷道北侧975-3钻孔矿体控制剖面图

归结上述两个矿床的二次找矿成果,可以认为,本轮再找矿为白银厂矿田二次找矿打开了新的局面,显示出新的希望,进入了一个新的阶段。这种新的希望主要表现在两个矿床均在前人找矿空白区发现了新的工业矿体(群),且有与已知工业矿体(群)显示的物化探多种方法相重叠的综合异常体相对比的新的矿致综合异常体存在,是最具扩大找矿希望之地区;二是在已知矿床深部找矿目标定位预测的成功,显示出白银厂矿田具有良好的扩大找矿前景,表明所建立的成矿模式及找矿模式是符合白银厂矿田实际的,为白银厂矿田在新区找寻新的隐伏矿床提供了依据,使找矿步入一个新的阶段。加拿大温哥华明科矿业及金属公司与白银有色金属公司合资建立的甘肃科银矿业有色公司一成立,即在国家“八五”科技攻关专题所提“小铁山矿床11~14线深部找富铜矿预测靶区”投入钻探勘查就是白银厂矿田再找矿进入一个新的阶段的有力证明。

三、对找矿成果的认识

诚如前述,白银厂矿田几十年的找矿和再找矿历程,有成功、有失败,研究这些成功与失败的经验与教训,对于今后的找矿无疑是有益的。

1.找矿思路在找矿中的作用和影响

找矿思路是矿床地质研究者们在一定研究阶段,对某一特定矿床采用的研究思路而获得的矿床形成的主要控制因素和特点的认识在应用于找矿时的概括反映。因此说,找矿思路和找矿的成败是密切相关的,不同的找矿思路就会有不同的找矿结果,这已为国内外同类矿床的成功找勘经验所证实,也在本区找矿实践中得到说明。

2.钻探质量是深部找矿成败的关键

作为深部找矿直接手段的钻探工程,其施工质量的优劣关系到找矿的成败,尤其是500 m以上的深孔。

3.物探方法找矿之经验教训

地球物理和地球化学探矿在当今人类找矿活动中占有重要的地位,尤其是地表和浅部矿愈来愈少,人们面对的是寻找深部隐伏矿的形势下,采用当今先进的物化探方法和技术来进行找矿就更为重要。白银厂矿田从50年代找勘工作起就投入了物化探找矿工作,40多年来投入了电法、磁法、重力、地震和化探等五大类22种方法技术,几乎包含了当时和现今可投入找寻金属矿产的所有方法和技术,其覆盖面积以矿区及外围共350 km2计,上述方法(地震除外)均数倍于这个面积,获得很多物化探异常,投入了相当数量的钻探验证,除国家“八五”科技攻关课题投入的物化探工作有效外,其余均未取得找矿效果。

白银厂矿田从最初的找勘成功,和随后40多年的二次找矿艰难历程,使矿田再找矿陷入“前进无路,后退无据”的悲观局势,以及国家“八五”科技攻关课题研究以来,白银厂矿田二次找矿取得重大进展,在矿床深部及前人找矿空白区发现了新的工业矿体,为矿田再找矿打开新局面,步入一个找矿新阶段。它的成败给人最大的启迪是:必须有一个符合矿田实际的找矿思路,这是找矿成败的关键;选择找矿需要的有关物化探方法技术合理组合;高质量钻探工程是获得找矿成功的重要保证;必须坚持地质、物化探紧密结合,以地质为基础,统一部署,充分发挥物化探先进方法、技术在找矿中的作用,是找矿成功的重要因素。



深孔钻探技术成果概况
答:矿产资源是人类社会赖以生存和发展的重要物质基础,钻探是自人类开发矿产资源采用的重要工程手段和技术方法。在深部找矿工作中,除了要利用更有效的地质理论作指导和应用更先进的物探、化探、遥感等新的探测技术方法外,钻探仍是取得最终成果的最基本的重要探测手段。 7.1.1 深孔钻探的主要技术进步 21世纪以来,我国进入...

物探化探方法在金属矿勘查中的应用情况
答:金属矿产由于矿床类型、生成环境、伴生矿物、元素组合等的不同,表现出的地质特征、地球物理特征、地球化学特征各不相同。因此,在应用勘查技术方法时,除必须研究勘查区的地质、成矿背景外,还要结合勘查区的地球物理特征及地球化学特征,科学合理地选择技术方法及优选物探、化探方法组合。任何一种单纯或单一...

找锰矿用什么物探方法
答:锰矿的物理性质和化学性质一般与围岩没有明显差异,决定了锰矿的勘探难度.尤其是埋深较大、后期改造强烈的矿床,勘探难度更大。所以首先对锰矿成矿类型以及与围岩的物性差异研究是关键,再此基础上选择合适的方法,一般来说锰矿还是与围岩在极化率上还是有些差异的,所以激电方法可以考虑的 ...

物探化探勘查技术面临的问题与发展趋势
答:③地质、物探、化探在深部找矿中,方法的优选组合不够,缺少系统的整装成果且研发力量分散,起点低。④缺少适于大探测深度的高质量、高水平的国产化仪器设备、数据处理解释系统。⑤缺少研发深部探测技术和设备的实验基地。近些年来,物探技术面临的主要问题与发展趋势体现在以下几方面。一是提高对微弱地球...

科学规划合理部署整装勘查攻深找盲实现地质找矿重大突破
答:其次,要进一步将物化探工作作为深部找矿的强有力手段。先进的物、化探技术方法是确定深部含矿性及矿体定位的关键要素,要依靠高精度、高分辨率、大深度的物探技术和各种深穿透地球化学技术来不断满足深部找矿勘查的需要,要在充分发挥好传统的物、化探方法的基础上,不断开展瞬变电磁测量、金属矿地震、可控大地电磁法...

在优选的靶区内找矿的方法组合
答:物探方法在个旧矿区深部找矿中发挥了重要作用。个旧矿区锡多金属矿床的矿(化)体埋深较大,大部分距地表达500m以上,只能采用探测深度较大的技术方法如瞬变电磁法(TEM)、电磁测深法(EH4)等电磁类方法。个旧矿区地表岩性多为碳酸盐岩类,电阻率较高,与锡多金属矿(化)体和矿化花岗岩有明显的电性差异...

找矿模型的作用与功能
答:找矿模型的研究与应用,使人们对某类矿床的特征有一个更系统、更概括、更本质性的了解,减少地质找矿工作的不确定性,提出清晰的找矿思路和方向,有助于合理地选择勘查方法和组合,从而提高矿产勘查效率和效果。找矿模型的特点与功能见专栏 2 -4。 专栏2-3本书所研究的找矿模型 1.黑色金属矿床找矿模型 (1)条带...

找铜矿石要哪些技术?
答:要找铜矿石需要进行矿产勘探,常用的技术包括:1.地质勘查:通过对地质构造特征、地质历史和岩石性质等方面的调查和分析,来确定潜在的铜矿产区。2.物探和地球物理勘查:这种方法可以使用地震波、电磁波、重力进行勘测,以发现地下的矿体和构造特征。3.化探勘查:通过对地质样品的化学成分进行分析来判定矿体的...

地球物理找矿模型的研究与应用
答:(一) 地球物理找矿模型与区域成矿预测 地球物理找矿模型在区域成矿预测中发挥着重要的作用。利用物性参数模型,模拟或实测地球物理场模型,或开展覆盖区和深部地质填图,或开展区域控矿因素研究,把区域控矿地质模型转化为区域地球物理找矿模型,从而识别区域构造、区域控矿地层和深部矿源体,进而确定成矿远景。 图4 -...