矿产资源概略研究的方法问题

作者&投稿:桂劳 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
矿床学研究内容和方法~

矿床学研究内容通常可概括为研究矿床的特征及其形成条件、形成作用与过程时空分布及其控制因素。前者即阐明矿床的成因,后者即查明矿床的分布规律。矿床学正是围绕着这些问题的提出和解决不断发展起来的。
现代矿床学已包括以下一些相对独立而又互有联系的研究领域。成因矿床学或称矿床地质学讨论矿床成因和分布的基本理论问题。金属矿床学研究各种金属富集成矿条件及矿床类型。非金属矿床学研究各类非金属矿产形成条件和矿床类型。矿相学在显微镜下研究金属矿石的矿物组成和微观组构。区域成矿学主要是通过分析区域成矿背景,阐释成矿作用演化和矿床分布规律。还有矿床地球化学是矿床学与地球化学的边缘学科,从 20世纪30~40年代开始把地球化学理论和方法应用到矿床研究以来,显著地扩展了矿床研究的广度和深度。
矿床研究工作一般是结合着矿床的发现、勘查与开采过程而进行的。研究一个具体矿床的工作内容大体包括以下方面:①区域地质特征,矿床在区域地质构造分区中的位置,该地区的沉积作用、岩浆作用,构造发展和成矿的有利背景。②矿区地质特征,区内的岩石、构造类型和特点,矿床的产出条件及分布。③矿体的产状和形态及其空间位置的控制,矿体内外矿化特征变化的查明。④矿石的类型,矿石的组成和组构,有用组分的存在形式,影响矿石质量的因素。⑤综合研究,矿床成因和类型的确定,矿床的评价。在不同工作阶段中研究的内容有所侧重,在矿床寻找和发现初期,着重研究区域和矿区与成矿有关的基础地质问题,对该地区成矿条件作出远景评价。在矿床勘查阶段,研究工作更多地围绕矿床本身。通过详细的地质工作和各项勘探工程所取得的资料数据的整理分析,总结矿床的特点并作出对矿床的工业评价。在勘查工作进程中以及开采过程中也常常需要针对生产中遇到的问题进行某些专题性研究工作。总的来说,矿床研究始终是围绕这两个中心,一是尽可能获取矿床成因信息,二是取得充分的矿床评价的资料和数据。
矿床研究内容的多层次性和综合性,要求多种矿床研究方法的相互配合与补充。矿床研究要应用矿物学、岩石学、地层学、构造地质学等各基础学科的理论和方法。当然,更要应用和发展矿床地质学、矿相学这些矿床学自身的理论和方法。随着矿床地球化学已成为研究矿床不可缺少的内容,许多借助现代分析测试技术进行分析对比的矿床地球化学研究方法已得到迅速发展和广泛应用。下面对野外现场地质研究和实验室研究重要方法及特点作一概略介绍。
野外或现场地质观察研究:在收集和研究前人工作成果资料的基础上进行工作区地质路线和重点地段的踏勘调研,实际了解区域地质特点及成矿条件。对矿区内地表露头和揭露矿体的各种勘探工程、钻孔岩心进行全面的观察和描述,同时采集各类标本、样品,并作系统的编录,为进一步实验室研究准备材料。
地质填图是区域和矿区地质研究的基本方法,一般区域地质图采用中比例尺,矿区地质图采用大比例尺。随着矿床类型的不同,进行中大比例尺填图时都带有专门地质测量的性质。如针对沉积岩区、火山岩区、侵入岩区、构造简单或构造复杂地区都有相应的岩石学研究和构造测量与解析等不同研究内容和方法特点。
利用各种类型勘探工程成果补充地面地质观察研究是矿床地质研究的重要特点和优点。经过合理选择和精心布置的探槽、浅井、坑道及钻孔,揭露和控制了矿体的分布和产状形态变化。在山地工程的工作面上和对钻孔的岩心进行详细观察、素描和描述,并系统采样分析,确定矿体边界,并获得对矿石类型、特征与质量变化的了解。整理各项工程资料,编制出适当比例尺的坑道平面图,勘探线剖面图,以及纵剖面图等地质图件,这些图件是获得对矿床从局部到整体的认识和客观反映矿体特征以及正确进行矿床评价的基本依据。
实验室研究:包括传统的岩石学、矿相学方法和有了很大发展的包裹体研究方法以及在现代分析测试技术基础上发展起来的矿床地球化学研究方法。
岩石学和矿相学:在透射光和反射光显微镜下研究矿区岩石和矿石的类型、矿物组成和组构特点,确定矿物共生组合和生成顺序,划分成矿阶段,查明一些矿物的赋存状态,以及测量矿物颗粒大小和交生关系等影响矿石加工工艺的性质。显微镜下观察一方面弥补了肉眼观察尺度的限制,另一方面又为作进一步微区、微量组分研究指示方向,它是一个重要的中间环节。
矿物包裹体研究:包裹体研究是在矿床研究中早已应用的方法之一,近年来有了很快的发展,这里包裹体指的主要是矿石中某些矿物内部的气液相包裹体,它们是当矿物形成时被捕获在其晶体缺陷中的少量成矿流体。这类包裹体多数<100μm,在显微镜和冷、热台上研究改变温度时气液相包裹体的变化可测得或计算出成矿时的温度、压力,也可以测定其盐度、密度、PH值、氧化还原指标等。借助新的技术也已能够进行包裹体内微区微量成分分析和流体的稳定同位素组成的分析,而获取到更多的成因信息,包裹体研究是现在研究成矿流体最直接有效的方法之一。
现代分析测试技术方法的应用:在一般岩矿鉴定基础上,针对某些特殊需要还可以选择应用光谱(发射光谱、吸收光谱、拉曼光谱)、极谱(汞电极极谱)、质谱(气体质谱和固体质谱)、色谱(气相色谱、液相色谱)、能谱分析(如中子活化法),确定有关岩石和矿物的化学成分,包括微量成分和矿物微区的成分。也可以选择利用 X射线分析、热分析、电子显微镜分析(透射电镜、反射电镜及扫描电镜即电子探针)和矿物谱学(红外、核磁共振、穆斯堡尔谱等)研究其结构和原子价态,有的也涉及矿物成分。
现代分析测试应用到研究地球化学以来已经积累了大量的各类数据,对这些数据进行了整理研究和统计计算,已经大大丰富和深化了对各种地球物质的化学组成、化学作用和化学演化规律的认识。矿床地球化学研究方法主要就是通过分析测试取得研究对象分析测试的结果后与已有数据、已建立起来的规律性进行对照和比较,作出有关成矿物质来源、成矿物理化学条件等的判别与解释。现在应用最多的是微量元素研究和同位素研究。
微量元素研究:微量元素一般是指地壳中丰度较小、主要以类质同象或混入形式存在于主元素矿物或岩/矿石中的一些元素,各种金属矿物内有不同的微量元素组合,例如铅锌矿石内有Cd、In、Ga、Ge、Se、Te、T1,钨锡矿石内有Nb、Ta、Sc、Te、Bi、In、稀土元素等。已知在内生和外生成矿作用过程中微量和常量元素出现一定的演化序列,微量元素与相关常量元素的比值可作为地壳物质演化与成矿作用的标志。一些矿物或共生的矿物对微量元素的含量可用作地质温度计。研究地区岩石和矿石中微量元素含量与已经计算出来的地球层圈、各类岩浆岩、沉积岩中微量元素丰度值的比较可用于成岩成矿物质来源的探索和构造环境的推断。特别是稀土元素中14个元素的含量经标准化后作出的REE配分型式以及稀土元素总量、重稀土元素的比值、Eu 和Ce元素组成与标准的偏离(δEu,δCe)等参数都已用于判别成矿物质来源、成矿过程物理化学条件。
同位素研究:首先稳定同位素地球化学研究能获得许多成岩成矿信息。应用硫化物硫同位素组成与陨石硫作标准的对比(δ34S)可以判断硫的来源,区分出陨石硫、海相硫酸盐型硫、生物硫或其间的过渡类型。应用氢、氧同位素组成与大洋水标准对比(δD、δ18O)可获得成矿流体水的类型和来源,区分出是大气降水、盆地地下水、地层水、变质水与岩浆水等。同样,利用碳酸盐矿物中的δ18O、δ13C也可以判别流体的起源与演化。成矿系统中硫和碳同位素结合起来研究可以确定成矿流体的温度和fo2、fs2、fco2等物理化学参数及矿石沉淀机理。一些硫化物矿物对的同位素组成也可作为地质温度计。
同位素年龄测定是应用放射性同位素衰变的基本原理,确定岩石和矿物形成时间的方法。一个计时的同位素系统包括放射性母体和稳定子体。研究工作主要是对选送样品分析得到的数据进行整理、计算和作图,得出其年龄值。要根据矿床类型选择适合的测定对象和测定方法,如岩浆矿床可以用同时形成的含矿围岩确定;铀矿床可用晶质铀矿等矿石矿物用 U-Pb法测定;稀土矿床用独居石进行 Th-Pb或 Sm-Nd法测定得出准确成矿年龄;对硫化物矿床可用其中的黄铁矿进行Re-Os法和40Ar-39Ar法测定;方铅矿进行矿石铅-铅法测年。有的矿床也可以用成矿期间蚀变矿物进行测年。另外,要考虑不同成矿时代的矿床用不同的测定方法。如元古宙以前的矿床用 Sm-Nd全岩等时线法,晚元古代至古生代矿床用Rb-Sr全岩等时线法较好,新生代以来的矿床可用40Ar-39Ar 法、K-Ar法。现代成矿作用时代研究用14C法。
在矿床研究方法中,还应该提到成矿作用实验研究和热力学研究,这些研究显然更具有理论研究的意义。矿床学文献中早已引用了一些建立在实验基础上的各种热力学相图,用以说明成矿作用发生的物理化学条件和地质地球化学机理。现在的实验研究就内容来看,不仅研究金属元素在岩浆和热液中的行为,而且已研究了挥发性组分在岩浆分异作用中和非岩浆成因低温成矿作用中的行为与成矿的关系。由于矿床形成的复杂性和长期性,很难完全进行实验模拟,因此实验地球化学研究结果只是近似的,其应用是有条件的。此外,由于成矿作用实验研究需要特殊的实验设备和条件,其应用受到很大的限制。随着成岩成矿模拟实验的发展,矿物热力学数据的不断积累,可以用矿物组合的热力学数据作为已知条件,用计算方法获得有关矿物组合平衡温度、压力与逸度、酸碱度及氧化还原电位之间的函数关系式,并绘制出温度-压力、温度-逸度或酸碱度-氧化还原电位的矿物平衡相图,从而取得矿床形成物理化学条件某些定量或半定量的数据。现在,热力学研究在成矿流体性质、金属元素迁移和沉淀条件与机理、矿物组合的平衡关系、流体-岩石相互作用等方面都已取得了很好的成果。

一、“三步式”矿产资源潜力评价方法
“三步式”矿产资源评价方法是美国USGS目前推荐使用的一种未发现矿产资源的潜力评价方法,它在1975年就开始探索(Nokleberg,2002),在20世纪90年代形成较为完善的方法体系,并在美国本土矿产资源评价中作为标准方法得到使用。我国学者赵鹏大等(1994)较早介绍了该方法。“三步式”(THREE-PART)评价方法按英文翻译应该是赵鹏大翻译的“三部式”,但它确实又是有先后顺序的3个有机部分。USGS修正的“三步式”评价方法框架图如图1-1。
美国地质调查局Warren J.Nokleberg在“Metallogenic analysis as an integral part of themineral resource assessment”项目中对MA与QMRA方法给予了深入的剖析。正如图1-1所述,“三步式”评价方法包括3个大的步骤:

图1-1 修正的USGS三步式评价方法图

1)圈定成矿远景区带;
2)估计成矿远景区带的可能矿床个数的分布;
3)使用世界范围的预测矿种类型的标准品位吨位模型,进行资源潜力的定量估计。
在上述三步中,最重要的是第一步。在该步工作中Warren J.Nokleberg又给出6点具体工作步骤,包括:
1)定义关键标准术语;
2)编制地质构造建造地图;
3)系统描述和研究地区矿床特征模型,以期总结评价区可能的矿床类型;
4)归纳和总结矿床模型和找矿模型;
5)圈定含有已知矿床、矿点的成矿远景区;
6)根据总结的成矿区带找矿模型圈定未发现已知矿床的远景区。
在圈定成矿远景区带方面又有两种不同的方法,即以上述6项工作为基础的矿床成因模型法和信息合成综合的定量评价方法(图1-2)。在信息合成综合的定量评价方法中他们既使用特征分析和证据权法,又使用了非线性神经网络技术,从而提高预测评价的精度和灵活性。
从上述说明,我们可以发现三步式矿产资源评价并不是一个什么全新的评价方法,它不过是一些有效方法的集成组装。我国在20世纪80~90年代广泛开展的二轮成矿远景区划和中大比例尺成矿预测中同样广泛使用综合信息矿产资源成矿规律编图、综合信息找矿模型建立和基于蒙特卡罗计算机定量模拟等,而且在使用综合信息进行区域三维立体成矿规律研究方面是走在前面的。但有两个成果是值得我们借鉴的:①一致的区域构造建造编图;②标准的矿床模型和品位吨位模型。以往我们在开展资源定量评价中往往是使用地区的品位吨位模型,这样一个地区一个结果,而且产生“领导资源量”,研究矿床模型的专家往往不太介入具体的评价预测资料分析工作,使模型和预测相对脱节。

图1-2 基于信息合成综合定量评价

二、“三步式”矿产资源潜力评价方法构造建造编图问题
各种成矿学说都表明矿床不是自来之物,它与一定地质环境和地质建造有关。“导致矿床的产生,特别是内生矿床的成矿作用是地壳历史发展的统一而复杂作用过程的一个方面,它在其历史发展过程中,与地质作用其它方面即沉积作用、构造运动、岩浆活动和变质作用有着最密切的关系。矿化作用可以而且应该从其历史发展和与地壳地质发展作用过程的所有其它方面相互联系的角度进行研究”(毕利宾)。前苏联学者从地质建造出发强调矿床是地壳不同大地构造(地槽、地台、岩浆构造活化)发展演化的结果,一定矿床是特定的地质构造产物,不同构造建造单元的矿床产出类型有根本区别。在地槽发展早期主要是铜、镍、铁等矿床,而在地槽晚期则主要是与岩浆活动有关的中、低温多金属矿产。在地台区沉积盖层金属矿床主要是层控低温矿床和一些与碱性岩有关的矿产。以板块成矿学说为代表,欧美地质学家也十分强调一定大地构造环境对矿床的控制作用,他们主要采用将今论古方法,根据现代大洋洋脊、岛弧火山及大陆裂谷等不同成矿环境来认识地质历史发展过程中不同成矿地质构造环境。著名的斑岩铜矿及与海底火山作用有关的黑矿被认为是大洋板块俯冲的结果,非洲南德特大型金铀矿床则认为是古老克拉通成矿环境的产物,而一些大型金刚石矿床被认为是大陆裂谷环境的产物。查·赫奇逊在《大地构造环境与成矿作用》一书中较系统地论述了各种构造环境成矿作用,可以看出尽管不同成矿学派的出发点不同,但都强调构造环境对矿床生成起着制约作用。
成矿地质构造环境编图在“三步式”资源评价中占有极其重要的地位,是进行各种预测最基本的出发点。一方面通过编图可以认识研究一定的构造环境分区、构造环境地质建造的演化以及相关的矿产的可能分布;另一方面在标准的矿床模型中,构造环境是一个重要的圈定成矿远景区的标准准则。在“三步式”资源评价中构造环境底图目前已相当精细,不仅要反映大的构造分区,如地台、克拉通、岛弧等,还要表达不同构造环境的物质组成(李锦轶)。在地质底图中还应表达矿床模型涉及的标志单元,如在注意区分认识区域不同地质环境成因California低硫石英脉矿床评价中,在编图中重点表达了低区域变质的沉积火山岩建造、成矿建造及成矿建造系列(Singer,Cox)。
三、“三步式”矿产资源潜力评价方法多元勘查信息综合应用问题
Warren J.Nokleberg(2002)指出在成矿地质底图编制中应该加强多元勘查信息的解译和应用。地球物理、地球化学和遥感等勘查技术获取的信息对隐伏地区矿产和深部构造、岩体的识别有重要作用。
地球化学预测起始于前苏联,主要研究一定区域内成矿作用元素及其组合在时间和空间上的分布特点。目前地球化学预测主要有求异方法和综合方法。求异方法主要是在考虑地质背景前提下充分研究各种地球化学异常的性质、研究评价地球化学异常的性质结构,进而选出最有利的异常区。综合方法主要是充分利用区域地球化学资料研究元素在不同地质建造中的表现形式,分析区域成矿地球化学规律进而进行地化预测。这两种分析预测途径都是可取的,它们对提高预测水平十分有效。
地球物理预测主要是通过研究地球物理异常与分析矿床与地球物理场关系两个方面进行。对于某些特殊类型的矿种(铁、放射性铀矿等)直接研究地球物理异常无疑是十分有效的预测方法。在矿区利用井中电磁波法能够圈定某些漏掉的有色金属矿体,激发极化法和视电阻率法是矿区寻找金属矿体的有效方法。然而在区域预测中对大多数矿床来说地球物理预测法永远只是一种间接预测方法。由于地球物理方法的“穿透性”特点,它能够提供有效的深部隐伏地球物理大地构造信息,通过物探资料能够分析地质建造结构、深部变化、界面等。各国学者都十分注意利用地球物理信息进行成矿分析。在前苏联安德列耶夫认为负重力异常与地槽带相对应,而正异常则与地台区相对应,并得出在正重力异常有铜、金矿床,在负重力异常有锡、钨矿床;穆石敏根据地球物理资料研究了中国华北大地构造特点,并进行了矿产初步预测;王懋基通过地球物理资料研究认为钨-锡成矿与岩石圈低密度有关,表现为重力低,而铅锌矿化主要在重力异常梯度带上。更多的地质学家强调利用地球物理资料研究区域地质构造发展演化特点,特别是利用地球物理信息的穿透性,识别大量的隐伏构造,研究各种构造的相互依存关系,研究构造的规模大小、延深、期次、序次等,并与区域成矿作用研究结合起来,查明成矿时各种构造(包括隐伏构造)进而开展区域成矿预测。例如王世称在华北地台金矿预测中就广泛利用航磁重力信息,研究金矿资料体的磁场、重力场特征,并以此建立综合信息找矿模型。
随着高分辨率航天仪的出现,遥感信息预测也愈来愈受到人们的重视。由于遥感信息的穿透性和总和性特点,对区域成矿线性构造、环形隐伏构造识别特别有效,无疑地遥感航天预测可以通过研究区域构造的(特别是线性构造)展布及构造复杂程度(等密度图)与矿产分布关系来进行科学预测。近来美国、加拿大利用遥感信息直接预测找矿取得了经验,他们主要是利用红外波段(1.65μm及2.2μm、Tm5及Tm7)对矿化蚀变进行显示,Tm5对铁矿化有强烈的反映作用,而Tm7 波段对热液矿化、泥质粘土却有强烈的吸收,这样利用Tm5/Tm7可以较好判别有强烈热液蚀变的矿化显示。
地球化学、地球物理、遥感预测的预测标志因素具有明显多解性,据美国矿产局调查,10万个化探异常与矿点、矿床之比为100∶4∶0.7,可见化探异常出现受许多非矿化因素制约,例如有剥蚀水平、地表景观影响等。地球物理异常的多解性更为人所知,电磁波法异常不仅与富矿、漏矿有关,也可能与一些富水断层有关。遥感信息Tm5/Tm7图像矿化指标却受到不同岩性、植被强度的影响。因此这些方法与地质预测的有机结合以及这些异常标志的及时验证对预测是至关重要的。为了减少这种物化遥信息使用的多解性带来的风险,王世称多年总结的以地质直接信息为先验前提,科学进行综合信息矿产资源编图方法是一种可行的方法。
四、“三步式”评价定量方法的几个问题
1.关于使用远景区矿床个数问题
在“三步式”评价中未发现的矿产资源潜力数量=远景区可能的矿床个数×该类型的矿床品位×该类型矿床吨位,品位和吨位可以由标准矿床模型得到,但远景区矿床个数却是需要估计的。我们发现估计矿床个数与我们国家经常使用的直接用回归方法或逻辑信息法预测资源量同样困难。就此问题我们在研究中向Singer求教,我们的问题是这样的:
Dear Dr Singer:
I have study your data of Chinese porphyry deposits.I found these may have some question.First some deposit type may be skarn type, secondly there are too many deposits in Tibet that are not important.I have a question about three parts methods,the number of deposits in the tracts is the same difficulty to estimate with the metal resource.Why not estimate the metal resource directly,do not use number×grad×tonnage?
Singer的回答是:的确估计矿床数和估计资源量同样是一件困难的事,但使用品位吨位模型可能对估计资源量的经济评价有一定的参考。
2.关于TRACT问题
在矿产资源定量评价中,评价预测单元划分是一项重要工作,通常单元有网格单元(GRID)、地质单元(IGU)、靶区(TARGET)等概念,在“三步式”评价中使用了“TRACT”,究竟“TRACT”是什么级别的成矿远景区?Warren J.Nokleberg(2002)有较明确的解释。TRACT是受某特定构造事件控制的(如岩浆弧、碰撞带等)可能产生一组有成因联系的矿床组合的区域,相当于MA分析的BELT。TRACT边界可以是重要的构造边界或含矿岩系范围,在TRACT外不太可能有该类型矿床存在,边界是非规则的。和我国成矿区带比较,BELT相当于我国3~4级成矿区带,因此TRACT评价是一种小比例尺的战略评价工作。
3.品位吨位模型问题
Singer给我们提供了世界标准斑岩铜矿品位吨位数据。我们使用MRAS软件进行了对比研究,发现我国斑岩铜矿品位吨位模型的统计分布和世界斑岩铜矿一样,都服从正态分布。但如果使用世界斑岩铜矿作为MARK3软件的模型样本则估计的铜矿资源量较使用我国模型高一倍。由此我们向Singer提出我国斑岩铜矿品位吨位模型和世界不一样,Singer提出了品位吨位模型研究3点意见:小于4.5Mt矿石的斑岩铜矿不应该进入模型;所有2km2的铜矿储量要加起来;要进行T检验。
4.经济成本滤波器模型
在矿产勘查市场经济社会,矿产的市场价格对矿产资源量的估计有一定的影响,市场价格上升使降低一定的品位也可能产生采矿利润。经济成本矿产资源评价在北美研究得较为深入,Harris有专著论述,从文献看USGS已在MARK3软件中加入了经济成本滤波器模块,但目前还没有相关的文献可以参考。经济成本滤波器模型可用图1-3表达,可以看出研究此类问题还需要知道目前哪些矿床由于经济原因不能开采,在我国目前还没有这方面的材料,所以本次对该问题研究较少。

图1-3 矿产资源评价经济成本滤波器概念模型

5.专家系统和数字矿床模型
数字矿床模型是本项目首次提出的新概念(见本项目2001年工作设计)。在此之前赵鹏大提出了数字找矿模型,该概念内涵是应用定量方法建立矿床与多元地质信息的关系,和本项目提出的数字矿床模型有一定区别。在立项时主要提出建立铜、金矿床的数字知识库,主要是参照了澳大利亚地质调查局Lesley Wyborn等(1995)编写的在已知矿床不多的地区运用GIS进行矿产资源勘查评价的模型,试图将专家系统与GIS技术结合起来。2002年在USGS的网页上正式见到Singer领导的资源评价项目组提出的Digital Deposit Model研究方向。
澳大利亚地质调查局Lesley Wyborn等首先从成矿系统(图1-4)出发在专家系统知识基础上,使用ARC/INFO平台开发了相应的评价方法。其工作原理如下:
(1)第一步
在这个“矿化系统”中总结了澳大利亚矿床的知识,将其作为区域“矿化系统”的组成部分,形成某种类型矿床必要的关键因素,并在GIS中可用数字图形条件表示。矿床首先应被考虑为区域到矿田不同尺度的“矿化系统”,然后分解成局部的、矿田的、区域的不同尺度图形条件。对于矿床生成的必要条件(如氧化流体、温度、母岩组分),必须转化为能够为GIS所能表达的特征(如蚀变带、变质组分、交代岩体类型等)。在一个“矿化系统”范围内,就有可能运用矿床模型发现更多的矿床,特别是与已知矿床类型相同的矿床。

图1-4 矿床知识库的成矿系统模式库

(2)第二步
开发高质量的地学GIS应用数据库系统,将上述图形表示的地质条件转化为可查询的属性。
(3)第三步
开发对上述GIS系统进行分析的资源潜力评价的方法系统。该方法系统并不依赖要求已知矿床要达到一定的数目,因此综合分析的结果可看作是一种统计依据。已开发的GIS分析技术有3种不同的、但又互为补充的方法:第一种方法体系实际上是基于已知矿床或矿化系统特征的数字化数据库的专家系统;第二种体系是用户可交互式圈定有潜力地区的分布图;第三种方法对已知矿化区(或被考虑有潜力的异常区)的周围区带进行研究,然后确定在GIS所有图层内这些区带的具体地方表示。
上述基于地质模型金属成矿分析方法的关键问题是怎样将矿床模型在计算机上进行表达,怎样将矿床模型知识与GIS空间数据库联系起来。只有当数字化地图及数据库被有效地建立,只有当矿床模式的矿化系统以可图示化标准来表达,而不是用温度值、压力和流体化学表示时,在GIS平台上发展的方法学才不会受局限。
根据上述思路我们总结了本次数字矿床模型的研究思路,即开发定矿床类型、定矿床远景区位置和远景区成矿有利性优选的数字矿床模型评价系统。
自从USGS 1980年首次研制成功PROSPECTOR斑岩铜矿专家系统,并找到斑岩钼矿以来(Duda等,1981),矿床勘查评价专家一直十分重视矿床专家系统的研究工作,1986、1994年MacCammon又将Singer等建立的全球86个标准矿床模型的知识库数字化。当前,将GIS技术、地学空间数据库与专家系统结合仍然是矿产资源评价的重要热点研究方向,根据专家知识从海量GIS空间地学数据库挖掘有用信息是今后地学信息技术发展的重要方向。

矿产资源概略研究,是指用地质勘查阶段所获得的地质信息对资源的禀赋收益能力所进行的评价。即以内生经济性为主,外部经济性为辅的评价。评价的最主要成果是获得原地储量。下文阐述的问题有四:其一是开展概略研究阶段的经济评价办法的起因,其二是采用资源地质信息进行经济评价的可行性,其三是如何进行概略研究(即概略评价的方法),其四是概略评价方法的可操作性。

1.开展概略研究阶段的经济评价办法的起因

煤田地质系统开展概略研究阶段的经济评价办法的起因是:1987年由国家计委、国家经委和全国储量委员会颁发试行了《矿产勘查各阶段矿床技术经济评价暂行规定》;接着地质矿产部下发了《矿产普查—详查阶段矿床技术经济评价实施细则》,规定自1988年1月1日起,矿产普查、详查和勘探(精查)三个阶段应当分别开展矿床技术经济评价工作,并规定矿产资源地质报告的第九章对资源进行技术经济评价。由于经济评价工作以往均是在获得相应地质成果的基础上由矿山设计部门进行评价,因此研究一套适合地质勘查阶段的经济评价办法成为十分迫切的任务。本书提出的概略研究办法,在1999年作者的专著《煤炭资源评价探析》中首次提出,又在2001年《中国煤炭资源有效供给能力态势分析》一文中加以补充和完善,是属于在地质勘查阶段进行经济评价的方法,它一方面与地质勘查工作内容不同,另一方面又与地质勘查工作相衔接,同时还可以由地质勘查单位完成。

2.采用资源地质信息进行经济评价的可行性

下面以煤炭资源为例,对使用地质勘查信息进行评价的可行性予以说明。煤炭工业部技术咨询委员会于1992年开展的“矿井综合评价及分类”研究中,应用层次分析法建立了评价指标体系,对各指标的相互关系及重要程度,通过理论分析和专家调查相结合而确定,进而得出“影响煤矿投入产出因素权重系数示意图”(图5-1)。从图中可知:①影响投入的因素中,地质因素的权重值是0.79;②影响产出的因素中,地勘阶段获得之信息的权重值是0.50;③在总的投入产出的影响因素中,地质勘查阶段获得之信息即地质因素的权重值占总值的0.70。因此,在地质勘查阶段进行技术经济评价,其可靠性可达70%。因此可以说,用地质勘查阶段所获得之煤炭资源信息,来评价其开采的经济性,其结果是可信的。

图5-1 影响煤矿投入产出因素权重系数示意图

3.概略评价的方法

概略研究工作的承担部门与可行性研究的承担单位有很大的不同,概略研究工作一般是由地质勘查单位来完成,而可行性研究一般是由设计部门或国家承认的具有相应资质的单位来完成。这个问题的重要性在于:一是地质勘查单位有能力并有资格开展资源经济评价,通过评价认识矿业权的价值,进而维护自己的权益;二是以地质勘查阶段获得的资料为基础,经概略研究可以快速获得矿产资源的原地储量,进而提高国家宏观调控的效率。因此制定概略研究的方法则成为问题的关键。煤炭地质部门从1995年开始对此问题进行研究。通过研究煤炭资源的经济运行规律,将煤炭资源地质信息中与开采效率相关的内容,经综合评判且按复杂程度将其分为一、二、三、四、五等。通过对现有数百个生产矿井等别与开采成本、等别与矿井生产能力、设计产能与投资以及煤质与价格等实际资料进行统计分析,建立定性和定量经济评价模型,进而制定了《煤炭资源地质勘查阶段技术经济评价方法(草案)》,即本书补录中所列之《煤炭资源概略评价办法》。

4.概略评价方法的可操作性

2001年煤炭地质总局在《中国煤炭资源有效供给能力态势分析》的研究报告中提出了《煤炭资源地质勘查阶段技术经济评价方法(草案)》。自2002年起,先后有云南省、黑龙江省、安徽省、河北省、重庆市、四川省、河南省、贵州省等省市,运用这种方法开展了全省(市)的和矿区的煤炭资源的有效供给评价,2006~2008年国土资源部委托中国煤炭地质总局开展的“首批煤炭国家规划矿区资源评价”课题研究工作,也使用此办法。实践证明这个办法简单易行、操作性强,评价结果可信度较高。



矿产预测的目标任务、程序及工作内容
答:中国地质调查局围绕矿产资源评价工作于2003年连续推出了矿产资源评价工作三套“方法技术”:“区域成矿研究方法技术”、“矿产预测评价方法技术”、“(全国分省)矿产资源调查评价数字化图件编制指南”。上述专著全面系统地介绍了矿产预测方法技术,解决了应用GIS技术进行矿产预测的操作问题。通过培训使工作人员全面掌握矿产预测...

区域调查的类型
答:其目的是详细查明和研究有关地质状况并作出相应的评价。以上仅以常规的方法对地质调查进行概略分类,但实际上地学调查的领域和类型还有多种。20世纪80年代后期,地质工作重心已由资源型转向为资源-环境型,以服务社会多样化需求。在此种情况下,与区域地质调查同时进行或有所侧重的专项调查类型如环境、生态、...

矿产勘查工作分几个阶段?
答:为矿山建设设计确定矿山(井田)生产规模、产品方案、开采方式、开拓方案、矿石加工选治工艺,以及矿山总体布置等提供必需的地质资料。开展概略研究,估算推断、控制、探明资源量;也可开展预可行性研究或可行性研究,估算可信、证实储量。参考:《固体矿产地质勘查规范总则》GB/T 13908-2020 ...

矿产勘查任务及内容
答:1) 预查是通过对区内资料的综合研究、类比及野外初步观测,及少量的工程验证,初步了解预查区内矿产资源远景,提出可供普查的矿化潜力较大地区,并为发展地区经济提供参考资料。2) 普查是通过对矿化潜力较大地区开展地质、物探、化探工作和取样工作,以及可行性评价的概略研究,对已知矿化区作出初步评价,...

矿产储量分类要素及其内容设置
答:(3)我国1999年颁发的《固体矿产资源/储量分类》(以下简称“99分类”),有经济可靠性、可行性评价工作、地质可靠程度3个要素;经济可靠性划分为经济的、边际经济的、次边际经济的、内蕴经济的4个档次;可行性评价工作划分为可行性研究、预可行性研究、概略研究3个档次;地质可靠程度划分为探明的、控制的、推断的、预测的...

非金属矿产资源量/储量的分类系统
答:内蕴经济的是仅通过概略研究做了相应的投资机会评价,未做预可行性研究或可行性研究,由于不确定因素多,无法区分其是经济的、边际经济的,还是次边际经济的。 经济意义未定的仅指预查后预测的资源量,属于潜在矿产资源,无法确定其经济意义。 二、矿产资源/储量分类 1.储量 经过详查或勘探,达到了控制的和探明的程度,在...

(三)几点说明
答:1.新《规范》的储量估算示意图(以某高岭土矿产为例)如图所示该高岭土矿床已经达到详查阶段,后经补勘:1)如对该矿床仅进行过概略研究:探明的资源量为图中的331,控制的资源量为图中的332,推断的资源量为图10中的333;2)如对矿床可行性评价得出的结论是次边际经济的,图中的331则表示为2S11...

执行三个非金属矿勘查规范应注意的一些问题
答:《固体矿产资源/储量分类》(GB/T 17766—1999)国标发布以后,随着《固体矿产地质勘查规范总则》(GB/T 13908—2002)、《高岭土、膨润土、耐火粘土矿产地质勘查规范》(DZ/T 0206—2002)、《冶金、化工石灰岩及白云岩、水泥原料矿产地质勘查规范》(DZ/T 0213—2002)及《玻璃硅质原料、饰面石材、石膏、温石棉、硅灰...

固体矿产资源储量核实报告中有关矿床开发经济意义研究的编写意见
答:作者简介:刘国仁,原财政部国企资产研究中心副主任,研究员,矿产储量评估师。 2007年2月6日国土资源部印发了《固体矿产资源储量核实报告编写规定》(国土资发[2007]26号)(以下简称《规定》),对资源储量核实报告的编写作出了比较明确的规定。为更好地理解和把握规定中的具体要求,现对《矿床开发经济意义研究》的编写提出...

中国地质科学院矿产资源研究所
答:中国地质科学院矿产资源研究所作为中国地质调查局直属的事业单位,既是国家科技创新体系的重要组成部分,又是中央公益性地质调查队伍的主体力量和重要技术支撑。主要开展矿床地质、地球化学、地球物理、成矿规律、成矿预测、矿产勘查新理论新方法、矿产资源调查评价、矿产资源战略和可持续发展研究,以及重大矿产资源科学问题研究...