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行業(yè)資訊隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)不斷發(fā)展,我國站在了新的歷史起點(diǎn)上,中國特色社會(huì)主義進(jìn)入了新的發(fā)展階段,對我國礦產(chǎn)資源調(diào)查工作也提出了新要求。習(xí)近平總書記發(fā)出了“向地球深部進(jìn)軍”的號(hào)召,為我國現(xiàn)階段礦產(chǎn)勘查工作指明了方向。如何深入理解“向地球深部進(jìn)軍”號(hào)召的精神內(nèi)涵,如何以前瞻性的思路、針對性的對策和具體的工作來向地球深部要資源,是發(fā)揮好中國地質(zhì)調(diào)查局職能,響應(yīng)“向地球深部進(jìn)軍”號(hào)召的關(guān)鍵。
走向深部,向深部要資源,是經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的必然要求
1. 中央及部局有明確的要求
在2016年全國科技創(chuàng)新大會(huì)上,習(xí)近平總書記指出:“當(dāng)前,國家對戰(zhàn)略科技支撐的需求比以往任何時(shí)期都更加迫切”。“從理論上講,地球內(nèi)部可利用的成礦空間分布在從地表到地下1萬米,目前世界先進(jìn)水平勘探開采深度已達(dá)2500米至4000米,而我國大多小于500米,向地球深部進(jìn)軍是我們必須解決的戰(zhàn)略科技問題?!?
李克強(qiáng)總理對找礦突破戰(zhàn)略行動(dòng)五年取得的成果給予了高度肯定:“找礦行動(dòng)取得重大進(jìn)展,應(yīng)予肯定。要繼續(xù)圍繞服務(wù)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展大局,尊重科學(xué)規(guī)律,創(chuàng)新思路和機(jī)制,更有效調(diào)動(dòng)社會(huì)資本力量,加大礦藏特別是國內(nèi)礦藏深勘精查力度,進(jìn)一步提高國家能源資源保障能力”。
原國土資源部部長姜大明指出,國土資源“十三五”科技創(chuàng)新規(guī)劃,制定了以向地球深部進(jìn)軍為統(tǒng)領(lǐng),全面實(shí)施深地探測、深海探測、深空對地觀測和土地工程科技“四位一體”的科技創(chuàng)新戰(zhàn)略,確立了“三深”戰(zhàn)略領(lǐng)域躋身世界先進(jìn)行列、土地科技水平顯著提升的總體目標(biāo)。
自然資源部黨組成員、自然資源部中國地質(zhì)調(diào)查局局長鐘自然在地調(diào)局地質(zhì)調(diào)查創(chuàng)新大會(huì)上提出:“向地球深部進(jìn)軍”要堅(jiān)持以需求和問題為導(dǎo)向,以滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和生態(tài)文明建設(shè)對地質(zhì)工作的需求為己任,著力破解資源環(huán)境和地球系統(tǒng)科學(xué)重大問題。
2. 國家資源安全戰(zhàn)略對能源資源保障需求
近年來,我國地質(zhì)找礦雖取得系列重大成果,但未來5-15年,我國重要能源重要礦產(chǎn)消費(fèi)量持續(xù)為全球最大,對外依存度仍會(huì)在較長時(shí)期內(nèi)維持在較高水平;重要礦產(chǎn)資源靜態(tài)保障年限呈下降態(tài)勢,能源資源安全保障受到嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。2017年,張高麗同志到原國土資源部考察指導(dǎo)工作時(shí)提出:國土資源部一定要牢牢守住國家資源安全的紅線。
全球重要礦產(chǎn)資源的消費(fèi)占比研究表明,我國未來石油、金等礦產(chǎn)消費(fèi)量仍將維持高速增長;鐵、銅、鋁等大宗礦產(chǎn)需求增速自2020年之后逐步趨緩,但仍將長期處于高位。
從全球重要礦產(chǎn)產(chǎn)量占比看,我國石油、鐵礦占比較低,增長相對比較平穩(wěn);銅、鉛、鋅、鋁等礦種產(chǎn)量占比仍在不斷增長;黃金產(chǎn)量占比增加較快。
重要礦產(chǎn)對外依存度方面,國內(nèi)石油、銅等重要礦產(chǎn)消費(fèi)量遠(yuǎn)大于產(chǎn)量,對外依存度仍將維持較高水平;預(yù)計(jì)到2030年,石油、鐵礦石、銅、鋁等礦產(chǎn)的對外依存度分別高達(dá)70%、85%、80%、60%左右。
預(yù)計(jì)到2020年,我國石油、鐵、銅等礦種靜態(tài)保障年限將下降到15年以下;鋅、鋁、鉛、金等靜態(tài)保障年限則將低于10年;2030年,鐵礦石、銅、鋁等重要礦產(chǎn)資源靜態(tài)保障年限將跌至10年以內(nèi),能源資源安全保障受到嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。
3. 深部找礦潛力巨大
我國深部礦產(chǎn)資源潛力依然巨大,向深部要資源切實(shí)可行。根據(jù)全國資源潛力評價(jià)報(bào)告(2014年),我國礦產(chǎn)資源2000米以淺的預(yù)測資源量巨大,重要礦產(chǎn)資源2000米以淺的預(yù)測資源量都在已探明資源量的兩倍以上。例如,2000米以淺預(yù)測資源量與查明資源儲(chǔ)量相比,銻是查明資源儲(chǔ)量的5.3倍;鉛鋅、金4.3-4.5倍;鎢、菱鎂礦、鉻鐵礦、錳、鉬、重晶石為3.5-3.8倍;硬巖鋰、稀土、煤炭、銀、硫鐵礦為3-3.2倍;硼、磷、鐵、銅、錫為2.6-2.7倍;鎳、鉀鹽分別為2倍和2.2倍。
4. 生態(tài)文明建設(shè)對礦產(chǎn)勘查的要求
黨的十八大以來,習(xí)近平總書記一直強(qiáng)調(diào)要“算大賬、算長遠(yuǎn)賬、算整體賬、算綜合賬”。他明確指出,“絕不能以犧牲生態(tài)環(huán)境為代價(jià)換取經(jīng)濟(jì)的一時(shí)發(fā)展”,多次提出“既要金山銀山,又要綠水青山”“綠水青山就是金山銀山”。生態(tài)文明建設(shè)的需求對礦產(chǎn)勘查提出了新的要求,即必須要注重“綠色勘查”。
據(jù)初步統(tǒng)計(jì),國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)共451個(gè),約97萬平方千米。根據(jù)生態(tài)文明建設(shè)的要求,開展“綠色勘查”,就要求礦產(chǎn)勘查工作避讓和退出自然保護(hù)區(qū)。這在一定程度上壓縮了面上找礦的空間,但這也正是深部找礦發(fā)揮其用武之地的契機(jī)。
深部找礦具有以下優(yōu)勢:勘查活動(dòng)主要在地表以下,對生態(tài)擾動(dòng)??;受相同或相似控礦條件的影響,在已有勘查開發(fā)基地的深部發(fā)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)資源的概率大;可以充分利用現(xiàn)有產(chǎn)能、已有探采選設(shè)施,多快好省地進(jìn)行開發(fā)利用;有助于解決制約資源型城市和危機(jī)礦山、老礦山可持續(xù)發(fā)展的困局,穩(wěn)定職工就業(yè)。
我國深部找礦現(xiàn)狀分析
1. 勘探開采深度
目前,國外礦產(chǎn)勘查開采深度超過1000米的礦山有80余座,主要集中在加拿大、南非、美國、澳大利亞等礦業(yè)發(fā)達(dá)國家。其中,深度在1000米~2000米的有60余座,2000米~3000米的有12座,3000米~4000米的有5座,4000米以上的有1座;南非的蘭德金礦(West Driefoven)最大開采深度達(dá)到4530米;印度德干高原的科拉爾金礦錢皮恩里夫礦段最深達(dá)到3260米。我國金屬礦產(chǎn)探采深度總體不足500米,開采深度超過1000米的礦山不足20座。目前,我國開采深度較深的礦床有:河南省秦嶺金礦,1990米;云南會(huì)澤鉛鋅礦,豎井1526米;吉林夾皮溝二道溝金礦1600米(2013年豎井1320米);遼寧二道溝金礦1100米;遼寧紅透山銅礦1100米;河北省金廠峪金礦1100米;膠東地區(qū)乳山、玲瓏等4座超1000米金礦山,分別為1000米、1132米、1188.5米、1263米;安徽冬瓜山銅礦1100米等。這些礦床在深部探獲了大量的礦產(chǎn)資源,展示了老礦山深部找礦的巨大潛力。
近年來,我國礦產(chǎn)勘查的深度也在不斷加大,根據(jù)全國鉆孔數(shù)據(jù)庫(固體礦產(chǎn))資料顯示,全國已經(jīng)完成1000米以上鉆孔約14000個(gè),2000米~3000米鉆孔170個(gè)(煤田勘查14個(gè)、金屬礦產(chǎn)34個(gè),非金屬117個(gè),綜合5個(gè)),3000米以上金屬礦產(chǎn)勘查鉆孔2個(gè),均為膠東地區(qū)金礦勘查鉆孔,分別在三山島斷裂帶和焦家斷裂帶實(shí)施,孔深4006.17米和3266.06米。其中,焦家斷裂帶在2800米以深探獲多層金礦體,是我國目前最深的見礦鉆孔。該孔的實(shí)施,極大地激勵(lì)了廣大地質(zhì)工作者深部找礦的積極性。據(jù)統(tǒng)計(jì),在膠東地區(qū)近年來共計(jì)施工大于1500米深的鉆孔達(dá)183個(gè)。
2. 國家重大地質(zhì)勘查專項(xiàng)取得一系列深部找礦突破性成果
自2004年起,國家先后實(shí)施了“全國危機(jī)礦山接替資源勘查專項(xiàng)(2004~2011)”、“老礦山深部與外圍找礦計(jì)劃項(xiàng)目(2012~2014)”、“全國重要礦集區(qū)找礦預(yù)測二級(jí)項(xiàng)目(2016~2018)”等重大地質(zhì)勘查項(xiàng)目,均有自然資源部中國地質(zhì)調(diào)查局發(fā)展研究中心(原國土資源部礦產(chǎn)勘查技術(shù)指導(dǎo)中心)參與組織實(shí)施或承擔(dān)。2004年~2017年,累計(jì)投入資金69億元。其中,中央財(cái)政資金41億元,地方財(cái)政資金3億元,企業(yè)資金25億元。累計(jì)完成鉆探343.2萬米、坑探45.5萬米。這些項(xiàng)目開展了大量的深部找礦工作,取得了一系列的深部找礦突破性成果,在很大程度上推動(dòng)了我國深部找礦工作的發(fā)展。
(1)老礦山深部找礦新增一批資源儲(chǔ)量
共398座礦山實(shí)施了接替資源勘查,新增資源儲(chǔ)量達(dá)大型及以上規(guī)模礦床63座、中型117座,大中型礦床占實(shí)施礦山總數(shù)的45%。
比如,西藏羅布莎鉻鐵礦深部找礦重大突破。西藏羅布莎鉻鐵礦先后實(shí)施了危機(jī)礦山和老礦山接替資源找礦項(xiàng)目,通過研究羅布莎鉻鐵礦區(qū)含礦構(gòu)造巖相帶與礦體空間分布規(guī)律,配合重磁電綜合解釋,圈定深部找礦勘查區(qū),經(jīng)鉆探驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)隱伏礦體,實(shí)現(xiàn)了鉻鐵礦找礦重大突破。羅布莎礦床于2004年以后累計(jì)新增鉻鐵礦資源儲(chǔ)量約400萬噸,相當(dāng)于前40年累計(jì)查明總和,占全國鉻鐵礦儲(chǔ)量的80%。其中,2012年~2014年在羅布莎礦區(qū)發(fā)現(xiàn)和評價(jià)Cr-80等多個(gè)鉻鐵礦盲礦體,控制礦體長達(dá)160米,斜深300余米,礦體品位40%~55%,礦石類型主要為冶金級(jí)致密塊狀鉻鐵礦;引領(lǐng)企業(yè)跟進(jìn)勘探,提交鉻鐵礦資源量201.77萬噸。在香卡山礦區(qū)發(fā)現(xiàn)Cr-166等6個(gè)鉻鐵礦體,估算鉻鐵礦石資源量25.36萬噸。2018年,全國重要礦集區(qū)找礦預(yù)測二級(jí)項(xiàng)目在羅布莎礦集區(qū)開展深部找礦工作,已有3個(gè)鉆孔探獲稠密浸染狀-致密塊狀鉻鐵礦礦石,僅以見礦孔估算,預(yù)計(jì)新增鉻鐵礦礦石近30萬噸。初步分析認(rèn)為本次發(fā)現(xiàn)的礦體與原香卡山礦區(qū)Cr-168礦體可能為同一礦體,預(yù)計(jì)該單礦體資源量有望超過130萬噸,超過羅布莎礦區(qū)Cr-80礦體,成為羅布莎礦床乃至國內(nèi)第一大鉻鐵礦單礦體。
又比如,廣西銅坑錫多金屬礦深部找礦重大突破。全國危機(jī)礦山接替資源勘查專項(xiàng)通過實(shí)施廣西南丹縣銅坑錫礦接替資源勘查項(xiàng)目,通過以理論創(chuàng)新指導(dǎo)找礦,通過對礦床成因模式和成礦結(jié)構(gòu)面的研究,認(rèn)為應(yīng)注重對“硅鈣面”和層控型礦體的探索,施工鉆探開展深部找礦,在深部新發(fā)現(xiàn)層狀矽卡巖型礦床:新增鉛鋅、銅、錫金屬量287.56萬噸,銀2199噸,相當(dāng)于5個(gè)大型規(guī)模礦床
(2)新發(fā)現(xiàn)2處國家級(jí)資源基地
通過國家地質(zhì)勘查項(xiàng)目的實(shí)施,發(fā)現(xiàn)礦床和新增資源量,促進(jìn)形成了大興安嶺南段錫多金屬礦和西秦嶺金礦兩處國家級(jí)資源基地。其中,在大興安嶺南段維拉斯托、拜仁達(dá)壩、紅嶺等多個(gè)礦床實(shí)施了接替資源勘查項(xiàng)目,新增錫50多萬噸,改變了我國一直以來錫礦的勘查開發(fā)“南重北輕”格局;在西秦嶺地區(qū)大水金礦(格爾珂金礦)、早子溝金礦等礦床開展接替資源勘查,新增金資源量200多噸,累計(jì)達(dá)到近600噸,有望成繼膠東之后,我國最具潛力的金資源基地。
(3)多個(gè)重要礦集區(qū)深部發(fā)現(xiàn)了新礦種新類型
通過深部找礦,在遼東礦集區(qū)、內(nèi)蒙古赤峰北部礦集區(qū)、山東牟乳礦集區(qū)、河南小秦嶺礦集區(qū)、湖南坪寶礦集區(qū)、云南瀾滄礦集區(qū)、廣東大寶山礦集區(qū)等礦集區(qū)深部發(fā)現(xiàn)了新礦種新類型。例如,在云南瀾滄鉛鋅礦深部,新發(fā)現(xiàn)了厚達(dá)696米鉬礦,新增資源儲(chǔ)量相當(dāng)于5個(gè)大型鉬礦;在湖南黃沙坪鉛鋅礦深部,發(fā)現(xiàn)厚達(dá)336米厚鎢錫鉬鉍礦,新增資源儲(chǔ)量相當(dāng)于8個(gè)大型鎢錫礦。
(4)找礦空間從地下500米拓展到2000米
以往我國的礦產(chǎn)勘查深度基本上在500米以淺,通過多輪的國家勘查項(xiàng)目的實(shí)施,將找礦空間擴(kuò)展至地下2000米。2004年以來,全國固體礦產(chǎn)最大勘查深度為1400米;2006年,危機(jī)礦山專項(xiàng)在山東三山島金礦實(shí)施的鉆孔ZK56-4,孔深2060.5米,是我國首個(gè)突破2000米的固體礦產(chǎn)勘查鉆孔。據(jù)統(tǒng)計(jì),接替資源勘查項(xiàng)目在全國共實(shí)施2000米以深鉆孔3個(gè),1500米~2000米鉆孔22個(gè),1000米以淺鉆孔295個(gè),對推進(jìn)我國的礦產(chǎn)勘查從500米以淺到地下2000米功不可沒。
3. 深部找礦理論創(chuàng)新與技術(shù)進(jìn)步
(1)創(chuàng)建了“三位一體”的勘查區(qū)找礦預(yù)測理論
眾所周知,礦產(chǎn)預(yù)測主要分區(qū)域礦產(chǎn)預(yù)測和勘查區(qū)找礦預(yù)測,前者被稱為中小比例尺預(yù)測(≤1∶5萬比例尺),主要目的是提交找礦遠(yuǎn)景區(qū);后者被稱為大比例尺預(yù)測,主要目的是部署探礦工程、揭露礦體位置。自20世紀(jì)80年代以來,國內(nèi)外創(chuàng)建并研究和總結(jié)出了許多區(qū)域礦產(chǎn)預(yù)測理論方法。如趙鵬大院士等提出的“三聯(lián)式”數(shù)字找礦與定量預(yù)測評價(jià)礦產(chǎn)預(yù)測理論方法,王世稱等提出的“綜合信息預(yù)測方法技術(shù)”,朱裕生和肖克炎提出的“GIS礦產(chǎn)預(yù)測方法技術(shù)”等。然而,大比例尺礦產(chǎn)預(yù)測的概念則是到20世紀(jì)80年代我國開展“成礦區(qū)劃”工作時(shí)才提出的。當(dāng)時(shí)并沒有十分明確的內(nèi)容,一直以來,也未形成一個(gè)整體的理論研究體系。追溯我國礦產(chǎn)勘查歷史,在20世紀(jì)50~70年代,我國主要借鑒前蘇聯(lián)的做法,通過1∶20萬區(qū)調(diào)、1∶20萬區(qū)域化探、航空磁測和區(qū)域重力測量等手段獲得基礎(chǔ)資料,再通過區(qū)域性工作直接發(fā)現(xiàn)礦產(chǎn)地,或者通過物探和化探異常查證工作發(fā)現(xiàn)礦產(chǎn)地。自20世紀(jì)80年代開始,隨著全國第二輪區(qū)域化探掃面工作的進(jìn)行,掀起了以水系沉積物測量信息為主的找礦熱潮。這一時(shí)期,絕大部分礦產(chǎn)地是經(jīng)過化探異常查證后發(fā)現(xiàn)的。直至20世紀(jì)末,我國礦產(chǎn)勘查基本以發(fā)現(xiàn)地表或淺部礦床為主。進(jìn)入21世紀(jì)以來,在工業(yè)化和城鎮(zhèn)化高速發(fā)展的帶動(dòng)下,我國又掀起了新一輪礦產(chǎn)勘查高潮。隨著勘查工作程度的提高,礦產(chǎn)勘查領(lǐng)域正在發(fā)生歷史性的轉(zhuǎn)變——從以尋找地表礦或淺部礦為主逐步轉(zhuǎn)向?qū)ふ译[伏礦和深部礦。
以葉天竺教授為核心的研究團(tuán)隊(duì),依托指導(dǎo)危機(jī)礦山、老礦山等國家重大找礦專項(xiàng)的寶貴找礦經(jīng)驗(yàn)和生動(dòng)礦床實(shí)例,在對國內(nèi)幾十個(gè)典型礦床成礦機(jī)制和找礦預(yù)測模型研究的基礎(chǔ)上,創(chuàng)新性地提出了一套以“成礦地質(zhì)體、成礦構(gòu)造與成礦結(jié)構(gòu)面、成礦作用特征標(biāo)志”為核心的“三位一體”勘查區(qū)找礦預(yù)測理論,填補(bǔ)了我國勘查區(qū)找礦預(yù)測的空白,也使深部找礦有了新的理論和方法“利器”。
該理論以勘查區(qū)找礦為出發(fā)點(diǎn),以成礦作用內(nèi)因(元素的地球化學(xué)特征)和外因(地質(zhì)作用類型)為切入點(diǎn),提出了勘查區(qū)找礦的地質(zhì)方法解決方案,破解了信息不對稱前提下二維轉(zhuǎn)三維的找礦預(yù)測難題,最大限度地降低了找礦標(biāo)志的不確定性,顯著提高了找礦預(yù)測可信度,為我國勘查區(qū)找礦領(lǐng)域提供了系統(tǒng)的方法體系。
以該理論為指導(dǎo),我們可以將勘查區(qū)深部找礦和已知礦山深部找礦定義為:以巖石學(xué)、礦物學(xué)、地球化學(xué)和礦床學(xué)等理論為指導(dǎo),以1∶1萬~1∶2000大比例尺巖性構(gòu)造蝕變地質(zhì)填圖為基礎(chǔ),通過成礦地質(zhì)體、成礦構(gòu)造和成礦結(jié)構(gòu)面、成礦作用特征標(biāo)志研究,構(gòu)建勘查區(qū)找礦預(yù)測地質(zhì)模型,結(jié)合應(yīng)用物探和化探綜合方法,推斷礦體賦存位置,通過工程施工,發(fā)現(xiàn)并查明工業(yè)礦體的專門性工作。近年來,老礦山找礦、整裝勘查區(qū)和礦集區(qū)找礦工作的實(shí)踐證明,在勘查區(qū)找礦或已知礦深部勘查工作中,按照此理論和方法,能夠顯著提高預(yù)測成功率。
該成果在國內(nèi)已廣獲業(yè)內(nèi)專家和一線技術(shù)人員的認(rèn)可。陳毓川院士評價(jià):“該成果為深部找礦提供了系統(tǒng)的方法體系,實(shí)現(xiàn)了深部找礦重大突破?!钡栽I菏吭u價(jià):“該項(xiàng)工作改變了我國重要礦集區(qū)深部成礦特征的傳統(tǒng)認(rèn)識(shí),對我國華北陸塊北緣、西秦嶺、黔西南等成礦區(qū)帶金礦床類型及成礦機(jī)制等方面取得突破性認(rèn)識(shí),并將該理論作為我國重要的原創(chuàng)性礦床學(xué)三大理論之一。”裴榮富院士評價(jià):“該項(xiàng)工作開拓了我國深部找礦空間,引領(lǐng)全國深部找礦熱潮,推動(dòng)了深部找礦的戰(zhàn)略性轉(zhuǎn)折?!蹦壳?,該理論與方法被自然資源部中國地質(zhì)調(diào)查局最新的1∶5萬礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查技術(shù)規(guī)范所吸納?!犊辈閰^(qū)找礦預(yù)測理論與方法》專著也已被選入中國地質(zhì)大學(xué)、中國科學(xué)院大學(xué)等高校研究生教材。
(2)深部礦產(chǎn)探測技術(shù)方法進(jìn)步
技術(shù)是制約礦產(chǎn)勘查深度的重要因素。近年來國內(nèi)外在深部礦產(chǎn)探測技術(shù)方法上取得了顯著進(jìn)步。國外有學(xué)者采用將直流(DCIP)電法與電磁探測技術(shù)結(jié)合起來,以期達(dá)到較大的探測深度(2000米)的同時(shí)又取得較高的分辨率。從發(fā)展大深度探測技術(shù)角度,國外大力發(fā)展金屬礦地震技術(shù)。該技術(shù)在探測南非層控礫巖型金礦、追蹤層控鉛鋅礦深部延伸等方面發(fā)揮了很好的作用,探測深度可以達(dá)到3000~5000米,這是目前深部資源勘查深度最大、分辨率最高的技術(shù)。國外先進(jìn)的吊艙式時(shí)間域航空電磁技術(shù)的探測深度在500~800米,航空重、磁的探測深度一般小于500米。我國經(jīng)過“十一五”、“十二五”的努力,在一些核心技術(shù)上取得突破,比如,在寬頻電磁傳感器、大功率電磁觀測等方面取得重要進(jìn)展,化探方面探索研發(fā)了鉆孔原生暈預(yù)測方法、“深穿透”地球化學(xué)方法。同時(shí),凝聚了一批研發(fā)力量,使我國初步具備從“并行”到“領(lǐng)跑”的技術(shù)研發(fā)潛力。
通過近些年的危機(jī)礦山、老礦山等國家地質(zhì)找礦專項(xiàng)的找礦實(shí)踐,我國也研發(fā)了一系列適合礦區(qū)復(fù)雜條件下的關(guān)鍵技術(shù)。眾所周知,深部礦之所以難“找”,關(guān)鍵在于兩個(gè)方面:一是礦區(qū)復(fù)雜地質(zhì)條件下,探測方法對目標(biāo)地質(zhì)體的識(shí)別有效分辨率問題,即如何在各種復(fù)雜地質(zhì)體的影響下提取到深部目標(biāo)地質(zhì)體的特征,并準(zhǔn)確識(shí)別;二是礦區(qū)復(fù)雜人文條件對探測方法的干擾問題。如何解決這些問題,才是檢驗(yàn)探測技術(shù)方法有效性的關(guān)鍵所在,而非僅僅是該技術(shù)方法理論上能夠“探的深”就行。例如:①2006年,危礦找礦項(xiàng)目首次采用直升機(jī)大比例尺低飛磁測技術(shù),解決了地面建筑、高壓線、選礦設(shè)備等因素引起的干擾問題。②首次研制了井-地磁測反演技術(shù)(SWMI3D),開發(fā)了井-地人機(jī)交互系統(tǒng)軟件,探測深度推進(jìn)到2000米。③采用重力、磁法、電法組合技術(shù)進(jìn)行深部找礦,在吉林紅旗嶺銅鎳礦區(qū)采用重力、磁法圈定巖體,電法探測礦體,并根據(jù)探測成果布設(shè)鉆孔,成功在800米深驗(yàn)證見礦。④研發(fā)了大功率抗干擾電法儀KGR-1,并在全國多個(gè)地區(qū)進(jìn)行了試驗(yàn)和應(yīng)用,證實(shí)該儀器能夠在強(qiáng)電磁干擾環(huán)境下具備一定的適用性。⑤強(qiáng)調(diào)按照“精細(xì)設(shè)計(jì)、精細(xì)施工、精細(xì)解釋”的方法開展物探工作,做到“三精細(xì)”將是決定物探在深部找礦工作中取得成功的關(guān)鍵。
4.深部找礦面臨的問題
(1)理論和探測技術(shù)方法的局限性
盡管我國已經(jīng)誕生了多個(gè)原創(chuàng)性礦床學(xué)和找礦預(yù)測理論方法,包括陳毓川院士等專家的“成礦系列”理論、翟裕生院士的“成礦系統(tǒng)”理論、葉天竺等專家的“三位一體”勘查區(qū)找礦預(yù)測理論方法,以及趙鵬大院士等專家的“三聯(lián)式”數(shù)字找礦與定量預(yù)測評價(jià)礦產(chǎn)預(yù)測理論方法、王世稱等專家的“綜合信息預(yù)測方法技術(shù)”、朱裕生和肖克炎的“GIS礦產(chǎn)預(yù)測方法技術(shù)”等預(yù)測方法,對于不同地區(qū)和不同類型的礦產(chǎn)勘查都有其各自的適用性。成礦理論和預(yù)測方法雖然取得重大進(jìn)展,但對于不同礦種和成礦類型的礦集區(qū),仍需要深入了解地質(zhì)運(yùn)動(dòng)深部過程、成礦作用及時(shí)空規(guī)律,對于需要精準(zhǔn)定位的深部找礦工作,更需要精細(xì)刻畫礦床深部三維結(jié)構(gòu),精準(zhǔn)把握重要成礦地質(zhì)體、成礦構(gòu)造和成礦結(jié)構(gòu)面的空間位置、形態(tài)展布和變化;探索成礦作用特征標(biāo)志和流體活動(dòng)范圍。
物化探探測技術(shù)方面:盡管很多方法技術(shù)的理論探測深度看起來足夠深,但在面臨我國金屬礦產(chǎn)存在的地質(zhì)條件復(fù)雜、目標(biāo)地質(zhì)體不明確和礦體不穩(wěn)定、品位低、體積小等問題時(shí),其有效性大打折扣,顯得捉襟見肘。因此,仍需針對我國礦產(chǎn)資源地質(zhì)特點(diǎn),有針對性地進(jìn)行儀器和技術(shù)方法組合的研發(fā)。
(2)找礦空間壓縮,找礦難度增大
生態(tài)文明建設(shè)對礦業(yè)生產(chǎn)和礦產(chǎn)勘查都提出了更高的要求,礦產(chǎn)勘查工作將全面退出自然保護(hù)區(qū)和生態(tài)脆弱區(qū)。這在一定程度上壓縮了找礦空間。有些工作區(qū)工作程度高,經(jīng)過多年工作,露頭礦、淺表礦、易找礦都已基本探明,必須進(jìn)入到深部找礦突破階段,但深部找礦線索不明,方向不清,久攻不破,取得找礦突破難度很大,開展深部找礦風(fēng)險(xiǎn)極高。
(3)人文環(huán)境干擾強(qiáng)
深部找礦“由淺入深”、“由已知到未知”,還面臨著已有礦山人文環(huán)境的干擾問題。例如礦業(yè)生產(chǎn)高壓電、運(yùn)輸軌道、電纜、采空區(qū)等往往會(huì)對物探測量和數(shù)據(jù)解釋造成巨大干擾,礦業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生的尾礦、污水、民采堆浸等對化探造成干擾,都極大影響了深部探測工作的準(zhǔn)確性。此外,由于礦政層面存在深部鉆探工程對于礦權(quán)的要求,導(dǎo)致很多項(xiàng)目受制于礦權(quán),深部鉆探工程難以實(shí)施。例如某礦區(qū)就存在著上部標(biāo)高為一家企業(yè)所有,而下部為另一家所有的情況。類似因礦權(quán)而限制項(xiàng)目工作的情況,雖可向自然資源管理部門申請協(xié)調(diào),但于項(xiàng)目層面實(shí)施起來確系麻煩甚多,也無明確的規(guī)章條文對此類狀況進(jìn)行指導(dǎo)。
(4)深部找礦成本增高
開展深部找礦工作,不僅技術(shù)難度增大,需要更好的儀器、更多的人力和時(shí)間成本,也需要更高的經(jīng)濟(jì)成本。礦產(chǎn)資源與生俱來帶著“經(jīng)濟(jì)”的概念,深部找礦并不僅僅是找后備資源,更多是為了找經(jīng)濟(jì)的可采選的“工業(yè)礦體”,為企業(yè)創(chuàng)造效益,為國家工業(yè)建設(shè)添動(dòng)力。特別是如今,企業(yè)是礦業(yè)的主體,中央資金和項(xiàng)目要想起到引領(lǐng)和拉動(dòng)作用,就必須以尋找經(jīng)濟(jì)礦體為目標(biāo)。而對于礦產(chǎn)品價(jià)格走低環(huán)境下、儲(chǔ)備資源情況又每況愈下的企業(yè)來說,深部找礦的成本更高、風(fēng)險(xiǎn)更大。
(5)人才隊(duì)伍有待提高深部找礦意識(shí)和水平
隨著找礦工作的重心從區(qū)域找礦和淺表找礦轉(zhuǎn)向深部找礦,一線地勘單位的人才隊(duì)伍也應(yīng)進(jìn)行觀念轉(zhuǎn)變和知識(shí)水平的提高。部分隊(duì)伍仍然停留在以往“通過區(qū)域性工作直接發(fā)現(xiàn)礦產(chǎn)地,或者通過物探和化探異常查證工作發(fā)現(xiàn)礦產(chǎn)地;通過進(jìn)一步大比例尺物化探圈定異常,并直接施工工程驗(yàn)證;或根據(jù)已有礦體產(chǎn)狀按照工程間距進(jìn)行控制追索”的老一套找礦思維上。有必要進(jìn)一步加強(qiáng)理論學(xué)習(xí),掌握先進(jìn)的模型找礦和預(yù)測方法。
推動(dòng)深部找礦的建議
1. 優(yōu)化深部找礦選區(qū)
根據(jù)當(dāng)前礦產(chǎn)勘查工作面臨的形勢,要提高礦產(chǎn)勘查集中度,加強(qiáng)深部勘查。一是礦產(chǎn)勘查全面退出自然保護(hù)區(qū)。二是向大型礦產(chǎn)勘查開發(fā)基地、礦集區(qū)和整裝勘查區(qū)集中。三是向自然資源部中國地質(zhì)調(diào)查局開展礦產(chǎn)勘查前期工作后發(fā)現(xiàn)的有大型特大型資源潛力的礦床深部和外圍集中。這些地區(qū)具有以下優(yōu)勢:工作和研究程度高,有詳實(shí)的各類地物化遙資料可以應(yīng)用;適用于礦集區(qū)或者礦床的理論和技術(shù)方法相對比較成熟;基本建立了找礦地質(zhì)模型。深部找礦工作不能從零開始,以往工作為深部找礦打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
2. 充分利用大數(shù)據(jù)等現(xiàn)代信息技術(shù)
在重要礦產(chǎn)勘查開發(fā)基地及重要礦集區(qū),充分利用好已有的探采成果,堅(jiān)持“從已知到未知,由淺入深”的原則,把有關(guān)信息進(jìn)行綜合分析,綜合研究,通過三維建模技術(shù),精確刻畫深部各類地質(zhì)體,進(jìn)行成礦立體空間預(yù)測,預(yù)測深部礦體位置。在自然資源部中國地質(zhì)調(diào)查局實(shí)施的公益性基礎(chǔ)性地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目中,要充分發(fā)揮信息化技術(shù)的作用,建立好數(shù)據(jù)庫,為深部礦產(chǎn)勘查工作提供更好的資料轉(zhuǎn)化服務(wù);建設(shè)好“地質(zhì)云”平臺(tái),做好資料共享和服務(wù),使社會(huì)勘查主體和礦業(yè)企業(yè)都能享受到一流的地質(zhì)信息技術(shù)紅利。
3. 充分發(fā)揮好理論和模型找礦的作用
要充分發(fā)揮好理論和模型找礦的作用,尤其是加強(qiáng)勘查區(qū)找礦預(yù)測理論與方法已經(jīng)建立的25種找礦預(yù)測地質(zhì)模型在深部找礦工作中的應(yīng)用。這25種找礦預(yù)測地質(zhì)模型是根據(jù)中國典型的礦床類型所建立的實(shí)體化找礦預(yù)測地質(zhì)模型,涵蓋了我國最重要的幾種成礦作用類型。例如硅鈣面熱液交代型多金屬礦床地質(zhì)模型、“上脈下體”的鎢錫礦二元結(jié)構(gòu)模型等,這些模型具有鮮明的中國特色,符合我國特殊的地質(zhì)背景、地史和成礦作用過程,也具有很強(qiáng)的實(shí)用性。
4. 創(chuàng)新、研發(fā)、推廣適合中國特色的深部找礦技術(shù)
技術(shù)方法是透視深部的“眼睛”,技術(shù)方法創(chuàng)新是深部勘查的“鑰匙”。深部信息只有通過技術(shù)方法去獲取,預(yù)測結(jié)論也只能利用技術(shù)方法去驗(yàn)證。加強(qiáng)物化探資料的整理、研究和物化探異常的精細(xì)解釋推斷,提取物化探異常中隱含的深部礦化及地質(zhì)信息,建立物化探異常與地質(zhì)因素之間的聯(lián)系,發(fā)揮物化探方法對深部勘查的指示作用。
結(jié)合我國礦床特征,加強(qiáng)深部探測技術(shù)、鉆探技術(shù)的創(chuàng)新和研發(fā),力求方法技術(shù)在復(fù)雜礦床應(yīng)用的可靠性和準(zhǔn)確性,充分發(fā)揮物探技術(shù)方法在深部找礦中的作用,研發(fā)推廣使用大深度、抗干擾、高分辨率的物探技術(shù)。一是物探方法選擇和使用必須確保物性前提。二是充分發(fā)揮物探“間接找礦”在深部找礦工作中的應(yīng)用,即目的不僅僅是為了直接尋找礦體,更多情況下是根據(jù)地質(zhì)模型“探明”各類地質(zhì)體和地質(zhì)構(gòu)造。三是充分利用已有的坑道、鉆孔,研發(fā)和使用井中物探或坑中物探技術(shù)?;郊夹g(shù)方法方面,總結(jié)一套適用于不同地區(qū)深部礦產(chǎn)預(yù)測的地球化學(xué)方法,建議:一是在基巖出露構(gòu)造發(fā)育地區(qū),開展構(gòu)造地球化學(xué)測量;二是在礦山深部,依托原有工程,開展原生暈地球化學(xué)測量;三是在外來運(yùn)積物覆蓋區(qū),開展深穿透地球化學(xué)和氣體地球化學(xué)測量等。鉆探技術(shù)方面:一是要把鉆探技術(shù)作為深部找礦最重要的手段,不但商業(yè)性的工作要投入鉆探工作,國家公益性、戰(zhàn)略性的礦產(chǎn)勘查也要加大鉆探工作量;二是推廣利用鉆進(jìn)深度大、模塊化、輕便化、經(jīng)濟(jì)環(huán)保的鉆機(jī);三是利用坑內(nèi)鉆,在已有深度上進(jìn)一步加深。
5. 進(jìn)一步創(chuàng)新找礦新機(jī)制
找礦突破戰(zhàn)略行動(dòng)實(shí)施以來,通過不斷踐行“公益先行、商業(yè)跟進(jìn)、基金銜接、整裝勘查、快速突破”地質(zhì)找礦新機(jī)制,充分激發(fā)調(diào)動(dòng)了包括資金、技術(shù)、利益各主體以及管理等各類勘查要素的積極性,形成了生動(dòng)良好的礦產(chǎn)勘查局面。因此,在深部找礦方面,更應(yīng)該發(fā)展和創(chuàng)新礦產(chǎn)勘查新機(jī)制,充分調(diào)動(dòng)和發(fā)揮各勘查要素的積極性。
中國地質(zhì)調(diào)查局要充分發(fā)揮好基礎(chǔ)性、公益性、戰(zhàn)略性先行作用,圍繞重點(diǎn)礦種和重要成礦區(qū)帶加強(qiáng)基礎(chǔ)性地質(zhì)工作統(tǒng)籌部署,開展礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查、潛力評價(jià)。在整裝勘查區(qū)、重要礦集區(qū)開展大比例尺的成礦預(yù)測、勘查示范以及關(guān)健重大地質(zhì)問題的攻關(guān)等,為社會(huì)、礦業(yè)企業(yè)做好公益性服務(wù)。各省廳發(fā)揮好找礦第一責(zé)任人的作用,地方各級(jí)自然資源主管部門建立相應(yīng)工作制度,通過建立多部門聯(lián)動(dòng)工作機(jī)制,統(tǒng)籌各類勘查資金,協(xié)調(diào)解決找礦工作中遇到的具體問題,處置成果,協(xié)調(diào)利益分配等。企業(yè)發(fā)揮好找礦主體的作用,通過競爭,引入優(yōu)勢企業(yè)開展風(fēng)險(xiǎn)勘查和商業(yè)性勘查,加大投入,盡快實(shí)現(xiàn)突破;勘查程度的提高將反過來帶動(dòng)研究程度的提高。地勘單位要發(fā)揮好找礦主力軍的作用。地勘單位是我國特有的找礦隊(duì)伍,是寶貴的財(cái)富。增強(qiáng)地勘單位的市場影響力,全面實(shí)現(xiàn)地勘單位地質(zhì)工作產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí),要不斷提升其自身實(shí)力和科技水平,提高核心競爭力。構(gòu)建礦產(chǎn)勘查開發(fā)利益共享機(jī)制,調(diào)動(dòng)地勘單位積極性。
礦產(chǎn)政策層面,應(yīng)當(dāng)允許和鼓勵(lì)國家投入進(jìn)入已設(shè)礦權(quán)范圍內(nèi)開展深部找礦預(yù)測。探索國家與市場共同投資的礦產(chǎn)勘查制度,采取后補(bǔ)助、PPP或風(fēng)險(xiǎn)基金等多種舉措,持續(xù)保障礦產(chǎn)勘查的強(qiáng)度。明確公益性、戰(zhàn)略性找礦項(xiàng)目的工作性質(zhì),減少找礦成果資源處置時(shí)與民爭利、與企業(yè)爭利,從而提高企業(yè)找礦積極性。
6. 加強(qiáng)深部找礦人才隊(duì)伍建設(shè)
通過組織實(shí)施找礦突破戰(zhàn)略行動(dòng)、承擔(dān)全國危機(jī)礦山接替資源找礦專項(xiàng)及老礦山深部和外圍找礦,目前我們已經(jīng)逐步形成了一支由部礦產(chǎn)勘查技術(shù)指導(dǎo)中心專家牽頭,地質(zhì)高校、科研院所教授以及一線地勘隊(duì)伍專家參與的深部找礦預(yù)測團(tuán)隊(duì)。建議從部局層面,充分依靠這一專家團(tuán)隊(duì)的技術(shù)優(yōu)勢,激活和保持其活躍性,為深部找礦項(xiàng)目論證、實(shí)施指導(dǎo)護(hù)航。
針對深部找礦需求,以各省一線勘查專家為主組建監(jiān)審指導(dǎo)專家組,開展野外現(xiàn)場指導(dǎo),會(huì)診深部找礦疑難問題,為礦山企業(yè)和地勘單位答疑解惑。
開展多層次多形式深部找礦理論技術(shù)培訓(xùn)、專題研討,徹底改變礦產(chǎn)勘查隊(duì)伍以物化探掃面圈定異常,檢查異常,實(shí)現(xiàn)找礦發(fā)現(xiàn)的傳統(tǒng)模式,建立以先進(jìn)找礦預(yù)測理論為指導(dǎo)的現(xiàn)代化、信息化的深部找礦人才隊(duì)伍。