谭 荣

江西省地质矿产勘查开发局九一六大队,江西九江 332100

1 深部矿产资源勘探与开发的现实意义

自改革开放以来,我国社会经济快速发展,为了适应国民经济发展需求,矿产资源供需形势发生了重大变化,具体表现为以下两个方面。

1.1 解决矿产资源制约国民经济发展的需要

自社会主义市场经济体制在我国确立以来,国民经济快速发展。特别是在全面小康社会建设背景下,工业化和城镇化步伐加快,矿产资源消费需求持续快速增长。这导致了当前关系国计民生的一些重要矿产资源,类似于煤炭、石油、钾盐等大宗矿产难以满足需求。由于贫矿多,选矿难,致使当前我国矿产资源后备储量严重不足,对外依存度提高[1]。矿产资源供需形势的严峻性迫切需求加强深部矿产资源的勘探与开发。

1.2 提高我国矿产资源抵御外来风险能力的需要

在全球经济一体化发展形势下,国际范围内的矿产资源领域的合作更加紧密,由此也引发了矿产资源的竞争。如何保护本国矿产资源安全以应对社会经济发展的需求,以成为各国共同关注的问题。可见,如何科学、高效地进行深部矿产资源勘探及开发,指定符合本国的矿产资源管理战略,这对保护社会主义市场经济发展和全面小康社会建设都具有重要意义。

2 深部矿产资源的产出特征分析

提高深部矿勘查与开发的成效,离不开对深部矿特征的研究。在当前的技术条件下结合已有的经验,主要是从识别深部矿产资源信息的途径入手。鉴于深部矿床埋藏于地表下一定深度范围内,现有的科技水平和实际操作的技术条件有限,难以获取其准确信息。但我们可以从以下两个方面来把握其主要特征。

1)深部矿产资源矿化信息的一般规律:深部矿产资源往往深藏于地下,其地理信息一般都较少地有体现,这无疑加大了对其进行勘探与开发的难度。从现有的深矿探矿经验来看,深矿的形成主要有两种情况:一是矿床原始形成于浅部地表,由于地理条件的变化,现今藏于深部;而另一种情况是其矿床形成原始深度大,至今仍深埋在地表下。因此,由于其形成是由同种成矿作用控制,在原始产出特征方面表现出极大的相似性,而与埋藏的深度无关。基于这种认识,我们认为,类型相同的浅部矿和深部矿,其产出特征差异性来自于多方面因素的耦合;

2)地区不同、地理位置不同,深部矿的产出特征不同。在前文分析深部矿产资源的形成一般规律来看,比如而原始形成于浅部但现今位于深部的矿床一般与特定时代的地层,岩层以及沉积构造等因素关系密切。但这些信息都是微弱的,需要综合数据的采集和成熟理论的应用分析。那幺在现有技术条件下,深部矿产资源用什幺方法,何种技术手段来进行开发,是当前技术创新的努力方向。

3 现有技术条件在深部矿产勘探中的应用和不足

自人类认识到矿产资源的利用价值以来,矿产资源的勘探与开发技术得到了长足的进步与发展。随着现代科学技术水平的发展,各种新技术与新方法在深部矿产资源的勘探与开发实践中得以尝试与探索。

3.1 当前深部矿产资源勘探与开发中的主要技术方法

1)经验找矿:即一些经验丰富的找矿人,通过他们自身积累的经验及经验的可靠性来找矿。在工业社会时期,这种找矿方法为人类社会经济发展起到了重要的推动作用[2]。在科技水平快速发展的今天,这种方法在一定的范围内还在应用,如哈默斯利铁矿(澳)和石英山(美)巨型斑岩钼矿的发现。但很显然这种方式在对深部矿产资源勘探中表现出极大的局限性;

2)方法找矿:“方法找矿”是指使用各种技术方法来达到找矿。具有代表性的方法有:

(1)勘查地球物理方法:该方法涉及到技术种类繁多,如今已发展为一门专业的学科。(见图1)。在当前深部找矿需求的推动下,传统的勘查地球物理技术方法在向与现代信息技术整合方向的发展;

图1 丫他金矿16线综合剖面图

(2)勘查地球化学方法:该方法找矿效果显着,典型的勘查地球化学模型见图2。目前为了解决找矿深度和特殊景观条件下应用效果的问题,在技术手段方面主要从提高精度、分辨能力和深穿透能力方面着手,开发大面积地球化学填图技术、各类深穿透化探技术,进行成矿成晕模式、高效航空化探、新参量型地球化学晕等的应用研究,为深部矿产资源的开发开辟了新的前景;

(3)航空航天遥感技术方法:该方法在找矿中获得较快的发展,在深部矿产资源开发实践中也得到了较好的应用。其技术方向是提高遥感器的空间分辨率上,开发并广泛应用了成像光谱仪,多维信息合成、谱像模型建立与模式识别等技术。

图2 为鄂东南阳新岩体硅卡岩型铁铜矿的地质—地球化学模型

3)理论找矿:自20世纪70年代前后,成矿理论和模式有了突破性的进展,从而极大地提高了理论找矿的成功率。比如当前很多深部矿体都是在老矿区和已知矿带上发现的(见图3)。如我国西城铅-锌矿、新疆土屋斑岩铜矿及新疆图拉尔根铜-镍矿找矿取得重大突破,就是鲜明的一例。

图3 锡铁山地区隐伏矿床找矿模式综合预测示意图

O3tna—下部基性—酸性火山碎屑岩沉积岩组;O3tnb—中基性火山碎屑岩组;Mb—大理岩;Seqsd—绿泥石英斜长片岩;Seqdc—绢云石英片岩;D—紫色变泥质粉砂岩;P1dk-达肯大板群;F—断层

3.2 现有技术方法在深部矿产资源勘探与开发中的不足

前文论述的不同技术方法都取得很好的找矿效果,但鉴于深部矿产资源勘探与开发中的不确定性,就始终都存在着找矿技术方法的研究问题。这种不足主要表现在以下几方面:

1)深度找矿缺乏成熟有效的技术。从当前矿产资源勘探的深度来说,世界上最深的兰德金矿已达4 000m,而一般的也在1 000m左右。相比之下,我国矿产资源的开采深度一般是约500m,最深的红透山铜-锌矿的采深已达1 100m。因而当前的技术条件和理论找矿的应用都面临着诸多的难题;

2)找矿理论和技术方法的应用研究存在局限性。从找矿的实践来看,物探异常存在着“干扰”和“多解性”。化探异常除矿体之外,岩性变化、各类蚀变都可以引起异常。导致在具体的找矿实践中带来了诸多的难题与项目开发风险。比如我国着名的白银厂铜矿区,40多年来进行了各种技术攻关,但很遗憾至今有任何重要突破。从总体上讲,失败的情况远远超过成功的事例;

3)缺少能综合利用各种找矿方法的专业技术工作者。深部矿产资源勘探与开发,往往需要各种技术的尝试与攻关,因而需要能综合利用各种找矿方法的技术人员。只有把找矿理论研究和生产实践以及学科发展之间有效地融合起来;才能完成和发展“一体化”的勘查技术集成问题。

4 深部矿产资源勘探和开发的不确定性及提升对策

4.1 深部矿产资源勘探与开发的不确定性表现

深部矿产资源勘探与开发的不确定性所带来的风险主要表现在:地质因素风险、工程风险、设计风险、市场风险、政策风险这五个方面。在此,就找矿的技术层面分析如下:深部矿产资源开发的技术性风险来自于客观的地理环境因素影响,以及现有技术条件下的勘探工精度差,从而带来了项目投资的风险。在找矿项目开发设计方面,一般风险失误较少,但同样不能掉以轻心,以免给项目来带损失。

4.2 提高深部矿产资源勘探与开发的成效的建议

基于深部矿产资源勘探与开发的重要意义,那幺如何提高其开发成效,规避其勘探与开发不确定性带来的风险,是我们无法回避的问题。基于此,笔者认为,我们主要从以下三个方面开展工作:

1)加强专业人才队伍建设。深部矿产资源的勘探,无论是技术的研发,还是技术上的应用,都要得益于专业人才队伍的建设。深部找矿的理论和技术研究是一项永恒的课题,至今也没有十分成功或成熟的理论技术可以放之四海而皆准。也正是这种深部找矿理论预测存在着较大的风险,就更显示出加强新一代找矿技术体系建立的必要性和迫切性。如何在宏观理论指导下迅速缩小攻深靶区,这就是地质工作者努力的方向之一。地质人才是深部找矿过程中能动性最好的因素,通过地质专业人才的培养结合深部找矿项目的实施,从而在实践中验证与发展找矿理论,对培育和造就地质类创新型人才,不断找到新的深部矿产资源,都具有十分重要的现实意义;

2)在实践中不断丰富与发展成矿理论。从当前找矿理论的研究现状来看,不断有新的成矿理论提出,对深部找矿突破具有指导性作用。比如:深部流体(成矿)作用理论中对地壳流体研究成果提出,有流体活动的地方就有形成矿床的可能。因此这就为深部矿产资源中与流体运动密切相关的Au、Ag、Zn、Cu、Sb、Hg、Sn 等矿床的发现提供了理论指导。我们需要在矿产资源勘查与开发的实践工作中对这些理论加以检验和丰富与发展;

3)建立和完善找矿的技术体系。矿化信息的获取都来自于一定的地理环境,成矿所具有的特殊地址条件,就是我们进行技术找矿的基础条件。从当前所应用的技术手段(包括物探、化探、遥感等)来看,其一般流程是对有利于成矿的地理环境提取信息,从而判断是否有矿体存在及矿体存在的形态分布,然后通过实验工程加以验证。从这种找矿的实践经验来看,用单一的技术手段或方法往往对深部矿产资源的勘探体现出极大的局限性。由于各技术手段的局限性和深部矿产资源成矿的特殊性,因此需要多学科的互补利用。这也就要求我们在对矿化信息提取方面,需要建立具有多学科融合的技术体系,依靠成熟的技术手段,发展新技术,从而建立符合深部矿产资源勘探的找矿技术体系。

5 结论

综上所述,深部矿产资源勘探与开发影响着现阶段我国全面小康社会的建设与发展,关系到国家矿产资源的安全。因此加强找矿专业人才队伍的建设,在实践中不断丰富与发展成矿理论,建立和完善找矿的技术体系,就成为我们提高深部矿产资源勘探与开发成效的必由之路。

[1]吴仲雄.矿产资源勘探新增储量预测研究[J].金属矿山,2007(7).

[2]车长波,唐文连.我国煤层气资源勘探开发前景[J].中国矿业,2008(5).