地質(zhì)資料的二次開發(fā)：金屬礦山成礦預(yù)測(cè)的一個(gè)有效途徑

連永牢,王艷忠，陳桂虎，段曉君，李亞軍，薛繼廣

(1.武警黃金第一支隊(duì)，黑龍江 牡丹江 157021；2.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)資源學(xué)院,湖北 武漢 430074)

地質(zhì)資料的二次開發(fā)是指在成礦理論和找礦理論指導(dǎo)下，應(yīng)用新的找礦思維和技術(shù)方法對(duì)已有地質(zhì)資料重新進(jìn)行有效合理的加工整理，去偽存真，去粗取精，充分挖掘其中蘊(yùn)含的深層次成礦信息，從而達(dá)到更真實(shí)、客觀、全面、系統(tǒng)地反映地質(zhì)體特征，進(jìn)而準(zhǔn)確地進(jìn)行成礦預(yù)測(cè)的目的。

許多地勘單位、生產(chǎn)礦山特別是一些老礦山，在長(zhǎng)期的勘探生產(chǎn)過程中積累了大量的基礎(chǔ)資料，包括地質(zhì)、物探、化探、遙感數(shù)據(jù)等，由于受當(dāng)時(shí)找礦思路、成礦理論水平、找礦技術(shù)方法以及某些方面認(rèn)識(shí)上存在局限的影響，對(duì)其中蘊(yùn)含的部分或大部分潛在的成礦信息尚未挖掘出來，或者對(duì)這些資料的認(rèn)知和利用多數(shù)僅是為了滿足于當(dāng)時(shí)地質(zhì)工作的任務(wù)需求，并未認(rèn)真、全面的進(jìn)行綜合系統(tǒng)研究，更沒有引進(jìn)新觀點(diǎn)、新理論、新方法對(duì)這些資料進(jìn)行系統(tǒng)的開發(fā)利用。隨著新成礦理論、高新勘查技術(shù)方法的廣泛應(yīng)用，人們對(duì)礦床地質(zhì)特征，成礦規(guī)律認(rèn)識(shí)也逐步提高，從而使地質(zhì)資料的二次開發(fā)成為可能[1-4]。

目前在金屬礦山成礦預(yù)測(cè)的研究現(xiàn)狀中,針對(duì)地質(zhì)資料二次開發(fā)的論述及應(yīng)用,在一些生產(chǎn)多年的老礦山,特別是危機(jī)礦山中，得到了高度的重視。早在1994年王士明[5]就通過化探數(shù)據(jù)重新整理，對(duì)窮布拉克銅(銀)礦進(jìn)行成礦預(yù)測(cè)，并取得了良好的找礦效果。鄧吉牛[1]、王芳[2]分別在1999年、2011年分別撰文論述了地質(zhì)資料二次開發(fā)應(yīng)用及其在礦山找礦中的作用，使地質(zhì)資料二次開發(fā)具有了理論上的依據(jù)。但如何通過老資料的二次開發(fā)在已建礦山的深部及外圍發(fā)現(xiàn)可開發(fā)利用的礦體( 床)，即地質(zhì)資料二次開發(fā)的研究?jī)?nèi)容或方法，將是今后一段時(shí)期內(nèi)眾多學(xué)者必須解決的一個(gè)關(guān)鍵問題,也是金屬礦山成礦預(yù)測(cè)的一個(gè)重點(diǎn)問題。

1 地質(zhì)資料的二次開發(fā)的研究?jī)?nèi)容

地質(zhì)資料的二次開發(fā)，主要是在新成礦理論的指導(dǎo)下，應(yīng)用新技術(shù)、新方法、新思路，通過地質(zhì)現(xiàn)象重新認(rèn)識(shí)，地質(zhì)問題重新解釋，地質(zhì)數(shù)據(jù)重新處理，地質(zhì)信息重新提取等手段，對(duì)已有地質(zhì)資料進(jìn)行精細(xì)化研究分析，挖掘其中蘊(yùn)含的多方面、深層次的成礦信息，從而將其最大化地應(yīng)用于生產(chǎn)科研工作中。其研究?jī)?nèi)容不僅僅是應(yīng)用新技術(shù)手段對(duì)以往的生產(chǎn)科研數(shù)據(jù)的重新開發(fā)，還應(yīng)包括用新思維、新思路對(duì)成礦規(guī)律進(jìn)行重新總結(jié)。故地質(zhì)資料的二次開發(fā)應(yīng)主要包括以下三方面研究?jī)?nèi)容，即：地質(zhì)數(shù)據(jù)重新分析，物化異常重新評(píng)價(jià)，成礦規(guī)律重新認(rèn)識(shí)。

1.1 地質(zhì)數(shù)據(jù)重新分析

地質(zhì)勘查生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的巨量地、物、化、遙等原始生產(chǎn)數(shù)據(jù)，真實(shí)可靠，多是對(duì)地質(zhì)體特征的客觀反映，但其多屬于粗放型數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)中蘊(yùn)涵有大量深層次的成礦信息，過去由于缺乏相關(guān)的數(shù)據(jù)處理技術(shù)手段對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，其中蘊(yùn)含的找礦信息開發(fā)利用不足十之一二。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)處理方法也有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，在一定程度上促進(jìn)了地質(zhì)數(shù)據(jù)的充分開發(fā)利用。通過一定的技術(shù)手段將蘊(yùn)含于其中的有用找礦信息進(jìn)行有效地提取、開發(fā)、集成，在其基礎(chǔ)上總結(jié)成礦規(guī)律，這不僅為成礦預(yù)測(cè)提供依據(jù)，而且也是地質(zhì)資料二次開發(fā)的一個(gè)重要手段。

1.1.1 原始分析數(shù)據(jù)精細(xì)研究，揭示礦體在空間上的變化特征

礦床品位、厚度等原始分析數(shù)據(jù)是生產(chǎn)礦山最常見的工業(yè)指標(biāo)，也是衡量礦床規(guī)模，品質(zhì)最直接的標(biāo)志。每個(gè)礦山特別是一些老礦山都積累了大量關(guān)于礦床品位、厚度等原始數(shù)據(jù)，而這些數(shù)據(jù)大多僅為了滿足礦山生產(chǎn)、地質(zhì)工作的需要，很少有人對(duì)其進(jìn)行過系統(tǒng)研究。品位、厚度等原始分析數(shù)據(jù)是礦體特征最直接的反映，其變化規(guī)律也直觀地反映了礦體的變化特征。定性和定量研究礦石品位、厚度在礦體三維空間不同位置上的數(shù)值變化和特征，總結(jié)其變化規(guī)律，不僅為礦山生產(chǎn)，勘探提供了詳實(shí)的資料，而且對(duì)于揭示礦化富集規(guī)律和進(jìn)行深部盲礦體預(yù)測(cè)也具有重要意義。例如吳輝等[6]在甘肅金山金礦通過總結(jié)礦床礦石礦化強(qiáng)度(品位×厚度)和品位變化規(guī)律對(duì)礦床進(jìn)行深部預(yù)測(cè)。在對(duì)金山金礦主要礦體走向及傾向上礦體礦化強(qiáng)度指數(shù)進(jìn)行系統(tǒng)計(jì)算和統(tǒng)計(jì)的基礎(chǔ)上,認(rèn)為礦體礦化強(qiáng)度指數(shù)隨礦體深度加大而加強(qiáng),表明隨深度增加,礦體沿傾向上金品位總體具有變富趨勢(shì)，并且相對(duì)穩(wěn)定；沿走向方向礦體金品位梯度向東總體具有波狀起伏，并逐漸增高的特點(diǎn),據(jù)此預(yù)測(cè)金礦體在東側(cè)深部品位將會(huì)富集。

1.1.2 原始分析數(shù)據(jù)應(yīng)用新方法進(jìn)行處理，總結(jié)成礦規(guī)律

原始分析數(shù)據(jù)是礦體特征的最直接反映，其包含有多方面的地質(zhì)信息。同一組數(shù)據(jù)用不同的方法處理，可以獲得不同類型的成礦地質(zhì)信息。以往在生產(chǎn)、科研地質(zhì)工作中所獲得的地質(zhì)數(shù)據(jù)，應(yīng)用新的數(shù)據(jù)處理方法(如相關(guān)分析、因子分析、聚類分析、變異函數(shù)以及分形維數(shù)計(jì)算等)進(jìn)行處理，分析數(shù)據(jù)的空間結(jié)構(gòu)變化特征，可以揭示礦體中成礦元素分布富集規(guī)律，解釋礦床成因機(jī)制及成礦過程，為礦床深部及外圍找礦提供依據(jù)[7-11]。

例如分維數(shù)D值可以用于表征某元素品位偏離正態(tài)分布(隨機(jī)分布)的程度，一般認(rèn)為D值越小樣品之間的差異性就越大，對(duì)成礦就越有利，反之，則不利于成礦。許順山等人[12]通過對(duì)紫金山銅金礦不同地質(zhì)體、礦體不同中段金、銅品位進(jìn)行分形特征研究，總結(jié)D值的變化規(guī)律，為成礦預(yù)測(cè)提供了依據(jù)。研究顯示，紫金山銅金礦銅礦體品位在垂直方向D值較小(1.00)，水平方向較大(2.05)，表明銅成礦作用在水平方向上變化較小，垂直方向上較大。在不同水平段上，地表只有一個(gè)D值，銅成礦不利，標(biāo)高從560m→520m→500m，D值逐漸變小，其最小D值從0.53→0.47→0.42，表明銅成礦作用向深部具有逐漸加強(qiáng)的趨勢(shì)。在同一水平上總體表現(xiàn)為0線附近D值較小，西部D值有先增大后變小的趨勢(shì)，暗示礦區(qū)西部成礦作用并未減弱，仍具有較好的找礦前景。

1.1.3 利用礦山地質(zhì)生產(chǎn)資料，建立礦床三維地質(zhì)模型

目前傳統(tǒng)的中小比例尺二維空間預(yù)測(cè)正向大比例尺三維空間預(yù)測(cè)轉(zhuǎn)變,生產(chǎn)礦山特別是危機(jī)礦山深邊部和外圍隱伏礦床三維立體預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)將越來越受到重視[13]。

我國(guó)多數(shù)礦山特別是一些老礦山，歷經(jīng)數(shù)十年的生產(chǎn)勘探，積累了大量地質(zhì)生產(chǎn)資料，利用各種先進(jìn)的計(jì)算機(jī)三維立體軟件，對(duì)數(shù)據(jù)重新處理，建立礦床三維地質(zhì)模型，客觀真實(shí)地反映出礦體深部的變化特征，直觀準(zhǔn)確地再現(xiàn)礦體與其他地質(zhì)體的空間展布及其相互關(guān)系,是綜合利用前期地質(zhì)資料，進(jìn)行成礦預(yù)測(cè)的一個(gè)重要手段。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展及其與地質(zhì)科學(xué)的完美結(jié)合，利用礦山地質(zhì)資料，建立礦床三維立體模型進(jìn)行預(yù)測(cè)將在成礦預(yù)測(cè)中起到越來越重要的作用。目前常用的三維實(shí)體建模軟件主要有：AutoCAD、Surpac、MicroMine等[14-18]。

金川硫化鎳銅礦床[16]自1958年發(fā)現(xiàn)以來，積累了大量地質(zhì)資料，過去由于計(jì)算機(jī)技術(shù)及相應(yīng)的礦山軟件發(fā)展應(yīng)用水平低，單憑人工難以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行立體處理。隨著計(jì)算機(jī)立體軟件的快速發(fā)展，使綜合應(yīng)用前期地質(zhì)資料，建立礦床三維立體模型，進(jìn)行成礦預(yù)測(cè)成為了可能。2003年田毓龍等在收集金川二礦區(qū)所有地勘和生產(chǎn)階段地質(zhì)資料的基礎(chǔ)上，應(yīng)用MicroMine礦山軟件，將礦化體劃分為特富礦、富礦和貧礦3類，再按類別分塊建立了礦區(qū)的礦床數(shù)學(xué)模型，并在模型基礎(chǔ)上對(duì)礦床的鎳銅含量進(jìn)行了分帶研究，圈定了礦化中心，直觀的顯示出礦體向深部的變化趨勢(shì)，從而在資料數(shù)字化基礎(chǔ)上,利用三維地質(zhì)模型實(shí)現(xiàn)了隱伏礦體的定質(zhì)、定位和定量預(yù)測(cè)。

1.2 物化探異常重新評(píng)價(jià)

我國(guó)近百年的物化探地質(zhì)勘查歷史過程中,積累了豐富的物化探資料。這些海量的舊資料雖然精度較低，但資料完整，受人文干擾影響較小，對(duì)這些物化探數(shù)據(jù)運(yùn)用新思路、新方法重新處理,綜合研究，可以再次從中篩選出有進(jìn)一步工作價(jià)值的異常。

物化探異常重新評(píng)價(jià)主要著重于對(duì)弱小異常的評(píng)價(jià)。近年來國(guó)內(nèi)許多實(shí)例證明隱伏大礦特別是貴金屬礦床，并非總是與“高、大、全”異常相對(duì)應(yīng)，如遼寧排山樓金礦、四川嘎拉金礦和貴州爛泥溝金礦[19-20]等礦床對(duì)應(yīng)的就是弱小或組合簡(jiǎn)單的異常。而以往大量物探、化探工作中，我們大多注重對(duì)一些強(qiáng)度高、規(guī)模大、濃度分帶明顯、地質(zhì)情況清楚，且認(rèn)為成礦有利的異常進(jìn)行評(píng)價(jià)，對(duì)于弱、小異常往往將其忽略掉。對(duì)這類弱小異常重新認(rèn)識(shí)評(píng)價(jià)，選出有找礦意義的異常進(jìn)行補(bǔ)充性工作并查證,這是礦山成礦預(yù)測(cè)的一個(gè)有效途徑[20-22]。

但如何對(duì)弱小異常進(jìn)行評(píng)價(jià)是物化探資料二次開發(fā)的一個(gè)重點(diǎn)問題，也是物化探工作面臨的一個(gè)難題。有些學(xué)者[23-25]嘗試用新的數(shù)據(jù)處理方法，如多重分形濾波、自相關(guān)濾波、子區(qū)中位數(shù)襯值濾波等，對(duì)已有物化探數(shù)據(jù)重新處理，強(qiáng)化弱小異常，對(duì)其重新圈定，綜合地質(zhì)特征，優(yōu)選出有價(jià)值的異常進(jìn)行查證，取得了良好的找礦效果。

鄭有業(yè)[21]在對(duì)岡底斯東段地球化學(xué)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一背景處理時(shí)，發(fā)現(xiàn)在謝通門—吉如一帶存在多元素大面積的高背景場(chǎng)和低緩異常，且尤以Cu、Mo、W、Pb、Zn等高值場(chǎng)強(qiáng)度高，重合性好，面積達(dá)數(shù)百平方公里。針對(duì)這一實(shí)際情況，對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行分背景處理，結(jié)果在吉如、熊村、勒宗等地出現(xiàn)了明顯的銅異常。進(jìn)而對(duì)Cu、Mo、Au、Ag元素的襯值進(jìn)行累加處理，異常明顯增強(qiáng)，顯示出斑巖銅礦致異常特征，通過進(jìn)一步的勘查工作，發(fā)現(xiàn)了吉如斑巖銅礦床。這是一個(gè)化探數(shù)據(jù)二次開發(fā)，以“弱小”異常發(fā)現(xiàn)礦床的典型事例。

1.3 應(yīng)用創(chuàng)造性思維、提出新思路，對(duì)成礦規(guī)律重新認(rèn)識(shí)

地質(zhì)資料的二次開發(fā)利用不是簡(jiǎn)單的重復(fù),而是在創(chuàng)造性思維的指引下,重新認(rèn)識(shí)老礦山的礦床地質(zhì)特征、礦體分布規(guī)律等，發(fā)現(xiàn)當(dāng)時(shí)勘探階段對(duì)礦床認(rèn)識(shí)的不足，在前人所獲得的勘查成果詳細(xì)、系統(tǒng)研究的基礎(chǔ)上，對(duì)礦床的成礦規(guī)律重新進(jìn)行總結(jié)，對(duì)制約生產(chǎn)礦山進(jìn)一步找礦的一些疑難問題提出新的思路。

在新的地區(qū)用專家的經(jīng)驗(yàn)和老概念可以找到礦,在老的地區(qū)用新的概念和新的觀點(diǎn)也可以找到礦,唯獨(dú)在老的地區(qū)再用老的概念和老的觀點(diǎn)卻很難找到礦。生產(chǎn)礦山找礦突破的關(guān)鍵是要有新的找礦思路，對(duì)成礦規(guī)律要有新認(rèn)識(shí)。在充分吸收前人地質(zhì)資料、工作經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)，綜合各方面的成礦信息，抱著批判吸收的態(tài)度，打破礦山長(zhǎng)期實(shí)踐中所形成的固定觀念，開拓思路，最終形成關(guān)于礦區(qū)成礦的新認(rèn)識(shí)、新觀點(diǎn)、新規(guī)律，這樣才能在已生產(chǎn)多年的老礦區(qū)找到新礦體。

吉林夾皮溝金礦[26]就是在應(yīng)用新思路，研究老資料，重新總結(jié)成礦規(guī)律的基礎(chǔ)上，不斷發(fā)現(xiàn)新礦體，擴(kuò)大礦床規(guī)模的。夾皮溝北東東向的“主蝕變帶”,一直被認(rèn)為是主控礦構(gòu)造,而礦區(qū)外圍呈北西向展布的20多處已知金礦點(diǎn)，不屬于北東東向的主控礦構(gòu)造，被認(rèn)為規(guī)模小，而未引起重視。由于認(rèn)識(shí)上的局限,導(dǎo)致1960 年夾皮溝礦山宣布閉坑。吉林冶金地質(zhì)604 隊(duì)重新研究了夾皮溝到老牛溝的20多個(gè)礦點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)它們?cè)诳臻g分布上，都在北西向擠壓帶的一側(cè),從而提出了北西向擠壓帶控礦的新設(shè)想，通過深入研究成礦條件，重新總結(jié)成礦規(guī)律，建立了新的找礦思路——“控礦系統(tǒng)”的勘查思路,據(jù)此先后發(fā)現(xiàn)了二道溝金礦、四道岔金礦和八家子金礦等，不斷擴(kuò)大了礦床規(guī)模，使夾皮溝金礦重新煥發(fā)了生機(jī)。

2 結(jié)語

地質(zhì)資料進(jìn)行二次開發(fā)是生產(chǎn)礦山進(jìn)行新一輪找礦預(yù)測(cè)、深部及外圍勘查，延長(zhǎng)礦山生產(chǎn)壽命的一個(gè)有效方法。許多地勘單位、生產(chǎn)礦山在新成礦理論指導(dǎo)下，應(yīng)用新技術(shù)新方法，綜合開發(fā)前期地質(zhì)資料，不僅發(fā)現(xiàn)了新靶區(qū)，有效地解決了老礦山資源危機(jī)的局面，而且為充分利用前人的地質(zhì)資料進(jìn)行成礦預(yù)測(cè)提供了新的思路。但值得注意的是利用礦山已有地質(zhì)資料,不是簡(jiǎn)單的重復(fù)分析,而是在對(duì)現(xiàn)有資料批判吸收的基礎(chǔ)上進(jìn)行的有效集成,它要求研究者具有非常廣的知識(shí)面和較豐富的找礦經(jīng)驗(yàn),更需要研究者具有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，不帶有任何偏見地進(jìn)行地質(zhì)資料的二次分析。

地質(zhì)資料二次開發(fā)的研究不僅具有豐富的內(nèi)涵，而且還有廣泛的研究?jī)?nèi)容。筆者對(duì)地質(zhì)資料二次開發(fā)的研究也非常有限，相信隨著對(duì)地質(zhì)資料二次開發(fā)研究的深入，其內(nèi)容不僅會(huì)得到進(jìn)一步的充實(shí)和完善，而且對(duì)成礦預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)工作也將起到越來越重要的指導(dǎo)作用。

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