全國重要礦產(chǎn)預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)

肖克炎, 孫 莉, 陰江寧, 丁建華, 牛翠祎, 陳建平, 楊毅恒

中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所, 北京 100037

全國重要礦產(chǎn)預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)

肖克炎, 孫 莉*, 陰江寧, 丁建華, 牛翠祎, 陳建平, 楊毅恒

中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所, 北京 100037

全國重要礦產(chǎn)預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)在借鑒國內(nèi)外礦產(chǎn)預(yù)測(cè)經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，運(yùn)用成礦系列理論、成礦動(dòng)力學(xué)理論和綜合信息礦產(chǎn)定量預(yù)測(cè)理論為支撐的礦床模型綜合地質(zhì)信息礦產(chǎn)預(yù)測(cè)方法, 以成礦系列礦產(chǎn)預(yù)測(cè)類型為綱, 在系統(tǒng)編制建造構(gòu)造預(yù)測(cè)底圖的基礎(chǔ)上, 建立礦床綜合信息預(yù)測(cè)模型。通過運(yùn)用成礦地質(zhì)體參數(shù)法，在礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)系統(tǒng)(MRAS)的輔助下，估算我國鐵、鋁、銅、鉛、鋅、金、銻、鎢、錳、錫、鉬、鎳、銀、稀土、鉻鐵礦、菱鎂礦、鋰、硼、硫、螢石、鉀、重晶石、磷23種礦產(chǎn)地下2 km預(yù)測(cè)資源量, 并在此基礎(chǔ)上圈定全國層次的 3級(jí)預(yù)測(cè)區(qū)?？茖W(xué)評(píng)價(jià)了我國礦產(chǎn)資源的潛力, 為國家政府機(jī)構(gòu)和礦產(chǎn)勘查機(jī)構(gòu)提供技術(shù)支撐。

資源評(píng)價(jià); 礦床模型; 成礦系列; 定量預(yù)測(cè)

對(duì)國家某地區(qū)地下近地表未發(fā)現(xiàn)礦產(chǎn)資源的種類、位置、數(shù)量和經(jīng)濟(jì)價(jià)值評(píng)價(jià)與估算一直是政府和礦產(chǎn)勘探公司感興趣和關(guān)心的工作(謝格洛夫, 1985)。研究成礦規(guī)律, 進(jìn)行成礦預(yù)測(cè)在 20世紀(jì)初就開始了(薩特帕耶夫, 1961)。法國地質(zhì)學(xué)家Launay L de提出“成礦區(qū)(帶)是研究金屬的自然富集作用”(Routhier, 1980)的初始概念之后, 20世紀(jì) 50年代,美國科學(xué)家首先進(jìn)行了阿拉斯加礦產(chǎn)潛力價(jià)值經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià), 是礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)的開拓性工作。20世紀(jì) 70年代, 美國地質(zhì)調(diào)查局實(shí)施了包括美國本土金屬、石油等四項(xiàng)大的礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)計(jì)劃, 第一次在當(dāng)時(shí)地質(zhì)認(rèn)識(shí)水平上全面系統(tǒng)評(píng)價(jià)了地下未發(fā)現(xiàn)的資源潛力, 美國地質(zhì)調(diào)查局出版了《820專題報(bào)告》(Brobst et al., 1973), 第一次全面介紹了國家礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià), 包括了對(duì)金礦、銀礦、銅礦、鉛礦和鋅礦形成的地質(zhì)環(huán)境、礦床類型、資源量、預(yù)測(cè)方法和今后要解決的問題的總結(jié), 未來所需資源的開發(fā)利用及可持續(xù)性首次被考慮。20世紀(jì) 90年代初, 美國地質(zhì)調(diào)查局使用統(tǒng)一的三步式評(píng)價(jià)方法(Singer, 1993; 肖克炎等, 2006)和標(biāo)準(zhǔn)的評(píng)價(jià)模型(Cox et al., 1986), 開展了對(duì)本國 19個(gè)成礦省的金、銀、銅、鉛和鋅等未經(jīng)發(fā)現(xiàn)資源的潛力評(píng)價(jià)。三步式評(píng)價(jià)方法的基本原理是: 以成礦動(dòng)力學(xué)(板塊構(gòu)造)為指導(dǎo),進(jìn)行成礦構(gòu)造環(huán)境編圖, 建立標(biāo)準(zhǔn)地質(zhì)礦床模型,應(yīng)用模型和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)綜合技術(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)景區(qū)的圈定; 建立預(yù)測(cè)礦種類型的品位噸位模型; 研究遠(yuǎn)景區(qū)可能的礦床個(gè)數(shù)分布, 應(yīng)用MARK3進(jìn)行資源量估計(jì)。該工作共圈定了447個(gè)可能地段, 并估算出用現(xiàn)有技術(shù)能夠進(jìn)行開采的未發(fā)現(xiàn)礦床的金屬量:金礦18000 t、 銀礦460000 t、銅礦290000千噸、鉛礦85000千噸、鋅礦210000千噸。估算出保有探明資源中的金屬量: 金礦15000 t、 銀礦160000 t、銅礦260000千噸、 鉛礦51000千噸、 鋅礦55000千噸。從金、銀、銅、鉛和鋅礦的最大探明資源量中估算出金屬的過去產(chǎn)量: 金礦 12000 t、銀礦170000 t、 銅礦91000千噸、 鉛礦41000千噸、 鋅礦44000千噸。這些礦床大約占美國99%的累積國內(nèi)產(chǎn)量。美國資源評(píng)價(jià)專家還將二輪評(píng)價(jià)結(jié)果與一輪結(jié)果進(jìn)行對(duì)比, 發(fā)現(xiàn)金礦總量與原來結(jié)果基本一致, 且更加精細(xì)。銅、鉛鋅潛力有較大的變化, 主要是 MVT和斑巖銅礦新類型的出現(xiàn), 這也反映礦床地質(zhì)模型和新的勘探資料對(duì)資源評(píng)價(jià)非常重要。

我國學(xué)者在成礦規(guī)律成礦預(yù)測(cè)研究方面也做了大量工作。謝家榮先生在1923年和1935年先后發(fā)表了“中國的礦產(chǎn)區(qū)域和礦產(chǎn)時(shí)代”(謝家榮, 1923)、“揚(yáng)子江下游鐵礦志”(謝家榮, 1935)兩篇文章， 都是用成礦區(qū)(帶)的概念解釋了礦產(chǎn)區(qū)域分布的特征。更多的地質(zhì)學(xué)家從研究地質(zhì)成礦規(guī)律進(jìn)行礦產(chǎn)預(yù)測(cè), 20世紀(jì)60年代初以郭文魁為首的科學(xué)家們編制了1:300萬金屬礦床成礦規(guī)律圖(未出版), 并開展南嶺地區(qū)湖南省彬縣幅 1:20萬區(qū)域成礦規(guī)律研究, 張炳熹教授率領(lǐng)地質(zhì)學(xué)院師生進(jìn)行南嶺地區(qū)區(qū)域礦產(chǎn)研究。20世紀(jì)70年代陳毓川、李文達(dá)為首的研究集體開展了寧—蕪火山巖地區(qū)成礦的系統(tǒng)研究, 首次建立了區(qū)域礦床成礦模式——寧蕪玢巖鐵礦成礦模式(陳毓川等, 2006)。趙鵬大開展了我國礦產(chǎn)統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)開創(chuàng)性工作(趙鵬大等, 1983, 1994; 趙鵬大, 1984)。王世稱教授于20世紀(jì)80年代末提出綜合信息礦產(chǎn)預(yù)測(cè)方法, 經(jīng)過 30多年的實(shí)踐, 不斷地完善, 是野外地質(zhì)勘查工作中被廣泛應(yīng)用的礦產(chǎn)預(yù)測(cè)理論和技術(shù)(王世稱等, 1989, 1990;王世稱, 2010)。90年代末, 翟裕生提出了成礦系統(tǒng)理論, 認(rèn)為成礦系統(tǒng)是指在一定的時(shí)空域中, 控制礦床形成和保存的全部地質(zhì)要素和成礦作用動(dòng)力過程, 以及所形成的礦床系列、異常系列構(gòu)成的整體,是具有成礦功能的一個(gè)自然系統(tǒng)(翟裕生, 1999)。在區(qū)域成礦學(xué)方面, 對(duì)成礦系列和成礦體系的研究也為區(qū)域礦產(chǎn)預(yù)測(cè)提供了理論和技術(shù)支撐(陳毓川等, 2006; 王登紅等, 2011; 朱裕生, 2006)。趙鵬大等(2003)提出“三聯(lián)式”定量成礦預(yù)測(cè), 進(jìn)一步發(fā)展了地質(zhì)異常理論(趙鵬大等, 1992)?！叭?lián)式”成礦預(yù)測(cè)以圈定各類地質(zhì)異常為基礎(chǔ), 以識(shí)別、揭示、提取和圈定新型的、隱式的和深層次的成礦地質(zhì)信息(包括各種類型和尺度的致礦地質(zhì)異常及與其相匹配的物探、化探、遙感礦致異常)為主要內(nèi)容?！叭?lián)式”成礦預(yù)測(cè)以分析成礦多樣性為目標(biāo), 不僅以預(yù)測(cè)和發(fā)現(xiàn)已知礦床類型和礦產(chǎn)資源為目的, 而且將可能利用的非傳統(tǒng)礦產(chǎn)資源納入分析內(nèi)容, 不同地區(qū)成礦多樣性分析, 比較評(píng)價(jià)不同地區(qū)含礦豐度的重要指標(biāo), 是確定主要勘查對(duì)象、進(jìn)行綜合勘查、綜合評(píng)價(jià)和綜合利用的主要依據(jù)(趙鵬大等, 2003)。目前, 在成礦預(yù)測(cè)研究方面, 對(duì)深部隱伏礦進(jìn)行預(yù)測(cè)也成為了新的方向和熱點(diǎn)(陳建平等, 2011; 李瑩等, 2013)。

全國礦產(chǎn)資源潛力評(píng)價(jià)項(xiàng)目是近年來國土資源部礦產(chǎn)國情調(diào)查的幾個(gè)重要專項(xiàng)之一。國家地方財(cái)政投入近15億元。通過這項(xiàng)工作, 基本摸清了全國 25個(gè)主要礦種的資源潛力及其空間分布, 為提高礦產(chǎn)資源保障能力和勘查部署決策提供了科學(xué)依據(jù)(謝承祥等, 2009; 中國地質(zhì)科學(xué)院, 2014)。根據(jù)中國地質(zhì)調(diào)查局的統(tǒng)一安排, 結(jié)合不同礦種的具體情況, 2006—2010年作為第一階段, 開展全國鐵、鋁、銅、鉛、鋅、鎢、金、銻、稀土、鉀、磷 11個(gè)礦種的礦產(chǎn)預(yù)測(cè)技術(shù)要求的編寫、培訓(xùn)以及省級(jí)技術(shù)指導(dǎo)工作; 2011—2012年作為第二階段, 開展全國錳、錫、鎳、鉬、銀、鉻、菱鎂礦、硼、鋰、硫、螢石、重晶石12個(gè)礦種的礦產(chǎn)預(yù)測(cè)技術(shù)要求的編寫、培訓(xùn)以及省級(jí)技術(shù)指導(dǎo)工作。其中煤、鈾 2個(gè)礦種由專門隊(duì)伍完成。

1 預(yù)測(cè)方法

1.1 預(yù)測(cè)方法的創(chuàng)新性

2006年開始的全國25種重要礦產(chǎn)資源潛力評(píng)價(jià)工作是根據(jù)我國當(dāng)時(shí)地質(zhì)找礦現(xiàn)實(shí)需求完成的。即利用地質(zhì)調(diào)查所積累的資料科學(xué)圈定找礦靶區(qū)和成礦遠(yuǎn)景區(qū), 并估算潛在資源量。此項(xiàng)工作無論是在預(yù)測(cè)礦種、使用資料水平手段、工作比例尺, 還是成礦理論方法等方面都是前所未有的, 主要體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面。

1.1.1 預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)礦種種類齊全

本次預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)基本完成了我國鐵、鋁、銅等國民經(jīng)濟(jì)需要的大宗礦產(chǎn), 也完成了我國一些優(yōu)勢(shì)礦產(chǎn)資源如鎢、錫、稀土、鉬等資源潛力評(píng)價(jià)工作。25種礦產(chǎn)還包括煤、鈾等能源礦產(chǎn)評(píng)價(jià), 還有一些重要化工礦產(chǎn)如硫、磷等, 也包括了我國一些緊缺礦產(chǎn)如鉀、鉻鐵礦等。涉及礦種多、齊, 是歷史資源潛力評(píng)價(jià)沒有的, 無論是美國20世紀(jì)80年代開展的鈾礦評(píng)價(jià)計(jì)劃還是阿拉斯加金礦評(píng)價(jià)計(jì)劃等都是在少數(shù)礦種、重點(diǎn)地區(qū)進(jìn)行的。美國20世紀(jì)90年代開展的全國資源潛力評(píng)價(jià)花了近4年時(shí)間, 組織了全國地質(zhì)調(diào)查系統(tǒng)的幾百名礦產(chǎn)專家, 只完成4個(gè)礦種的預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)。我國一輪區(qū)劃工作, 完成了金、銅等4個(gè)礦產(chǎn)總量預(yù)測(cè), 二輪區(qū)劃完成了我國大部分主要礦產(chǎn)預(yù)測(cè)評(píng)價(jià), 圈定了預(yù)測(cè)遠(yuǎn)景區(qū), 但估算資源量工作沒有全面展開, 沒有形成權(quán)威的資源量預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)。

1.1.2 礦產(chǎn)類型繁雜

25種礦產(chǎn)涉及到全國近千個(gè)礦床式, 預(yù)測(cè)礦種具有廣泛成礦多樣性。這些礦產(chǎn)有沉積型礦產(chǎn), 如一些現(xiàn)代堆積型鋁土礦。還有一些形成于地球深部環(huán)境的礦產(chǎn), 如蛇綠巖型鉻鐵礦, 也有形成時(shí)代久遠(yuǎn)的太古代沉積變質(zhì)型礦產(chǎn)。更多的金屬礦產(chǎn)是與各種巖漿熱液有關(guān)的礦床, 如斑巖型礦床、矽卡巖礦床等。如何使用科學(xué)預(yù)測(cè)方法體系對(duì)這些成因復(fù)雜、形成環(huán)境迥異、時(shí)代跨度達(dá)幾十億年的礦產(chǎn)預(yù)測(cè)評(píng)價(jià), 需要建立一套科學(xué)預(yù)測(cè)方法體系。

1.1.3 礦產(chǎn)地域分布廣泛

本次預(yù)測(cè)是我國陸地礦產(chǎn)資源潛力預(yù)測(cè)(包括臺(tái)灣), 涵蓋了我國除少數(shù)油氣盆地外的所有造山帶、前寒武紀(jì)陸塊區(qū)。全國25種礦產(chǎn)共劃分了近千個(gè)預(yù)測(cè)工作區(qū), 在每個(gè)工作區(qū)都要編制相應(yīng)預(yù)測(cè)系列圖件, 進(jìn)行預(yù)測(cè)信息提取, 圈定預(yù)測(cè)靶區(qū)和估算資源量。每個(gè)工作區(qū)傳統(tǒng)工作需要3～5名熟悉該工作區(qū)地質(zhì)情況的地質(zhì)人員, 在一年的時(shí)間內(nèi), 使用先進(jìn)技術(shù)手段, 開展此次預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)工作。

1.1.4 特色的非總合式預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)

與國際上通行資源評(píng)價(jià)相比, 本次預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)不僅要全國性評(píng)價(jià)“資源家底”, 還要預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)潛在礦床位置及可能性, 為國家礦產(chǎn)資源保障工程提供技術(shù)支撐。其工作量、方法流程、使用數(shù)據(jù)精度要遠(yuǎn)高于國外評(píng)價(jià)方法。

1.2 預(yù)測(cè)方法的體系結(jié)構(gòu)

全國重要礦產(chǎn)資源潛力評(píng)價(jià)是繼一輪、二輪區(qū)劃工作后一次全國規(guī)模的礦產(chǎn)資源潛力評(píng)價(jià)工作,通過5年時(shí)間, 按照“五統(tǒng)一”原則, 完成全國25種重要礦產(chǎn)資源潛力評(píng)價(jià)工作。礦產(chǎn)預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)工作涉及到地質(zhì)礦產(chǎn)勘查多學(xué)科多領(lǐng)域的信息資料和理論方法, 是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程。在制定預(yù)測(cè)技術(shù)路線和標(biāo)準(zhǔn)時(shí), 一方面要充分調(diào)研國內(nèi)外礦產(chǎn)預(yù)測(cè)方法體系, 形成行之有效實(shí)用的技術(shù)方法; 同時(shí)要針對(duì)礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)關(guān)鍵技術(shù)問題進(jìn)行攻關(guān), 有所創(chuàng)新。

該方法體系以成礦地球動(dòng)力學(xué)理論、礦床成礦系列理論和綜合信息礦產(chǎn)預(yù)測(cè)理論為指導(dǎo), 深入開展區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造研究, 最大限度地分析地質(zhì)構(gòu)造的成礦信息, 以各級(jí)成礦區(qū)帶為單元, 劃分礦床成礦系列和礦床式(礦產(chǎn)預(yù)測(cè)類型), 建立地質(zhì)模型。全面利用物探、化探和遙感等資料所顯示的地質(zhì)找礦信息, 運(yùn)用體現(xiàn)地質(zhì)找礦規(guī)律內(nèi)涵的預(yù)測(cè)技術(shù), 全面全過程應(yīng)用空間數(shù)據(jù)庫和 GIS技術(shù), 圈定預(yù)測(cè)區(qū),并估算資源量。其核心以地質(zhì)模型為指導(dǎo), 以地球動(dòng)力學(xué)構(gòu)造建造成礦預(yù)測(cè)分析為基礎(chǔ), 全面系統(tǒng)地分析地質(zhì)找礦勘查獲取的地、物、化、遙、礦產(chǎn)等信息, 使用 GIS礦產(chǎn)資源定量預(yù)測(cè)方法, 科學(xué)地開展未發(fā)現(xiàn)礦產(chǎn)資源的潛力評(píng)價(jià)。該評(píng)價(jià)方法有以下要點(diǎn): (1)以地質(zhì)礦床模型為基礎(chǔ), 因?yàn)榈V床模型是經(jīng)濟(jì)地質(zhì)學(xué)的核心部分, 也是各類地質(zhì)、礦產(chǎn)專家們的共同語言; (2)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查獲取的各種綜合信息是進(jìn)行區(qū)域礦產(chǎn)資源潛力評(píng)價(jià)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ), 如何充分利用這些勘查信息, 最大限度地挖掘找礦信息是資源評(píng)價(jià)的重要任務(wù); (3)運(yùn)用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)空間數(shù)據(jù)庫分析 GIS技術(shù)進(jìn)行礦產(chǎn)資源潛力定量評(píng)價(jià)(肖克炎等, 2007, 2011, 2013; 葉天竺等, 2007)。

本次預(yù)測(cè)方法的原理可以概括為3個(gè)部分, 第一部分為3個(gè)評(píng)價(jià)理論, 第二部分指3項(xiàng)工作內(nèi)容,第三部分指3個(gè)評(píng)價(jià)結(jié)果(圖1)。第二部分3項(xiàng)工作內(nèi)容歸納起來, 就是編圖、建模、圈區(qū)算量。這 3項(xiàng)工作中, 首先編制預(yù)測(cè)要素圖, 在綜合信息編圖基礎(chǔ)上建立預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)模型; 最后應(yīng)用模型開展預(yù)測(cè)區(qū)圈定和資源量估算。具體框架流程, 如圖1所示。

圖1 礦床模型綜合地質(zhì)信息礦產(chǎn)預(yù)測(cè)方法體系框架Fig. 1 Framework of ore deposit model-synthetic geological information method

1.2.1 綜合信息預(yù)測(cè)要素圖的編制

利用地質(zhì)勘查獲取的多專業(yè)信息, 研究區(qū)域成礦規(guī)律、編制礦產(chǎn)預(yù)測(cè)要素圖是礦產(chǎn)預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)工作。一方面通過編圖工作, 可以使礦產(chǎn)預(yù)測(cè)人員全面系統(tǒng)地理解研究區(qū)地質(zhì)構(gòu)造演化歷史, 各類建造、構(gòu)造的時(shí)空分布特征, 礦產(chǎn)生成規(guī)律等; 另一方面能夠補(bǔ)充和完善地質(zhì)填圖有關(guān)成果, 有針對(duì)性地補(bǔ)充主要含礦建造、礦化蝕變及系列、反映沉積建造厚度、巖相變化等輔助圖件。它是建立定量方法預(yù)測(cè)模型的基礎(chǔ)工作(肖克炎等, 2012)。主要工作有:

1)建立區(qū)域綜合信息解釋模型, 通過典型地區(qū)地質(zhì)建造總結(jié)預(yù)測(cè)工作區(qū)的各地質(zhì)建造的綜合信息特征, 建立工作區(qū)各地質(zhì)建造構(gòu)造解譯標(biāo)志準(zhǔn)則;

2)開展建造構(gòu)造圖綜合信息解釋, 編制綜合信息推斷解釋圖件;

3)提取和研究區(qū)域主要預(yù)測(cè)要素信息, 總結(jié)區(qū)域綜合信息成礦規(guī)律, 提取相應(yīng)預(yù)測(cè)要素信息。

1.2.2 綜合信息預(yù)測(cè)模型的建立

在典型礦床成礦規(guī)律和區(qū)域成礦規(guī)律研究基礎(chǔ)上, 以綜合信息預(yù)測(cè)編圖為基礎(chǔ), 建立預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)地質(zhì)綜合信息找礦模型(肖克炎等, 2010a, b), 主要工作如下。

1)典型礦床預(yù)測(cè)模型: 以典型礦床成礦模型為基礎(chǔ), 總結(jié)典型礦床大比例尺勘查成果, 形成礦區(qū)預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)模型, 為礦區(qū)預(yù)測(cè)模型和區(qū)域預(yù)測(cè)模型建立奠定基礎(chǔ);

2)區(qū)域預(yù)測(cè)模型: 以區(qū)域成礦模型為基礎(chǔ), 利用編圖成礦信息提取成果, 總結(jié)區(qū)域尺度綜合信息找礦模型。

1.2.3 預(yù)測(cè)區(qū)圈定與資源量估算

以綜合信息預(yù)測(cè)圖和區(qū)域預(yù)測(cè)模型為基礎(chǔ), 建立定量預(yù)測(cè)模型, 開展區(qū)域定量預(yù)測(cè), 圈定各類礦床成礦系統(tǒng)的綜合信息地質(zhì)異常區(qū)及最小預(yù)測(cè)區(qū),運(yùn)用礦床模型地質(zhì)參數(shù)法估算預(yù)測(cè)資源量(肖克炎等, 2010b), 主要工作如下。

1)定量預(yù)測(cè)模型建立: 包括定量預(yù)測(cè)單元確定,定量預(yù)測(cè)變量賦值、選擇等, 成礦概率計(jì)算;

2)成礦綜合地質(zhì)異常最小預(yù)測(cè)區(qū)圈定: 根據(jù)成礦系統(tǒng)模型選擇合理成礦地質(zhì)異常邊界條件圈定成礦系統(tǒng)最小預(yù)測(cè)區(qū);

3)估算各預(yù)測(cè)區(qū)預(yù)測(cè)資源量: 計(jì)算模型區(qū)的含礦系數(shù), 估算最小預(yù)測(cè)區(qū)的面積參數(shù)、成礦系統(tǒng)延深參數(shù), 計(jì)算最小預(yù)測(cè)區(qū)的預(yù)測(cè)資源量(Cox et al., 1986; Kinston et al., 1978)。

本次礦產(chǎn)預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)是以省級(jí)為預(yù)測(cè)單位, 先完成單礦種預(yù)測(cè), 然后進(jìn)行省級(jí)綜合預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)。全國單礦種預(yù)測(cè)成果采用非總合式預(yù)測(cè)方法在各省預(yù)測(cè)成果基礎(chǔ)上綜合形成全國預(yù)測(cè)結(jié)果。省級(jí)單礦種預(yù)測(cè)工作流程, 如圖2所示。

2 預(yù)測(cè)成果

2.1 概述全國重要礦產(chǎn)總量預(yù)測(cè)成果是在省級(jí)和大區(qū)重要礦產(chǎn)總量預(yù)測(cè)成果的基礎(chǔ)上, 從全國的層面進(jìn)行了匯總, 并劃分了全國層次的3級(jí)預(yù)測(cè)區(qū)。其主要內(nèi)容包括從全國層面上, 按照累計(jì)查明資源儲(chǔ)量、不同省(自治區(qū)和直轄市)預(yù)測(cè)資源量、不同深度預(yù)測(cè)資源量、不同地質(zhì)可靠程度預(yù)測(cè)資源量和不同利用程度預(yù)測(cè)資源量, 針對(duì)鐵、鋁、銅、鉛、鋅、鎢、錫、鉬、稀土、金、銀、銻、錳、鉻、鎳、菱鎂礦、鋰、鉀鹽、磷、硫、螢石、重晶石和硼 23個(gè)礦種進(jìn)行了匯總, 并對(duì)重要3級(jí)預(yù)測(cè)區(qū)進(jìn)行了評(píng)述。在本次預(yù)測(cè)成果中涉及如下專業(yè)術(shù)語:

1級(jí)預(yù)測(cè)區(qū): 又叫最小預(yù)測(cè)區(qū), 指在礦產(chǎn)預(yù)測(cè)過程中, 依據(jù)現(xiàn)有資料所圈定的不能再進(jìn)一步分割的區(qū)域, 其面積一般小于50 km2, 個(gè)別類型(如沉積型礦產(chǎn))面積可放寬至200 km2。根據(jù)成礦條件有利程度及資源潛力的大小, 可分為A類預(yù)測(cè)區(qū)、B類預(yù)測(cè)區(qū)和C類預(yù)測(cè)區(qū)。2級(jí)預(yù)測(cè)區(qū): 是指從全省的角度對(duì)同一礦種的1級(jí)預(yù)測(cè)區(qū)進(jìn)行歸并所形成的區(qū)域, 其面積約在幾百km2, 一般小于1000 km2。3級(jí)預(yù)測(cè)區(qū): 是指從全國的角度對(duì)同一礦種的不同 2級(jí)預(yù)測(cè)區(qū)進(jìn)行歸并所形成的區(qū)域, 其面積約幾千 km2,一般小于10000 km2。

圖2 省級(jí)礦產(chǎn)預(yù)測(cè)工作流程圖Fig. 2 Work flow of mineral prediction at the provincial level

累計(jì)查明資源儲(chǔ)量: 是指在一個(gè)礦床(區(qū))或地區(qū)內(nèi), 自開始工作至統(tǒng)計(jì)截止日止, 上報(bào)的資源/儲(chǔ)量總和。不扣除礦山的開采量和地下的損失量。預(yù)測(cè)資源量 334-1: 具有工業(yè)價(jià)值的礦產(chǎn)地(或已知礦床)的深部及外圍的預(yù)測(cè)資源量, 該資源量預(yù)測(cè)依據(jù)的資料精度須大于1: 5萬。該具有工業(yè)價(jià)值的礦產(chǎn)地(或已知礦床)必須是通過勘查工作已經(jīng)提交了333(含333)以上資源量的礦產(chǎn)地。預(yù)測(cè)資源量334-3:最小預(yù)測(cè)單元內(nèi)可信度較低的一類預(yù)測(cè)資源量。工作中符合以下條件的即可劃入本類別: 1)預(yù)測(cè)資料精度小于或等于1: 20萬; 2)只有間接找礦標(biāo)志。預(yù)測(cè)資源量334-2: 介于以上兩者之間的為334-2預(yù)測(cè)資源量。

A類預(yù)測(cè)區(qū): 1級(jí)預(yù)測(cè)區(qū)的一類。該區(qū)成礦地質(zhì)條件優(yōu)越, 找礦標(biāo)志明顯, 與區(qū)域預(yù)測(cè)模型中的必要及重要二級(jí)要素匹配程度較高, 分布于已知礦田內(nèi)或區(qū)內(nèi)分布有已知工業(yè)礦床, 具有大型以上規(guī)模的預(yù)測(cè)資源量。B類預(yù)測(cè)區(qū): 1級(jí)預(yù)測(cè)區(qū)的一類。該區(qū)成礦地質(zhì)條件比較優(yōu)越, 具有較好的礦化信息,區(qū)內(nèi)分布有已知礦點(diǎn), 或同時(shí)具備直接找礦標(biāo)志和間接找礦標(biāo)志, 與區(qū)域預(yù)測(cè)模型中的必要及重要二級(jí)要素基本匹配, 具有中型以上規(guī)模的預(yù)測(cè)資源量。C類預(yù)測(cè)區(qū): 1級(jí)預(yù)測(cè)區(qū)的一類。具有一定的成礦地質(zhì)條件, 區(qū)內(nèi)無已知礦點(diǎn)分布, 與區(qū)域預(yù)測(cè)模型的必要及重要二級(jí)要素匹配程度較低, 具有小型以上規(guī)模的預(yù)測(cè)資源量。

通過對(duì)全國 23個(gè)礦種的匯總和綜合分析, 全國重要礦種的查明資源儲(chǔ)量以及預(yù)測(cè)區(qū)個(gè)數(shù)等一些重要特征如表1所示。

2.2 金礦預(yù)測(cè)成果

以我國金礦為例, 我國金礦資源豐富。截至2010年底, 我國已累計(jì)查明金礦資源儲(chǔ)量(金屬量)6864.79 t。我國金礦具有以下主要特點(diǎn): (1)金礦在空間分布上具有明顯的區(qū)域性集中趨勢(shì); (2)金礦的時(shí)間分布不平衡, 疊加成礦特征顯著; (3)金礦類型眾多, 伴生金礦床具有重要意義。

我國地質(zhì)構(gòu)造經(jīng)歷了 40多億年的發(fā)展演化歷史, 形成了復(fù)雜多樣而又各具特色的成礦地質(zhì)背景,為金礦的成礦提供了較為有利的條件。

在古亞洲成礦域, 寒武紀(jì)變質(zhì)巖系廣泛分布于各古隆起區(qū), 是我國東部地區(qū)重要的成礦條件之一,以前寒武紀(jì)和華力西期的成礦作用占主導(dǎo)地位, 在一些殘留的綠巖帶中分布有前寒武紀(jì)的早期金礦化如夾皮溝、金廠峪金礦等, 而在一些韌性剪切帶或其他有利的構(gòu)造部位形成中小型金礦床, 如遼寧清原南龍王廟金礦等。元古代以來, 遼吉東部處于陸內(nèi)裂谷環(huán)境, 雪峰和云開地區(qū)東南緣處于大陸邊緣島弧帶, 熊耳地區(qū)則為火山弧環(huán)境。這些地區(qū)的大型斷裂帶或韌性剪切帶中, 出現(xiàn)了規(guī)模較大的破碎帶蝕變巖型金礦、含金石英脈型金礦和糜棱巖帶浸染型金礦。

表1 我國23個(gè)礦種查明資源量及預(yù)測(cè)區(qū)統(tǒng)計(jì)表Table 1 Stastical results of proved resources and prediction regions of 23 commodities in China

濱太平洋成礦域產(chǎn)有眾多金成礦區(qū)帶和重要金礦類型, 已查明儲(chǔ)量占我國巖金總儲(chǔ)量的 30%以上, 另外還有產(chǎn)于前寒武紀(jì)基底中生代上疊式火山斷陷盆地邊緣的火山巖型和次火山巖型金礦、復(fù)成熱液金礦床及以中生代巖漿熱液成礦作用為主的金礦床。更引入注目的是在我國東南沿海中生代火山-侵入巖分布區(qū)眾多的有色金屬礦山中出現(xiàn)了大量的伴(共)生金礦床, 而使我國伴(共)生金礦的儲(chǔ)量比例(31.48%)高于世界平均比值(14.1%)。

特提斯—喜馬拉雅成礦域金成礦地質(zhì)條件有利,為金礦床的形成提供了優(yōu)越的成礦前提條件。其中滇西地區(qū)就已發(fā)現(xiàn)各類大中型礦床 77處, 有三疊紀(jì)海相火山巖中的銀、多金屬伴生金礦床; 三疊紀(jì)泥砂質(zhì)碎屑巖中浸染型金礦床; 二疊—三疊紀(jì)碳酸鹽巖中的破碎蝕變帶金礦; 古生代蛇綠混雜巖中構(gòu)造蝕變帶金礦; 華力西期中酸性侵入巖中多晶屑石英脈型金礦; 喜馬拉雅期酸性—堿性次火山巖浸染狀伴生金礦和新生代火山熱泉型金礦等, 反映了這一地區(qū)不同時(shí)代、不同成礦環(huán)境與成礦作用的演變特征。

在我國東西兩部交匯地區(qū)三大成礦域的過渡地帶, 以印支期褶皺造山帶為持色的松潘—甘孜地區(qū)和右江流域的滇、黔、桂三角地區(qū), 發(fā)育了低溫淺成熱液成礦作用為特征的微細(xì)粒浸染型(卡林型)金礦床,形成了我國西南部兩個(gè)重要的金三角即陜甘川金三角和滇黔桂金三角, 顯示了過渡地帶的成礦特色。

全國金礦主要分布在華北地臺(tái)北緣、膠東、小秦嶺、西秦嶺、西南三江、滇黔桂、松潘摩天嶺、東昆侖、西南天山、東天山、東準(zhǔn)噶爾、吉南遼東、延邊—東寧等成礦帶, 伴生金主要分布于長江下游、西藏等地, 而砂金主要分布于黑龍江省三江沿岸, 西藏、甘肅、四川、青海等地。截至2010年, 全國累計(jì)查明資源量為 6864.79 t, 預(yù)測(cè)資源量為31126 t。本次金礦資源潛力評(píng)價(jià)涉及全國 29個(gè)省(自治區(qū)、直轄市), 劃分預(yù)測(cè)工作區(qū)362個(gè), 1級(jí)預(yù)測(cè)區(qū)4247個(gè), 省級(jí)歸并2級(jí)預(yù)測(cè)區(qū)1482個(gè)。

全國金礦4247個(gè)1級(jí)預(yù)測(cè)區(qū)中, 與中深成侵入巖有關(guān)的熱液型 1428個(gè), 占全國近 33.7%; 構(gòu)造破碎蝕變巖型852個(gè), 占全國近20%; 微細(xì)浸染型564 個(gè), 占全國近13.3%; 陸相火山巖型549個(gè), 占全國近 13%。變碎屑巖地層中熱液型 304個(gè), 占全國近7%; 其次為砂金礦, 海相火山巖型, 花崗綠巖型、矽卡巖型、斑巖型、風(fēng)化殼型、礫巖型。已探明資源量大于100 t 11個(gè), 分別為小秦嶺南礦帶、甘肅陽山、山東焦家、三山島、東季、大尹格莊、臺(tái)上、貴州灰家堡背斜、山東大園頂、青海大場、湖北雞冠嘴—銅錄山, 預(yù)測(cè)類型為與中深成侵入巖有關(guān)的熱液型、微細(xì)浸染型、矽卡巖型。已探明資源量50～100 t 21個(gè), 已探明資源量20～50 t 61個(gè)。已探明資源量小于20 t 895個(gè), 其余1級(jí)預(yù)測(cè)區(qū)已探明資源量均為0 t。預(yù)測(cè)資源量大于100 t 41個(gè); 其中山東11個(gè), 陜西7個(gè), 甘肅5個(gè), 云南、河南各為4個(gè), 新疆、遼寧各為3個(gè), 湖北、貴州、黑龍江、青海各1個(gè), 礦產(chǎn)類型主要為與中深成侵入巖有關(guān)的熱液型; 預(yù)測(cè)資源量50～100 t 63個(gè), 其中甘肅、陜西、新疆各9 個(gè), 山東7個(gè), 云南6個(gè), 青海5個(gè), 河南、吉林各4 個(gè), 海南3個(gè); 礦產(chǎn)類型主要為與中深成侵入巖有關(guān)的熱液型、構(gòu)造破碎蝕變巖型; 預(yù)測(cè)資源量20～50 t 201個(gè), 主要分布于甘肅、云南、新疆、山東、貴州、吉林、陜西等省(區(qū))份。礦床類型主要為與中深成侵入巖有關(guān)熱液型、構(gòu)造破碎蝕變巖型、微細(xì)浸染型。其余 3942個(gè) 1級(jí)預(yù)測(cè)區(qū)預(yù)測(cè)資源量小于 20 t。在1級(jí)預(yù)測(cè)區(qū)預(yù)測(cè)成果的基礎(chǔ)上, 結(jié)合金礦成礦地質(zhì)背景, 劃分了3級(jí)預(yù)測(cè)區(qū)384個(gè), 其中大于100 t的預(yù)測(cè)區(qū)63個(gè), 50～100 t的預(yù)測(cè)區(qū)60個(gè), 20～50 t的預(yù)測(cè)區(qū)94個(gè), 小于20 t的預(yù)測(cè)區(qū)167個(gè)。根據(jù)各省資源潛力評(píng)價(jià)結(jié)果, 按行政省對(duì)累計(jì)查明資源儲(chǔ)量、預(yù)測(cè)資源儲(chǔ)量進(jìn)行了統(tǒng)計(jì), 根據(jù)預(yù)測(cè)深度、地質(zhì)可靠程度和可利用性對(duì)全國金礦預(yù)測(cè)資源量進(jìn)行統(tǒng)計(jì), 編制了全國金礦3級(jí)預(yù)測(cè)區(qū)分布圖, 如圖3所示。

3 結(jié)束語

由于本次預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)礦種多、礦產(chǎn)預(yù)測(cè)類型多、預(yù)測(cè)工作區(qū)多、預(yù)測(cè)人員年輕人多, 任務(wù)繁重。加之礦產(chǎn)資源預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)本身是一門年輕學(xué)科, 有許多技術(shù)方法需要探索。盡管我們根據(jù)目前地質(zhì)礦產(chǎn)勘查資料水平, 對(duì)全國有資源潛力的地區(qū)基本都進(jìn)行了預(yù)測(cè)評(píng)價(jià), 但也存在一些問題:

1)多學(xué)科信息綜合預(yù)測(cè)還有待加強(qiáng)。由于各個(gè)專業(yè)都是在平行作業(yè)進(jìn)行預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)工作, 對(duì)多學(xué)科資料綜合, 分析成礦規(guī)律, 提取預(yù)測(cè)要素由于時(shí)間關(guān)系需進(jìn)一步研究。

2)對(duì)礦產(chǎn)預(yù)測(cè)方法還需進(jìn)一步研究, 如礦床模型地質(zhì)參數(shù)法。要結(jié)合不同礦床成礦系統(tǒng)特征, 采用室內(nèi)野外相結(jié)合的研究方法, 進(jìn)一步研究不同礦床成礦系統(tǒng)邊界范圍表現(xiàn)形式及各個(gè)成礦系統(tǒng)對(duì)資源潛力制約作用。

3)預(yù)測(cè)深度問題還有待探索。盡管本次預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)統(tǒng)一為近地表地下2 km, 但大部分預(yù)測(cè)工作只進(jìn)行到1 km。除鹵水鋰、金、鎳等礦產(chǎn)外, 其它礦產(chǎn)1 km內(nèi)預(yù)測(cè)資源量占總預(yù)測(cè)資源量的90%以上, 這3種礦產(chǎn)也占80%上。在1 km以下由于勘查找礦信息少, 缺少預(yù)測(cè)資料, 無法進(jìn)行地質(zhì)推斷。今后隨著勘探開發(fā)深度增大, 資源潛力會(huì)發(fā)生變化。

4)深層次成礦信息提取需進(jìn)一步深入。對(duì)隱含成礦信息提取技術(shù)應(yīng)用, 如非線性信息提取預(yù)測(cè)方法應(yīng)用還要進(jìn)一步研究。

5)有些預(yù)測(cè)資料收集不全。地質(zhì)勘查資料由于行業(yè)部門分塊管理, 一些重要礦產(chǎn)調(diào)查資料分散在不同單位, 如一些中大比例尺勘查資料掌握在非預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)單位, 一定程度影響了預(yù)測(cè)成果精度。

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中國地質(zhì)科學(xué)院陳毓川院士獲國際礦床學(xué)界最高榮譽(yù)

Academician CHEN Yu-chuan of Chinese Academy of Geological Sciences Wins the Highest Honor in the Field of International Deposit Studies

在2014年8月22日云南昆明召開的第14屆國際礦床成因協(xié)會(huì)大會(huì)上, 我國著名礦床學(xué)家、中國工程院院士陳毓川被授予國際礦床成因協(xié)會(huì)終身榮譽(yù)會(huì)員稱號(hào)。

作為國際礦床學(xué)界的最高榮譽(yù), 國際礦床成因協(xié)會(huì)終身榮譽(yù)會(huì)員稱號(hào)于1960年設(shè)立, 專門授予在礦床學(xué)領(lǐng)域取得杰出科學(xué)成就的科學(xué)家。迄今為止, 我國僅2人獲此殊榮。

陳毓川院士長期從事礦床地質(zhì)、地球化學(xué)、區(qū)域成礦規(guī)律、成礦預(yù)測(cè)研究及礦產(chǎn)勘查工作。他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)深入研究廣西大廠超大型錫多金屬礦床、礦帶地質(zhì), 為指導(dǎo)找礦及總結(jié)成礦規(guī)律作出了貢獻(xiàn); 深入研究寧蕪、廬樅、南嶺及全國區(qū)域成礦規(guī)律及找礦方向, 提出寧蕪玢巖鐵礦成礦模式, 在國內(nèi)開拓區(qū)域礦床成礦模式研究領(lǐng)域, 系統(tǒng)總結(jié)華南花崗巖有色、稀有礦床及陸相火山鐵礦成礦規(guī)律, 促進(jìn)了全國火山巖區(qū)及花崗巖區(qū)的地質(zhì)找礦工作; 與程裕淇院士研究提出礦床成礦系列概念, 發(fā)展區(qū)域成礦理論, 廣泛應(yīng)用于指導(dǎo)找礦;“六五”以來負(fù)責(zé)地礦部門固體礦產(chǎn)勘查工作, “七五”期間負(fù)責(zé)全國金礦找礦工作, 取得突出成績。

陳毓川院士先后獲國家科技進(jìn)步獎(jiǎng)特等獎(jiǎng)一項(xiàng)、二等獎(jiǎng)五項(xiàng)、三等獎(jiǎng)一項(xiàng)、自然科學(xué)獎(jiǎng)三等獎(jiǎng)一項(xiàng)。1986年被人事部授予有突出貢獻(xiàn)中青年專家稱號(hào), 1997年榮獲李四光地質(zhì)科技工作者獎(jiǎng), 2004年獲光華工程科技獎(jiǎng), 2009年被科技部授予“全國野外科技工作突出貢獻(xiàn)者”稱號(hào)。

本刊編輯部 采編

The Prediction and Assessment of Important Mineral Resources in China

XIAO Ke-yan, SUN Li*, YIN Jiang-ning, DING Jian-hua, NIU Cui-wei, CHEN Jian-ping, YANG Yi-heng
Institute of Mineral Resources, Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 100037

The ore deposit modeling-synthetic geological information method was used in national important mineral potential assessment, which is supported by metallogenic series theory, mineralization kinetics theory and synthetic information mineral prediction theory and used both domestic and abroad experience on mineral prediction for reference. Taking the prediction type as the key link, the authors built the prediction model based on creating the tectonic and formation map. 25 types of mineral resources to the depth of 2 km were assessed with the ore-forming geological body parameter method based on mineralization assessment system(MRAS), which are Fe, Al, Cu, Pb, Zn, Au, Sb, W, Mn, Sn, Mo, Ni, Ag, REE, Cr, Magnesite, Li ,B, S, Fluorite, K, Barite and P. On such a basis, level 3 perspective areas in China were delineated. The mineralization potential was assessed scientifically, which provides technical support for both the government and the exploration organizations.

resource evaluation; ore deposit model; metallogenic series of ore deposits; quantitative prediction

TD8; P61.07

A

10.3975/cagsb.2014.05.03

本文由中國地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目“全國重要礦種成礦區(qū)劃部署研究”(編號(hào): 12120114051501)資助。獲中國地質(zhì)科學(xué)院2013年度十大科技進(jìn)展第七名。

2014-04-24; 改回日期: 2014-05-28。責(zé)任編輯: 張改俠。

肖克炎, 男, 1963年生。研究員, 博士生導(dǎo)師。長期從事礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)研究, 近年來重點(diǎn)研究礦床模型綜合地質(zhì)信息預(yù)測(cè)方法。通訊地址: 100037, 北京市西城區(qū)百萬莊大街26號(hào)。電話: 010-68993164。E-mail: kyanxiao@sohu.com。

*通訊作者: 孫莉, 女, 1981年生。助理研究員。主要從事礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)研究。通訊地址: 100037, 北京市西城區(qū)百萬莊大街26號(hào)。

E-mail: sunli0727@163.com。