綜合信息礦產(chǎn)預測理論在危機礦山資源預測中的運用

李尚啟，朱小平，謝家濤，李俊濤

(1．吉林大學地球科學學院，吉林長春130061;2．湖北省地質局第八地質大隊，湖北襄陽441000)

綜合信息礦產(chǎn)預測理論在危機礦山資源預測中的運用

李尚啟1，朱小平2，謝家濤2，李俊濤2

(1．吉林大學地球科學學院，吉林長春130061;2．湖北省地質局第八地質大隊，湖北襄陽441000)

綜合信息礦產(chǎn)預測理論是一種新的礦產(chǎn)預測理論，其目前在國內(nèi)危機礦山資源預測與評價領域的應用較為廣泛。其中，危機礦山指的是保有工業(yè)儲量與遠景儲量的正常生產(chǎn)年數(shù)低于5年的礦山。在實際應用中，通過在危機礦山資源預測中運用綜合信息礦產(chǎn)預測理論，有助于找尋難識別和深部隱伏的礦床，從而實現(xiàn)綜合研究成礦單元信息變量及優(yōu)選最佳礦床靶區(qū)。

綜合信息礦床預測;危機礦山;成礦模型

礦產(chǎn)資源是一種一次資源，其具有稀缺性、多用途性和不可再生性等特點，這便決定了其在保證國家國防安全和經(jīng)濟安全中的重要地位。但在經(jīng)濟高速發(fā)展的大背景下，我國礦產(chǎn)資源供應短缺的局面越發(fā)明顯，其中錳礦的對外依存度達65%。另據(jù)統(tǒng)計，我國探明的錳礦資源儲量較少及其自給率不足70%，這表明國內(nèi)錳礦正在步入危機礦山行列。因此，為了探尋錳礦山外圍及其深部可開發(fā)利用的礦床及延長礦山的服役年限，將綜合信息礦產(chǎn)預測理論引入危機礦山資源預測中極為必要［1-2］。下面，筆者首先介紹危機礦山與綜合信息礦產(chǎn)預測理論的相關知識，然后再進一步討論綜合信息礦產(chǎn)預測理論在危機礦山資源預測中的運用。

1 危機礦山

危機礦山是一類由于資源短缺等而難以滿足正常生產(chǎn)或面臨停產(chǎn)閉坑的礦山，且一般將保有工業(yè)儲量+遠景儲量的正常生產(chǎn)年數(shù)低于5年的礦山視為危機礦山。針對危機礦山，其在資源開發(fā)上具有如下優(yōu)勢:a礦產(chǎn)資源已知，國有老礦山普遍具有采易棄難、采富棄貧和采礦品種單一等特點，則都在采礦場中遺存有貯礦、殘礦和貧礦，而其中包含的財富不可估量;b新資源開發(fā)，據(jù)統(tǒng)計，我國約80%的有色礦床都存有共伴生元素，但老礦山的開發(fā)程度普遍較低，且多以老采區(qū)為開發(fā)重點，而未勘探礦區(qū)深部、邊緣的資源及未驗證邊遠控礦鉆孔，因此重視對老礦山的深部和邊緣進行找礦變得尤其重要;c可再利用資源，通過將采、選、冶技術引入老礦山中，可再開發(fā)利用先前的廢棄礦物、難選礦物和貧礦;d老礦山的井巷與配套設施都較為完備，且還具備一定數(shù)量的人才隊伍，這對控制新項目的投資具有重要意義?？梢?，重視對危機礦山資源的預測具有可觀價值。

據(jù)國家統(tǒng)計局和海關總署的數(shù)據(jù)，我國2011年1～11月的錳礦產(chǎn)量與消費量統(tǒng)計如表1所示。

從表1可知，我國錳礦的保證度為350萬t÷ 1 555．7萬t×100%≈22．5%，表明我國錳礦資源的形勢非常嚴峻，外加地質找礦的難度越來越大及錳礦探明儲量的增速較緩，因此迫切需要運用先進的找礦技術和成礦理論來進行危機礦山資源預測，以充分發(fā)揮危機礦山中蘊藏的財富［3-4］。在這一背景下，將綜合信息礦產(chǎn)預測理論引入危機礦山資源預測中變?yōu)橛葹橹匾?/p>

2 綜合信息礦產(chǎn)預測理論

綜合信息礦產(chǎn)預測是運用遙感地質、地球化學、地球物理和地質等方法來反映目標礦床的分布規(guī)律、成因及控礦因素，從而預測目標礦產(chǎn)資源體［5］。據(jù)此，綜合信息礦產(chǎn)預測理論包括:a出發(fā)點是從礦產(chǎn)成礦的預測宏觀結構上優(yōu)化礦產(chǎn)預測系統(tǒng);b核心思想是通過解譯遙感、化探、物探和地質等綜合信息來找出礦床的成礦規(guī)律，用以指導礦產(chǎn)資源開采工作的開展;c理論要點包括:通過解譯綜合信息和繪制礦產(chǎn)預測圖來找出控礦信息，并將單一信息的多解性排除;在控礦條件下，通過建立找礦模型來預測出找礦靶區(qū);采用定性與定量結合的方法，通過合理轉換直接與間接找礦信息來預測礦產(chǎn)。簡而言之，綜合信息礦產(chǎn)預測是在找礦模型基礎上，運用計算機技術和建立數(shù)學模型來找出礦產(chǎn)地質資料中的成礦信息，從而實現(xiàn)立體化預測礦產(chǎn)資源［6］。但綜合信息礦產(chǎn)預測的側重點是定位預測，則其提供的普查勘探靶區(qū)對靶區(qū)查證尤為關鍵，特別是其在預測難識別或隱伏性礦產(chǎn)資源中的優(yōu)勢凸顯了其在危機礦山資源預測中的運用價值［7］。

3 危機礦山資源預測中的運用

根據(jù)危機礦山及綜合信息礦產(chǎn)預測理論的相關知識，可從如下方面來分析綜合信息礦床預測理論在危機礦山資源預測中的運用。

1)編制危機礦山地質圖

礦山地質圖作為礦山企業(yè)的設計總圖，不得在編制時遺漏難識別或隱伏性的礦床資源，且一旦礦山地質圖出現(xiàn)質量問題，其將可能引起礦產(chǎn)資源浪費。據(jù)此，在編制危機礦山地質圖時，首先，應對比分析礦床的勘探與開采資料，其中包括礦床與礦體分布的規(guī)律，從而獲得難識別或隱伏性礦床的分布規(guī)律;然后，再在GIS平臺上，編制危機礦山的數(shù)字地質圖，如坑內(nèi)外地質聯(lián)系圖等，用以反映危機礦山在三維立體空間中的分布特征。

2)編制地球物理解譯圖

根據(jù)礦床的地球物理和地質特性，在綜合信息礦產(chǎn)預測軟件系統(tǒng)中編制地球物理解譯圖，具體要點如下:a參考地面大比例尺重磁資料來進行物探立體填圖;b對配礦、儲礦和導礦進行推導和解釋;c圈定礦床的隱伏性巖體，并對其地下形態(tài)進行深入研究，同時推導礦(化)體在一定條件下的形態(tài)、產(chǎn)狀和埋深及圈定其礦化蝕變帶;d提取高度不同的平面的剩余場，并深入研究某一巖性或層位的相關礦產(chǎn);e運用物探的立體填圖與高頻地震或電法結合的方法，找出礦山深部的找礦標志與控礦因素，并將其集成為相應的地球物理信息，用以指導找礦工作的開展;f針對礦區(qū)的外圍空間，首先在近地表通過異常查證來進行直接找礦，即深入研究與礦床直接相關且與圍巖的物性差異較為明顯的局部異常，并對較臨近處進行井中物探，其次再根據(jù)近礦圍巖的蝕變與礦化特性及直接控礦因素，對與物探線環(huán)構造關聯(lián)的間接找礦標志進行研究，從而提取危機礦山外圍的地球物理空間信息。

3)創(chuàng)建綜合信息找礦模型

綜合信息找礦模型是一種由若干礦產(chǎn)資源體組成的統(tǒng)計性模型，其中礦產(chǎn)資源體分為礦體、礦床、礦田和礦床密集區(qū)等等級，因此不同等級所對應的找礦模型并非確定性模型，而是統(tǒng)計性模型。針對綜合信息找礦模型的創(chuàng)建，其是利用地質解譯子系統(tǒng)中的預測模型管理模塊和字典庫管理模型來創(chuàng)建預測礦種(如錳礦)的地質模型。據(jù)此，綜合信息找礦模型的基礎是地質信息，即:研究遙感、地球化學、地球物理和地質信息間的轉換規(guī)律，并依靠間接信息來尋找難識別或隱伏性礦床資源體，從而實現(xiàn)找礦的目的。

4)選擇定量預測數(shù)學模型

定量預測數(shù)學模型的選擇是為了選出最佳的礦床和礦體靶區(qū)，即根據(jù)成礦、統(tǒng)計與資源預測的任務和地質特性來進行選擇，具體包括如下數(shù)學模型:a在綜合信息成礦預測圖系中，數(shù)學模型的任務是處理重磁資料數(shù)據(jù)，其中包括垂向二階導數(shù)、水平一階導數(shù)、延拓和化極的位場變化;b在創(chuàng)建綜合信息找礦模型時，數(shù)學模型主要運用聚類分析法來分類研究礦產(chǎn)資源體、地質體的集合;c統(tǒng)計預測數(shù)學模型，其中用到的地質數(shù)據(jù)為混合變量;d礦產(chǎn)資源預測數(shù)學模型，其中用到的是上升有序變量數(shù)學模型，即其研究的重點是礦產(chǎn)資源體的變富與變大。

4 危機礦山資源預測

危機礦山資源預測的核心思想是就礦找礦，即增加礦山的保有儲量及預測老礦山礦區(qū)深部或外圍的工業(yè)礦體，具體可將綜合信息礦產(chǎn)預測理論運用其中，即:在綜合信息礦產(chǎn)預測理論的指導下，從地質演化的方面及按礦產(chǎn)資源體與地質體綜合解釋遙感、地球化學、地球物理和地質信息，同時從三維空間的創(chuàng)建方面來對控礦因素與礦床成因進行分析，以探明礦體與礦床在空間上的分布規(guī)律，從而創(chuàng)建綜合信息找礦模型，用以指導對深部難識別礦體和隱伏性礦體進行立體預測［8］。在危機礦山的研究中，工作區(qū)主要分為礦區(qū)和礦區(qū)外圍。其中，礦區(qū)的勘探、開采工程具有控制程度和地質工作程度高的特點，則其提供的三維空間成礦信息十分豐富，且可通過勘探、普查找礦和開采綜合測量等來獲取齊全的成礦信息。鑒于典型工業(yè)礦體和礦床的規(guī)模不一，則在運用大比例尺定量預測危機礦山時，應將信息的齊全性考慮其中，這是判斷預測成效的關鍵。對此，首先，應運用綜合信息礦產(chǎn)預測軟件來二次開發(fā)大比例尺的遙感、化探、物探和地質等資料，并據(jù)此編制綜合信息解譯圖;其次，應在成礦模式下，創(chuàng)建綜合信息成礦模型;最后以控礦綜合信息異常為依據(jù)來規(guī)劃成礦信息綜合異常統(tǒng)計單元，并綜合研究每一單元成礦信息的變量及選擇與大比例尺精度相適應的定量預測數(shù)學模型，從而選出最佳的礦體與礦床靶區(qū)［9］。

應用表明，礦體和礦床靶區(qū)定量預測可使綜合信息礦產(chǎn)預測的系統(tǒng)性更強，而通過運用大比例尺來對剖面進行地質測量、電法測量、高精度重磁測量及巖石地球構造化探測量及礦化綜合測量微量信息等，可保證定量提取綜合成礦信息的全面性和系統(tǒng)性，同時還可給出化探與物探的定性及精確定位物探正、反演空間的相互關系。

5 結語

綜上，錳礦及其化合物是一種重要的礦產(chǎn)資源，其在鋼鐵工業(yè)等領域的應用尤其普遍，占比約為90%～95%及其主要用作煉鋼或煉鐵過程中的脫硫劑和脫氧劑。但目前，錳礦及其化學物的保證度很低，因此應在危機礦山資源預測中投入更大的關注。對此，本文結合危機礦山與綜合信息礦產(chǎn)預測理論的相關知識，淺析了綜合信息礦產(chǎn)預測理論在危機礦山資源預測中的運用，以期找到新的礦產(chǎn)資源，從而延長礦山的服役年限。但在危機礦山資源預測中，需集中全力解決如下問題:a找尋新的礦種和礦床類型，即不同礦種和礦床類型具有共生性，則極有可能在危機礦山周圍的立體空間中找到新的礦種和礦床類型;b圈定新礦體，即在礦床勘探階段，主要根據(jù)地表礦床的地質研究來圈定礦體，則存在一定的局限性，則從這一角度出發(fā)，便可找到新礦種或礦床類型;c全面預測難識別或隱伏性礦產(chǎn)，即立體預測危機礦山資源，并運用先進的技術方法來獲取找礦信息，同時深入研究微觀標識及創(chuàng)建三維地質找礦模型?？傊?，將綜合信息礦床預測理論引入危機礦山資源預測中是時代發(fā)展的要求，值得重視。

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A Comprehensive Information Prognosis Theory to Predict the Application of Resources in Crisis Mines

LI Shangqi1，ZHU Xiaoping2，XIE Jiatao2，LI Juntao2
(1．College of Earth Science，Jilin University，Changchun，Jilin 130061，China; 2．Hubei Geological Survey Geological Brigade 8，Xiangyang，Hubei 441000，China)

The comprehensive information theory for mineral resources prediction is a kind of new mineral prediction theory．Its current resources crisis mines in China have been widely applied in the field of prediction and evaluation．Among them，the crisis mines refers to normal production and number of the industrial reserves and prospective reserves less than 5 years of mine．In practice，through the resources crisis mines prediction on basis of the theory of comprehensive information prognosis，it helps to find difficult to identify and deep concealed ore deposits to realize comprehensive study in metallogenic unit information variable and the best target．

Integrated information deposits prediction;Crisis mine;Metallogenic model

P612;F426．1

B

10．14101/j．cnki．issn．1002－4336．2017．01．016

2016－12－12

李尚啟(1990－)，男，山西應縣人，在讀研究生，研究方向:礦產(chǎn)勘查，手機:18243086501，E-mail:349966977@qq．com．