我國深部金屬礦床找礦理論與方法探究

胡迪 裴偉勛

摘要：隨著我國工業(yè)化、城市化、現(xiàn)代化以及國防科學(xué)的迅猛發(fā)展，急需大量的礦產(chǎn)資源，特別是金屬礦產(chǎn)資源的供給。目前，國內(nèi)許多老的礦業(yè)基地日漸進(jìn)入開采枯竭期。由于勘探程度的深入，發(fā)現(xiàn)近地表大型礦床的可能性也越來越小，因此，如何勘探開發(fā)深部礦成為擺在我們面前的新課題

關(guān)鍵詞：深部找礦；理論方法；探究

一、我國金屬礦產(chǎn)的特點(diǎn)

要了解深部找礦，就必須先從我國金屬礦產(chǎn)的特點(diǎn)說起。中國大陸處于全球三大成礦域交會部位，又是多個地塊的拼合體，不同時代的構(gòu)造巖漿活動均很強(qiáng)烈，成礦物質(zhì)運(yùn)移活躍，成礦條件有利。但是，這也會造成成礦環(huán)境的不穩(wěn)定，影響成礦后礦體的保存，使得成礦模式更加復(fù)雜化，加大了找礦難度。

中國金屬礦產(chǎn)的主要特點(diǎn)是：①礦產(chǎn)種類多。②礦床生成和賦存的地質(zhì)條件不同。有的與巖漿熱液活動有關(guān)，有的與巖漿熔離作用有關(guān)；有的受地殼內(nèi)斷裂帶、裂隙帶的控制，有的是在外生條件下沉積生成或風(fēng)化淋濾生成，有的則是產(chǎn)于其它礦石中作為伴生、分散態(tài)存在，本身不能形成單獨(dú)的礦體或礦床。③同一個礦田內(nèi)礦體的產(chǎn)出部位變化大，礦體的形狀和產(chǎn)狀也各不相同。④礦體的物理性質(zhì)與其產(chǎn)出的圍巖相比，有的差別很大，有的則很小。地表能測到的異常響應(yīng)強(qiáng)弱還取決于異常體的大小和其埋藏深度，深部礦體產(chǎn)生的異常有時很微弱。⑤礦體產(chǎn)出的地質(zhì)背景條件復(fù)雜、多樣，呈現(xiàn)出嚴(yán)重的各向異性，這不僅給地球物理反演解釋帶來復(fù)雜性，增加了勘探結(jié)果的不確定性，也給探礦工程和施工帶來一系列困難。

二、成礦理論的研究與靶區(qū)的選定

找礦的戰(zhàn)略選區(qū)是一個貫穿找礦始終的重大課題。隨著找礦深度的增加、深部礦體有關(guān)信息的缺少而加大了找礦選區(qū)的難度，因此成礦理論、成礦模式與成礦系列的研究在找礦工作中更突顯其重要性。

從地球演化角度，即從地殼及上地幔的運(yùn)動與相互作用來研究成礦作用及戰(zhàn)略選區(qū)，這是當(dāng)代地球科學(xué)與礦產(chǎn)勘查學(xué)的研究熱點(diǎn)與主要方向。

內(nèi)生金屬礦床是地球演化過程中金屬元素大量集中所形成的具有工業(yè)開發(fā)意義的地質(zhì)體，其形成和賦存的空間，根據(jù)俄羅斯科拉半島一萬兩千米超深鉆井的揭露，其向下穿過古大陸的元古宙與太古宙地殼，在不同深度分別發(fā)現(xiàn)了Cu-Ni、Cu-Zn、Fe-Ti-Au礦化，其中最深的Fe-Ti-Au礦化位于地下萬米以下。國際合作喜馬拉雅和西藏高原深剖面（INDEPTH）探測項(xiàng)目發(fā)現(xiàn)[8]，在雅魯藏布江以北沿念青唐古拉山的安崗-當(dāng)雄一帶15-20km深處存在一個巨厚的巖漿部分熔融層，礦體生成于14-16Ma，僅銅金屬儲量就達(dá)到1000多萬噸，其外圍還有較大的找礦遠(yuǎn)景。

以上事例證明，內(nèi)生金屬礦床在地殼深部有很大的賦存空間。找礦戰(zhàn)略選區(qū)的基礎(chǔ)研究就是要跳出單個礦床，單個礦田的思路，從地球演化更寬的視野，更大的空間內(nèi)來研究區(qū)域地殼及上地幔構(gòu)造與巖漿活動，研究區(qū)域地球化學(xué)特征，研究成礦理論、成礦物質(zhì)分布規(guī)律以及對成礦模式和成礦系列規(guī)律性的認(rèn)識。

三、勘探技術(shù)方法研究

找礦是對特定目標(biāo)的偵查搜索工作。礦產(chǎn)勘查的任務(wù)是調(diào)查了解地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)與構(gòu)造巖漿活動，查明礦體最可能賦存部位，確定探礦工程施工地點(diǎn)，達(dá)到揭露礦體、查明礦產(chǎn)儲量的目的。礦產(chǎn)勘查技術(shù)方法包括很多種類，如地質(zhì)技術(shù)、遙感技術(shù)、地球化學(xué)探礦技術(shù)（包括找礦礦物學(xué)方法）、地球物理探礦技術(shù)，探礦工程技術(shù)等，每一項(xiàng)技術(shù)都包括多種方法，都有一定的探測深度。

（1）勘查技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀：我國的礦產(chǎn)勘查技術(shù)方法的發(fā)展已達(dá)到較高水平，勘查技術(shù)方法也比較齊全，并進(jìn)行了多種新方法（地震層析，金屬礦反射地震法，航空電磁法、瞬變電磁法、陣列電磁法、電磁波巖性探測儀，地氣法，深穿透地球化學(xué)方法，成礦礦物學(xué)研究等）的探索開發(fā)。近些年來除進(jìn)口了大批先進(jìn)的，如大功率的電法儀器，金屬礦高頻地震儀，實(shí)驗(yàn)室高精尖分析測試儀器設(shè)備等探礦儀器設(shè)備外，國產(chǎn)的探礦儀器設(shè)備也有很大發(fā)展，水平也較高，不僅可以滿足國內(nèi)工作需求，還可供出口需要。應(yīng)用這些國內(nèi)外的探礦儀器設(shè)備和方法已取得了較好的找礦效果。這是在以檢查礦點(diǎn)、物化探異常點(diǎn)的基礎(chǔ)上開展找礦的情況下取得的。為了今后尋找賦存于更深部的，如500-1000米以及1000-2000米深的礦產(chǎn)，需要發(fā)展一些特定的技術(shù)方法。

（2）勘查技術(shù)發(fā)展方向和目標(biāo)：找深部礦給各種勘探技術(shù)方法，特別地球物理勘探方法提出了新的要求，除了提高地面探測的精度，更好地反映地下異常體信息外，還要發(fā)展和擴(kuò)大井中觀測，井-地結(jié)合觀測，提高綜合方法探測的分辨率和反演解釋的可信度。加強(qiáng)綜合反演能力，即各種方法之間的條件約束，使得地球物理反演結(jié)果與實(shí)際地質(zhì)情況更加吻合。

（3）主要的科學(xué)技術(shù)問題與研究課題：

1）重力和磁力測量仍然是基本的方法，也是有效的方法。特別是重力法找礦的應(yīng)用遠(yuǎn)未發(fā)揮作用。今后找礦，隨著礦體埋藏深度加大，礦體引起的異常強(qiáng)度變小，其變化梯度異常更為弱化，要解決二維低緩重磁力異常的近地表淺層地質(zhì)不均勻性和淺部礦產(chǎn)引起的強(qiáng)噪聲和精細(xì)反演方法問題。

2）不同景觀條件下區(qū)域性及深部多元素地球化學(xué)、同位素地球化學(xué)及礦物學(xué)信息的提取和利用。過去重視的是局部的強(qiáng)異常。為了深部找礦，今后要研究深部成礦后所形成的區(qū)域性或沿斷裂出現(xiàn)的弱蝕變，弱地球化學(xué)以及礦物學(xué)的異?，F(xiàn)象，以及圍巖中形成的元素的負(fù)異常特征、地球化學(xué)疊加暈的分解等等，以得出深部礦化場的線索。

3）大功率電磁法提高探測深度的試驗(yàn)。

4）激電法。硫化礦的激發(fā)極化效應(yīng)是一次電場向地下礦體送電使之產(chǎn)生極化場，礦體埋深加大，極化場是否能在地面觀測到，需要對三種觀測方案（雙頻法，復(fù)電阻率法，時間域法）做試驗(yàn)，了解其大小量級，確定可否用于深部找礦。

5）開展天然地震與天然電磁場的應(yīng)用試驗(yàn)。天然地震和天然電磁場頻帶寬，可作多種處理，有很大找礦潛力，應(yīng)研究探討其應(yīng)用于填圖以及找深部礦體的作用。

6）金屬礦地震法試驗(yàn)，研究礦區(qū)內(nèi)的斷裂、褶皺等構(gòu)造、圈定深部巖體的產(chǎn)出，以及填圖等；INDEPTH項(xiàng)目在藏南岡底斯巖漿巖帶，呂慶田在安徽銅陵地區(qū)鳳凰山巖體[9]，袁學(xué)誠在河南南陽-大別巖漿巖體上所作的深反射試驗(yàn)結(jié)果都很有啟發(fā)，能用于探測金屬礦區(qū)內(nèi)的褶皺、斷裂等構(gòu)造，圈定深部巖漿巖體等。

7）改進(jìn)成礦年代的測定方法，特別是中、新生代成礦年代的測定方法以及多期成礦及判定礦質(zhì)來源的探索；

8）金屬礦區(qū)機(jī)動性強(qiáng)的2000米小口徑取芯巖芯鉆機(jī)及各項(xiàng)定向與導(dǎo)向鉆進(jìn)工藝與鉆探工具等的開發(fā)；研制與推廣應(yīng)用3000米以深的小口徑取芯鉆機(jī)、定向和導(dǎo)向鉆進(jìn)工藝與鉆探工具等；

9）結(jié)合危機(jī)礦山找礦，并在深度大于1000米鉆井的基礎(chǔ)上，開展深部綜合找礦方法試驗(yàn)研究。

10）航空物探方法，除磁法外，用于找深部礦的作用，要進(jìn)行理論與實(shí)際試用的研究，最新的航空電磁法探測深度已經(jīng)加大，也僅僅是250米以淺；航空磁力重力梯度測量如何增加探測深度，目前還沒有多少例子來說明。

四、結(jié)束語

通過對金屬深部找礦新技術(shù)新方法的研究，可以不同程度的提高廣大地質(zhì)工作者的工作效率與報告精準(zhǔn)度，為更好的開發(fā)深部金屬礦床奠定理論依據(jù)。