戰(zhàn)略性礦產(chǎn)資源儲備勘查區(qū)評價分析方法：以江西省鎢礦為例

王子衿，王永志,，徐喆，霍雨佳，李鐘山

1.吉林大學(xué) 地球探測科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，長春 130026；2.吉林大學(xué) 綜合信息礦產(chǎn)預(yù)測研究所，長春 130026；3.江西省地質(zhì)調(diào)查研究院，南昌 330000；4.自然資源部 中央地質(zhì)勘查基金管理中心，北京 100045

0 引言

社會發(fā)展和礦產(chǎn)資源供應(yīng)與儲備密切相關(guān)[1]，有時甚至?xí)绊憞医?jīng)濟安全和國防安全[2]。美國、日本和法國等國家已建立了較完備的礦產(chǎn)戰(zhàn)略儲備政策[3],并出臺了相應(yīng)的礦業(yè)激勵制度[4]。為保證經(jīng)濟持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，有效應(yīng)對突發(fā)事件、維護經(jīng)濟安全，制定國家礦產(chǎn)資源儲備戰(zhàn)略迫在眉睫[5]。

儲備勘查區(qū)是落實礦產(chǎn)資源儲備的重要手段[6]，是對國民經(jīng)濟具有重要價值的地段[7]，是保證資源供應(yīng)的儲備基地[8]，常采用保護性礦種[9]、產(chǎn)能過剩礦種[10]和自然保護區(qū)內(nèi)已探明的大中型以上規(guī)模的礦種予以落實[11]。同時，可有針對性的引導(dǎo)各類資金投入[12]，加大找礦力度，以發(fā)現(xiàn)一批可供開發(fā)利用的礦產(chǎn)資源儲備基地[13]。著力打造以市場為導(dǎo)向的多元投資平臺[14]，鼓勵和引導(dǎo)社會資本投入，參與國家礦產(chǎn)資源儲備，以保證中國的礦產(chǎn)資源供應(yīng)和社會穩(wěn)定發(fā)展[15]。

根據(jù)國內(nèi)外研究情況，有前人通過分析成礦影響因素來評價成礦前景[16]；也有學(xué)者在潛力預(yù)測靶區(qū)上疊加勘查圖層以圈定儲備勘查區(qū)[5]，雖已初步探討儲備勘查區(qū)的設(shè)置方法，但均停留在定性的建議和框架性設(shè)計層面，尚未開展儲備勘查區(qū)的定量化研究。筆者提出基于空間數(shù)據(jù)挖掘進行定量化分析與評價儲備勘查區(qū)的方法，建立一套涵蓋成礦地質(zhì)條件、控礦因素、礦業(yè)權(quán)設(shè)置、資源儲量和地理位置等多種因素的指標體系，彌補了定性化分析難以真實體現(xiàn)儲備勘查區(qū)資源潛力的不足，可有效地優(yōu)選出具有重要價值的礦產(chǎn)資源儲備區(qū)域。

1 評價體系與方法

1.1 劃分原則

儲備勘查區(qū)至少滿足如下原則之一：①333+334資源量已達中型及以上礦床規(guī)模，而333資源量達不到中型礦床規(guī)模的已知礦區(qū)；②無深部工程控制，預(yù)測資源量(334)已達到中型礦床規(guī)模的已知礦區(qū)；③地表缺少系統(tǒng)工程控制，通過工程施工等有望獲得中型礦床規(guī)模資源量的礦化區(qū)；④已發(fā)現(xiàn)的找礦線索與地質(zhì)、物探和化探資料分析相結(jié)合，有望發(fā)現(xiàn)中型及以上規(guī)模礦床的有利地段；⑤目前缺少直接的礦化線索，以區(qū)域?qū)Ρ群透鞣N綜合信息為依據(jù)，顯示有望發(fā)現(xiàn)中型及以上規(guī)模礦床的成礦有利地段。儲備勘查區(qū)的范圍劃分要求在相應(yīng)區(qū)間內(nèi)包含一個完全的成礦要素，面積大多為40～80 km2，一般不大于全國礦產(chǎn)資源潛力評價圈定出的最小預(yù)測區(qū)。

1.2 評價指標

為了篩選有望達到大中型規(guī)模礦床、資源潛力大、開發(fā)前景好的區(qū)域作為儲備勘查區(qū)[17]，制定一套涵蓋自然地理、地質(zhì)背景、勘查區(qū)基本特征、地質(zhì)工作程度、礦業(yè)權(quán)設(shè)置、最小預(yù)測區(qū)和礦產(chǎn)儲量等7類因素的評價指標，用于從生態(tài)功能區(qū)中甄別出候選儲備勘查區(qū)[18]，通過對候選勘查區(qū)的定量化分析與優(yōu)選，可得到符合條件的儲備勘查區(qū)[19]。

自然地理天然形成、很少受到人為因素影響的地理環(huán)境(以構(gòu)成性、功能性要素為主)。

礦業(yè)權(quán)設(shè)置區(qū)域內(nèi)已設(shè)探礦權(quán)和已設(shè)采礦權(quán)的情況。

地質(zhì)工作程度指區(qū)域內(nèi)已完成的地質(zhì)調(diào)查、礦產(chǎn)普查、礦床勘探和礦山地質(zhì)等工作。

地質(zhì)背景在礦床生成過程中起決定性影響作用的地質(zhì)環(huán)境或其他要素，主要指礦產(chǎn)資源成礦時的地質(zhì)條件和環(huán)境信息。

勘查區(qū)基本特征主要包含基礎(chǔ)地質(zhì)、礦化蝕變特征、礦床規(guī)模、礦體特征、資源儲量、礦石質(zhì)量和共伴生礦產(chǎn)等。

礦產(chǎn)儲量指某種礦產(chǎn)資源所具有的蘊藏量。

最小預(yù)測區(qū)全國礦產(chǎn)資源潛力評價項目成果中圈定出的各戰(zhàn)略性礦種的最小預(yù)測區(qū)(帶有量化資源量等)。

1.3 評價模型

將自然地理、礦業(yè)權(quán)設(shè)置、地質(zhì)工作程度、地質(zhì)背景、勘查區(qū)基本特征、礦產(chǎn)儲量和最小預(yù)測區(qū)作為輸入因子，依據(jù)各因子對儲備勘查區(qū)的貢獻和重要程度賦予不同權(quán)重(如W1)，將輸入指標貢獻值(如S1)乘以權(quán)重，計算所有因子的貢獻總和(圖1)，最后優(yōu)選出貢獻率高的戰(zhàn)略性礦產(chǎn)資源儲備勘查區(qū)。

圖1 儲備勘查區(qū)評價計算模型Fig.1 Evaluation calculation model of reserve exploration area

2 實驗分析

2.1 江西省鎢礦基本情況

鎢是一種含量稀少的金屬，具有高熔點、高電導(dǎo)率和抗磁等優(yōu)良物理化學(xué)特性，在航天、電子和國防等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價值[20-21]。江西省鎢礦儲量全國第一，Ⅴ級鎢礦成礦遠景區(qū)17個，多處在江南隆起東段、欽杭和南嶺成礦帶附近。截止2019年底，江西省已發(fā)現(xiàn)529處鎢礦床，大中型鎢礦產(chǎn)地35處，已查明鎢儲量高達544.77萬t。燕山期花崗質(zhì)巖漿熱液是江西省鎢礦床形成的主要因素，按構(gòu)造分布和圍巖條件，鎢礦床主要分為石英脈型、石英脈與蝕變花崗巖復(fù)合型、矽卡巖型3種，另有少量似層狀型和斑巖型。

2.2 鎢礦儲備勘查區(qū)實驗分析

根據(jù)儲備勘查區(qū)評價計算模型及規(guī)定的評價指標，對江西省鎢礦信息進行對比和計算。圖2為江西省鎢礦儲備勘查區(qū)的計算結(jié)果，表1為備選儲備勘查區(qū)的基礎(chǔ)指標內(nèi)容，根據(jù)專家先驗知識確定出各勘查區(qū)的指標貢獻度、權(quán)重及計算結(jié)果(表2)。符合指標要求的前8個大中型鎢礦儲備勘查區(qū)為信豐縣石骨山、崇義縣光菇山、井岡山市小行洲、萍鄉(xiāng)市青龍山、宜春市明月山、萍鄉(xiāng)市坪凌、安?？h武功山和修水縣紅崖。

圖2 江西省鎢礦勘查區(qū)示意圖Fig.2 Schematic diagram of tungsten ore exploration areas in Jiangxi Province

萍鄉(xiāng)市坪凌鎢礦儲備勘查區(qū)指標貢獻度最高(8.02)，安福縣武功山鎢礦儲備勘查區(qū)為7.73，排在第二；修水縣紅崖鎢礦儲備勘查區(qū)(4.04)貢獻度最小。

通過將勘查區(qū)圖層與江西省鎢礦最小預(yù)測區(qū)、地球化學(xué)鎢礦異常、遙感綜合異常、自然保護區(qū)、成礦區(qū)帶、鎢礦集區(qū)和整裝勘查區(qū)等圖層進行綜合空間分析與計算，以萍鄉(xiāng)市坪凌鎢礦儲備勘查區(qū)(圖3)為例，說明該儲備勘查區(qū)設(shè)計與評價方法。

萍鄉(xiāng)市坪凌鎢礦儲備勘查區(qū)位于生態(tài)功能區(qū)內(nèi)，約50%與自然保護區(qū)實驗區(qū)重疊，重疊面積約21.25 km2。根據(jù)1.2所述評價指標，對每條指標的實際情況和貢獻度展開分析。

自然地理位于武功山高山區(qū)，地勢橫峰側(cè)嶺，重巖疊嶂，平均海拔800～1 900 m。常年降雨量豐沛，季節(jié)特征明顯，光照充足。評價其貢獻度為8(權(quán)重5%)，實際貢獻度為0.4。

表1 儲備勘查區(qū)具體指標情況

表2 江西省鎢礦儲備勘查區(qū)指標評價結(jié)果

圖3 萍鄉(xiāng)市坪凌鎢礦儲備勘查區(qū)圖Fig.3 Pingling tungsten ore reserve exploration area of Pingxiang City

礦業(yè)權(quán)設(shè)置情況區(qū)內(nèi)設(shè)置了1宗銅礦的探礦權(quán)。評價其獻度為8(權(quán)重10%)，實際貢獻度為0.8。

地質(zhì)工作程度完成蘆溪幅、錢山幅、良坊幅和上城幅的1∶5萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查工作；完成金屬礦普查工作。評價其貢獻度為10(權(quán)重11%)，實際貢獻度為1.1。

地質(zhì)背景區(qū)域主要表現(xiàn)為巖漿穹隆構(gòu)造，中部大面積出露武功山復(fù)式巖體，外圍出露地層主要為震旦系上統(tǒng)老虎塘組、寒武系牛角河組、高灘組和水石組。評價其貢獻度為8(權(quán)重15%)，實際貢獻度為1.2。

勘查區(qū)基本特征處于武功山巖漿穹隆的核部，西北區(qū)大面積出露早志留世酸性侵入巖，呈巖基狀；南東區(qū)出露晚侏羅世酸性侵入巖，呈巖株狀，巖性構(gòu)成較復(fù)雜。該地區(qū)成礦地質(zhì)條件較好，發(fā)現(xiàn)鎢礦點2處。完全處于鎢礦礦集區(qū)內(nèi)，約15%與整裝勘查區(qū)相交，存在鎢礦化探異常、鎢遙感異常等特征。評價其貢獻度為4(權(quán)重16%)，實際貢獻度為0.64。

礦產(chǎn)儲量鎢礦潛在資源量>2.5萬t。評價其貢獻度為8(權(quán)重21%)，實際貢獻度為1.68。

最小預(yù)測區(qū)區(qū)內(nèi)包含1處鎢礦最小預(yù)測區(qū)。評價其貢獻度為10(權(quán)重22%)，實際貢獻度為2.2。

經(jīng)計算，該勘查區(qū)總貢獻度為8.02，各評價指標的吻合程度高。

3 結(jié)論

(1)提出一種基于空間分析與挖掘方法的儲備勘查區(qū)評價方法，依據(jù)儲備勘查區(qū)設(shè)置基本規(guī)則，建立以自然地理、礦業(yè)權(quán)設(shè)置、地質(zhì)工作程度、地質(zhì)背景、勘查區(qū)基本特征、礦產(chǎn)儲量和最小預(yù)測區(qū)等為核心的評價指標體系。

(2)建立包含有專家先驗知識的量化權(quán)重評價模型，定量化計算并優(yōu)選出江西省可儲備的8個大中型鎢礦儲備勘查區(qū)。以江西省萍鄉(xiāng)市坪凌鎢礦儲備勘查區(qū)為例進行分析，經(jīng)對比可知該勘查區(qū)與各評價指標的吻合程度高，驗證了該方法的有效性。