21世纪矿业应向后工业发展势态倾斜――适者生存和可持续发展

固体矿产资源合理勘查、开发与矿业可持续发展裴荣富（中国地质科学院矿产资源研究所）1、当前矿业可持续发展的基本势态应是既满足当代人的需要也不危害后代人的发展,即不应是依赖过量消耗矿产资源，损害生态环境发展经济。强调人们需求矿产资源勘查和开发权力的合法性、人类经济社会发展与矿产资源承载能力的补偿性和全球矿业活动的共同性。2、矿业可持续发展的主要目标是：供给需求要保证平衡；管理与保护措施要有效；政策与法规要建全；环保与经济发展要协调。3、矿业可持续发展的基本要求是：开放型的资源供给；节约型的资源消耗；集约与科技推动型的资源开发；协调型的区域矿产资源发展。4、矿业可持续发展的主要措施是：1）大力依靠信息化、数字化、智能化和深化“认知”（RI）（RecognizedIntellect）；2）按需要和可能周密安排矿产资源调查评价、矿产勘查和开发；3）加强政策的宏观调控和区块管理；4）实行统筹规划，强化开发的监督和有效利用；强调节约资源和生态环境保护；5）加大矿业技术开发的科研投入，促进矿山开发的可持续发展；6）有计划地开拓和利用国内、外两种矿产资源、两个市场，逐步开展国外资源勘查和开发，实行资源互补；7）在矿产资源法规和有关勘查开发条例要求下发展矿业的市场化；8）发挥国家优势矿产出口，调整矿产品进口战略；9）从产业优化改变消费方式，提高单位矿产资源产出效益，保障社会消费和生产体系长期稳定。5、矿产资源勘查和矿业开发的特点1）矿产资源是人类赖以生存的重要物质基础，但是一种耗竭性的经济地质体。2）必须通过合理的勘查、开发和加工过程，该经济地质体自身被消耗而转化为矿产品。3）地质体大多具有赋存的隐蔽性，必须投入大量物化劳动才能予以发现。即使进行了勘查，仍是对其进行的不同程度推断的认识成果，须结合地质的和经济技术条件的可行研究方可满足矿山工业建设的要求。6-矿产资源在地球上分布具有不均匀性矿产资源不受国界、国家内部的行政区划所限定；矿产资源的分布规律既具有全球的普遍性也有区域的特殊性，从而为矿业开展“两种矿产资源、两个市场”的战略计划提供客观依据，也是在国内、外开展矿产资源勘查和矿业开发、合理安排工业布局的客观必然。7-矿产资源的形成具有一定成矿规律的最佳耦合性，但出现机率很小。必须通过大量地质观察和科学实验，深入研究其最佳耦合的机制才能保证矿产资源评价、矿产勘查和矿山开发的可持续发展。8-矿产资源开发利用具有地质的和经济技术条件评价的双重性矿产资源开发利用条件的复杂性，决定着矿业活动投资大、周期长、风险高，以及在矿山建设开发过程中必须解决大量采掘、选冶、通风、地温、水文地质、地压、安全、环保以及经济区合理配置等可行性的研究。矿业活动的可持续发展必须兼具地质研究保证程度的和技术经济条件可行的双重性。9-矿业与其他产业具有不同的经济规律性其他产业可以通过补充所消耗的生产资料得以持续发展，但是，矿业企业即使补充了生产资料，它仍旧是从开发伊始即逐渐进入矿产资源的消亡，最终在原地仍是不能持续生产。矿山设计规模保持在一定年限内，依靠科学技术进步，运用新的“认知”在矿山本身的侧向、垂向（深部）和外围发现新的矿产资源，是缓解矿产短缺、危机矿山新生和矿产资源可持续发展的重要举措。10-国内当前矿山开发的现状据郑大瑜对25种金属的10618座大、中、小型矿山的统计，矿山从业人员占77.35％，工业产值占76.53％，利润占81.71％，是国民经济的重要支撑产业。但10618座矿山中的2/3保有储量不足，后备接替资源不明，孕育着潜在的社会不稳定因素。有些矿山已出现“四矿”问题预计到2010年，将有335座矿山闭坑，占矿山总数的46％；到2020年，国有8000座矿山将仅有20％在困境中维持生产因此，中东部大量矿山的周边（侧向）、深部（垂向）和周围（矿山所在矿集区范围）找矿亟待加强。而总结这些矿山的合理勘查与开发经验，对解决老矿山（危机矿山）找矿具有十分重要的借鉴作用。11、矿产勘查和矿业开发可持续发展的合理科学技术模拟60～70年代，我们与前地质部综合地质大队对有色、黑色、非金属和煤田的30余座矿山进行了地质勘查与开采的验证对比研究，提出矿产资源合理勘查与开发的“双控论”与“合理域”模拟“双控论”是地质研究保证程度和技术经济条件包括经济区划配置可行性保证程度两项指标对从地质勘查到矿山建设全过程的控制“合理域”是指两项指标保证的控制程度不超过允许误差的范围内12、矿产勘查的“双控论”与“合理域”模型1）“双控论”的地质研究采用四个等级体制成矿最佳耦合研究的保证程度度来表达，技术经济条件研究的保证程度用各种开发技术条件的可行性来表达。2）按两项保证程度不同，在二维坐标图上通过斜率计算，模拟出一条合理勘查与开发曲线（红线），并划分出7个合理勘查开发阶段和13个评价程度。可作为评定地质勘查和矿山开发建设是否合理的标准。3）矿产勘查的“合理域”是指达到相对合理的界限范围，即能达到当前经济技术条件允许限内。图1矿产勘查评价模拟设想Ⅰ—矿产普查；Ⅱ—矿床勘探(初步)；Ⅲ—矿床勘探(详细)；Ⅳ—矿山建设可行性研究；Ⅴ—矿山建设；Ⅵ—矿山基础建设矿床地质研究；Ⅶ—矿山生产矿床地质研究1—可进行勘探(初步)矿床；2—工业远景不明矿床；3—无地质和工业远景矿床；4—可进行勘探(详细)矿床；5—成矿复杂但具开采技术经济条件初步可行矿床；6—成矿基本查明但具未来开采技术经济条件可行矿床；7—成矿复杂不具开采技术经济条件可行矿床；8—可进行初步矿山建设设计矿床；9—按计划任务进行建设设计矿山；10—达到最终开采技术经济条件可行研究的技术储备矿山(暂不建设)；11—投资单位基建矿山；12—已建成矿山；13—已投产和持续扩大远景矿山。1－3／5.0：工作周期／投资百分比。矿业活动决策支持系统建立矿产勘查决策支持系统是合理进行勘查管理的重要举措。勘查工作决策支持系统应根据其工作的不同勘查阶段、不同矿床地质复杂程度、勘查技术的经济条件、工作目的任务和勘查范围等决策其勘查成果、周期、投资大小和风险比例。老矿山接替资源勘查与开发1）在已勘探的工业储量和资源量基础上，矿山的合理生产规模及服务年限是保证矿山正常生产的基本条件2）在充分利用国家矿产资源的要求下，按矿产资源不可再生的属性，经过一定年限的开采后，闭坑和复垦应是正常的对我国当前25种金属矿山的统计表明，106座大型矿山的70.8％、260座中型矿山的79.07％和8000座小型矿山的73.41％均在“超服务年限”生产大型矿山中型矿山小型矿山矿山超设计服务年限矿山对矿业经济的贡献不仅对矿业经济产值、利税、就业岗位做出贡献（如下表），而且对矿产资源勘查与开发的地质认识提供了大量的新认知。为合理矿山勘查与开发的模拟提供了依据。据郑大瑜资料，结合矿山生产规模和平均设计服务年限，在二维座标图上，对大、中、小型矿山做出了矿山合理生产模拟划分出矿山试产-达产-稳产-萎缩-补偿-闭坑-复垦7期，可作为矿山合理开发和闭坑评定标准矿山合理开发的模拟固体矿产资源合理勘查与开发模拟的综合图示老矿山本身侧向、垂向及外围找矿侧向、垂向找矿是根据矿山矿床类型，成矿规律具体地质特征的就矿找矿工作。在加强矿山地质研究程度的基础上，应用井中和坑道的地、物、化方法进行追索，一般均能达到找矿效果。这里我重点对垂向的深部和矿区外围找矿问题，提出下列示例。钨锡矿的亚澳成矿体系示例具有滨西太平洋由北到南的S型分布和双向分带的特征，中国南岭地区是亚澳钨锡成矿体系中最佳成矿带。中国南部地球表壳线、环型的有力控矿构造，南岭钨锡成矿带位于其中。南岭钨锡成矿带地质构造背景，主要表现为隆坳相间的有力控矿特征南岭钨锡成矿带深部构造背景，地震反射波从宁德到会来，扬子到华南具有垂向的低速带出现，地温测量从全州到济州具有从高到低的变化。以上反映深部有向浅表的垂向构造动力过程（作用）。南岭及其邻区电阻（MT）由深（150km）到浅（15km）的分布，显示构造动力过程由深向浅部成分枝上升。由环太平洋到陆内地震波速，反映有部分洋壳向陆缘俯冲的现象。南岭成矿带的构造单元与成矿花岗岩的分布Table1IsotopiccharacteristicsforgranitoidsofNanlingregion(AfterPeiandHong,1995;HongandZhang,1998)GranitoidbeltZFGOBZFGCBHJGBHGIBSri0.7060.7060.7080.7080.7240.72418O(㏑)59799121013Nd(T)-1.7-5.3-3.7-7.4-6-12-7-14TDM1.2Ga1.21.4Ga1.8Ga1.82.4GaAgeofbasement1.51.7Ga1.62.0Ga1.82.0Ga1.71.8GaGranitetypeAISHigh-AlSMineralizationweakCu-Au-Pb-ZnW(Sn)-Nb-Ta-Pb-Zn-USn(W)-Pb-Zn-Hg-Sb南岭不同花岗岩带的同位素特征赣南钨矿矿集区的分布图及矿床聚类形成的矿汇区南岭钨锡成矿系列及其深部构造的成矿专属西华山和荡苹多期、多阶段成矿模式，具有补余成矿效应。与钨锡成矿有关花岗岩补余效应的硅酸岩分析特征y=-0.5889x+19.044R2=0.9585y=-3.86x+43.07R2=0.8530102030405060708001234567891011121314151617181920212223242526矿床序号储量（万吨）异常特大型矿床特大型矿床大型矿床W矿床名称行政区储量（万吨）柿竹园钨多金属矿床湖南省郴县70.20三道庄钨钼矿床河南省栾川县50.30行洛坑钨钼矿床福建省青流县30.40新田岭钨矿床湖南省郴县30.30香炉山钨矿床江西省修水县21.70瑶岗仙钨矿床湖南省宜章县20.40中国钨矿床世界大-超大型矿床储量边界线性趋势分析据统计，若发现一个矿种5～10％的异常超大型矿床，即占该矿种70～80％的储量，其经济意义极大。然而，发现几率还是很小的，特别是异常超大型矿床更难发现。若没有新思维在成矿几率很小的成矿区带中找矿，还是难以很好奏效的。我们初步认为，一定地史演化过程中的特殊地质事件激发正常成矿发生异常才可能导致超巨量金属工业堆积，类似拉尼娜、厄尔尼诺事件造成的异常天气暴雨成灾。我们初步提出太古宙出现的氧大气变态(oxyatmaversion)、即过氧事件，如BIF型铁矿床；元古宙-古生代出现的还原大气变态(redoxyatmaversion)即缺氧事件，如SEDEX型铅锌矿床；中-新生代构造圈热侵蚀(tectonospherethermalerosion)出现的大规模构造-岩浆事件，如构造岩浆有关矿床，是引发异常成矿的重大事件（Pei，2001）。这些事件是激发正常成矿“引潮共振”发生异常而导致超巨量金属堆积的根本原因。如何发现这些异常事件呢？如在南岭的矿集区中，研究其内部结构，应用矿床的聚类路径分析，发现其中最密集的矿汇（Orecluster）区，结合地球化学块体浓集轨迹逐步分解图，指出成矿方向，然后按矿汇区中矿床的最大储量相对丰度与其成矿时限的相关关系，从中发现短时限、大储量的时空部位和多种有利成矿因素的最佳耦合机制，即可辨认促发异常成矿的地质事件。现以滨西太平洋大陆边缘的铜陵矿集区为例钨矿床聚类路径华南地区华南钨矿床聚类分析结构图据120个钨矿床统计，按矿床不同储量边界聚类出9个矿集区、10个矿汇华南地区钨矿床聚类路径华南钨矿床储量逐级分解图——边界储量0.1万吨华南地区钨矿床聚类路径华南钨矿床储量逐级分解图——边界储量1万吨华南地区钨矿床聚类路径华南钨矿床储量逐级分解图——边界储量5万吨华南地区钨矿床聚类路径华南钨矿床储量逐级分解图——边界储量10万吨钨的浓集轨迹华南地区华南钨地球化学块体浓集的逐步分解图（据谢学锦院士）华南地区地球化学块体浓集轨迹和矿床聚类路径形成