固体矿产资源合理勘查、开发与矿业可持续发展

固体矿产资源合理勘查、开发与矿业可持续发展——多快好省充分利用矿产资源内容一、当前矿业可持续发展的基本势态二、矿产资源勘查和矿业开发的特点三、国内当前矿山开发的现状四、矿产勘查和矿业开发可持续发展的合理科学技术模拟五、老矿山接续(替)资源勘查与开发六、大比例尺成矿预测七、结语基本态势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。一、当前矿业可持续发展的基本势态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。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。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）发挥国家优势矿产深加工的出口，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。二、矿产资源勘查和矿业开发的特点矿产资源是人类赖以生存的重要物质基础，但也是一种耗竭性的经济地质体。必须通过合理的勘查、开发和加工过程方能使该经济地质被消耗而转化为矿产品。该经济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，也是对之进行的不同程度推断的认识成果，必须通过地质的和经济技术条件可行性的研究，方可满足矿山工业建设的要求。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一个区域的和国家的特殊性，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。矿产资源的形成是各种成矿因素的最佳耦合，但这种最佳耦合出现的机率很小，必须通过大量地质观察、科学实验和认知，深入研究其最佳耦合的机制，合理进行矿产资源勘查和开发，多快好省的充分利用矿产资源，才能保证矿产资源工业的可持续发展。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、经济区合理配置以及水、电、交通等可行性的研究。•矿业活动的可持续发展必须兼具地质研究保证程度和技术经济条件可行的双重性。矿产资源开发具有再发现、再利用、再回收和复垦的循环经济性•再发现（Rediscover）就是在开发过程中增加储量和发现新资源。•再利用（Ruse）就是尾矿、矸石的综合开发利用。•再回收（Recovery）就是废钢以及再生铜、铝、铅、锌等金属的回收。•复垦（Reclaimation）就是闭坑矿山转型为公园、博物馆、农田等。上述4点也称为矿业开发4R的循环经济（RecycleEconomy），这和传统的3R原则：减量化（Reducing）、再使用(Reusing)、再循环(Recycling)是类似的。“减量化”旨在减少进入生产和消费流程式的物质和能量；“再使用”目的是尽可能多次或以多种方式使用物品；“再循环”是把废弃物再次变成资源。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。•按矿山不同规模设计的年限内，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、危机矿山发生和矿产资源工业可持续发展的重要举措。三、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4.6％；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）和外围（矿山所在矿集区范围）找矿亟待加强。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。特别是开展大比例尺成矿预测是有效的方法。四、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”是地质研究和技术经济条件两项指标的保证程度，是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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勘查阶段、矿床地质复杂程度、勘查技术经济条件、工作目的任务和勘查范围等决定勘查周期、投资大小和风险比例。五、老矿山接续(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据调查，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“超设计服务年限”生产，说明危机矿山是有潜力可挖的大型矿山中型矿山小型矿山超设计服务年限矿山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。为矿山勘查、开发的合理模拟提供了依据。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、小型矿山做了矿山合理开发模拟，按不同规模矿山及其合理生产年限，划分出试产-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开发的合理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。这里我重点提出大比例尺成矿预测的找矿技术方法。•大比例尺成矿预测是当代发展矿产资源工业的重要研究工作。矿产资源工业的发展过程包括矿产资源评价、矿产勘查、和矿业开发3个阶段。大比例尺成矿预测是矿产资源评价过渡到矿产勘查的关键阶段，也是当前我国公益性地质工作有序地转化为商业性地质工作的重要环节。•也是当前大部分老（危机）矿山发现接续(替)资源延长矿山寿命急需开展的一项重要工作，同时是战略性地质工作的重要内容。不仅具有发展资源工业的实际意义，更具发展勘查地质学的科学意义。六、大比例尺成矿预测大比例尺成矿预测应在矿集区尺度的1：5万比例尺成矿预测基础上开展矿田～矿床尺度的1：1万～1：2000预测地质矿产部直属单位管理局文，地直发[1990]245号文件。大比例尺成矿预测的主要研究内容•研究“景、场、相、床”四个等级体制（HierarchicalMetallogenicSystem）藕合机制。确立四个等级在统一成矿框架中的有机成矿整体。•研究背景构造-控矿构造-成矿构造的构造的构造（Tectonicstructure）过程、即构造成因（Tectonogenesis）以及控矿构造的空间配置。•研究与成矿有关岩浆岩，尤其要重视“体中体”的研究，探讨成矿岩体的冷速率和热效应。•研究地层的控矿规律及其含矿性以及岩相古地理环境对成矿的控制。•研究表壳成矿与深部构造（作用）过程的响应。•研究流体蚀变及其与成矿关系，特别加强流体源（不同流体单元划分）、流体成分、流体量、流体界面等，编制流体蚀变图。铜陵矿集区岩浆流体系统图铜陵矿集区海西期喷流沉积新桥子系统流体记录分布图•研究矿床类型、矿物共生组合、矿化分带、成矿年龄、矿体空间分布规律等成矿特征，特别应重视未发现新矿种、新类型的接替资源。•技术方法组合研究，包括大比例尺化探、Pima测量、高精度磁测、微重力、大功率充电、井中电磁测、可控源音频大地电磁测深、频率域电磁测深（EH4）、甚低频电磁测量，需要时也可进行地震反射波测量。•基于现代成矿理论，在构造图基础上编制不同比例尺套叠式综合成矿预测系列图，在GIS平台上完成预测研究，指出预测（靶）区。大比例尺成矿预测的重要目的在已知矿集区和矿田、矿床范围内进行增储预测，并希望发现超大型矿床然而，超大型矿床的发现几率是很小的，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寻一模一样的超大型矿床是难以奏效的。但是，找寻其变异相（Heteromorphic）或衍生相（Derivative）的姊妹矿是有可能的。我们正在进行超大型矿床变异相的新分类研究。如，两个一对(Apair)、三个一组(Tripartite)和四个一群(Agroup)的分类等。如果发现姊妹矿，我们就能事先辨认其为准超大型矿床(Para-superlargedeposit)。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矿汇的研究是耦合的，而且可以互相补充，从而提高成矿预测的效果矿床聚类路径和矿汇区