地壳内部金属矿产聚集的深层动力过程与兴、蒙成矿域找矿探查的战

地壳内部金属矿产聚集的深层动力过程与兴、蒙成矿域找矿探查的战略意义滕吉文中国科学院地质与地球物理研究所，北京，100029吉林大学，长春，130026地球物理学在本质上是一门观测的科学，必须采集大量的有效信息。因此，可靠信息与信息量的缺乏或不足则是任何数学技巧和图像显示所无法弥补的。何谓地球物理学？赵九章先生对地球物理学有一个“科学与艺术”并缔的精辟概括，即上穷碧落下黄泉，两处茫茫皆不见。上穷碧落下黄泉1.上联：地球物理学的宗旨是要为资源勘查，灾害预防和深化认识地球本体做出贡献，要达此目的则必须穿越地平线，深入到地球内部探索其奥秘——层、圈结构，物质组成和成山、成盆、成岩、成矿和成灾的深层动力过程。两处茫茫皆不见。2.下联：要深化认识到地球本体，并为资源，灾害和和环境给出深部要素与动力学响应，则必须在地面为取得系列深部信息而进行观测，然后将观测资料（数据）进行反演以刻划出深部的精细结构、探索其物质和能量的交换及状态。在这一基础上；即集成各学科的深化认识和深层机制响应，进行综合析，以构建地球内部物质与结构的运动学和动力学的基本模式。第二深度空间找矿、勘探理论的提出与时代背景人类社会的存在和发展基础是物质生产，而人类科学与技术进步、社会与经济发展都必须以矿产资源的消耗为前提。我国正处于快速工业化和经济腾飞的进程之中，强化第二深度空间（500-2000m）的找矿勘探，延长老矿山的生产寿命，在深部发现更多的大型，超大型矿床和多金属矿集区乃是摆在我们面前的一大历史重任。为此，加速兴、蒙地域金属矿产资源的深部探查，迅速建立起我国北方金属矿产资源的战略后备基地，已是振兴东北的神圣使命！在20世纪的百年里，地球已为人类提供了海量的金属矿产资源。毫不夸张地说，没有这些矿产资源的投入，就没有今天的世界文明，离开矿业开发与利用，就谈不上人类社会的发展与科学和技术的进步及飞跃，即使是在当今的信息时代也必然是如此。这是因为一个国家工业化的进程，也就是人类大量消耗矿产资源、快速积累社会财富、高速经济发展、国家富强、人民生活水平不断提高的过程，也是人类发展历史不可逾越的必然阶段。在进入21世纪以来的科学和经济大潮中，不论是发达国家，还是正在掘起的第三世界国家都在发展或快速发展，而矿产资源的供给已成为各国发展与腾飞的制约。基于地球内部物质与能量的交换和其深层动力过程，不论在理论上，还是在实践上均迫使我们必须开拓第二深度空间的找矿勘探。因此，兴\蒙地域的深部矿产资源探查便具有极为主要的战略内涵。人们必须清楚地认识到；突破已有的找矿勘探和开发的框架与理念，并深入的仔细思考、研究，以资全方位的去揭示地球内部的奥秘，并深化认识。为此必须对我国金属矿产的紧缺格局、对外依存度与共享世界资源，强化第二深度空间的找矿、勘查和加速兴、蒙地域战略后备基地的建设有着深刻认识和战略视野。为此本文主要讨论在下四个方面的问题。1当今我国金属矿产资源严重紧缺的基本格局与对外依有度正在不断扩大；2在多元化共享世界矿产资源的同时，必须立足本土；3加速兴、蒙多金属矿产资源深部找矿勘探和战略后备基地的建设；4必须强化开展第二深度空间金属矿产资源的找矿、勘探；5大型、超大型金属矿床与成矿机制研究和典型成矿带的壳、幔精细结构刻划。一、当今我国金属矿产资源严重紧缺的基本格局和对外依存度的不断扩大1.1当今我国金属矿产资源的需求与其基本势态（1）紧缺概况我国自全国解放以后,经全国地球科学与技术工作者们的共同奋发努力,并在古人矿迹的基础上已发现矿产资源171种,探明158种有储量的矿产。根据经济可采储量和其对2020年需求的保障程度,可将我国45种主要矿产资源划分为4个级次:①可以保证供给的有:稀土、菱镁矿、彭润土等8种矿产;②不足的有:天然气、钨、钼、磷、钛等10种矿产;③短缺的有:石油、煤、铀、铁、铝土矿、铅、锌等21种矿产;④严重短缺的有:铜、铬、钾盐等6种矿产(据王安建、王高尚,等人资料,2003).（2）大、中型金属矿山资源枯竭程度与日俱增在20世纪末我国25种主要金属矿产产出的415个大中型矿山中,目前已关闭了38个,占大、中型矿山总数的9%;严重危机的矿山54个,约占13%;中度危机的矿山35个,约占8%;轻度危机的矿山82个,约占20%左右（图1）。主要金属大中型矿山资源危机程度暂无危机矿山潜在危机矿山中度危机矿山严重危机矿山危机程度不明矿山a.近年来,我国大、中型矿山资源枯竭程度与日俱增,其中严重危机及闭坑的矿山总数已由2001年的191座(占46%),上升为2003年的230座(占55.4%),再上升为2005年的252座(占60.7%);潜在危机矿山则由2001年的99座(占23.9%),下降为2003年的98座(占23.6%),再下降为2005年的82座(仅占19.8%);b.中度危机以上矿山由2001年的92座(占22.2%),上升为2003年的132座(占31.8%),再上升为2005年的167座(占40.2%);尚无危机的矿山由2001年的188座(占45.3%),下降为2003年的149座(占35.9%),再下降为2005年的130座(仅占31.3%).如果不能尽早采取有效措施,预计在未来10年间,我国大、中型金属矿产矿山的年产矿石将要减少近达7700万吨。我国当今矿山保有储量面临严重危机,急需加强矿山深部和外围(即第二轮的)的找矿、勘探和开发,以达发现或扩大后备资源,延长已有矿山的产出寿命。由以上分析可见,金属矿产资源的供、需矛盾日益尖锐,摆在地球科学工作者面前的任务是:急国家之所急,急民族发展之所需,必须从战略需求出发,突破已有找矿,勘探和开发的理念和框架,在为多元化利用世界资源的同时,坚实地立足于本国.为此,向深部“进军”已为必然!1.2我国金属矿产资源对外依存度正在不断扩大(1)近年来我国金属矿产资源的需求与对外依存度增长概况近十年来,中国重要金属矿产的国内自主供应能力与消费需求之间的差距逐年扩大。现以2003年和2004年为例。a.2003年我国铁矿需求量的对外依存度已达到52%,铝对外依存度接近于40%,铜接近于70%,钾盐却超过了80%。2003年我国消耗矿产资源量已超过50亿吨,并成为世界上矿产资源第二大消费国家。b.2004年的金属矿产对外依存度为:铁矿石进口量为2.08亿吨,对外依存度为45%;铜进口量为270万吨,对外依存度为80%;氧化铝进口量为588万吨,对外依存度为57%;铝精矿进口量为83万吨,对外依存度为44%.(2)2010年和2020年及以后,我国对重要的、大宗的矿产资源需求与缺口形势分析和预测2020年我国重要矿产资源累计缺口为:铁矿石约40亿吨(成品矿),相当于我国现有储量的2/3;铜约6000万吨,相当于我国现有铜矿储量的3倍多;铝约8000万吨,相当于我国现有储量的2/3(表1)。表22010年和2020年矿产需求及供需门预测(据王安建等人资料，2003)2010年和2020年我国对金属矿产资源量需求可见，在2010年和2020年期间,我国矿产资源如此巨大的缺口,而其对外的依存度当必日益增大。二、在多元化共享世界资源的同时，必须立足本土人类社会发展的历史是人类通过劳动和科学与技术创新，不断将资源转化为自身生存和发展所需社会财富的过程。工业化的阶段是一个国家或地区矿产资源消费增长的飞跃时期，而科学与技术的进步和“世界加工厂”的经济发展模式则可有效的加快矿产资源消费增长的速度，缩短工业化进程。当然，人们也应当清晰的看到，人均矿产资源消费量与经济的发展是密切相关的。2.1安全、可靠、可持续矿产资源供给必须以国内为本（1）未来中国将成为金属矿产资源世界第一消费大国已为必然基于当今世界各国经济发展与资源需求的总体框架与格局;在2010年前后，中国将成为世界上重要矿产资源第一消费大国的趋势已不可阻挡。为此，从当今世界形势与发展格局出发，为保证经济发展所必须矿产资源的安全、可靠和稳定的持续供给，则必须立足于国家战略需求，走自主创新之路。因此，科学地制定中国的全球矿产资源战略，确保国民经济和社会的可持续发展乃是当务之急。（2）以国内矿产资源供给为本，挖掘潜力，强化矿产资源后备战略基地的建设。国内矿产资源是国家处于非常时期或特别时期国家安全的基石。在多元化充分利用国外资源的同时，必须加强和加快国内矿产资源的勘查和潜力评价，特别是工作程序低、成矿条件良好地区的资源评价，力争发现一批具有大型矿业基地远景的矿产资源地域或远景区。从而保证国家处于不同时期与状况下的资源安全供给。2.2只有立足于本土才能获得更多的可利用矿产资源我国地处东亚、成矿地质构造条件优越，全球三大构造成矿域；环太平洋构造域、特提斯-喜马拉雅构造域和古亚洲洋构造域分别通过我国东部、西部、南部和北部。又基于周边各国一系列大型、超大型和多金属矿集区的发现等，国人必须清晰地认识到，我国边境和境内矿产资源前景很好，尤其是在工作程度较低的我国北部和西部，找矿潜力巨大。为此，应迅速加大探矿投入和加强地球物理勘探新技术和新方法的支撑，特别是要强化第二深度空间的找矿、勘探和开发，建立起立足本土的资源、特别是紧缺矿产资源的战备后备基础。三、加速兴、蒙多金属矿产资源深部找矿勘探和战略后备基地的建设2003年，新一届中央领导集体审时度势，提出了振兴东北老工业基地的第三步发展战略，目标是要把东北建成中国乃至世界的装备制造业和重要原料工业基础。显然，这两个基地的建设必须以矿产资源的充分保障为前提。然而，东北三省的矿产资源现状却十分令人担忧。作为老工业基地的东北，由于半个世纪的强力开采，资源短缺形势十分严峻，“东北三省曾经引以为毫的资源生命线从未像今天这样脆弱”。因此，急需寻找和建设对东北老工业基地具有直接辐射作用的有色金属资源基础。3.1兴、蒙及周边地域金属矿产资源勘查与开发现状及存在的问题（1）勘查与开发现状新中国成立五十多年来，地矿、有色、钢铁、化工、煤炭、核工业等部门的有关地质勘探研究院所和大专院校等单位，在东北及其相邻地域进行了大量工作，获得了大量的矿产资料，并取得了一定的成果。近年来的工作表明：在兴、蒙和其东部陆缘地带确存在丰富的矿产资源，并发现了一系列颇具前景的矿床，为东北和兴、蒙地域金属矿产资源的勘探、开发打下了良好的基础。兴、蒙及其相邻域至今已发现多种金属矿产资源，现已发现的有：铜、钼、铅、锌、锡、钨、鉍、钴等有色金属，金、银等贵金属，稀土、铁和煤等矿产资源地约四百余处。具不完全的初步统计探明金属储量：铜500万吨、铅锌736万吨、锡70万吨、钼37万吨、银1万吨、金85吨，铁矿石1.6亿吨。铜、铅、锌、银是大兴安岭地区的优势矿产资源。多宝山和乌努格吐山铜矿金属储量都超过百万吨，白音诺尔和甲乌拉一查干布拉根铅锌矿区金属储量超过百万吨，已探明大型银矿有3个。另外，该地区伴（区）生资源丰富，钼、锡、银大多伴（共）生于铜、铅、锌矿床中。兴、蒙地区已成为我国重要的有色金属矿产资源集中分布区。近来来勘探和发展很快，开发大兴安岭的金属矿产资源较快，开发的有色金属矿产主要有铅、锌（银）、铜和锡，其他矿产有金、铁和煤。已建主要铜矿山约有12－14处，年产铜精矿含铜4000余吨；主要铅、锌（银）矿山约有16－18处个，年产铅、锌精矿（金属含量）22万余吨，规模最大的白音诺铅、锌矿年产铅、锌精矿（金属含量）4万余吨。（2）当今存在的主要问题分析基础性地球物理勘探工作程度低。大兴安岭地区地质工作起步较晚，研究程度较低。目前，1：5万专项区域地质调查只完成5%左右，远远落后于全国。1：20万区域重力测量约有60%为空白区，化探工作尚有待精细与深化，而1：5万化探普查工作则刚刚起步。高精度的地球物理探测用于找矿勘探和深部探测和壳、幔结构刻划基本上处于“空白”。矿产勘查程度低，资源不清由于兴、蒙地域具有特殊的地貌景观、地表广为第四纪所覆盖，找矿难度大，再加上前期国家地勘资金投入不足等原因，造成了大兴安岭地区矿产资源勘查程度很低，正如国土资源部的报告中所指出，“区内每平方公里产出的矿床数