矿产勘查理论与方法

《矿产勘查理论与方法》第一章绪论《矿产勘查理论与方法》是1998年我国新一轮高等教育本科专业大调整后，我校资源勘查工程专业（固体矿产方向）所设立的主干专业课程。它是由上世纪70年代的《找矿勘探地质学》——上世纪80年代的《矿产勘查与评价》——到目前的《矿产勘查理论与方法》课程演化而来。限于专业培养方向分工的需要，课程具体讲授为固体矿产勘查的有关内容。矿产资源是人类赖以生存和发展的物质基础。目前，我国95%的能源和80%的工业原料都取自矿产资源。在未来的一定时期内，我国矿产品的年绝对需求量随着我国国民经济建设的快速发展将会持续增加，有人认为到2020年对矿产品的需求量将是目前的两倍，这对矿产勘查工作提出了更高的要求。由于社会需求和矿物原料供求的矛盾始终存在，并且越来越尖锐，矿产勘查工作的重要性日益被人们高度重视，我国在2000年启动了国土资源大调查工作，2005年国务院又专门召开了全国地质工作会议，2006年国务院又以国发〔2006〕4号文的方式下发了《关于加强地质工作的决定》的文件，加大了地质调查和矿产勘查的工作力度，以便与我国的经济发展速度相适应，为国民经济经济建设提供必需的矿物原料。一、矿产勘查的基本概念矿产勘查在现阶段一般是指对矿产预查、普查、详查和勘探的总称。它是在区域地质调查和成矿预测的基础上，根据国内外矿产品市场的需求，运用成矿理论作指导，采用有关的勘查技术手段和方法，对有关的矿产资源所进行的专门性的地质调查研究工作。矿产勘查与地质调查、地质勘查的含义有所不同。地质调查一般指基础性的区域地质测量工作。地质勘查概括了由区域地质调查到矿产勘查，乃至生产矿山的全部地质工作。有时泛指各类专门性勘查，如矿产勘查、水资源勘查、环境地质勘查、工程地质勘查等。矿产勘查的基本任务是根据国民经济和社会发展的需要，在一定的区域内找到并查明工业矿床，为矿产资源开发和矿山企业建设提供必需的矿产地质资料和矿产储量。矿产勘查是一项具有科研性和生产性双重属性的社会活动。矿产勘查的科研性体现在矿产勘查是在“灰箱”状态下进行的一种科学探索活动。由于勘查工作所依据的地质资料以及勘查工作中所获取得的地质资料总是处于“灰色”状态，导致在此基础上所得到的有关矿产特征的认识随着工作的深入永远处于不断探索、深化、提高之中。因此，矿产勘查工作必须以成矿理论作指导，加强地质研究及分析，以便得到相对客观的认识，指导勘查工作的正确实施。矿产勘查的生产性体现在矿产勘查是一项具体的经济活动，因为矿产勘查的研究对象——工业矿床是具有经济价值的特殊商品。通过有限的资本投入，发现、查明矿床并通过矿产权市场转让，可以获取超值的利润。因此，矿产勘查中必须注意以最少的人力、物力、时间耗费，取得较可靠的地质认识，通过发现矿床并探明较多的有经济价值的矿产储量，以获得较大的勘查效益。二、矿产勘查工作的阶段性由于矿产勘查工作中始终存在着探索性，其对调查对象——矿床的认识是一个逐步深入的过程，有关地质信息的获取不可能一次完成，为了降低投资风险以及服从矿产地质认知规律，矿产勘查必须分阶段进行。有关矿产勘查阶段划分的重要性早已被业内认识所认识，并且不同的专家学者以及我国有关部门在不同的经济建设时期有着不同的认识和划分（表1－1，表1－2）。表1－1不同专家对矿产勘查工作的划分方案对照阶段划分方案阶段划分名称作者或单位普查-勘探二阶段二分矿产资源地质工作矿产资源勘探工作李光鑫二阶段三分普查初步勘探详细勘探陈琪矿产普查矿床评价勘探矿床工业勘探裴荣富等矿产普查矿床评价勘探矿床工业勘探矿产资源法普查找矿矿区评价矿床勘探李立然等普查找矿普查评价矿床勘探朱训初步普查详细普查矿区勘探张同钰二阶段四分初步普查详细普查初步勘探详细勘探地质部找煤普查详查精查煤炭部普查-评价-勘探三阶段三分普查找矿含矿区普查评价矿床工业评价彭岚普查找矿初步勘探详细勘探斯诺普查找矿矿区评价矿区勘探冶金部找矿矿区远景评价矿床工业勘探朱训矿产普查矿区评价矿床勘探蒋文昌表1－2国家三部委1987年颁发矿产地质勘查工作的阶段划分及其基本要求阶段普查详查勘探目的任务对矿点、异常进行普查工作，查明有无进一步工作的价值。求D+E级资源量。对选出的矿床作出是否具有工业价值的评价。求C+D级储量。确切查明有工业价值并拟近期开采矿床的工业价值。按规范要求求各级储量。成果普查报告详查报告勘探报告用途为是否进行详查提供依据。为是否进行勘探提供依据。可作为矿山总体规划及矿山项目建议书用。作为矿山建设可行性研究和矿山设计的依据。工作程度构造查明程度大致查明基本查明详细查明矿体控制及研究应达到相应级别要求应达到相应级别要求应达到相应级别要求矿石选冶性能作出可否作为工业原料的评价作出是否具有工业价值的评价作出是否可供工业建设设计的评价水文、开采条件大致了解基本查明详细查明技术经济评价概略的初步的详细的我国现阶段（2002年开始）的矿产勘查工作分为预查、普查、详查和勘探四个阶段。预查是通过对工作区内资料的综合研究、类比及初步野外观测、极少量的工程验证,初步了解预查区内矿产资源远景,提出可供普查的矿化潜力较大地区,并为发展地区经济提供参考资料。普查是通过对矿化潜力较大地区开展地质、物探、化探工作和(有限的)取样工程,以及可行性评价的概略研究,对已知矿化区作出初步评价,对有详查价值地段圈出详查区范围,为发展地区经济提供基础资料。详查是对详查区采用各种勘查方法和手段,进行系统的工作和取样,并通过预可行性研究,作出是否具有工业价值的评价,圈出勘查区范围,为勘探提供依据,并为制定矿山总体规划、项目建议书提供资料。矿床勘探是在发现矿床之后，对已知具有工业价值的矿区或经详查圈出的勘探区,通过应用各种勘查手段和有效方法,加密各种采样工程以及可行性研究,为矿山建设在确定矿山生产规模、产品方案、开采方式、开拓方案、矿石加工选冶工艺、矿山总体布置、矿山建设设计等方面提供依据。三、矿产勘查与其它学科的关系矿产勘查与矿床学关系最密切，这是因为矿产勘查的主要对象就是矿床。前苏联曾将矿床工业类型作为找矿教材的一部分。西方也有将矿床学和矿产勘查统称经济地质学。矿产勘查与采矿学、选矿学、冶炼学关系密切，因为矿产勘查是矿业生产活动的基础，是为后者服务的，不了解采、选、冶的技术要求，在勘查活动中就不能对矿床作出正确的评价。在勘查、开发一体化的情况下，上述关系尤为重要。矿产勘查学与地质基础学科、经济类学科、数学等关系密切，后者是前者的基础，是为前者服务的：地质类基础学科：地层古生物、岩石、矿物、构造地质学等经济类学科：资源经济学、经济学概论等数学：概率论、多元统计分析等矿产勘查学与物探、化探、遥感、地理信息系统、钻探、坑探等工程技术学科关系密切，后者是前者获取信息的技术手段与方法。另外，数据处理及间接信息提取方面，计算机技术也是密不可分的。由于矿业生产对生态环境的巨大影响以及人类对环保意识的加强，环境知识也成为矿产勘查的基础。四、矿产勘查学科变迁与发展趋势1学科变迁近代矿产勘查的学科体系形成于20世纪40年代。1940年В.М.克列特尔编著了“矿床普查与勘探教程”，该书首次系统的阐述了找矿、取样、编录、储量计算等构成本学科的基本内容，在其以前仅出现有“勘探作业”。后陆续出版了有关的教材及论著。如А.Б.卡日丹(1974)“矿床勘探的方法基础”、“矿床勘探学”，В.И.比留科(1978)“初步勘探的合理网度”,里得曼(1979)“矿床勘查技术”等。我国在矿产勘查学科的发展中也作了较多的工作。我国的主要矿产勘查教材有：找矿勘探地质学（北院、长院合编，60年代初期），找矿勘探地质学（侯德义主编，1984），成矿规律及成矿预测学（卢作祥等，1983），矿床统计预测（赵鹏大等，1983），矿产资源评价方法导论（朱裕生，1984），地质经济问题（陈国光等，1981），矿床技术经济评价（李万亨，1983），矿床技术经济评价的理论与方法（李万亨、杨昌明，1988）、矿产勘查与评价（赵鹏大等，1987），矿产勘查学（侯德义等，1997），矿产勘查理论与方法（赵鹏大等，2001）等。自B.M.克列特尔的奠基性著作问世以来，60多年已经过去了。在这期间，矿产勘查的生产形势发生了很大变化，各国学者在这一学科领域内从不同方面也进行了大量研究和发展。所有这些生产和科研成果大大丰富了矿产勘查学科的内容，但随着矿产勘查工作所面临的新形势、新任务和新要求，在我国特别是经济体制由计划经济向市场经济转变以后，矿产勘查理论和方法均亟待进一步加强和提高，以满足这种变化的需要。2矿产勘查学科的发展趋势（1）找矿难度日益增大,隐伏矿已成为主要的找矿对象我国矿产勘查的对象已经历了一个由露头矿、易识别矿（上世纪50年代）→隐伏矿(浅部)、易识别矿（上世纪70年代）→隐伏矿、难识别矿（上世纪80年代）的变化。美国地质调查局早在1981年第857号公报中就指出：已知的浅、富矿床逐步枯竭，需要找深部矿(埋深数百米以至大于1000m)，需要利用贫矿及边远或经济不发达地区的矿床。由于寻找隐伏矿的比例日益增大，矿床发现率呈指数下降。与此同时，勘探成本不断提高。在加拿大，1950年勘探费用为金属矿床产值的0.8%，1955年增至2.4%，1960年为3.2%，而至1965年已增至4%，即15年中增加了5倍之多。另外，由于采矿的深度加大也使采矿成本提高，例如在南非，威特沃特斯兰德矿层到了上世纪70年代开采深度达1万英尺以上，开采和选矿成本占整个黄金生产成本的90%以上。尽管南非劳动力成本和电力成本低，但从品位低于约5g／t的矿石中回收金已经变得不经济了。但由于采选冶技术的日益改进和提高，使得“处理低品位矿床变得经济可行了，最大限度地提高提取效率在经济上是有利的，因为现在即使是回收率稍有提高，收支平衡表上的末行数字也会明显改善”。因此，尽管寻找隐伏矿床，开采低品位及深埋矿床会影响经济效益，但随着科学技术的进步，这些困难是可以逐渐克服的，而寻找隐伏矿床已是势在必行、大势所趋。（2）为了满足对矿产资源的需求,不断开拓新类型矿床的找寻工作半个世纪以来世界上发现的一些重要矿床大多是以前不为人知或不被人们重视的新类型矿床。例如①斑岩型矿床(包括Cu、Mo、Sn、W、Au、Ag等)，本世纪末世界上发现的大型Cu矿几乎3／4为斑岩型铜矿床，以后陆续发现斑岩Mo矿、斑岩Sn矿以及斑岩Au矿等；②层状与层控矿床，除碳酸盐岩中的铅锌矿床外，还有黑色页岩中的Cu、U、Au、W等矿床；③风化壳型富铁矿床，如澳大利亚的哈默斯利、巴西的卡拉贾斯、俄罗斯的库尔斯克、克里沃罗格等；④火山岩型块状硫化物矿床，如我国新疆的阿舍勒，加拿大、美国、澳大利亚、日本等地发现的此类Cu、Pb、Zn、Ag矿床；⑤与前寒武纪含Fe、含Mn建造有关的Cu、U、Au矿床，如澳大利亚奥林匹克坝Cu、U、Au矿床；⑥与基性、超基性层状分异岩体有关的Pt族金属矿床，如美国斯捷尔沃特矿床；近年来，更发现在沉积建造黑色岩系中的Pt族金属矿床，如俄罗斯的干谷矿床等；⑦浅成低温热液的“卡林型”Au矿床，这是在美国西部地区发现的一种分散在第三纪沉积岩中的浸染状Au矿床。此外，美、俄、日等国都十分重视加强海洋矿产资源的勘查，其中包括铁锰结核、钴结壳、天然气水合物等。总之，矿床勘查由浅部向深部、由陆地向海洋、由开发地区向边远地区扩展；矿床勘查对象由大而富向大而贫或富而小类型、由矿床的传统类型向非传统新类型过渡。矿床勘查为适应“空间时代”、“信息时代”及“知识经济”时代的需要而加强对新型矿物原料的研究趋势是值得重视的。（3）为了有效的指导勘查实践，不断加强勘查理论研究。在西方国家，比较重视矿床“勘查哲学”和决策理论的研究。所谓“勘查哲学”是指一整套指导勘查成功地发现和查明矿床的原则，进一步地说，也是研究、定义、解释和改进这些原则的智力信条。这种勘查哲学在不同时期具有不同的内容，而且随勘查对象不同而有所异。如Р．А．拜雷(1972)认为：目标的确定应先行于勘查哲学的确定。进行勘查的五个基本要素是人力、知识、方法、时间和金钱。拜雷并提出