現(xiàn)代礦產(chǎn)勘查的非傳統(tǒng)理論及方法探討

1、現(xiàn)代礦產(chǎn)勘查的非傳統(tǒng)理論及方法探討    摘要 面對礦產(chǎn)資源需求供給嚴(yán)峻的局面，礦產(chǎn)勘查工作日益緊迫。傳統(tǒng)的礦產(chǎn)勘查理論方法已經(jīng)不能滿足當(dāng)今艱巨的礦產(chǎn)勘查工作，發(fā)展現(xiàn)代礦產(chǎn)勘查的非傳統(tǒng)理論及方法研究是一項(xiàng)緊迫的任務(wù)。以地質(zhì)異常理論為核心的“三聯(lián)式”礦產(chǎn)預(yù)測與定量評價(jià)數(shù)字找礦理論與方法是趙鵬大院士創(chuàng)新性地提出現(xiàn)代礦產(chǎn)勘查理論方法。開展非傳統(tǒng)的找礦理論與方法研究是現(xiàn)代礦產(chǎn)勘查的必行之路，是解決當(dāng)今礦產(chǎn)資源需求供給嚴(yán)峻局面的有利途徑。 關(guān)鍵詞 礦產(chǎn)勘查；非傳統(tǒng)找礦；3S；三聯(lián)式；可持續(xù)發(fā)展 在成礦預(yù)測過程中，方法是極其重要的。除了傳統(tǒng)的地質(zhì)、地球化學(xué)、地球物理

2、、遙感、工程技術(shù)等方法，還應(yīng)重視非傳統(tǒng)途徑，突出高新技術(shù)的找礦方法。如非線性理論、超常條件下多元相體系反應(yīng)及物質(zhì)分離技術(shù)、“3S”（GIS、GPS、RS）技術(shù)、“三聯(lián)式”礦產(chǎn)預(yù)測與定量評價(jià)數(shù)字找礦理論與方法等，都是對傳統(tǒng)找礦的新模型、新方法、新思路。為確保礦產(chǎn)資源的可持續(xù)供給，特別是面對難識別、難發(fā)現(xiàn)、難勘探、難開發(fā)的找礦對象，積極探索礦產(chǎn)資源勘查的非傳統(tǒng)理論和方法具有重要意義。 1 國內(nèi)外礦產(chǎn)勘查理論與方法研究現(xiàn)狀 隨著地質(zhì)科學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息科學(xué)的發(fā)展，新理論、新技術(shù)的應(yīng)用，尤其是近年來多“3S”技術(shù)的引入，尤其是GIS的廣泛應(yīng)用。礦產(chǎn)資源預(yù)測評價(jià)經(jīng)歷了由簡單到復(fù)雜，由粗略到精細(xì)，從抽象

3、到具體的演變過程。具體表現(xiàn)為：從單純的定性預(yù)測到與定量預(yù)測相結(jié)合，再到定量預(yù)測；由單一信息預(yù)測轉(zhuǎn)變到綜合信息預(yù)測；由經(jīng)驗(yàn)式類比發(fā)展到模式類比和多元統(tǒng)計(jì)預(yù)測，以及今天的科學(xué)化、系統(tǒng)化、動態(tài)化和可視化預(yù)測。法國學(xué)者Allais(1957)開創(chuàng)了定量成礦預(yù)測的先河。60年代至80年代中期，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的逐步發(fā)展，采用概率論和數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行成礦預(yù)測取得了突破性的進(jìn)展（Harris，1965，1973；Agterberg，1971，1972，1974）。Bonham Carter（1987）報(bào)導(dǎo)了利用GIS對加拿大新斯科舍省的Meguma地區(qū)進(jìn)行金礦成礦預(yù)測的研究，之后，GIS在礦產(chǎn)勘查中的應(yīng)用不斷

4、擴(kuò)大，目前已普遍利用GIS綜合勘查數(shù)據(jù)。在美國，近10年來，有影響的礦產(chǎn)勘查評價(jià)方法為Singer D A提出的“三部式”資源評價(jià)法。在俄羅斯，“預(yù)測普查組合法”資源定量預(yù)測及評價(jià)具有較大影響。在我國，1978年程裕琪等提出的成礦系列理論。由王世稱教授等提出綜合信息礦產(chǎn)預(yù)測理論。裴榮富（1998，2001）提出的“金屬成礦省時(shí)空演化及等級體制”理論。季克儉等（1994）根據(jù)交代熱液成礦原理提出的“三源”成礦預(yù)測方法。孫啟禎(1986；1990；1993；1994)從成礦邊緣效應(yīng)的觀點(diǎn)提出了邊緣成礦理論。殷鴻福等(1999；1997)系統(tǒng)論述了生物成礦系統(tǒng)。近年來，朱裕生研究員等提出的多源信息預(yù)

5、測理論，在新一輪固體礦產(chǎn)資源預(yù)測評價(jià)中得到了較好的應(yīng)用，取得了很好的成效。目前在國內(nèi)具有代表性的勘查礦理論是趙鵬大院士的提出基于地質(zhì)異常理論(趙鵬大，1991)的“三聯(lián)式”數(shù)字找礦及資源定量評價(jià)理論（趙鵬大，2001）。 2 非傳統(tǒng)礦產(chǎn)資源 非傳統(tǒng)礦產(chǎn)資源（Nontraditional Mineral Resources）是指：受目前經(jīng)濟(jì)、科學(xué)技術(shù)以及環(huán)境等因素的限制尚未發(fā)現(xiàn)和尚未開發(fā)利用的礦產(chǎn)資源，以及尚未被看作礦產(chǎn)和未發(fā)現(xiàn)其用途的潛在礦產(chǎn)資源。它是一個(gè)包括非傳統(tǒng)礦產(chǎn)礦產(chǎn)勘查的非傳統(tǒng)理論及方法非傳統(tǒng)礦業(yè)非傳統(tǒng)礦業(yè)經(jīng)濟(jì)等的完整體。 3 “三聯(lián)式”礦產(chǎn)預(yù)測與定量評價(jià)數(shù)字找礦理論與方法 “三聯(lián)式”

6、礦產(chǎn)預(yù)測與定量評價(jià)數(shù)字找礦理論與方法是非傳統(tǒng)礦產(chǎn)勘查理論與方法的基礎(chǔ)?！叭?lián)式”成礦預(yù)測將地質(zhì)異常、成礦多樣性及礦床譜系三項(xiàng)研究工作緊密結(jié)合形成礦產(chǎn)預(yù)測及定量評價(jià)的切入點(diǎn)?！叭?lián)式”定量成礦預(yù)測以地質(zhì)異常分析為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)成礦及找礦信息的數(shù)字化及定量化；成礦多樣性分析是礦化特征的數(shù)字化及定量化；而礦床譜系分析則是成礦規(guī)律的數(shù)字化及定量化?？梢?，“三聯(lián)式”成礦預(yù)測及資源評價(jià)涉及到成礦和找礦各方面的基本問題，因而是實(shí)現(xiàn)全面數(shù)字找礦的必由之路，也是礦產(chǎn)勘查評價(jià)領(lǐng)域應(yīng)用信息技術(shù)的基礎(chǔ)和前提。 3.1 地質(zhì)異常 Gorelov D A（1984）提出過地質(zhì)異常，但未探討如何進(jìn)一步圈定地質(zhì)異常。Anchip

7、ov（1999）提出了“地質(zhì)動力異?！迸c成礦的密切關(guān)系。地質(zhì)異常是在成分結(jié)構(gòu)、構(gòu)造或成因序次上與周圍環(huán)境有著明顯差異的地質(zhì)體或地質(zhì)體組合（趙鵬大，1991，1995，1996）。如果用一個(gè)數(shù)值(或數(shù)值區(qū)間)作為閥值來表示背景場的話，凡超過或低于該閥值的場就構(gòu)成地質(zhì)異常。它具有一定的空間范圍和時(shí)間界限，其表現(xiàn)形式不僅在物質(zhì)成分、結(jié)構(gòu)構(gòu)造和成因序次上與周圍環(huán)境不同，而且還經(jīng)常表現(xiàn)在地球物理場、地球化學(xué)場及遙感影像異常等的不同。因此，地質(zhì)異常往往都是綜合異常（趙鵬大，1995）。而地球物理異常(如重磁)是基于地球物理的場論，建立了確定性模型而確定的，是完全定量化的；地球化學(xué)異常是在確定元素統(tǒng)計(jì)分布模

8、型基礎(chǔ)上而確定的，具有統(tǒng)計(jì)意義，也是完全定量化的。而地質(zhì)異常實(shí)際是定性地質(zhì)因素的綜合，與前二者相比，定量化程度低而更抽象。對于成礦地質(zhì)異常來說，反映控礦因素較形象、具體，而物化探異常卻能定量表征礦化規(guī)模。地質(zhì)異常成礦預(yù)測的基本步驟為：預(yù)測單元劃分與地質(zhì)體數(shù)字化、定量化；地質(zhì)背景場劃分與地質(zhì)異常識別；地質(zhì)異常提?。坏刭|(zhì)異常分析研究。 3.2 成礦多樣性 多樣性是復(fù)雜系統(tǒng)中客觀事物外在表現(xiàn)的基本特征，它是系統(tǒng)內(nèi)部各種因素自身演化與外部環(huán)境影響相結(jié)合的結(jié)果。美國學(xué)者J.C格里菲思（1978，1980，1984)在進(jìn)行礦產(chǎn)資源單位區(qū)域價(jià)值估計(jì)研究中提出了“礦產(chǎn)多樣性”和“地質(zhì)多樣性”的概念，而且認(rèn)為兩

9、者之間存在著相關(guān)聯(lián)系。Gill（1984）等研究了以色列礦產(chǎn)資源的區(qū)域價(jià)值，根據(jù)研究程度較高地區(qū)所建立的地質(zhì)多樣性與礦產(chǎn)多樣性之間線性回歸模型估計(jì)。成礦多樣性是成礦事件的根本表現(xiàn)，它不僅表現(xiàn)為一個(gè)礦床在成因、形態(tài)、尺度、礦石類型、礦石組合、有利及不利組分上的多樣性，還表現(xiàn)在礦床、礦田、礦帶、成礦省、成礦區(qū)域及成礦時(shí)期上的多樣性。成礦多樣性在成礦物質(zhì)基礎(chǔ)上受礦源地質(zhì)異?？刂?，在成礦物質(zhì)運(yùn)移上受運(yùn)礦地質(zhì)異?？刂?，在聚礦作用上受賦存環(huán)境地質(zhì)異常控制，在成礦后的變化上受保礦與毀礦地質(zhì)異常控制。因此，可以通過地質(zhì)異常背景的研究來揭示成礦多樣性的具體特征。成礦多樣性問題不僅要從目前已知的或已被利用的礦種和

10、礦床類型出發(fā)，而且還要考慮到目前尚未被發(fā)現(xiàn)或尚未被利用的“非傳統(tǒng)礦產(chǎn)資源”。 3.3 礦床譜系 礦床譜系在時(shí)間、空間及成因上與成礦多樣性密切相關(guān)，它在評價(jià)與預(yù)測新類型礦床中起著極其重要的作用（趙鵬大等，2001，2004）。成礦多樣性的某種規(guī)律性序列表現(xiàn)就是礦床的一種譜系，礦床的規(guī)律性序列可以表現(xiàn)在成因上、規(guī)模上、成分上、數(shù)量上和質(zhì)量上，以及它們的組合上，但最基本的是表現(xiàn)在成礦時(shí)間上和成礦空間上的“有序性”和“成套性”（Beeuning M，1999）。 3.4 “三聯(lián)式”數(shù)字找礦 “三聯(lián)式”成礦預(yù)測將地質(zhì)異常、成礦多樣性及礦床譜系三項(xiàng)研究工作緊密結(jié)合形成礦產(chǎn)預(yù)測及定量評價(jià)的切入點(diǎn)?！叭?lián)式”

11、定量成礦預(yù)測以地質(zhì)異常分析為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)成礦及找礦信息的數(shù)字化及定量化；成礦多樣性分析是礦化特征的數(shù)字化及定量化；而礦床譜系分析則是成礦規(guī)律的數(shù)字化及定量化?？梢?，“三聯(lián)式”成礦預(yù)測及資源評價(jià)涉及到成礦和找礦各方面的基本問題，因而是實(shí)現(xiàn)全面數(shù)字找礦的必由之路，也是礦產(chǎn)勘查評價(jià)領(lǐng)域應(yīng)用信息技術(shù)的基礎(chǔ)和前提?！叭?lián)式”成礦預(yù)測以圈定各類地質(zhì)異常為基礎(chǔ)，以識別、揭示、提取和圈定新型的、隱式的和深層次的成礦地質(zhì)信息各種類型和尺度的致礦地質(zhì)異常及與其相匹配的物探、化探、遙感礦致異常為主要內(nèi)容；以分析成礦多樣性為目標(biāo)，不僅以預(yù)測和發(fā)現(xiàn)已知礦床類型和礦產(chǎn)資源為目的，而且將可能利用的非傳統(tǒng)礦產(chǎn)資源納入分析內(nèi)容。

12、不同地區(qū)成礦多樣性分析還是比較評價(jià)不同地區(qū)含礦豐度的重要指標(biāo)，是確定主要勘查對象、進(jìn)行綜合勘查、綜合評價(jià)和綜合利用的主要依據(jù)；以研究區(qū)域礦床譜系為依據(jù)，把作為預(yù)測對象的礦床放到預(yù)測地區(qū)的地質(zhì)成礦時(shí)空及成因演化系統(tǒng)中去考察，而不是孤立地、靜止地、無序地預(yù)測各類礦產(chǎn)資源。礦床譜系是區(qū)域成礦有序性、成套性和規(guī)律性的反映，根據(jù)不同地區(qū)礦床產(chǎn)出的有序度、成套度可以評價(jià)研究區(qū)的資源潛力。 4 對非傳統(tǒng)礦產(chǎn)資源研究的思考 “新的地球物質(zhì)資源觀”認(rèn)為地球的一切固、液、氣體物質(zhì)均為資源，只有已認(rèn)知、已發(fā)現(xiàn)及已利用資源和尚未被認(rèn)知、尚未被發(fā)現(xiàn)和尚未被利用資源之分，資源也不是一個(gè)絕對的概念，甚至資源已不僅局限于地球

13、物質(zhì)；其次地球物質(zhì)資源是隨時(shí)間、空間而變化的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、市場、人文等因素的函數(shù)，資源是一個(gè)隨時(shí)間推移和空間不同而變化的動態(tài)概念，“傳統(tǒng)”和“非傳統(tǒng)”資源也是隨時(shí)間而變化的概念?！熬偷V找礦”理論是長期以來行之有效的礦產(chǎn)堪查理論。尤其是近年來為解決危機(jī)礦山而更加倍受關(guān)注，它包括礦山周邊找礦和深部找礦。危機(jī)礦山礦中找礦的主要目標(biāo)是同類型礦床和已知礦床中未綜合勘查評價(jià)與未綜合利用的共伴生礦產(chǎn)、傳統(tǒng)礦產(chǎn)資源觀中的“非礦”類和尾礦資源。其主要思想是運(yùn)用現(xiàn)代礦產(chǎn)堪查理論、積極開拓選冶新工藝，加強(qiáng)對低品位礦石和共伴生組分的綜合利用研究，提高有用組分的綜合回收率，不但可使已勘查礦山中被視為“表外礦”、“低

14、品位礦”甚至是“礦化巖石”的資源得以充分開發(fā)，而且可以緩解尾礦量驟增之矛盾；更直接地，面對當(dāng)前世界各國現(xiàn)有礦山堆存的數(shù)量巨大的尾礦資源，開展新工藝研究和尾礦資源的再評價(jià)與開發(fā)利用，其資源、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境效益均十分可觀。趙鵬大的“三聯(lián)式成礦預(yù)測”理論中強(qiáng)調(diào)了兩個(gè)很重要的觀點(diǎn)：“必須重視發(fā)現(xiàn)新類型礦床；不可忽視已進(jìn)行過較多勘查工作的老區(qū)”。對已知礦山資源再評價(jià)的主要目的可概述為兩個(gè)方面：一是通過觀念更新、理論創(chuàng)新和科技進(jìn)步，發(fā)現(xiàn)新的更多的可利用礦產(chǎn)資源（種類與數(shù)量），優(yōu)化資源組合結(jié)構(gòu)，以及延長礦山壽命，二是通過更新與改進(jìn)現(xiàn)有探、采、選、冶技術(shù)與生產(chǎn)工藝，更充分的利用現(xiàn)有資源，以及通過對現(xiàn)有資源的新用途

15、研究，更有效地利用資源。從當(dāng)今礦產(chǎn)資源可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略分析，它分別體現(xiàn)了“開源”與“節(jié)流”兩個(gè)方面的基本內(nèi)涵。開展已勘查與已開發(fā)礦區(qū)資源再評價(jià)研究，是實(shí)現(xiàn)礦產(chǎn)資源可持續(xù)發(fā)展利用的重要舉措之一，不但具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，而且是項(xiàng)十分緊迫而又艱巨的任務(wù)。傳統(tǒng)礦產(chǎn)資源的開發(fā)被認(rèn)為是造成是生態(tài)惡化和環(huán)境污染的重要原因之一，事實(shí)是，絕大部分地球采掘物被廢棄確實(shí)給環(huán)境帶來很大危害。如果能設(shè)法將各種廢棄物作為非傳統(tǒng)礦產(chǎn)資源加以合理利用，運(yùn)用非傳統(tǒng)的理論方法進(jìn)行礦產(chǎn)資源的勘查及開發(fā)利用則可收到充分利用資源和保護(hù)環(huán)境的雙重效果。非傳統(tǒng)礦產(chǎn)資源開發(fā)理論及方法研究是現(xiàn)代礦產(chǎn)勘查中一項(xiàng)具有前瞻性和戰(zhàn)略性的工作。我們應(yīng)著眼

16、未來、立足現(xiàn)在。需要有長遠(yuǎn)規(guī)劃和近期目標(biāo)，非傳統(tǒng)理論及方法研究將對現(xiàn)代礦產(chǎn)勘查具有普遍而深遠(yuǎn)的影響。 5 參考文獻(xiàn) 1 趙鵬大.地球科學(xué)的新使命認(rèn)知和發(fā)現(xiàn)非傳統(tǒng)礦產(chǎn)資源J.地球物理學(xué)進(jìn)展，2001，12 2 翟裕生.論成礦系統(tǒng)J.地學(xué)前緣，1999，6(1)：13-28 3 趙鵬大.“三聯(lián)式”資源定量預(yù)測與評價(jià)-數(shù)字找礦理論與實(shí)踐探討J.地球科學(xué)(中國地質(zhì)大學(xué)學(xué)報(bào))，2002，27(5)：483-489 5 參考文獻(xiàn) 1 趙鵬大.地球科學(xué)的新使命認(rèn)知和發(fā)現(xiàn)非傳統(tǒng)礦產(chǎn)資源J.地球物理學(xué)進(jìn)展，2001，12 2 翟裕生.論成礦系統(tǒng)J.地學(xué)前緣，1999，6(1)：13-28 3 趙鵬大.“三聯(lián)式”資源定量預(yù)測與評價(jià)-數(shù)字找礦理論與實(shí)踐探討J.地球科學(xué)(中國地質(zhì)大學(xué)學(xué)報(bào))，2002，27(5)：483-489 5 參考文獻(xiàn) 1 趙鵬大.地球科學(xué)的新使命認(rèn)知和發(fā)現(xiàn)非傳統(tǒng)礦產(chǎn)資源J.地球物理學(xué)進(jìn)展，2001，12 2 翟裕生.論成礦系統(tǒng)J.地學(xué)前緣，1999，6(1)：13-28 3 趙鵬大.“三聯(lián)式”資源定量預(yù)測與評價(jià)-數(shù)字找礦理論與實(shí)踐探討J.地球科學(xué)(中國地質(zhì)大學(xué)學(xué)報(bào))，2002，27(5)：483-489 5 參考文獻(xiàn) 1 趙鵬大.地球科學(xué)的新使命認(rèn)知和發(fā)現(xiàn)非傳統(tǒng)礦產(chǎn)資源J.地球物理學(xué)