地质资料的二次开发：金属矿山成矿预测的一个有效途径

2012-01-26连永牢王艳忠陈桂虎段晓君李亚军薛继广

中国矿业 2012年10期

连永牢,王艳忠，陈桂虎，段晓君，李亚军，薛继广

(1.武警黄金第一支队，黑龙江牡丹江 157021；2.中国地质大学(武汉)资源学院,湖北武汉 430074)

地质资料的二次开发是指在成矿理论和找矿理论指导下，应用新的找矿思维和技术方法对已有地质资料重新进行有效合理的加工整理，去伪存真，去粗取精，充分挖掘其中蕴含的深层次成矿信息，从而达到更真实、客观、全面、系统地反映地质体特征，进而准确地进行成矿预测的目的。

许多地勘单位、生产矿山特别是一些老矿山，在长期的勘探生产过程中积累了大量的基础资料，包括地质、物探、化探、遥感数据等，由于受当时找矿思路、成矿理论水平、找矿技术方法以及某些方面认识上存在局限的影响，对其中蕴含的部分或大部分潜在的成矿信息尚未挖掘出来，或者对这些资料的认知和利用多数仅是为了满足于当时地质工作的任务需求，并未认真、全面的进行综合系统研究，更没有引进新观点、新理论、新方法对这些资料进行系统的开发利用。随着新成矿理论、高新勘查技术方法的广泛应用，人们对矿床地质特征，成矿规律认识也逐步提高，从而使地质资料的二次开发成为可能[1-4]。

目前在金属矿山成矿预测的研究现状中,针对地质资料二次开发的论述及应用,在一些生产多年的老矿山,特别是危机矿山中，得到了高度的重视。早在1994年王士明[5]就通过化探数据重新整理，对穷布拉克铜(银)矿进行成矿预测，并取得了良好的找矿效果。邓吉牛[1]、王芳[2]分别在1999年、2011年分别撰文论述了地质资料二次开发应用及其在矿山找矿中的作用，使地质资料二次开发具有了理论上的依据。但如何通过老资料的二次开发在已建矿山的深部及外围发现可开发利用的矿体( 床)，即地质资料二次开发的研究内容或方法，将是今后一段时期内众多学者必须解决的一个关键问题,也是金属矿山成矿预测的一个重点问题。

1 地质资料的二次开发的研究内容

地质资料的二次开发，主要是在新成矿理论的指导下，应用新技术、新方法、新思路，通过地质现象重新认识，地质问题重新解释，地质数据重新处理，地质信息重新提取等手段，对已有地质资料进行精细化研究分析，挖掘其中蕴含的多方面、深层次的成矿信息，从而将其最大化地应用于生产科研工作中。其研究内容不仅仅是应用新技术手段对以往的生产科研数据的重新开发，还应包括用新思维、新思路对成矿规律进行重新总结。故地质资料的二次开发应主要包括以下三方面研究内容，即：地质数据重新分析，物化异常重新评价，成矿规律重新认识。

1.1 地质数据重新分析

地质勘查生产过程中产生的巨量地、物、化、遥等原始生产数据，真实可靠，多是对地质体特征的客观反映，但其多属于粗放型数据，这些数据中蕴涵有大量深层次的成矿信息，过去由于缺乏相关的数据处理技术手段对这些数据进行处理，其中蕴含的找矿信息开发利用不足十之一二。随着科学技术的发展，数据处理方法也有了长足的进步，在一定程度上促进了地质数据的充分开发利用。通过一定的技术手段将蕴含于其中的有用找矿信息进行有效地提取、开发、集成，在其基础上总结成矿规律，这不仅为成矿预测提供依据，而且也是地质资料二次开发的一个重要手段。

1.1.1 原始分析数据精细研究，揭示矿体在空间上的变化特征

矿床品位、厚度等原始分析数据是生产矿山最常见的工业指标，也是衡量矿床规模，品质最直接的标志。每个矿山特别是一些老矿山都积累了大量关于矿床品位、厚度等原始数据，而这些数据大多仅为了满足矿山生产、地质工作的需要，很少有人对其进行过系统研究。品位、厚度等原始分析数据是矿体特征最直接的反映，其变化规律也直观地反映了矿体的变化特征。定性和定量研究矿石品位、厚度在矿体三维空间不同位置上的数值变化和特征，总结其变化规律，不仅为矿山生产，勘探提供了详实的资料，而且对于揭示矿化富集规律和进行深部盲矿体预测也具有重要意义。例如吴辉等[6]在甘肃金山金矿通过总结矿床矿石矿化强度(品位×厚度)和品位变化规律对矿床进行深部预测。在对金山金矿主要矿体走向及倾向上矿体矿化强度指数进行系统计算和统计的基础上,认为矿体矿化强度指数随矿体深度加大而加强,表明随深度增加,矿体沿倾向上金品位总体具有变富趋势，并且相对稳定；沿走向方向矿体金品位梯度向东总体具有波状起伏，并逐渐增高的特点,据此预测金矿体在东侧深部品位将会富集。

1.1.2 原始分析数据应用新方法进行处理，总结成矿规律

原始分析数据是矿体特征的最直接反映，其包含有多方面的地质信息。同一组数据用不同的方法处理，可以获得不同类型的成矿地质信息。以往在生产、科研地质工作中所获得的地质数据，应用新的数据处理方法(如相关分析、因子分析、聚类分析、变异函数以及分形维数计算等)进行处理，分析数据的空间结构变化特征，可以揭示矿体中成矿元素分布富集规律，解释矿床成因机制及成矿过程，为矿床深部及外围找矿提供依据[7-11]。

例如分维数D值可以用于表征某元素品位偏离正态分布(随机分布)的程度，一般认为D值越小样品之间的差异性就越大，对成矿就越有利，反之，则不利于成矿。许顺山等人[12]通过对紫金山铜金矿不同地质体、矿体不同中段金、铜品位进行分形特征研究，总结D值的变化规律，为成矿预测提供了依据。研究显示，紫金山铜金矿铜矿体品位在垂直方向D值较小(1.00)，水平方向较大(2.05)，表明铜成矿作用在水平方向上变化较小，垂直方向上较大。在不同水平段上，地表只有一个D值，铜成矿不利，标高从560m→520m→500m，D值逐渐变小，其最小D值从0.53→0.47→0.42，表明铜成矿作用向深部具有逐渐加强的趋势。在同一水平上总体表现为0线附近D值较小，西部D值有先增大后变小的趋势，暗示矿区西部成矿作用并未减弱，仍具有较好的找矿前景。

1.1.3 利用矿山地质生产资料，建立矿床三维地质模型

目前传统的中小比例尺二维空间预测正向大比例尺三维空间预测转变,生产矿山特别是危机矿山深边部和外围隐伏矿床三维立体预测评价将越来越受到重视[13]。

我国多数矿山特别是一些老矿山，历经数十年的生产勘探，积累了大量地质生产资料，利用各种先进的计算机三维立体软件，对数据重新处理，建立矿床三维地质模型，客观真实地反映出矿体深部的变化特征，直观准确地再现矿体与其他地质体的空间展布及其相互关系,是综合利用前期地质资料，进行成矿预测的一个重要手段。随着计算机技术的快速发展及其与地质科学的完美结合，利用矿山地质资料，建立矿床三维立体模型进行预测将在成矿预测中起到越来越重要的作用。目前常用的三维实体建模软件主要有：AutoCAD、Surpac、MicroMine等[14-18]。

金川硫化镍铜矿床[16]自1958年发现以来，积累了大量地质资料，过去由于计算机技术及相应的矿山软件发展应用水平低，单凭人工难以对数据进行立体处理。随着计算机立体软件的快速发展，使综合应用前期地质资料，建立矿床三维立体模型，进行成矿预测成为了可能。2003年田毓龙等在收集金川二矿区所有地勘和生产阶段地质资料的基础上，应用MicroMine矿山软件，将矿化体划分为特富矿、富矿和贫矿3类，再按类别分块建立了矿区的矿床数学模型，并在模型基础上对矿床的镍铜含量进行了分带研究，圈定了矿化中心，直观的显示出矿体向深部的变化趋势，从而在资料数字化基础上,利用三维地质模型实现了隐伏矿体的定质、定位和定量预测。

1.2 物化探异常重新评价

我国近百年的物化探地质勘查历史过程中,积累了丰富的物化探资料。这些海量的旧资料虽然精度较低，但资料完整，受人文干扰影响较小，对这些物化探数据运用新思路、新方法重新处理,综合研究，可以再次从中筛选出有进一步工作价值的异常。

物化探异常重新评价主要着重于对弱小异常的评价。近年来国内许多实例证明隐伏大矿特别是贵金属矿床，并非总是与“高、大、全”异常相对应，如辽宁排山楼金矿、四川嘎拉金矿和贵州烂泥沟金矿[19-20]等矿床对应的就是弱小或组合简单的异常。而以往大量物探、化探工作中，我们大多注重对一些强度高、规模大、浓度分带明显、地质情况清楚，且认为成矿有利的异常进行评价，对于弱、小异常往往将其忽略掉。对这类弱小异常重新认识评价，选出有找矿意义的异常进行补充性工作并查证,这是矿山成矿预测的一个有效途径[20-22]。

但如何对弱小异常进行评价是物化探资料二次开发的一个重点问题，也是物化探工作面临的一个难题。有些学者[23-25]尝试用新的数据处理方法，如多重分形滤波、自相关滤波、子区中位数衬值滤波等，对已有物化探数据重新处理，强化弱小异常，对其重新圈定，综合地质特征，优选出有价值的异常进行查证，取得了良好的找矿效果。

郑有业[21]在对冈底斯东段地球化学原始数据进行统一背景处理时，发现在谢通门—吉如一带存在多元素大面积的高背景场和低缓异常，且尤以Cu、Mo、W、Pb、Zn等高值场强度高，重合性好，面积达数百平方公里。针对这一实际情况，对原始数据进行分背景处理，结果在吉如、熊村、勒宗等地出现了明显的铜异常。进而对Cu、Mo、Au、Ag元素的衬值进行累加处理，异常明显增强，显示出斑岩铜矿致异常特征，通过进一步的勘查工作，发现了吉如斑岩铜矿床。这是一个化探数据二次开发，以“弱小”异常发现矿床的典型事例。

1.3 应用创造性思维、提出新思路，对成矿规律重新认识

地质资料的二次开发利用不是简单的重复,而是在创造性思维的指引下,重新认识老矿山的矿床地质特征、矿体分布规律等，发现当时勘探阶段对矿床认识的不足，在前人所获得的勘查成果详细、系统研究的基础上，对矿床的成矿规律重新进行总结，对制约生产矿山进一步找矿的一些疑难问题提出新的思路。

在新的地区用专家的经验和老概念可以找到矿,在老的地区用新的概念和新的观点也可以找到矿,唯独在老的地区再用老的概念和老的观点却很难找到矿。生产矿山找矿突破的关键是要有新的找矿思路，对成矿规律要有新认识。在充分吸收前人地质资料、工作经验的同时，综合各方面的成矿信息，抱着批判吸收的态度，打破矿山长期实践中所形成的固定观念，开拓思路，最终形成关于矿区成矿的新认识、新观点、新规律，这样才能在已生产多年的老矿区找到新矿体。

吉林夹皮沟金矿[26]就是在应用新思路，研究老资料，重新总结成矿规律的基础上，不断发现新矿体，扩大矿床规模的。夹皮沟北东东向的“主蚀变带”,一直被认为是主控矿构造,而矿区外围呈北西向展布的20多处已知金矿点，不属于北东东向的主控矿构造，被认为规模小，而未引起重视。由于认识上的局限,导致1960 年夹皮沟矿山宣布闭坑。吉林冶金地质604 队重新研究了夹皮沟到老牛沟的20多个矿点，发现它们在空间分布上，都在北西向挤压带的一侧,从而提出了北西向挤压带控矿的新设想，通过深入研究成矿条件，重新总结成矿规律，建立了新的找矿思路——“控矿系统”的勘查思路,据此先后发现了二道沟金矿、四道岔金矿和八家子金矿等，不断扩大了矿床规模，使夹皮沟金矿重新焕发了生机。

2 结语

地质资料进行二次开发是生产矿山进行新一轮找矿预测、深部及外围勘查，延长矿山生产寿命的一个有效方法。许多地勘单位、生产矿山在新成矿理论指导下，应用新技术新方法，综合开发前期地质资料，不仅发现了新靶区，有效地解决了老矿山资源危机的局面，而且为充分利用前人的地质资料进行成矿预测提供了新的思路。但值得注意的是利用矿山已有地质资料,不是简单的重复分析,而是在对现有资料批判吸收的基础上进行的有效集成,它要求研究者具有非常广的知识面和较丰富的找矿经验,更需要研究者具有严谨的态度，不带有任何偏见地进行地质资料的二次分析。

地质资料二次开发的研究不仅具有丰富的内涵，而且还有广泛的研究内容。笔者对地质资料二次开发的研究也非常有限，相信随着对地质资料二次开发研究的深入，其内容不仅会得到进一步的充实和完善，而且对成矿预测评价工作也将起到越来越重要的指导作用。

[1]邓吉牛.地质资料二次开发在矿山找矿中的作用[J].有色金属矿产与勘查，1999,8(6):623-626.

[2]王芳.地质资料的二次开发应用[J].山西档案,2011(增刊):24.

[3]丁汝福，吴保全.新疆萨热阔布金矿床特征及隐伏矿预测新途径的思路[J].矿产与地质，2002,16(5)：262-265.

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[5]王士明.穷布拉克铜(银)矿化探二次开发找矿效果[J].矿产与地质，1994,8(5)：363-368.

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[7]任云生,刘连登,陈国华.铜陵地区伴生金矿中金的叠加成矿——因子分析和金品位分形研究[J].黄金，2006，27(11)：14-18.

[8]张彦艳，王建新，赵志，等.R型聚类分析在成矿阶段划分中的应用——以桦甸大庙子-菜抢子金矿区为例[J].世界地质,2006,25(1):29-38.

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