深部找矿研究进展综述

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(1.甘肃有色金属地质勘查局张掖矿产勘查院,甘肃张掖734012； 2.中国地质大学(武汉)地球科学学院,湖北武汉430074; 3.中国地质大学(武汉)资源学院，湖北武汉430074； 4.四川省地质矿产勘查开发局物探队，四川成都610000)

深部找矿研究进展综述

智超1,2，张玉成1，陈玉峰1，陆顺富3，廖昆4

(1.甘肃有色金属地质勘查局张掖矿产勘查院,甘肃张掖734012； 2.中国地质大学(武汉)地球科学学院,湖北武汉430074; 3.中国地质大学(武汉)资源学院，湖北武汉430074； 4.四川省地质矿产勘查开发局物探队，四川成都610000)

随着社会的发展，大宗矿产、稀缺有色矿产供需矛盾日益突出，通过“攻深找盲”扩大资源潜力，是缓解我国资源紧张局面的重大举措。地质科技的日新月异使深部找矿已成为可能，在地下500～1 000 m的“第二找矿空间”仍有巨大的找矿潜力。近年来，深部找矿效果显著，展示了巨大的找矿潜力。研究资料表明，成矿理论、概念、模式已有新的突破和创新；其次，勘查技术也取得了很大进步，高分辨率航卫遥感技术、三维地震、大深度电磁探测、航空物探、深穿透地球化学、深部钻探、三维可视化和数据模拟等各类技术方法和装备的研究及应用已经有所突破。

第二找矿空间；深部找矿；成矿理论；勘查技术

0 引 言

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(500～2 000 m)的找矿勘探，延长老矿山的生产寿命，深部找矿是摆在面前的一大历史重任。目前提及的“深部矿”属于“隐伏矿”中埋藏深度较大的部分。对于深部矿和浅部矿的具体深度的界定，目前在学术界尚无定论，但一般将地表500 m以下的矿称为深部矿，反之则称之为浅部矿 (曹新志等，2009a,2009b)。

由于深部矿埋藏深度大，人们对其矿床地质特征了解较少，矿化信息多为间接信息，已有的勘查技术方法的有效性进一步降低，因而勘查难度、勘查投资以及勘查风险也相应增大。

目前，一些成矿理论建立的矿床新模型为现行找矿提供了新思路。新技术、新方法联合探测，综合信息提取等已应用于深部找矿。近年来，全球范围内一些大型和特大型金属矿床的发现，无例外是以矿床模型为先导，地、物、化、遥联合攻关，高密度深钻验证。

1 地质成矿理论、模式研究进展

成矿理论创新提供找矿先导。国内外有影响的理论认识，如地质力学理论、成矿系列理论、地质异常理论、成矿系统理论、地球化学块体理论、透岩浆成矿流体理论等，这些理论指导深部找矿已经取得明显效果。如应用地质力学理论成功预测江西木梓园隐伏钨锡矿、河南夜长坪隐伏钨钼矿床，指导山东玲珑金矿、焦家金矿深部300～600 m的第二矿化富集区找矿等；成矿系列理论是我国具有自主创新的区域成矿理论，初步形成了中国大陆成矿体系，在山西中条山铜矿、安徽庐枞盆地玢岩铁矿、赣南钨矿深部找矿工作中都起到重要的理论先导作用；成矿系统理论指导义敦岛弧带、狼山—查尔泰地区深部找矿效果明显；地质异常理论以“求异”原理为基础，开展成矿预测多元信息集成研究与综合评价，指导云南个旧锡矿深部找矿，解决了矿山危机；地球化学块体理论通过区域地球化学异常，特别是对低缓异常资料的二次开发，可有效地发现和找到深部隐伏矿体；透岩浆成矿流体理论(罗照华等，2007，2008)认为熔浆体系与含矿流体体系可以看作是2个相互独立的地质体系,它们因相互需要而藕合在一起形成一个复杂的混合体系。当熔浆与流体发生解藕时,可以在不同的边界条件下发生不同类型的成矿作用，该理论继承了於崇文(2001)提出的复杂性科学理论，与“成矿动力系统在混沌边缘分形生长”异曲同工，同时能够解释“小岩体成大矿”的成矿物质来源问题，该理论的提出将会引导小岩体地质填图、小岩体附近找矿、围岩蚀变的深入研究等。可见成矿理论的不断更新会指导找矿方向，增大找矿成功率。

国内外运用成矿模式找矿获得成功的实例常有报道，成矿模式概括地指出了特定类型矿床的典型成矿环境和地质特征， 具有很强的科学性、理论性和预测性。近年来，一些新矿床的发现丰富了成矿理论，如美国根据圣马纽埃矿床建立的斑岩铜矿蚀变分带模型，成功地发现了深部隐伏的卡拉马祖斑岩铜矿床；我国根据此模型在东天山成矿带、兴蒙成矿带、特提斯成矿带等相继发现了很多斑岩型铜钼金矿。王登红等(2011)通过对冈底斯斑岩铜矿带甲玛铜多金属矿与世界级铜矿对比，认为甲玛铜多金属矿床以矽卡岩型、斑岩型和角岩型“三位一体”、形成于晚第三纪青藏高原隆升阶段为显著特点,具有成为世界级铜、金、银、钼多金属矿床的潜力，矽卡岩类型铜矿储量达290万t，是我国目前最大的矽卡岩矿床，打破了以往“热液矿床大不了”的认识，指出在下一步的勘查过程中,需要进一步加强对矽卡岩型铜矿成矿机制的研究和勘探,建立起新的资源评价体系，目前已获得进展。再如运用玢岩铁矿模式，此模型结合物探等勘查信息在安徽庐枞盆地成功发现玢岩铁矿；又如根据“五层楼” 和“五层楼+地下室”模式，在赣南发现深部隐伏矿(聂荣峰等，2007)。我国2012年在贵州东部发现大型-超大型深部锰矿，提出了“锰矿古天然气渗漏成矿系统与成矿模式”，标志着我国锰矿成矿理论与深部锰矿找矿技术走到了国际前沿(贵州省地质学会，2013)。由此可见，理论创新对找矿意义很大。

2 深部找矿的技术与方法研究进展

物、化探找矿新方法的研究，超深钻的研发是目前及未来找矿突破的重要技术手段。建立地质、矿产、物探、化探、遥感资料的空间数据库，应用当代计算机技术和数学地质方法对找矿靶区优选和综合评价，提出矿区外围的找矿方向，是当代矿产资源预测评价的发展方向。曹新志等(2009a)认为从方法论研究的角度，矿产勘查工作中常用的类比法、趋势外推法和归纳法仍然是矿区深部找矿前景快速评价的有效基本方法，下面主要从物探、化探及钻探技术的进展进行论述。

2.1 深部找矿中的深穿透化探新方法研究进展

目前，国内外深穿透地球化学技术包括以下几个系列。

2.1.1 微细粒分离及测量技术 不同的地球化学景观区应该选取不同的采样介质、不同的粒级。如内蒙古西部、甘肃、新疆中北部等地区皆属干旱荒漠区，地形多呈中低山或丘陵，任天祥(1986)对该种景观条件下进行水系沉积物测量的方法研究表明：此类地区必须排除风成砂的干扰，水系沉积物要选粗粒级，即32～0.85 mm(1～20 目)可满足要求。在半荒漠区水系沉积物粒级为2.00～0.425 mm(10～40 目)，可有效减少风成砂的干扰。再如在戈壁覆盖区，张华等(2003)研究认为采样介质主要为土壤中粗粒级岩屑，干扰因素为风积物和盐渍层，风成砂很少大于0.85 mm(20 目)，以小于 0.18 mm(-80 目)为主，确定最佳采样粒度为4.75～0.85 mm(4～20 目)，采样时应剥去上部风积层，采集基岩风化碎石。刘汉粮等(2011)在东乌珠穆沁旗针对半干旱(残山)丘陵草原覆盖亚景观区开展了1∶20万化探方法技术研究，在典型已知矿区进行了采样、层位和粒级方法技术试验，表明0.125 mm(120 目)细粒级沉积物样品是1∶20万区域化探扫面的最佳采样介质。图1为某金矿不同土壤粒级试验效果，可以看出：0.096 mm(160 目)以上Au异常更加清晰，且在勘查线南侧显示一异常，推断可能下伏有隐伏矿体；0～0.85 mm(0～20 目)粗粒级可以达到勘查效果，比0.85～0.096 mm(20～160 目)效果好。

图1 某金矿不同粒级土壤化探Au异常剖面图

图2 内蒙古某金矿Au异常平面图(据汤磊等，2007修改)

图3 内蒙古某金矿见矿剖面

2.1.2 电化学测量技术 此方法由前苏联雷斯等提出并发展起来，又称为部分金属提取法(CHIM)。自20世纪80年代引入中国后，应用范围几乎遍及全国，应用矿种有Au、Ag、Cu、Pb、Zn、Sn、As、Ni、U、Sb等十几种金属。国内许多学者如谭克仁、李金铭、刘吉敏、王文龙、罗先熔等取得了突破性的成果(康明等，2005)。此方法已经在实践中得到检验，在运积物厚达150 m及成矿后，沉积岩厚达500 m的条件下找到隐伏矿体。通过对内蒙古草原覆盖区某金矿地电提取Au异常试验(图2，图3)，根据剖面圈定异常带，认为研究区域成金矿的可能性较大，结果在异常带施工ZK6001孔验证发现多条金矿脉，单矿体厚度最大为12.23 m，最高品位25.23 g/t，试验效果非常好，此法成功事例较多。2.1.3 选择性化学提取技术应用最有潜力的方法 包括活动金属离子法(MMI)、酶提取法(Enzyme Leach)、金属活动态提取法(MOMEO)。

(1) 酶提取法(Enzyme Leach)技术是Clark 等于20世纪80—90年代研制的一种利用葡萄糖氧化酶提取矿物颗粒表面非晶质锰的氧化膜寻找隐伏矿的方法。利用葡萄糖氧化酶的催化作用，使右旋糖与水反应缓慢生成H2O2。生成的痕量H2O2选择性提取土壤中非晶质的氧化锰，而结晶质锰的氧化物仅受微弱的侵蚀。当所有非晶质锰的氧化物都起反应后，酶的作用则停止，从而提高了异常的可靠程度。自1995年以后开始进行广泛的应用，此方法在隐伏斑岩铜矿、块状硫化物矿床、矽卡岩铜矿、Elmwood矿区深部密西西比河谷型锌矿体找矿等证实了其有效性(谢学锦等，2003；Kelley et al，2003)，此方法在中国应用较少。

图4 安徽铜陵胡村铜矿74勘探线酶提取异常剖面图

笔者2013年在安徽铜陵狮子山矿田进行酶提取试验，通过74线已知剖面试验(图4)，几乎所有分析元素在深部矿体(1 000多m)上方出现异常。其Cu、Mo、As在矿体上方出现清晰单峰异常，Sb、Ag、Fe、Mn、Pb、Zn在矿体上方出现清晰的多峰异常，且异常大体吻合，Sb、Pb、Mo、Ag异常范围宽。Br、I同样在矿体上方出现异常，但在岩体西侧矿体上方异常更清晰，Br、I异常走势与地层倾向一致。总体看，测试元素准确地反映了深部矿体的赋存部位。90线异常剖面(图5)，Sb、As、Mo、Ag、Mn、Br、I等元素在矿体上方清晰异常，且Ag、Sb异常(3点移动平均)走势与矿体倾斜程度一致，Br、I异常范围广，且异常宽度几乎与矿体延伸宽度一致。从2条勘探线试验结果看，酶提取找矿方法在胡村铜矿试验效果较好，对深部信息反映较好，在2条勘探线上常规化探仅仅在岩体上方显示尖峰异常，而酶提取在岩体和矿体上方均显示异常，且测试指标中以Ag、As、Sb、Mo、Pb、Zn、Br、I效果最好。总体看，酶提取元素能够客观反映深部矿体信息，与常规土壤测量相比能够强化深部信息，尽可能地减小岩体的影响。

图5 安徽铜陵胡村铜矿90勘探线酶提取异常剖面图

(2) 活动金属离子法(Mobile Metal Ions，MMI)是澳大利亚Mann等在20世纪90年代初发展起来的，是目前国外各种选择性提取方法中最为成功的。该技术不仅在寻找隐伏矿方面效果良好，而且可以用于强化出露区地球化学异常和排除地表干扰，取得了很多成功的例子。这一方法的理论依据是金属活动离子可以从深部矿体穿过上覆沉积岩石及厚层运积物盖层而达于地表。而这种金属活动离子是可以通过某种特殊试剂提取出来的。这种金属活动态离子异常经常较准确地位于矿体垂直上方或者倾斜上方，透视深度最高记录达700 m。但是该方法的技术部分处于保密状态，并未公开。

(3) 活动态金属提取方法(MOMEO)是在传统的偏提取与循序提取的基础上发展起来的，与传统的偏提取方法在思路与技术上有很大不同，其最大不同之处在于不打开载体，只“剥掉”松散的、附着于载体表面的离子态金属。王学求等(2011)观测到矿石、土壤、气体介质中具有继承性关系的纳米金属微粒。矿石中纳米级金属微粒通过与微气泡表面相结合，以地气流为载体，或纳米微粒本身具有类气体性质，可以克服重力影响，穿透厚覆盖层迁移至地表，到达地表后一部分纳米颗粒仍然滞留在气体里，另一部分被土壤地球化学障(黏土、胶体、氧化物等)所捕获。为深穿透地球化学从描述性或推测性模型走向实证性科学迈出了重要一步，为利用土壤作为采样介质、精确分离含矿信息，用于寻找外来盖层下的隐伏矿提供了纳米地球化学技术。但是追究纳米颗粒是如何从深部迁移至地表，其机理尚在推理阶段，还需深入研究。

2.1.4 气体和地气测量技术 地气测量的基本方法原理是利用一定的捕集装置在近地表大气或地表疏松层中捕集来源于地下矿源层的超微细物质，通过对已捕集的样品分析测试，获得有关元素的地球化学特征，进行隐伏矿的勘探。地气异常形成有2个方面：一方面，地气流在由地下深部向地表迁移的过程中，当穿过矿体或矿带时，可将矿体或矿带周围的纳米级金属微粒带至覆盖层形成异常；另一方面，矿床的形成过程中和形成后的漫长地质年代中，可形成与矿床组分相一致的纳米级微粒，这些纳米级微粒因本身具有强大的迁移穿透能力等“类气体”性质和浓度差、地温差和压力差等因素的作用，不断向上迁移到达地表，并在地表松散层和近地表大气形成异常。地气测量成功案例较多，如地气测量在蛟龙掌矿区试验(图6、图7)，发现补集元素Bi、Cd、Zn、Pb、Cu在矿体上方显示清晰异常(汪明启等，2007)，而常规土壤测量基本无异常。气体测量法中汞气测量、烃气测量、热释卤素、热释吸附态汞等方法已经获得了大量的试验成果，其中汞气测量在热液矿床、硫化物矿床勘探及深部断裂、三维填图中应用中证实了其有效性(陈远荣等，2003；王永华等，2010)。

图6 甘肃蛟龙掌矿区48勘探线土壤测量

图7 甘肃蛟龙掌矿区48勘探线地气成矿元素异常(据汪明启等，2007修改)

2.1.5 水化学测量技术 水地球化学测量是通过系统地采集地下水或地表水样品，分析其中元素或离子的含量及其他地球化学指标(如 pH 值、Eh值、总矿化度等)，从中发现找矿信息，进而评价异常和找到各类矿床的地球化学勘查方法(杨少平，2008)。其理论基础是水文化学和水文地球化学， 简称水化学测量(沈照理，1993)。在厚覆盖和大面积覆盖区，特别是我国北方和西北的草原、荒漠、戈壁及黄土覆盖区寻找隐伏矿床的工作中， 常规化探方法及其他找矿方法大多无能为力。但这些区域多数都广泛分布着地下水，主要反映深部信息，从而构成了开展水地球化学测量工作的良好基础条件。可以按照不同景观和工作环境，开展不同比例尺的水地球化学测量，如在内蒙古大草原上，利用牧井开展水地球化学概查扫面，快速确定有利成矿远景带和圈定大型找矿靶区。

2.1.6 生物测量技术 当土壤、岩石、水体及大气中存在地球化学异常时，必然会对生长在其中的生物发生影响，这种影响可以从两方面表现出来：一是引起生物体内化学成分的变化，其中最灵敏的是微量元素含量及其组分的改变；二是生物的个体或群体的生态特征发生变异，甚至出现特殊的种属以至植物区系。相应地在勘查地球化学中称前者为生物地球化学异常，后者为地植物学异常。地植物学异常代表了强烈的生物地球化学异常，并以生物生态变化表现出来，因此不必取样化验，凭肉眼观察就能识别。如宋慈安等(2002)、潘小菲应用生物地球化学方法对北山地区公婆泉铜矿区进行了区域植物地球化学试验研究，表明一些荒漠植物对生存环境中某些元素的富集具有很好的示矿性。耿海波(2005)等在国内首次利用生物学方法对铀矿中的微生物进行了分离和鉴定，利用铀矿床中分离的硫酸盐还原菌进行了U(Ⅵ)的还原作用实验和成矿作用模拟实验，并从生物学角度分析了微生物对铀矿成矿的作用机理。

2.1.7 构造叠加晕找盲矿法 构造叠加晕找矿方法是(李慧等，2006)在原生晕找盲矿理论基础上，根据热液矿床成矿成晕严格受构造控制，热液矿床具有多期、多阶段叠加成矿成晕的特点，提出原生晕叠加理论，解决了困惑几十年在研究原生晕轴向分带中出现的“反常”现象难题。此法已经在我国很多金矿深部找矿取得了许多成就(李慧等，2010)。如在辽宁凤城白云金矿床进行构造叠加晕深部盲矿预测(图8)，发现在深部出现盲矿前缘晕As、Sb、Hg异常，预测深部存在盲矿体，经钻孔验证，均在预测靶位见矿(图9)。

图8 辽宁凤城白云金矿床构造叠加晕模式图

图9 辽宁凤城白云金矿床构造叠加晕预测图

由于种种原因，多数方法未被推广应用。偏提取由于提取剂的专属性，提取结果只是在一定条件下，溶剂与样品体系综合化学反应的结果，所得结果无法用地球化学概念来解释，因此在地球化学理论研究中的应用得到很大的限制。另外，各种方法由于没有统一的标准操作规程和完善的分析质量监控系统，导致测量结果可比性差。

综上所述，现有的深穿透技术有一定的成效，但在不同覆盖区的推广应用还存在诸多问题。其中，最关键的问题是深部成矿元素或粒子运移到地表的地球化学机理不十分清楚，同时部分方法没有操作规范，不同覆盖区有效的化探方法有待进一步完善和创新。

2.2 国内外深部地球物理研究进展

无论是深部矿产勘查，还是成矿学的发展，越来越认识到了解地球深部结构、物质和状态的重要性。采用现代地球物理技术，对典型矿床深部结构进行不同层次的探测，对认识深部矿床成因、总结找矿方法和深部找矿的实践具有重要意义。

目前广泛应用于深部固体矿体勘查的主要为电磁法。电磁法在测量方法上，瞬变电磁测深技术(TEM)、可控源音频大地电磁测深技术(CSAMT)、频谱激电法(SIP)、高分辨电导率成像技术(EH4)、天然源声频大地电磁法(AMT)、小比例尺充电法等各种方法各显其能。对于找深部矿(目标深度为500～1 500 m)来说，CSAMT法存在近区效应、电磁干扰、静态效应以及深部分辨率偏低等，需要结合具体情况加以分析和改进。

磁法是一种找磁性金属矿体的有效方法，但是随着矿体埋深加大，磁异常的衰减很快，在地表能观测到的磁场值很弱，研究低缓磁异常，或是复杂异常背景下分解出的微弱异常，划定和解释这些微弱异常是有相当难度的。同时由于重力与磁力场强随深度二次方衰减，因此要增加勘查深度需要另辟蹊径。此外，由于成矿条件的多样性、矿体结构的复杂性和各种矿体矿石物性的叠复性，加之地球物理反演的等效效应等使反演结果具有多解性，往往使物探异常与矿体的对应关系复杂化。

目前，我国正在进行大探测深度时间域固定翼航空电磁勘查系统研发、数据处理和反演解释系统(多元物探数据三维联合反演解释技术)的研制。这将是适合我国地质与地理条件、大航程、探测深度大于500 m、用于中、大比例尺资源与环境调查、时间域固定翼航空电磁测量系统；另外我国正在进行大深度多功能电磁探测技术与系统集成技术研究，研制多场源(天然场、人工场)、多方法(AMT、MT、CSAMT、IP、SIP)分布式大功率、高精度地面电磁法勘查技术系统，建立具有我国独立知识产权的、探测深度可达2 000 m的高分辨率、多功能电磁法综合探测技术体系。如在红透山铜矿40线进行瞬变电磁测深试验，从TEM反演电阻率断面(图10)可看出，TEM反演电阻率断面上显示低阻异常，其规模和形态与已知矿体基本一致，且低阻异常向深部和南部偏移，推测深部存在隐伏矿体，该方法对埋深1 000 m左右的矿体指示效果均非常好。

图10 红透山铜矿40勘探线TEM反演电阻率断面等值线图

大深度井中、大透距电磁层析成像系统的研发(李柳等，2008；陈辉，2012)。适用于井间或坑道间的大透距地下电磁波幅相层析成像系统，为解决深部找矿、危机矿山找矿以及工程地质、水文地质、地质灾害防治勘查提供了大探测深度(>1 500 m)、大透距(>500 m)高分辨率精细勘查技术设备。大功率固定源分布式电磁探测系统和金属二维、三维地震勘探技术(刘明，2010；韩洪涛，2011；张春燕，2011)勘探深度>2 000 m。宽带天然源电磁阵列测深技术(魏文博等，2010)探测深度范围从几十米到5 000 m。

近年来，反射地震在金属矿控矿构造及直接发现深部矿体方面的一些探测实例，显示出金属矿地震勘探在深部找矿中的广阔前景(肖骑彬等，2005)，但总体来说，我国金属矿地震勘探技术仍处在试验阶段。

运用深地震反射剖面高技术探测金属矿集区(带)的全地壳精细结构，揭示成矿深部过程是新时代深部找矿的技术进步与需求。在铜陵矿集区应用深地震剖面，将构造叠加剖面进行相似滤波处理，结合已有基础地质资料进行解释(图11右下)，在上、下地壳之间(5s，TWT)倾向相反的反射说明上、下地壳之间存在拆离。拆离面为岩浆侵入和聚集创造了空间条件，使矿集区下形成巨型岩基和岩浆-热液流体库，为成矿创造了物质条件；断面与平面地质图相结合，得到铜陵三维深部构造框架图(图12)，可以清晰表达铜陵地区地质结构，这将有利于指导岩浆上侵部位、含矿建造与赋矿层位、矿体形成模式及成矿深度预测等。

图11 铜陵深地震反射剖面剖析(左图红线为剖面位置；据吕庆田等，2002修改)

近年来，国内外已有一些将地球物理勘查技术应用于深部构造及深部隐伏矿定位预测探测的实例。Heinson等(2006)用大地电磁测深(MT)查明了位于澳大利亚南部元古宙高勒克拉通边缘的奥林匹克坝铜-金氧化物矿床成矿流体上升通道的位置，并在矿床下发现一低阻层。Nimeck等(2008)在Shea河铀矿化带先后开展了航空和地面电磁测量，通过在地面部署各种电磁阵列(TEM、AMT和MT)法，查明前寒武纪基底结构及电性特征，AMT对砂岩中低阻异常的反映证实了热液蚀变带的存在。严加永等(2009，2011)采用重磁多尺度边缘检测法，对长江中下游成矿带区域重力和航磁数据进行了边缘检测，建立了长江中下游地区构造格架；并以铜陵地区航磁反演推测岩体为基础，圈定了铜陵矿集区6个深部找矿远景区。田文法等(2010)总结了前人在邯邢式铁矿深部找矿中，采用重、磁、电综合物探方法的成功实例，提出了以磁法为主，辅以重力和电磁测深的方法是邯邢式铁矿深部找矿的有效方法技术组合。Lelièvre等(2012)提出了地震初至时间与重力数据联合反演方法并在Voisey’s Bay硫铁矿床上应用，得到了深部矿体的准确形态。

随着电子技术、GPS技术以及计算机技术的进步，地球物理在仪器和软件方面都取得了划时代的进展，越来越能适应复杂条件下的探测任务。如CG-5重力仪实现自动读数，极大地提高了野外工作的效率；GEM公司生产的高精度磁力仪，实现了GPS自动定位与导航，并且多探头组合同时测量水平梯度、垂直梯度、电磁场(VLF)，在噪声水平、灵敏度、数据容量、采样率等方面都提高了1个数量级。另外，Geosoft公司开发的Oasis montaj地球科学软件平台，几乎涵盖了固体矿产勘查需要的所有先进技术，能够获得高质量的重磁数据处理结果。

综合看来，物探方法在技术和仪器设备方面均具备了深部预测的条件，必将成为必不可少的深部找矿手段。

2.3 三维立体预测技术研究进展

随着地质矿产勘查工作的不断深入,涉及的数据种类越来越复杂,数据量越来越大,很多数据是三维的,传统的研究方法将三维地质信息进行二维投影表达,不能直接反映三维地质体的整体状况。三维定位矿产预测是在应用计算机技术建立三维立体模型的基础上进行的矿产预测。如果能够充分利用各种地质信息建立三维空间地质模型,以图象、图形方式逼真地再现三维地质实体，重建地下目标的结构,描述资源分布的状态,分析地质体的几何形态、分布和相互关系,预测其走势,在此基础上进行智能化的储量估算,必将大大改善勘探地质信息的质量,提高劳动生产效率,有利于更准确地进行决策规划,减少矿产资源勘探的风险,具有巨大的社会效益及经济效益。随着地学信息化的发展，数学地质正向“数字地质”发展(赵鹏大，2012)。三维地质建模将是“数字地质”的精髓与核心。

建立三维立体模型的内容包括：(1) 建立和完善空间数据库，具体有钻孔数据和相关的地质数据；(2) 钻孔三维可视模型，主要按矿产类型的成矿元素圈定的矿体实施三维可视化模型；(3) 地质体三维可视化模型，包括含矿地质体和矿区(床)范围内地质体的三维可视化等；(4) 矿体和地质体联合三维可视化模型；(5) 地质地球物理、地质地球化学场特征及资料的三维可视化模型。

在三维可视化系统平台上建立矿床三维立体模型使用的软件，主要有国外的Datamine、Surpac、Mintec、Vulcan、Micromine、加拿大MicroLYNX三维地质建模与分析软件系统、加拿大Gemcom Software 桌面系统、GoCAD、Petrel、MineSight、RockWare,其中GoCAD是世界公认的最好的三维地质建模软件。很多年内，中国一直未有像样的三维地质建模软件产品出现，近几年这种局面有所改变，MapGIS在国内地矿系统的二维应用中占据统治地位，现在推出的K9具有三维地质建模的功能。国产3DMine、DIMINE、Minexplorer、TITAN、VRMine、Creatar、Geoview、GeoI3D、GeoMo3D、DeepInsight等三维建模软件，虽然与国际先进产品相比仍然存在差距，但近年来发展迅速，大多已具备地下三维地质建模功能，能够满足大多数三维地质建模的应用需求(李青元等，2013)。

深部找矿需要对深部的物质和结构进行精细了解，立体填图就是其中的一种方法。如在澳大利亚西部Menzies-Norseman矿集区3D 地质填图，利用钻孔信息(岩性及分析结果)、地表地质图、重磁信息、地震深度剖面建立矿集区浅部地壳0～10 km三维地质模型(图13)。通过3D 地质填图提供了岩石单元的空间分布、绿岩带中主要断裂带、花岗岩体的分布；对绿岩带演化提供约束并指出了金、镍勘探靶区。金：深部地壳剪切带切割绿岩带基底滑脱带控制金矿的形成，与NNE向次级构造关系密切，Kanowna Belle、Kalgoorlie、Binduli and Coolgardie矿床沿NNE向构造分布，花岗岩内薄厚度区为潜在金矿成矿区。镍：模拟发现Komatiite 岩型镍矿在容矿地层底部呈NE向，而不是原先认为的NNW向，对该地区镍矿勘查具有重要意义。

目前，地质地球物理、地球化学场特征的三维可视化模型以及矿体三维立体模拟应用范例非常多，不再赘述。

图13 澳大利亚西部Menzies-Norseman矿集区位置(a)、地形地质图(b)、3-D地质图(c)(据www.glassearth.com)

2.4 国内外钻探技术的进步

深部地球化学和地球物理探查提供的仅仅是一种找矿信息，而要发现查明深部矿体，则要靠大密度的深部钻探才能实现，如蒙古国奥尤陶勒盖(Oyu Tolgoi)斑岩铜金矿，施工钻探累计达27.8万m，最终探明了铜储量1 500万t、金400 t的超大型铜金矿。

目前，钻机的功能已有突破。国外市场上全液压动力头岩芯钻机已经成为主流机型，已形成完整系列，具有如下结构特点: 液压动力头式回转机构，长行程的给进系统，液压绞车组成的提升系统，无级调速，机械化程度高，配套器具齐全，能做大范围钻孔角度调整的桅杆机构。主要代表厂商有阿特拉斯·科普柯公司、宝长年公司。阿特拉斯·科普柯公司的 Diamec系列全自动钻机，为典型适合金刚石钻进的高转速低扭矩钻机，适用于地表或巷道内工作，包括 DiamecU4APC、DiamecU6APC、DiamecU8APC 型自动化钻机，其中 DiamecU4APC 型属第二代自动化钻机，真正实现了机台单人操作，该系列钻机的钻深能力为500～2 000 m (张林霞等，2012)。

目前，我国地质钻探装备的设计和制造已具备一定的实力，立轴式岩芯钻机在基本性能、技术水平上与国外基本接近。国产全液压动力头岩芯钻机已成系列并批量进入市场，钻进深度有300,600,1 000,1 500,2 000,3 000 m，钻机技术性能指标达到同类钻机国际先进水平，销售价格比进口钻机有一定优势，实现了我国地质岩芯钻探设备技术升级和对进口装备的替代，为地质找矿和深部地质勘查提供了强有力的技术装备保障。

坑道勘探是利用地下井巷进行勘探，相对于地表勘探能节省大量的钻探工作量，而且由于坑道内能进行全方位钻探施工，容易实现对危机矿山临近层资源的勘探，也是深部资源勘探的一种理想方法。目前，国内坑道勘探施工用的钻机主要有进口的阿特拉斯·科普柯公司的 Diamec 系列钻机、国产的 XY系列岩芯钻机和中煤科工集团西安研究院生产的 ZDY 高转速系列钻机等。

总体看，钻探技术的进步为深部找矿提供了技术支撑，使深部矿体验证成为可能。

3 结 论

(1) 我国深部资源潜力较大，500 m以下空间具有巨大找矿潜力。我国中、东部地区成矿条件优越，但是地表找矿的余地不大，以往勘查深度集中于300～500 m，在500～1 000 m的“第二找矿空间”仍有巨大的找矿潜力，深部找矿将逐步成为今后矿产勘查工作的重点之一。我国已发现矿点、矿化点20万处，仅1/10进行了检查和初评，共发现化探异常55 098处，仅对其中的16 390处异常进行了初步踏勘检查，异常检查率不足30%；区域物探发现的异常26 510处，仅对11 291处进行了初步检查，占总异常数的42%。另外，西部的大部分地区勘查程度低，潜力大。

(2) 目前，成矿理论、概念、模式已有新的突破和创新，勘查技术也取得了很大进步，深穿透地球化学、高分辨率航卫遥感技术、大深度电磁探测、航空物探、三维地震、深部钻探、三维可视化和数据模拟等各类技术方法和装备的研究和应用已经有所突破，这都为深部找矿奠定了坚实的基础，但我国将各类先进技术应用于实践的程度较低，是今后加强的方向。

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Progress in the study of deep mineral prospecting

ZHIChao1,2,ZHANGYu-cheng1,CHENYu-feng1,LUShun-fu3,LIAOKun4

(1. Zhangye Institute of Mineral Resources Exploration, Gansu Bureau of Non-ferrous Metals Exploration, Zhangye 734012, Gansu, China; 2. Faculty of Earth Sciences, China University of Geosciences (Wuhan), Wuhan 430074, China; 3. Faculty of Earth Resources, China University of Geosciences (Wuhan), Wuhan 430074, China; 4. Geophysical Exploration Party, Sichuan Bureau of Geology and Mineral Resources Exploration, Chengdu 610000, China)

With the development of society, bulk minerals, the scarcity of non-ferrous mineral supply and demand became increasingly prominent, expanding the resource potential by tapping deep to find the blind deposit, was a major move to ease the tensions of resources. With the advance of geological technology, deep mineral prospecting has become possible in 500 to 1 000 m, so called ’the second prospecting space’, there was still great potential for mineral prospecting. In recent years, the effectiveness of deep mineral exploration shows great potential. The research data showed that the prospecting metallogenic theory, the concept of model achieved a new breakthrough and innovation; more attention should be paid to the research and application of high-resolution aviation medical remote sensing technology, three-dimensional seismic geology, large depth of electromagnetic detection, airborne geophysical, geochemical deep penetration, deep drilling, three-dimensional visualization and data simulation and other technical methods and equipment.

Second exploration space; Deep mineral prospecting; Metallogenic theory; Prospecting technology

10.3969/j.issn.1674-3636.2014.04.657

2014-02-24；

：2014-04-03；编辑：蒋艳

中国地质调查局资源评价项目(12120114038101，1212011120866)资助

智超(1986— )，男，助理工程师，硕士研究生，地质工程专业，研究方向为矿产勘查与资源评价研究，E-mail：zchcug@163.com

P62

：A

：1674-3636(2014)04-0657-13