我国深部金属矿床找矿理论与方法探究

胡迪 裴伟勋

摘要：随着我国工业化、城市化、现代化以及国防科学的迅猛发展，急需大量的矿产资源，特别是金属矿产资源的供给。目前，国内许多老的矿业基地日渐进入开采枯竭期。由于勘探程度的深入，发现近地表大型矿床的可能性也越来越小，因此，如何勘探开发深部矿成为摆在我们面前的新课题

关键词：深部找矿；理论方法；探究

一、我国金属矿产的特点

要了解深部找矿，就必须先从我国金属矿产的特点说起。中国大陆处于全球三大成矿域交会部位，又是多个地块的拼合体，不同时代的构造岩浆活动均很强烈，成矿物质运移活跃，成矿条件有利。但是，这也会造成成矿环境的不稳定，影响成矿后矿体的保存，使得成矿模式更加复杂化，加大了找矿难度。

中国金属矿产的主要特点是：①矿产种类多。②矿床生成和赋存的地质条件不同。有的与岩浆热液活动有关，有的与岩浆熔离作用有关；有的受地壳内断裂带、裂隙带的控制，有的是在外生条件下沉积生成或风化淋滤生成，有的则是产于其它矿石中作为伴生、分散态存在，本身不能形成单独的矿体或矿床。③同一个矿田内矿体的产出部位变化大，矿体的形状和产状也各不相同。④矿体的物理性质与其产出的围岩相比，有的差别很大，有的则很小。地表能测到的异常响应强弱还取决于异常体的大小和其埋藏深度，深部矿体产生的异常有时很微弱。⑤矿体产出的地质背景条件复杂、多样，呈现出严重的各向异性，这不仅给地球物理反演解释带来复杂性，增加了勘探结果的不确定性，也给探矿工程和施工带来一系列困难。

二、成矿理论的研究与靶区的选定

找矿的战略选区是一个贯穿找矿始终的重大课题。随着找矿深度的增加、深部矿体有关信息的缺少而加大了找矿选区的难度，因此成矿理论、成矿模式与成矿系列的研究在找矿工作中更突显其重要性。

从地球演化角度，即从地壳及上地幔的运动与相互作用来研究成矿作用及战略选区，这是当代地球科学与矿产勘查学的研究热点与主要方向。

内生金属矿床是地球演化过程中金属元素大量集中所形成的具有工业开发意义的地质体，其形成和赋存的空间，根据俄罗斯科拉半岛一万两千米超深钻井的揭露，其向下穿过古大陆的元古宙与太古宙地壳，在不同深度分别发现了Cu-Ni、Cu-Zn、Fe-Ti-Au矿化，其中最深的Fe-Ti-Au矿化位于地下万米以下。国际合作喜马拉雅和西藏高原深剖面（INDEPTH）探测项目发现[8]，在雅鲁藏布江以北沿念青唐古拉山的安岗-当雄一带15-20km深处存在一个巨厚的岩浆部分熔融层，矿体生成于14-16Ma，仅铜金属储量就达到1000多万吨，其外围还有较大的找矿远景。

以上事例证明，内生金属矿床在地壳深部有很大的赋存空间。找矿战略选区的基础研究就是要跳出单个矿床，单个矿田的思路，从地球演化更宽的视野，更大的空间内来研究区域地壳及上地幔构造与岩浆活动，研究区域地球化学特征，研究成矿理论、成矿物质分布规律以及对成矿模式和成矿系列规律性的认识。

三、勘探技术方法研究

找矿是对特定目标的侦查搜索工作。矿产勘查的任务是调查了解地下地质结构与构造岩浆活动，查明矿体最可能赋存部位，确定探矿工程施工地点，达到揭露矿体、查明矿产储量的目的。矿产勘查技术方法包括很多种类，如地质技术、遥感技术、地球化学探矿技术（包括找矿矿物学方法）、地球物理探矿技术，探矿工程技术等，每一项技术都包括多种方法，都有一定的探测深度。

（1）勘查技术发展现状：我国的矿产勘查技术方法的发展已达到较高水平，勘查技术方法也比较齐全，并进行了多种新方法（地震层析，金属矿反射地震法，航空电磁法、瞬变电磁法、阵列电磁法、电磁波岩性探测仪，地气法，深穿透地球化学方法，成矿矿物学研究等）的探索开发。近些年来除进口了大批先进的，如大功率的电法仪器，金属矿高频地震仪，实验室高精尖分析测试仪器设备等探矿仪器设备外，国产的探矿仪器设备也有很大发展，水平也较高，不仅可以满足国内工作需求，还可供出口需要。应用这些国内外的探矿仪器设备和方法已取得了较好的找矿效果。这是在以检查矿点、物化探异常点的基础上开展找矿的情况下取得的。为了今后寻找赋存于更深部的，如500-1000米以及1000-2000米深的礦产，需要发展一些特定的技术方法。

（2）勘查技术发展方向和目标：找深部矿给各种勘探技术方法，特别地球物理勘探方法提出了新的要求，除了提高地面探测的精度，更好地反映地下异常体信息外，还要发展和扩大井中观测，井-地结合观测，提高综合方法探测的分辨率和反演解释的可信度。加强综合反演能力，即各种方法之间的条件约束，使得地球物理反演结果与实际地质情况更加吻合。

（3）主要的科学技术问题与研究课题：

1）重力和磁力测量仍然是基本的方法，也是有效的方法。特别是重力法找矿的应用远未发挥作用。今后找矿，随着矿体埋藏深度加大，矿体引起的异常强度变小，其变化梯度异常更为弱化，要解决二维低缓重磁力异常的近地表浅层地质不均匀性和浅部矿产引起的强噪声和精细反演方法问题。

2）不同景观条件下区域性及深部多元素地球化学、同位素地球化学及矿物学信息的提取和利用。过去重视的是局部的强异常。为了深部找矿，今后要研究深部成矿后所形成的区域性或沿断裂出现的弱蚀变，弱地球化学以及矿物学的异常现象，以及围岩中形成的元素的负异常特征、地球化学叠加晕的分解等等，以得出深部矿化场的线索。

3）大功率电磁法提高探测深度的试验。

4）激电法。硫化矿的激发极化效应是一次电场向地下矿体送电使之产生极化场，矿体埋深加大，极化场是否能在地面观测到，需要对三种观测方案（双频法，复电阻率法，时间域法）做试验，了解其大小量级，确定可否用于深部找矿。

5）开展天然地震与天然电磁场的应用试验。天然地震和天然电磁场频带宽，可作多种处理，有很大找矿潜力，应研究探讨其应用于填图以及找深部矿体的作用。

6）金属矿地震法试验，研究矿区内的断裂、褶皱等构造、圈定深部岩体的产出，以及填图等；INDEPTH项目在藏南冈底斯岩浆岩带，吕庆田在安徽铜陵地区凤凰山岩体[9]，袁学诚在河南南阳-大别岩浆岩体上所作的深反射试验结果都很有启发，能用于探测金属矿区内的褶皱、断裂等构造，圈定深部岩浆岩体等。

7）改进成矿年代的测定方法，特别是中、新生代成矿年代的测定方法以及多期成矿及判定矿质来源的探索；

8）金属矿区机动性强的2000米小口径取芯岩芯钻机及各项定向与导向钻进工艺与钻探工具等的开发；研制与推广应用3000米以深的小口径取芯钻机、定向和导向钻进工艺与钻探工具等；

9）结合危机矿山找矿，并在深度大于1000米钻井的基础上，开展深部综合找矿方法试验研究。

10）航空物探方法，除磁法外，用于找深部矿的作用，要进行理论与实际试用的研究，最新的航空电磁法探测深度已经加大，也仅仅是250米以浅；航空磁力重力梯度测量如何增加探测深度，目前还没有多少例子来说明。

四、结束语

通过对金属深部找矿新技术新方法的研究，可以不同程度的提高广大地质工作者的工作效率与报告精准度，为更好的开发深部金属矿床奠定理论依据。