现代矿产勘查的非传统理论及方法探讨

【摘要】 面对矿产资源需求供给严峻的局面，矿产勘查工作日益紧迫。传统的矿产勘查理论方法已经不能满足当今艰巨的矿产勘查工作，发展现代矿产勘查的非传统理论及方法研究是一项紧迫的任务。以地质异常理论为核心的“三联式”矿产预测与定量评价数字找矿理论与方法是赵鹏大院士创新性地提出现代矿产勘查理论方法。开展非传统的找矿理论与方法研究是现代矿产勘查的必行之路，是解决当今矿产资源需求供给严峻局面的有利途径。

【关键词】 矿产勘查；非传统找矿；3S；三联式；可持续发展

【中图分类号】 S-1【文献标识码】 B【文章编号】 1005-1074(2008)04-0089-02

在成矿预测过程中，方法是极其重要的。除了传统的地质、地球化学、地球物理、遥感、工程技术等方法，还应重视非传统途径，突出高新技术的找矿方法。如非线性理论、超常条件下多元相体系反应及物质分离技术、“3S”（GIS、GPS、RS）技术、“三联式”矿产预测与定量评价数字找矿理论与方法等，都是对传统找矿的新模型、新方法、新思路。为确保矿产资源的可持续供给，特别是面对难识别、难发现、难勘探、难开发的找矿对象，积极探索矿产资源勘查的非传统理论和方法具有重要意义。

1 国内外矿产勘查理论与方法研究现状

随着地质科学、计算机技术和信息科学的发展，新理论、新技术的应用，尤其是近年来多“3S”技术的引入，尤其是GIS的广泛应用。矿产资源预测评价经历了由简单到复杂，由粗略到精细，从抽象到具体的演变过程。具体表现为：从单纯的定性预测到与定量预测相结合，再到定量预测；由单一信息预测转变到综合信息预测；由经验式类比发展到模式类比和多元统计预测，以及今天的科学化、系统化、动态化和可视化预测。法国学者Allais(1957)开创了定量成矿预测的先河。60年代至80年代中期，随着计算机技术的逐步发展，采用概率论和数理统计方法进行成矿预测取得了突破性的进展（Harris，1965，1973；Agterberg，1971，1972，1974）。Bonham Carter（1987）报导了利用GIS对加拿大新斯科舍省的Meguma地区进行金矿成矿预测的研究，之后，GIS在矿产勘查中的应用不断扩大，目前已普遍利用GIS综合勘查数据。在美国，近10年来，有影响的矿产勘查评价方法为Singer D A提出的“三部式”资源评价法。在俄罗斯，“预测普查组合法”资源定量预测及评价具有较大影响。在我国，1978年程裕琪等提出的成矿系列理论。由王世称教授等提出综合信息矿产预测理论。裴荣富（1998，2001）提出的“金属成矿省时空演化及等级体制”理论。季克俭等（1994）根据交代热液成矿原理提出的“三源”成矿预测方法。孙启祯(1986；1990；1993；1994)从成矿边缘效应的观点提出了边缘成矿理论。殷鸿福等(1999；1997)系统论述了生物成矿系统。近年来，朱裕生研究员等提出的多源信息预测理论，在新一轮固体矿产资源预测评价中得到了较好的应用，取得了很好的成效。目前在国内具有代表性的勘查矿理论是赵鹏大院士的提出基于地质异常理论(赵鹏大，1991)的“三联式”数字找矿及资源定量评价理论（赵鹏大，2001）。

2 非传统矿产资源

非传统矿产资源（Nontraditional Mineral Resources）是指：受目前经济、科学技术以及环境等因素的限制尚未发现和尚未开发利用的矿产资源，以及尚未被看作矿产和未发现其用途的潜在矿产资源。它是一个包括非传统矿产——矿产勘查的非传统理论及方法——非传统矿业——非传统矿业经济等的完整体。

3 “三联式”矿产预测与定量评价数字找矿理论与方法

“三联式”矿产预测与定量评价数字找矿理论与方法是非传统矿产勘查理论与方法的基础。“三联式”成矿预测将地质异常、成矿多样性及矿床谱系三项研究工作紧密结合形成矿产预测及定量评价的切入点。“三联式”定量成矿预测以地质异常分析为基础，实现成矿及找矿信息的数字化及定量化；成矿多样性分析是矿化特征的数字化及定量化；而矿床谱系分析则是成矿规律的数字化及定量化。可见，“三联式”成矿预测及资源评价涉及到成矿和找矿各方面的基本问题，因而是实现全面数字找矿的必由之路，也是矿产勘查评价领域应用信息技术的基础和前提。

3.1 地质异常 Gorelov D A（1984）提出过地质异常，但未探讨如何进一步圈定地质异常。Anchipov（1999）提出了“地质动力异常”与成矿的密切关系。地质异常是在成分结构、构造或成因序次上与周围环境有着明显差异的地质体或地质体组合（赵鹏大，1991，1995，1996）。如果用一个数值(或数值区间)作为阀值来表示背景场的话，凡超过或低于该阀值的场就构成地质异常。它具有一定的空间范围和时间界限，其表现形式不仅在物质成分、结构构造和成因序次上与周围环境不同，而且还经常表现在地球物理场、地球化学场及遥感影像异常等的不同。因此，地质异常往往都是综合异常（赵鹏大，1995）。而地球物理异常(如重磁)是基于地球物理的场论，建立了确定性模型而确定的，是完全定量化的；地球化学异常是在确定元素统计分布模型基础上而确定的，具有统计意义，也是完全定量化的。而地质异常实际是定性地质因素的综合，与前二者相比，定量化程度低而更抽象。对于成矿地质异常来说，反映控矿因素较形象、具体，而物化探异常却能定量表征矿化规模。地质异常成矿预测的基本步骤为：①预测单元划分与地质体数字化、定量化；②地质背景场划分与地质异常识别；③地质异常提取；④地质异常分析研究。

3.2 成矿多样性 多样性是复杂系统中客观事物外在表现的基本特征，它是系统内部各种因素自身演化与外部环境影响相结合的结果。美国学者J.C格里菲思（1978，1980，1984)在进行矿产资源单位区域价值估计研究中提出了“矿产多样性”和“地质多样性”的概念，而且认为两者之间存在着相关联系。Gill（1984）等研究了以色列矿产资源的区域价值，根据研究程度较高地区所建立的地质多样性与矿产多样性之间线性回归模型估计。成矿多样性是成矿事件的根本表现，它不仅表现为一个矿床在成因、形态、尺度、矿石类型、矿石组合、有利及不利组分上的多样性，还表现在矿床、矿田、矿带、成矿省、成矿区域及成矿时期上的多样性。成矿多样性在成矿物质基础上受矿源地质异常控制，在成矿物质运移上受运矿地质异常控制，在聚矿作用上受赋存环境地质异常控制，在成矿后的变化上受保矿与毁矿地质异常控制。因此，可以通过地质异常背景的研究来揭示成矿多样性的具体特征。成矿多样性问题不仅要从目前已知的或已被利用的矿种和矿床类型出发，而且还要考虑到目前尚未被发现或尚未被利用的“非传统矿产资源”。

3.3 矿床谱系 矿床谱系在时间、空间及成因上与成矿多样性密切相关，它在评价与预测新类型矿床中起着极其重要的作用（赵鹏大等，2001，2004）。成矿多样性的某种规律性序列表现就是矿床的一种谱系，矿床的规律性序列可以表现在成因上、规模上、成分上、数量上和质量上，以及它们的组合上，但最基本的是表现在成矿时间上和成矿空间上的“有序性”和“成套性”（Beeuning M，1999）。

3.4 “三联式”数字找矿 “三联式”成矿预测将地质异常、成矿多样性及矿床谱系三项研究工作紧密结合形成矿产预测及定量评价的切入点。“三联式”定量成矿预测以地质异常分析为基础，实现成矿及找矿信息的数字化及定量化；成矿多样性分析是矿化特征的数字化及定量化；而矿床谱系分析则是成矿规律的数字化及定量化。可见，“三联式”成矿预测及资源评价涉及到成矿和找矿各方面的基本问题，因而是实现全面数字找矿的必由之路，也是矿产勘查评价领域应用信息技术的基础和前提。“三联式”成矿预测以圈定各类地质异常为基础，以识别、揭示、提取和圈定新型的、隐式的和深层次的成矿地质信息——各种类型和尺度的致矿地质异常及与其相匹配的物探、化探、遥感矿致异常为主要内容；以分析成矿多样性为目标，不仅以预测和发现已知矿床类型和矿产资源为目的，而且将可能利用的非传统矿产资源纳入分析内容。不同地区成矿多样性分析还是比较评价不同地区含矿丰度的重要指标，是确定主要勘查对象、进行综合勘查、综合评价和综合利用的主要依据；以研究区域矿床谱系为依据，把作为预测对象的矿床放到预测地区的地质成矿时空及成因演化系统中去考察，而不是孤立地、静止地、无序地预测各类矿产资源。矿床谱系是区域成矿有序性、成套性和规律性的反映，根据不同地区矿床产出的有序度、成套度可以评价研究区的资源潜力。

4 对非传统矿产资源研究的思考

“新的地球物质资源观”认为地球的一切固、液、气体物质均为资源，只有已认知、已发现及已利用资源和尚未被认知、尚未被发现和尚未被利用资源之分，资源也不是一个绝对的概念，甚至资源已不仅局限于地球物质；其次地球物质资源是随时间、空间而变化的技术、经济、环境、市场、人文等因素的函数，资源是一个随时间推移和空间不同而变化的动态概念，“传统”和“非传统”资源也是随时间而变化的概念。“就矿找矿”理论是长期以来行之有效的矿产堪查理论。尤其是近年来为解决危机矿山而更加倍受关注，它包括矿山周边找矿和深部找矿。危机矿山矿中找矿的主要目标是同类型矿床和已知矿床中未综合勘查评价与未综合利用的共伴生矿产、传统矿产资源观中的“非矿”类和尾矿资源。其主要思想是运用现代矿产堪查理论、积极开拓选冶新工艺，加强对低品位矿石和共伴生组分的综合利用研究，提高有用组分的综合回收率，不但可使已勘查矿山中被视为“表外矿”、“低品位矿”甚至是“矿化岩石”的资源得以充分开发，而且可以缓解尾矿量骤增之矛盾；更直接地，面对当前世界各国现有矿山堆存的数量巨大的尾矿资源，开展新工艺研究和尾矿资源的再评价与开发利用，其资源、经济、环境效益均十分可观。赵鹏大的“‘三联式’成矿预测”理论中强调了两个很重要的观点：“必须重视发现新类型矿床；不可忽视已进行过较多勘查工作的老区”。对已知矿山资源再评价的主要目的可概述为两个方面：一是通过观念更新、理论创新和科技进步，发现新的更多的可利用矿产资源（种类与数量），优化资源组合结构，以及延长矿山寿命，二是通过更新与改进现有探、采、选、冶技术与生产工艺，更充分的利用现有资源，以及通过对现有资源的新用途研究，更有效地利用资源。从当今矿产资源可持续发展战略分析，它分别体现了“开源”与“节流”两个方面的基本内涵。开展已勘查与已开发矿区资源再评价研究，是实现矿产资源可持续发展利用的重要举措之一，不但具有重要的现实意义，而且是项十分紧迫而又艰巨的任务。传统矿产资源的开发被认为是造成是生态恶化和环境污染的重要原因之一，事实是，绝大部分地球采掘物被废弃确实给环境带来很大危害。如果能设法将各种废弃物作为非传统矿产资源加以合理利用，运用非传统的理论方法进行矿产资源的勘查及开发利用则可收到充分利用资源和保护环境的双重效果。非传统矿产资源开发理论及方法研究是现代矿产勘查中一项具有前瞻性和战略性的工作。我们应着眼未来、立足现在。需要有长远规划和近期目标，非传统理论及方法研究将对现代矿产勘查具有普遍而深远的影响。

5 参考文献

1 赵鹏大.地球科学的新使命——认知和发现非传统矿产资源[J].地球物理学进展，2001，12

2 翟裕生.论成矿系统[J].地学前缘，1999，6(1)：13-28

3 赵鹏大.“三联式”资源定量预测与评价-数字找矿理论与实践探讨[J].地球科学(中国地质大学学报)，2002，27(5)：483-489