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1、隐（盲）矿床的预测找矿和深部勘探中国地质调查局矿产资源研究所 危机矿山接替资源找矿项目办技术处朱裕生、梅燕雄 吕志成、韦昌山我国随着矿产资源短缺和矿产资源开发利用保证程度的持续下降、开发深部资源和寻找替代品的呼声越来越高。开发深部资源的直接对象是隐（盲）矿床，难识别矿床和已知矿床的超度延深部位，它是矿床学研究的热门课题和矿产勘查的新内容。我国自建国以来对矿山已做了五十余年的勘查和开发，对上述三类对象有不少新认识，积累了勘查这类矿床的经验，特别是危机矿山接替资源找矿项目（以下简称“危机矿山项目”）的实施，“隐（盲）矿床的预测找矿和深部勘探”理论和方法的研究列为攻克的关键技术课题。本文是在矿山经多
2、年开发和“危机矿山项目”实施过程中积累的资料综合而属成的。不妥之处，敬讲读者指教。一、概述随着矿产勘查程度的逐年提高，地表露头矿和浅部矿愈来愈少；随着国民经济的高速发展，对矿产资源的消耗量迅速增长，过去探明矿床的资源/储量满足不了日益增长的需求；随着现代科学技术的迅猛发展，找矿工作面临着新理论，新技术和新方法的创新、应用，为隐（盲）矿床，已知矿的超度延深和难识别矿床的勘查提供了理论依据和技术方法。当今世界各国已将隐（盲）矿床、已知矿床的超度延深部分和难识别矿床做为勘查的重点，提出了“推进深部找矿、缓解储量危机”（涂光炽，2005）、“深部找矿“（翟裕生等，2005）”、盲矿预测”（邓尔斯，19
3、94）、“深部找矿成矿构造研究问题”（叶天竺，2006）等专门论述。开展“隐伏矿及低品位矿等找的预测评价方法和勘查技术方法研究（美国地质调查局，1975）。上世纪7080年代，原苏联土尔盖和鲁德内依阿尔泰应用成矿预测理论和综合性立体地质方法，在深部成功地找到了斯捷普诺依、塔洛夫斯克、鲁布佐夫斯克和扎哈罗夫斯克四个隐伏的多金属矿床，成为当时寻找隐（盲）矿床的成功实例。众所周知，上世纪80年代末发现了“埃卢腊铅锌矿床和奥林匹克坝铜铀金矿床，都称是寻找隐伏矿床新纪元的开始（胡惠民，1995）。我国对隐伏矿床预测的探索工作早在上世纪的50年代已开始，甘肃小铁山隐伏大型黄铁矿型多金属矿床的预测成功（19
4、56）即是典型的一例（曾自强，见地质科技通报8期）。当时找矿经验缺乏、手段不多、可资借鉴的参考资料也很少，物化探方法正处于萌芽和试验阶段，因此，主要依据地质构造和成矿理论的分析类比研究，在已知矿床外围进行预测，后经验证发现了小铁山隐伏的大型铅锌矿床。60年代初期，江西和广东的石英脉型钨矿进行综合研究，总结出“五层楼”模式的空间分布规律，运用模式找寻同类隐伏钨矿取得了显著效果。1962年我国地质部制定了综合地质普查勘探方法暂行工作条例，要求在地质观察研究的基础上，根据不同地质矿产特征、自然地理条件及地球物理、地球化学特点，合理地、有效地使用物探、化探和探矿工程手段，进行资料的综合研究，更充分地发
5、挥它们的作用和更深入地认识地质体，从而达到多快好省地勘查矿床的目的。应用综合方法进行普查预测，在广东大宝山、河北涞源、湖北大广山、铜录山等地试点，获取寻找隐伏矿的多项成果。上世纪60年代中期云南个旧锡矿，根据花岗岩突起控矿的认识，采用大面积电测深方法，并结合化探构造原生晕和岩石变质变形特征研究，探索隐伏花岗岩突起的位置，导至大型锡铜矿床隐伏矿体的发现。上世纪60年代中后期到70年代，李四光教授倡导的地质力学理论总结了构造体系控矿、多级控矿、结构面控矿、复合控矿及空间等距性等研究成果。江西大余木梓园隐伏钨锡矿床、河南卢氏夜长坪隐伏钨钼矿床的成功预测都是隐（盲）矿床预测勘查的典型实例。1985年地
6、矿部太原普查会议上根据第一轮区划成果提出：“我国东部大部分地区和西部交通条件较好的地区，今后主要面临向深部进行寻找隐伏、半隐伏和难以识别的矿”，“地质研究程度较高的地区，找矿工作主要转入找隐伏矿、半隐伏矿、难以认识的矿、新类型矿及探索新的找矿领域”。太原会议所制定的新一轮固体矿产普查工作方针、政策，为固体矿产普查勘探指明了方向。新一轮固体矿产普查勘探的方针，也为寻找隐（盲）矿床和深部勘查指明了方向，矿产勘查进入深部矿产勘查的新阶段和找矿的新内容，具有深远的历史意义。“七五”期间国家科委组织了“中国东部隐伏矿预测”的专门性科研攻关课题，在长江中下游地区的铜陵狮子山矿田、九江城门山瑞昌武山矿田、大
7、冶铁山东矿田等地开展成矿预测，总结南岭地区的芒场矿田、大厂矿田、银岩矿田的勘查隐（盲）矿床的经验、赣南的许多钨锡矿田的发现都是按照成矿模式类比（该项目成果之一）理论预测成功的。上世纪90年代末，在新疆阿舍勒开展三维立体预测（朱裕生，冯京等，1999）。本世纪初，国家设置了“危机矿山接替资源找矿项目”，从此为隐（盲）矿床的勘查和已知矿床超度延深的深部矿体勘查提供了保障条件。该项目根据危机矿山接替资源勘查成果总结深部矿床有特定的延深规律，主要是：1、已知矿床的多台阶控矿、分段富集的规律（图1）；2、已知矿床的共生异体超度延深的普遍规律（图2、3）；3、已知矿床的侧伏富集规律（图4）；4、已知矿床的
8、旁侧有利成矿环境成矿富矿体富集规律（图5）；5、新类型矿床与已知矿床的同体共生和同生异体的富集规律（图6）；7、深部矿床（体）受主控矿成矿地质条件控矿因素和地质找矿标志信息提取途径（图7）；8、超深隐伏矿床（体）延伸特征（图8）等。这些新发现，新规律和新思路，已经成为指导隐（盲）矿床预测和深部矿床（体）勘查的理论，开拓了我国隐（盲）矿床和矿床深部勘查的新纪元。二、隐（盲）矿床的分类隐（盲）矿床在地表没有出露，自身的特征、控矿因素和找矿标志不能直接观察到。根据当前的成矿地质理论、地质观察的技术手段和已知矿床的勘查模型（或找矿模型）综合研究是提高隐（盲）矿床勘查效益的科学基础。就目前的技术方法而论
9、，对隐（盲）矿床按其自然特征对预测、勘查难度的影响做出分类，有望获取隐（盲）矿床勘查的成功和勘查效益的提高。隐（盲）矿床埋藏的深度是影响隐（盲）矿床预测方法选择、预测和增加勘查难度的事实，当前还不是关键因素。通过已知矿床，已知成矿模式和已知找矿模型的综合分析研究，有可能概括隐（盲）矿床的某些特征，而对隐（盲）矿床作出分类，可能提高隐（盲）矿床预测的准确度和降低其勘查难度。对于隐（盲）矿床的分类，众多学者做过研究，归纳起来有以下几方面：1、按矿床出露的实际情况进行分类，划分出覆盖矿床，掩埋矿床、掩覆矿床、隐藏伏或盲矿四类（、舍赫特曼等，1989）；2、按成因类型划分：盲矿床；淋滤矿床；分带矿床；
10、削蚀矿床；被隐蔽矿体（彼德斯，1979）；3、按埋藏方式进行分类，划分出：盲矿体；覆盖盲矿床；埋藏矿体；埋藏盲矿体（施三川，1988）；4、按矿床的原始特征分类，划分为：隐伏矿床；覆盖矿床（再进一步划分为沉积覆盖矿床、断裂掩埋矿床、淋滤覆盖矿床三个亚类）；半隐伏矿床（刘家远，2002）；5、根据隐伏矿床形成机制和埋藏情况分类，划分出：准隐伏矿床；半隐伏矿床；覆盖矿床；隐蔽矿床；盲矿床（梅燕雄，1995）。以上列举的几种典型分类的共同点是以矿床埋藏的实际事实进行分类，较直观，但对隐（盲）矿床的预测勘查和深部找矿来说，提供有效的成矿信息甚少，出现难以预测和有效勘查深部和隐（盲）矿床。例如，矿床成因
11、分类中，列出的岩浆型铜镍矿床，斑岩型铜钼矿床，矽卡岩型锡铜矿床，海相火山岩型块状硫化物矿床和沉积型磷矿等，矿床类型已提供了极为丰富的成矿信息，勘查矿床的标志极为明确。当代的矿产勘查和矿山开采积累的矿床资料极为丰富，都已建立了数据库和成矿模式、找矿模型，甚至建立了数字化找矿模式。在这种条件下，有可能应用隐（盲）矿床的成矿标志和成矿信息进行分类。近代成矿学研究认为，成矿有利空间在地下5-10km的深度范围内地壳的这个空间正好是地壳内力和地球外力作用的地球化学条件的复合场，多种成矿作用在这里发生突变和藕合，使成矿物理化学条件转折，驱动成矿元素的富集（有些元素分散），促使大量的岩浆型矿床、热液型矿床的
12、形成，或驱动成矿流体迁移，是大量成矿元素富集和矿床（体）集中分布的有利梯段，有些矿体有可能垂直延伸达4-5km（裴荣富等，1999）或更深。现在地表出露的矿集区，可能是这一梯段出露在地表的某一部分，其余部分仍然深埋地下，出露部分是我们已经勘查的已知矿床和矿产预测的目的物，未出露部分是我们所指的隐（盲）矿床。目前我们勘查总体深度在0-600m之间，尚未勘查的深埋而未出露部分称第二勘查深度，这个深度大体在地表以下600m至2500m左右（按当前的勘查技术定为2500m为下限。严铁雄提出1500米深，2007.8.9，地勘导报）。我们所指的隐（盲）矿床，大体在地表100m以下，而主要是指第二勘查深度
13、的矿床。这部分矿床的勘查分类与地表出露矿床的勘查分类有较大区别。我们可以这样认为，露头矿与隐（盲）矿床最大的区别是隐（盲）矿床失去找矿信息，也可以认为隐（盲）矿床的直接找矿信息较难辩认，但成矿理论推断认为：1、当代成矿学的研究无论在区域上还是各类、各矿种的典型矿床都已建立了一系列的区域成矿模式、典型矿床成矿模式和找矿模型（地质的、物探的、化探的、遥感和综合的）从中观察到隐（盲）矿床物质来源和形成的成矿地质环境不同，他们赋存的地质条件、矿床自身的特征和四维空间的分布规律不尽相同。已有的矿床成矿模式和矿床找矿模型提供的多元成矿信息和找矿信息可知：A一些矿床（产）的基本特征和成矿规律基本上是确定的，
14、如Cu-Ni-Pt、Cu-Ni、Fe-Ti-V、P（岩浆型）等岩浆型矿床与超镁铁质或镁铁质岩浆侵入作用形成的侵入岩类有成因联系；B有些矿床（产）的分布规律比较确切，如花岗岩型稀土、稀有金属矿床、伟晶岩型稀有金属矿床、斑岩型Cu-Mo矿床（包括含金、钨、钼、铅锌等斑岩型矿床）和赋存在岩浆侵入体接触带中的矽卡岩型矿床和脉状矿床等；C有些矿床（产）明显受特定地质-岩相-岩性的控制或赋存在火山岩喷发旋回的特定岩性中，或变质岩的特定变质相的变质岩中，如我国沉积型锰矿、铝土矿、煤矿（煤系地层）、磷矿、铅锌矿、鞍山式铁矿（变质岩和特定变质相）、宁乡式铁矿（沉积型）、砂岩型和硅质泥岩型铀矿等；D有些矿床（产）
15、的成矿作用和空间分布较复杂，成矿学研究对这些矿床的成矿特征至今还是不确定的，它们的赋存规律有很大的不确定的，至今仍处于探索过程中。前三中赋存方式的矿床（A、B、C）在出露情况下，四维空间的分布规律在矿床成因分类中可以掌握和找矿信息可以推断了解；在隐伏（或处于覆盖的“盲”“埋”时）状态下，同样以矿床成因类型为基础推断其四维分布的规律，从已知矿床类型着手、顺藤摸瓜，判断隐（盲）矿床的空间位置。在这方面国内外已有很多成功的例子。D类矿床在出露情况下的四维空间规律较难判定，在隐伏情况下，四维空间的分布规律更难推测，但按当前已知矿床矿集区提供的宏观信息，还是有可能对它提出空间位置分布的轮廓性认识。2、隐
16、（盲）矿床在埋藏深度相当的情况下，矿床类型不同，其矿床类型和矿石矿物的共生组合特征各不相同，空间分布规律也不同，这些共生组合的规律直接影响到隐（盲）矿床的预测评价方法选择和勘查难度，如我国华北陆块的煤、铝、粘土矿（局部尚有铁）赋存在中上奥陶世与石炭纪中世的不整合面上，一旦将其不整合面的岩相古地理条件做了探索，上述三种矿产的空间分布规律得以认识，对这些矿产的隐伏矿床预测远景区的圈定和矿产勘查提供了科学依据。又如硅铁建造型铁金矿床，一旦发现了变质型铁矿（属鞍山式），金矿床也就可以预测和勘查，极大地降低了隐（盲）矿床的预测和找矿难度，提高了找矿效益。3、隐（盲）矿床当埋藏深度即使相同时，隐（盲）矿床周围地质体（或介质）的物理、化学性质差异很大、导致预测和选择的找矿方法及采用的技术手段根本不同，例如当矿体重、磁、电等物性与围岩或介质有很大差异或金属矿产的物性与围岩（或介质）无任任差异的前
