Question

固体矿产资源潜力评价发展现状

Answer 1

矿床是能够为人类所利用的具有经济价值的地质体。矿产勘查就是不断地找寻未发现的矿床。由于矿床具有经济上的紧缺性、地质上的稀有性及特异性和人们对地球表面地壳三维地质结构认识的有限性特征，找寻未发现的矿床就是一项非常复杂和具有风险性的工作。如何去发现新的矿产资源、在哪里有所需要的质量和数量符合要求的矿产即在哪里进行地质勘探工作，这就是矿产资源潜力评价(在我国通称成矿预测)的根本任务。

成矿规律概念是由法国地质学家朗内首先引进到地质学中的，它被用来表示矿床生成的某种联系，研究矿床生成时空规律即是矿产预测。目前，成矿预测已广泛被广大经济地质工作者所接受，是地学中较为活跃的新型学科。在前苏联成矿预测已纳入地质工作规范，成为地质工作中不可缺少的一个环节；在欧美成矿预测被认为是发现矿床的有效途径。由于找矿勘探的需要，成矿预测于20世纪四五十年代得到蓬勃发展，前苏联地质学家毕利宾、斯米尔诺夫、费尔斯曼、科罗列夫及欧美吉尔德、纽豪斯、艾孟斯、鲁蒂埃等为该学科发展进行了许多有开创性的工作。毕利宾所创建的构造-建造成矿预测分析法在目前仍然为俄罗斯等国地质工作者奉为经典预测方法，也是当前现代金属成矿分析方法体系的基础(Warren J.Nokleberg，1997、2002)。斯米尔诺夫在四、五十年代对成矿预测深入研究致使成功地发现了东外贝加尔锡矿带。著名的地质学家李四光等是我国成矿预测研究的杰出代表，李四光教授根据地质力学理论和方法研究我国东部石油的分布规律对我国大庆油田的发现起过重要作用。程裕淇、陈毓川等研究和总结的区域成矿系列理论对我国近期开展的全国成矿远景评价和区划发挥着重要作用。

目前对成矿预测还没有一个通用定义，一般认为成矿预测是分析和研究一定地质单元(大到全球、地槽、地台，小到具体矿区)的地质背景和成矿地质历史及矿床空间分布规律所采用的合理的预测方法，为进一步普查找矿指明成矿远景区。按照谢格诺夫的观点，成矿预测是研究和分析矿床时间上和空间上的形成分布规律，在目前必须利用相邻科学最新成就，采用新的预测方法，特别是研究地质产物建造分析方法，全面地分析具体地区和全球范围的地球化学和航天地球物理资料，并采用现代化数学方法来处理相关地质信息，以便查明地质矿床的生成规律。地质建造就是一套反映在相似的构造环境下形成的在成因上具有密切联系的地质产物。建造分析方法就是客观地研究矿床与具体地质建造的成因联系以及各种成矿地质建造时空发展的演化规律，其结果是确定矿床分布规律。目前区域构造成矿学派较多，主要有三大学派，它们是成矿构造建造学、板块俯冲学及线性成矿学。这些成矿学比较强调构造环境及其演化对成矿作用的控制。而目前方兴未艾的关于典型矿床成矿模式的研究则是研究具体矿床成矿的物质来源、成矿作用地质地球化学机理，其最终目的是研究矿床的各种控矿因素及找矿准则。显然各种成矿学说和成矿模式都是以一定事实为依据对成矿作用做一般规律总结，它们是成矿预测理论的基础。

20世纪中后期，由于计算机信息技术的飞速发展，人类社会进入信息化社会。地球科学这门古老的学科，同样在信息技术应用方面取得突破性进展。70～80年代发展起来的处理空间数据的地理信息技术(GIS)彻底解决了地学信息技术应用的技术障碍，从而在地球学科各个研究和应用领域得到前所未有的应用。在矿产资源调查评价中，无论在计算机辅助制图、数据管理、数据综合，还是在矿产资源定量评价方面，计算机信息技术同样发挥了巨大的作用。信息技术是近年来提升和推动矿产资源评价学科创新的核心原动力。现代矿产勘查工作是一个使用多学科勘查方法技术增加对近地表矿产资源状况的认识程度和减少发现风险的过程，产生大量的地质岩性构造、地球化学、地球物理、遥感等专题信息，需要计算机定量分析技术进行信息合成和综合。矿产资源定量评价是以计算机信息处理技术为工具，研究各种勘查信息资料的成矿信息，特别是通过定量方法，研究各种多源信息与矿床资源潜力的关系模型，达到对未知区的定位、定量评价。自20世纪50～60年代阿莱斯、哈里斯、格里菲斯、康斯坦丁诺夫等人先后进行单变量资源评价方法探索以来，至70年代末，国际地科联第98 项计划推出了6种标准的矿产资源定量评价方法，标志着定量评价进入实用阶段。国际上实施了“矿产资源评价中计算机应用标准(IGP98项)”，总结并向全世界推广了区域价值估计法、体积估计法、丰度估计法、矿床模型法、德尔菲法和综合方法共6种预测方法，科学地进行定位评价。在这方面，一些代表性的成果有：80年代加拿大学者Agterberg F P及美国学者Duda研制出矿产资源预测专家系统；美国哈里斯、麦卡门等发展的一套矿产资源经济评价方法体系。近几年来，矿产资源评价进入了一个信息更加综合、技术飞快更新的新时期，主要表现在有机地将当代成矿理论与现代高新综合勘查技术结合起来，体现在将传统的定量数值科学方法与计算机GIS图形图像信息可视化结合起来。应用GIS进行矿产资源评价探索工作，起始于七、八十年代。早期应用大多数是借助于栅格图像综合叠加布尔运算功能，来研究勘查综合信息与矿产的关系。1978年加拿大地质调查所在Quiet湖区开展了水系沉积物调查，将元素浓度以不同的符号和色调进行编码，叠加于栅格化地质图像、卫星图像进行综合分析。80年代初，Agterberg F P、Bonham-Carter等应用以栅格数据结构为主体的SPANS GIS系统，利用其空间分带性分析功能从多源数据中提取找矿信息，标度成矿有利区，并发展了证据权重法等矿产资源评价方法。美国EROS数据中心在犹他州—科罗拉多州的油气勘探中，建立1∶25万Vernal图幅，包括MSS、航磁、航放、重力、水系沉积物和地质图空间数据，并对空间栅格数据进行多元统计分析，建立了区域油气评价模型。在80年代中期实施的美国CUSMAP国家矿产资源评价计划中，GIS作为一种常规工具，在大多数图幅中得到充分应用，比较有代表性的地区是纳贝斯地区多金属矿产资源评价。澳大利亚地调局Wyborn等人在GIS平台上开发出从澳大利亚成矿系统出发的成因概念模型GIS评价系统，Bonham-Carter研制出基于栅格数据结构的GIS多源信息综合评价系统。

进入20世纪90年代信息化阶段，美国提出了第二代矿产资源评价的信息化内容，主要包括：矿产资源的空间数据库、评价方法的计算机化、信息共享的网络化，采用的评价主体方法是Singer倡导的以矿床模型为基础的三步式评价方法，该定量评价方法集成了众多的北美矿产资源评价专家的研究成果，包括了D·P·哈里斯的矿产资源经济定量评价模型、SINGER的矿床模型和标准品位吨位模型、麦卡门定量评价和专家系统及DREW的MARK3软件等，成为USGS在20世纪80年代末以后的标准评价方法。最近美国的资源评价专家麦卡门和D·P·哈里斯在Internet网上公开了这些计划的部分成果，并提出了目前修正的矿产资源评价方法体系(网址:∥pubs.usgs.gov/info-handout/revision)。从最近公布的资源评价方法来看，GIS已是资源评价的基本工具，同时也发展引进了诸如数字矿床专家系统、神经网络模型、分形等非线性科学，进行定位评价；并开发了以矿床模型研究为基础的预测矿产地数量和经济评价的产出率模型(Rate of Deposits Occurrence)及经济成本滤波器模型(Economical Cost Filters)。这从另一侧面反映了矿产资源评价必须采用及研究新一代的评价方法，以满足现代地质矿产调查评价的需求。20世纪90年代开展的矿产资源潜力评价在评价理论和方法技术上的重大突破主要体现在：将全球板块构造运动的理论与成矿学结合，总结了世界上重要的矿床成矿模式；广泛应用了GIS等计算机信息处理技术进行矿产资源评价是其主要趋势。地理信息系统(GIS)是用来获取、管理、分析、模拟和展示空间相关信息的计算机系统。GIS技术大大推进了地学数字化、信息化。空间信息系统建设在先进的国家机构中如USGS，被认为是其为公众服务的核心实力条件。

我国矿产资源定量评价方法也在20世纪90年代有突破性进展。赵鹏大是我国矿产资源定量评价的先驱，根据矿床是地质作用的一种特殊异常特性和评价工作的阶段性提出和实践了“三联式”5P地质异常定量评价方法。王世称从地物化遥矿产资料信息综合出发，独创了综合信息矿产资源评价方法，陈毓川则强调矿产定量预测与其它预测相结合。全国矿产资源二轮区划采用的以成矿系列理论为指导，将成矿构造地质背景分析、区域成矿规律研究与矿产资源定量评价结合的方法是和USGS三步式资源评价方法较相近的方法。

从目前矿产资源评价方法体系来看，可分为经验模型法与成因模型法。经验模型法主要是研究区域矿床与多元地质找矿信息的关系，通过定量分析方法，建立起区域成矿有利度和资源潜力值与多参数地质信息的统计规律，根据经验模型进行区域评价。它强调对各种找矿信息的充分挖掘与综合，因此科学找矿的各种勘探手段所获取的成矿信息得到最大限度的利用。经验模型法根据预测区信息数据资料水平及预测任务，又可细分为不同的方法。如完全从多元地学数据出发，统计研究区的定量找矿标志组合的证据加权法(Agterberg F P，1989，1994)，以及从已知矿床模型出发，以特征分析为基础的矿床综合评价法。经验模型法的缺陷是，需要一定数量的统计样本单元。成因概念法则是通过综合勘查资料，研究区域矿床生成规律，系统地、全面地考察矿床形成机制，研究控矿的关键因素标志，从而完成区域矿产资源评价。其代表工作有Cox、Singer、Hodgson C J.、Wyborn等人的成果。不管采用什么方法体系，一个基本趋势是，两种方法都试图以GIS作为分析空间矿产资源分布的工具和手段；或者是以GIS为工具，研究多源信息定量模型；或者是建立以GIS为支撑的，发展基于成矿系统的矿床模型专家系统。

对未发现的矿产资源潜力评价系统工作起始于20世纪80年代初，经济发达国家纷纷开展了大规模的矿产资源评价计划，以美国为例，在70～80年代完成了4项国家级计划：①阿拉斯加矿产资源评价计划(AMRAP)；②国家铀矿资源评价计划(NURE)；③美国本土计划(CUSMAP)；④美国尚未发现的石油和天然气可回收资源的地质估计(725号公报)。该计划90年代，为了适应矿产资源评价新形势，美国地质调查局(USGS)开展了美国本土地球表层1km重要矿种的资源潜力评价，以三步式评价方法开展了全国近500万km²1°×2°标准图幅金属矿产资源评价工作，对资源状况进行了全面的了解。如美国金矿探明储量为22000t、预测资源量为14000t(USGS，1997)。1999年USGS又为了满足美国全球矿产资源战略的需求，提出和实验了全球非燃料矿产资源潜力评价项目，2002年正式开始实施该项目，将通过8年时间(2002～2009)与相关国家地质机构合作对全球非燃料矿产资源潜力进行评价。评价过程要求达到6个一致，即评价比例尺为1∶100万、评价深度1km、评价空间数据库全球标准一致、编制全球一致性成矿构造环境底图、使用统一的矿床概念模型和品位吨位模型及统一的三步式矿产资源评价方法。中国地质调查局也作为主要参与单位开展了此项研究工作。

我国自1979年开始实施第一轮成矿远景区划，1984年结束。此区划将我国划分为30个成矿区带，6个重点片区，作为“七五”和“八五”矿产勘查宏观布局和实施新一轮普查的依据。1981～1985年间，我国完成了铁、铜、金、石灰岩等4种矿产的总量预测工作，提出了我国金矿资源潜力较大，总资源量在1.5万～1.65万t之间；石灰岩特别丰富，加工水泥后出口，比单纯出口煤的经济效益高4～5倍；铁矿资源较丰富，但贫矿多，需大量进口富铁矿，否则钢铁企业的效益差；铜矿属我国紧缺资源，目前查明的资源供不应求，需进口才能满足我国国民经济发展和国家基本建设的需求。至1992年，在这些区带中共发现超大型、大型矿床和中型矿床150余处，提高了我国20世纪末和21世纪初矿产资源的保证程度。1992年我国开展了第二轮成矿远景区划，共设置项目127个，完成后圈出成矿远景区1208处，圈定矿产勘查跨世纪工程25片，此次计划，投入地勘费6500余万元。至今国土资源大调查工作的主体仍然落在这25片范围内。初步总结了固体矿产成矿规律，应用我国地质学家独创的矿床成矿系列理论(程裕淇、陈毓川等)，对全国矿产进行预测，共圈出五大成矿域，19个Ⅱ级成矿区带，78个Ⅲ级成矿区带，提出中西部比东部具有更大的资源潜力。研制了矿产资源评价系统(MRAS)，使矿产资源评价向计算机化、数字化、智能化迈出了新的一步。