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中国矿业报:以科技创新破译“第二空间”密码

  还没有开始,会场的门口便挤满了人,会场两边及后面的通道也被站着的人占领。这是日前记者在老矿山周边与深部勘查理论与技术方法论坛开始前见到的一幕。作为2017中国探矿者年会的一大重要板块,该论坛不仅邀请了专家学者就我国重要矿集区找矿潜力、老矿山增储与生态文明建设等进行了分析解读,还聚集了胶东金矿、朱溪钨铜矿、桐柏老湾金矿等深部找矿的典型。

论坛之所以备受关注,一方面折射出我国地质矿产勘查向深边部拓展的方向路径越来越明确和清晰,另一方面也凸显了业界对找矿理论创新以及深部勘查技术方法进步的渴求。近年来,伴随着全国找矿突破战略行动的实施,我国深地、深海探测和航空物探能力显著增强,老矿山深边部找矿则开辟了找矿第二空间,推动了矿产勘查开发向深部拓展。然而,深边部找矿不是一般勘查,更依重于找矿理论、技术、方法的创新与突破,这恐怕才是业界关注的真正焦点,也是同行期望取得的真经

深部找矿已成勘查的主要方向

多年来,我国经济的快速发展使得其对矿产资源的需求一直居高不下。而据专家预测,未来5~15年,我国重要能源矿产消费量持续为全球最大,对外依存度仍会在较长时期内维持在较高水平。

而与此相对应的严峻现实是,我国重要矿产资源静态保障年限呈下降态势,新发现矿床和新增资源储量有限,一些老矿山经过多年开采硐老山空、保有资源储量严重不足。

据了解,随着地表浅部工作程度的提高,我国矿产勘查的深度呈现不断加深的趋势。经过2003年以来新一轮矿产勘查热潮,近地表和浅部的找矿空间不断缩小,开拓深部找矿空间成为矿产勘查的必然选择。而传统大宗矿产深部勘查则被认为是未来矿产勘查的重点领域。

正是基于此,我国实施了找矿突破战略行动,以超常规、创新性的整装勘查为模式,在成矿地质条件相似、成矿作用相关联的且找矿潜力较大、近期有望实现找矿突破的远景区,即整装勘查区内,开展油气及重要矿产勘查。数据显示,2011~2015年,全国整装勘查区投入315.4亿元,占全国固体矿产勘查总投入的15%,其中中央财政53.75亿元,地方财政41.48亿元,拉动社会资金220.16亿元。

同时,危机矿山找矿也被列入全国找矿突破战略行动,在全国危机矿山接替资源勘查专项的基础上实施了老矿山深部与外围找矿、全国重要矿集区找矿预测等危机矿山专项,2004~2017年累计投入资金60亿元,其中中央财政资金32亿元,地方财政资金3亿元,企业资金25亿元;累计完成钻探343.2万米、坑探45.5万米。

事实上,深部探测早已进入国家高层的视野。在2016年全国科技创新大会上,习近平总书记发出了向地球深部进军的总动员令,明确了地质科技创新的总体战略方向。此后,国土资源部印发《国土资源十三五科技创新发展规划》,明确了我国将以深地、深海、深空为主攻方向和突破口,构建三深一土的国土资源战略科技新格局;到2020年,我国深地探测战略将形成深至2000米的矿产开采能力、3000米的矿产资源勘探成套技术能力,储备一批5000米以深的资源勘查前沿技术,显著提升6500米至10000米深的油气勘查技术能力。

当前,深部找矿是地质勘查的主要方向。中国地质调查局发展研究中心矿山地质处处长庞振山在论坛上表示:一方面,矿山深部有潜力,我国固体矿产开采深度主要在500米以浅;另一方面,落实生态文明建设也应加强矿山深部勘查,因为深部勘查活动主要在地表以下,对生态扰动小,同时又能充分利用现有产能,稳定职工就业。

第二空间:周边与深部

今年4月,中国地质调查局发展研究中心在其网站发布了全国重要矿集区找矿预测项目的中标公告,项目内容涉及吉林、山西、河南、内蒙古、湖南、四川、贵州、陕西等多地的矿集区。

近年来,矿集区研究是一个热点,但是关于矿集区的内涵及其具体圈定边界条件或标准,认识很不一致。不同认识往往对应着不同的空间分析内涵。中国地质调查局发展研究中心副总工程师吕志成介绍说,矿集区是指在一定范围内矿床密集产出的区域,这个区域应具有大型或超大型矿床产出,存在一定数量的单矿种或多矿种、多类型的矿床,矿床(点)之间一般应具有成因联系,且勘查程度相对较高。

据介绍,依据圈定方法,全国共圈定矿集区236个。在这些矿集区如何开展地质工作?其资源潜力如何?吕志成强调,矿集区深部资源调查评价应遵循由已知到未知、由地表到深部、由面到点逐步缩小找矿靶区的工作思路,同时应开展矿集区成矿规律总结研究,建立区域深部找矿概念模型,明确区域深部矿产评价目标地质体,在圈定目标地质体深部调查及深部矿产找矿远景区的基础上,开展深部成矿要素调查及深部找矿靶区的圈定工作。

事实上,全国重要矿集区找矿预测项目是我国危机矿山专项中的一个重要内容。在全国找矿突破战略行动的一盘棋下,我国地质找矿成果喜人:不仅老矿山深部找矿全面突破,新增一批资源储量,有效缓解了矿山后备资源不足的状况,而且在整装勘查区内发现了朱溪-大湖塘钨矿、三山岛金矿、多龙铜矿、大营铀矿、甲基卡锂矿等一批世界级矿床。

数据显示,2011~2015年我国新增备案资源储量中,67%的铜矿、52%的锰矿、53%的铝土矿、47%的金矿、41%的镍矿以及43%的新发现大中型矿产地来自整装勘查区;在398座矿山实施接替资源勘查,新增资源储量达大型及以上规模矿床63座、中型117座,大中型矿床占实施矿山总数的45%

可以说,老矿山周边及深部找矿开辟了找矿第二空间。而伴随着地球深部探测计划的实施,找矿第二空间和地下发展空间也将得到有效拓展。

针对深部找矿勘查,中国工程院院士赵文津曾表示,东部地区虽然地质工作程度高,但是在危机矿山找矿中,依然取得了大量新发现,这表明,过去详细勘探过的矿山浅部还有很大的找矿潜力,西部勘探程度低,找矿远景更值得期待,要改变过去粗放式的工作方式,实施精细勘查,加深勘查,这是我们的勘查战略。

据了解,2007年,中国工程院立项研究未来20~30年我国矿产勘查战略问题,项目负责人为陈毓川院士,赵文津院士负责深部找矿勘查战略研究。

一方面,加强老区深度挖潜,在外围与深部,进行深勘,增加资源储量,带动资源型城市转型;另一方面,加快重要成矿区带的矿产勘查,进行精查,加速发现新区,提供新的找矿靶区。在深勘精查上,吕志成研究员也曾强调。

而对于当前矿产勘查的现状,一位参会的业内人士表示,尽管十一五以来,尤其是找矿突破战略行动实施以来,各重要矿种均提交了大量资源量,但这些资源量要转变为可供开采的储量还有很多工作要做,还需要加大深勘精查的力度。

深勘精查离不开科技支撑

胶西北主要控矿断裂带的深部是否存在可供开采的资源?是否还存在更深的富集段?深部的成矿特征与浅部富集段是否一致?浅部与深部矿化条件与过程有无异同?主控矿断裂在垂向上的性质变化如何?深部开采条件如何?

尚未介绍深部找矿的经验和进展,山东黄金集团有限公司总地质师王昭坤便一连抛出了数个问题,一下子将参会人员的目光聚集了过来。这些问题无疑是业内人士心中共同的疑问。

我们与中国科学院地质与地球物理研究所等单位联合开展了胶西北金矿集区深部综合地质研究与资源预测重大科学研究,从地质、地球物理、地球化学、工程地质与水文地质等方面进行探索,并通过施工少量超深钻孔,总结成矿特征与规律,建立深部找矿模型,指导胶西北矿集区乃至胶东地区深部勘查工作。王昭坤表示,成矿理论、找矿方法和勘查关键技术的研究和创新,大大提高了深部及外围勘查靶区预测的准确度,有效降低了勘查成本。

胶东深部找矿的经验是我国深部找矿的一个缩影。老矿山周边及深部找矿不仅丰富和发展了我国找矿预测理论,而且带动深部勘查技术方法的进步。

在老矿山深部找矿全面突破的同时,我国重要成矿区带找矿也有了新的认识。庞振山介绍称,不仅老矿山深部发现新类型新矿种,而且对矿床成因也有了新的认识。

据介绍,找矿突破战略行动实施以来,我国矿产勘查科技成果不俗:创建的成矿地质体、成矿构造与成矿结构面、成矿作用特征标志三位一体勘查区找矿预测理论与方法体系,实现了矿床学、矿床地球化学研究与矿产勘查紧密结合;全国矿产资源潜力评价成果有效指导地质找矿,创新了物化遥多元信息用于矿产预测的方法,创立了矿床模型综合地质信息预测理论方法等;钻探、物探等探测技术进步,深部找矿能力显著增强。

深部开采在岩石力学、提升运输、通风降温、安全管理等方面将更复杂,成本也会更高。王昭坤介绍称,矿业发达国家深部采矿技术已经解决,但中国深部开采技术相对滞后,胶西北金矿的开采深度基本在1000米以浅。

众所周知,深部矿埋藏较深,矿化信息弱,因而无论是地球物理还是地球化学的探测技术,随着探测深度的增大,地质背景越复杂,探获信息的准确性、可靠性就越低。这对大探测深度的物化探方法技术以及综合方法技术应用都提出了迫切要求。

当前,我国深部资源勘查理论和技术还不能满足需求,探测深度、精度和分辨率与国际相比还有差距,勘查仪器依赖进口,严重影响深部资源的探测开发。一位参会人士表示。

此外,伴随着供给侧结构性改革的推进,绿色勘查开发新理念逐渐深入人心,这也对矿产深部勘查开发技术装备的创新提出了新的要求。

找深部矿,每深入一步要解决的科技问题都是前沿性的,越深地下压力和温度就越高。所以,对深度找矿与开采不能掉以轻心,不能简单化。为此,赵文津院士曾建议,加强深部找矿理论和成矿规律研究,多收集与研究国内外各金属矿区深钻的结果;特别需要能精细描绘1千米~10千米以内的成像技术;以富铁、铜、铬、镍、锰、金等为重点研究对象,开展找矿战略选区研究,特别是从区域成矿构造、岩石学、地球化学角度开展研究,对超过100米深的钻井结果开展研究,并建立数据库。

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