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    2016年11月29日,应地调局武汉地调中心同位素室邀请,英国Nu仪器公司北京分公司杨启超博士一行2人,为同位素室科技人员宣传讲解多接收电感耦合等离子质谱仪Nu Plasma3。

    Nu Plasma 3是英国Nu仪器公司生产的第三代大型双聚焦多接收电感耦合等离子体质谱仪(MC-ICP-MS),是为同位素离子同时测量提供最佳精密度和准确度而专门设计,配备有受专利保护的可变色散离子透镜、固定位置多接受检测器、强峰拖尾过滤器、干泵等,可有效降低仪器维修频率,大大提高使用效率。除了常规的Sr、Nd、Pb、Hf同位素体系外,亦能用于Li、Mg、Ca、Cr、Fe、Cu、Zn、Mo、Cd等同位素测定,广泛应用于地球科学、核工业、生物医药、环境科学等领域。

    随着地调局“九大计划、五十项工程、三百多个项目”实施,各项目组的测试需求不断增加,而同位素室现有仪器设备已无法满足地质调查及科研项目的需要,尤以高精度锆石原位微区U-Pb同位素定年最为突出。

    目前,武汉地调中心同位素室已做好多接收电感耦合等离子体质谱仪(MC-ICP-MS)相关购置申请。新仪器到位后,可开展锆石和其它含U矿物(斜锆石、金红石、榍石、磷灰石、独居石等)微区U-Pb定年和Hf同位素分析、单矿物Li、Sr同位素分析及非传统稳定同位素(Mg、Fe、Cu、Zn、Mo等)分析等。

    通过此次新仪器调研活动,同位素室科技人员详细了解了Nu Plasma 3的特点和性能,正开展该仪器与其它厂家同类型仪器的综合对比工作。同时,同位素室将提前部署开展新仪器相关测试方法的准备工作,为新仪器的安装调试和管理运行做好充分的准备,切实为地质调查科技人员排忧解难。

    武汉地调中心同位素室开展新仪器调研

    2013年以来,历经十余年时间,通过不断地更新换代和升级改造,中国地质调查局地球物理地球化学勘查研究所(以下简称“物化探所”)持续科研攻关,成功研制具有自主知识产权的感应式系列磁场传感器,其性能指标已达到(部分超过)国外同类型产品。

    该系列传感器具有高灵敏度、低噪声和宽频带的特点,已从最初的单一频段发展到目前的多频段、宽频带,有效探测深度范围从几十米到数十千米,可直接适配于各类型国产地球物理电磁法仪器。物化探所目前已利用该传感器在江苏如东、天津滨海、辽宁青城子等地开展了应用示范工作,均取得了良好的效果,同时已销售到国内十余家地勘单位、企业和高等院校,产品质量可靠,应用成效突出,得到了用户的一致好评。

    感应式磁场传感器的成功研制和推广,在自身取得经济效益的同时,还实现了助推国内电磁探测装备进步、打破国外产品垄断及其国内市场售价下调的效果。下一步,物化探所将在进一步加大国内市场推广应用的同时,努力开拓国际市场。

     

    感应式系列传感器

     
    物化探所成功研制感应式系列磁场传感器

    目前,深部矿产资源勘查已成为我国未来矿产勘查的重要方向。近年来,随着全国危机矿山接替资源找矿和老矿山接替资源找矿等项目的实施,深部找矿勘查工作取得了一系列重要进展。这些新发现和新成果,不仅颠覆了对已有矿床成矿规律(成矿系统的发育深度和不同类型矿床的分带、叠合规律等)和矿床成因的认识,推动了科学研究“向深部进军”,还为深部矿产资源勘查提供了重要依据。本文选择近年来深部找矿取得重要突破的矿山,介绍其深部勘查的新发现及意义,以期引起业界对矿床系统的理解和再认识,更好地服务于深部矿产资源勘查工作。同时,结合已有的深部找矿经验,对下一步深部矿产勘查工作提出建议。

    深部找矿新发现促进矿床成因新认识

    1. 西藏罗布莎铬铁矿

    西藏罗布莎铬铁矿床是目前国内规模最大、研究和勘探程度相对最高的铬铁矿床,但经多年开采,矿山保有资源储量严重不足。

    自2006年以来,通过开展矿区含矿构造岩相带与矿体空间分布规律研究,同时配合重磁电综合解释,在矿床深部发现厚大隐伏矿体,实现我国铬铁矿找矿的重大突破。钻探资料显示,钻孔ZKWT02在孔深286.3~341.1米处见累计视厚度达46.28米的4层矿体,Cr2O3含量50%以上;钻孔ZK西2004于孔深334.5~426.9米处见4层矿,累计视厚度46.1米,Cr2O3含量约50%,发现的Cr-80单矿体资源量达115万吨,成为目前国内发现单体规模最大的铬铁矿矿体。此外,通过“千米钻”深孔ZK东04的实施,在孔深679.5米处见蚀变破碎带中的浸染状铬铁矿,验证了深部有规模较大的中央含矿构造岩相带的存在。

    通过深部找矿工作的实施和深部厚大铬铁矿体的发现,对该矿床的成矿规律和成矿模型取得了新的认识,打开了找矿空间。进一步验证了中央含矿构造岩相带对于深部铬铁矿体的控制意义,查明了豆荚状铬铁矿体主要赋存于罗布莎超基性岩体中北部的斜辉橄岩岩相带中,浸染状铬铁矿体赋存于岩体北部纯橄榄岩岩相带中;提出豆荚状铬铁矿形成的多阶段成因模式;矿体表现出成带分布、成群出现、分段集中的特点,与层状铬铁矿的形成机制完全不同,可能是含铬铁矿残浆受构造作用强力侵位的结果;建立了以西藏罗布莎铬铁矿为典型的“板块踫撞蛇绿混杂岩带超镁铁质岩岩相构造带控矿的找矿预测地质模型”。总之,深部找矿工作的开展为罗布莎铬铁矿以及国内同类型铬铁矿床下一步找矿勘查工作提供了新的思路。

    2. 广东大宝山铁铜钼多金属矿

    大宝山铁铜钼多金属矿床是一座以铁、铜、铅、锌、硫、钼为主的大型矿床。广东省地质局705地质大队曾于1958~1961年完成普查—勘探工作,并提交了相当于122b的铜多金属储量79.96万吨(品位0.86%),铅金属储量31.36万吨(品位1.77%),锌金属储量84.97万吨(品位4.44%),铁矿石储量8034万吨(品位49.69%),以及钼金属资源量(2M11,包括外围)2.26万吨。大宝山矿床经过半个多世纪开采,资源几尽枯竭,属严重危机矿山。

    经全国危机矿山接替资源找矿(2006~2009年)和老矿山接替资源找矿(2014年)两轮找矿勘查工作,在大宝山矿区深部分别探获了一处大型规模的斑岩型钼矿体和一处厚大的斑岩型铜硫矿体,取得了重大找矿突破。其中,斑岩型钼矿体主要呈似层状、透镜状产于花岗闪长斑岩和次英安斑岩中,受岩体和构造联合控制。矿体围岩蚀变分带明显,从浅部至深部分别为粘土化带→青磐岩化带→绢英岩化带→钾化带(如图),显示出典型的斑岩型成矿特点。斑岩型铜硫矿体主要赋存于泥盆系棋梓桥组灰岩、粉砂岩和次英安斑岩中,矿石类型以黄铁矿型铜矿石、磁黄铁矿型铜矿石和黄铁矿型硫矿石为主。由此,大宝山铁铜钼多金属矿床的矿体空间分布可分为深部的花岗斑岩型钼(钨)、铜硫矿、矽卡岩型钼(钨)矿、浅部的脉状、似层状铜铅锌矿以及远端的菱铁矿。

    关于大宝山铁铜钼多金属矿床的成因主要有3种观点,即与岩浆期后热液有关、与海相或陆相火山热液有关以及与沉积改造作用有关。大宝山深部斑岩型钼矿体和铜硫矿体的发现进一步改变了以往对该矿床成因的认识,为下一步找矿工作提供了重要线索和依据。祝新友等研究认为,大宝山矿床深部的斑岩型、矽卡岩钼钨铜矿化、浅部的脉状铜铅锌矿化以及远端的菱铁矿化构成了斑岩型或岩浆期后热液型成矿系统。应立娟等对层状铜硫矿体研究后认为,大宝山矿区及外围成矿作用与岩浆热液有关的,属同一成矿系统演化的产物。戴塔根等指出,大宝山多金属矿床斑岩型、矽卡岩型矿体与岩浆热液有关,而似层状铜铅锌矿体则与海底火山热液活动有关,并受后期岩浆热液的叠加改造。

    大宝山矿床37线剖面图

    3.江苏栖霞山铅锌矿

    江苏栖霞山铅锌多金属矿床位于南京市东郊的栖霞镇境内,处于长江中下游成矿带宁镇矿集区。2012年~2014年,地质矿产调查评价专项实施“江苏省南京市栖霞山铅锌矿接替资源勘查”项目,对矿床开展了深部找矿工作。在研究石炭系高骊山组与黄龙组硅/钙面控矿和脉状矿体侧伏规律的基础上,项目利用坑内钻追索和控制了1号主矿体在走向和倾向上的延伸,并新发现多层厚大铅锌矿体。尤其值得注意的是,在钻孔KK4603和KK4201中均发现金、银、铜矿化。其中,钻孔KK4201中银、金、铜平均品位分别为金 2.19克/吨、银 319.73克/吨、铜0.49%。经估算,本次工作新增333+334资源量:铅锌58.13万吨,共(伴)生金7.64吨、银1113吨、铜1.53万吨。

    栖霞山矿床是华东地区目前已发现规模最大的铅锌多金属矿床,前人开展了大量找矿研究工作。然而,关于该矿床的成因一直存在争议,即矿床的形成与岩浆热液成矿作用有关,还是与热水沉积成矿作用有关?此次通过深部找矿勘查工作,在栖霞山矿床深部发现银-金-铜矿化,一方面暗示矿床深部巨大的找矿前景,另一方面为矿床成因研究提供了新的线索和证据。根据这些深部矿化信息,张明超等对矿床开展了流体包裹体显微测温及氢-氧-硫-铅研究,指出栖霞山铅锌矿的成矿流体和成矿物质主要来源于岩浆,岩浆水和大气水的混合是导致矿质沉淀的重要因素。因此,栖霞山矿床深部勘查的新成果不仅促进了矿床成因方面的研究工作,取得了新认识,而且更为下一步找矿工作指明了方向。

    4.云南澜沧铅矿

    云南省澜沧老厂铅锌银多金属矿床一直被认为是以火山岩为容矿建造或与火山岩有关的块状硫化物矿床(VMS)。2006年实施矿山深部找矿工作以来,在矿区继ZK153101钻孔揭露了钼矿化带后,ZK14824、ZK14827钻孔均揭露了深部的钼矿(化)体。其中,ZK14827钻孔孔深1417.05米,圈定的工业矿体总长度696.25米,平均品位0.068%,矿体主要产于深部隐伏斑岩体(喜马拉雅期)和接触带内。深部隐伏斑岩体和岩浆型钼矿的发现引发了学者们对该矿床成因模式的争议。斑岩型或岩浆型成矿系统的存在已是事实,如果考虑前人的石炭纪的块状硫化物成矿系统,则应是2个成矿系统的叠加。

    朱裕生等强调“成矿系列”的“缺位找矿”理论,在多年前建立了“同位成矿”理论。在前人的理论认识基础上,可以对上述新发现给予验证和深化。韩润生等认为,澜沧老厂矿床是2套主要成矿系统、多种有利成矿要素有机耦合的结果,具多成矿动力学环境、大时间间隔和多类型成矿作用同位叠加的显著特征,是多种构造环境演变过程中形成的火山喷流沉积+隐伏斑岩热液成因为主的矿床,并将其成矿模式归纳为“双成矿系统同位叠加模式”。

    5.内蒙古毕力赫金矿

    早期勘查和研究认为,毕力赫金矿床赋存于晚侏罗世玛尼图组火山、次火山、火山碎屑岩系和隐爆角砾岩中,从基性的玄武岩到中酸性的流纹岩构成一套含金火山建造。其中的蚀变火山岩、次火山岩、角砾岩是主要的含金地质体,又是赋矿的直接围岩。主要岩性有安山质角砾熔岩、安山玢岩质角砾熔岩、闪长玢岩、热液角砾岩、蚀变玄武质角砾岩等。矿体的形态特征也表明其与火山机构关系密切。卿敏等通过对矿区深部、外围勘查和典型矿床解剖研究后认为,毕力赫金矿的成矿作用与海西期岩浆活动有关,成矿流体的性质、矿体空间产出与浅成花岗闪长斑岩关系密切,并在此基础上建立了矿田“斑岩-构造蚀变岩-浅成石英脉型矿化类型一体化”成矿模式。

    深部找矿新发现开拓区域找矿新思路 

    1. 内蒙古维拉斯托锡多金属矿

    维拉斯托锡多金属矿床位于大兴安岭南段,曾作为大型铜锌银多金属矿床进行开发和找矿工作。2013年,地质人员在勘查过程中发现矿区及外围的黑云斜长片麻岩中发育有含锡石英脉,进而推测深部可能存在隐伏矿体。2014年地质调查项目实施的老矿山找矿项目,在矿山深部发现石英脉型锡钨锌铜钼矿体、隐爆角砾岩型锡铜锌矿体和浸染状锡锌铷铌钽矿体。其中,隐爆角砾岩型矿体位于岩体顶部外接触带,呈筒状,角砾成分为主要为黑云斜长片麻岩,胶结物以石英、黑钨矿和锡石为主;石英脉型矿体赋存于下古生界锡林郭勒杂岩和石炭纪石英闪长岩中,总体倾向北东,矿物组合为石英、锡石、闪锌矿和黑云母等;浸染状锡锌铷铌钽矿体赋存于云英岩化和天河石化的岩体顶部,矿物组合主要为锡石、闪锌矿和黑钨矿等。项目已初步查明矿体30余条,其中,1号矿体为主矿体,长大于700米、宽大于300米,总体呈舒缓波状;矿体厚度(视厚)平均5.15米,Sn品位平均为0.89%;共提交锡金属量8.1万吨(333及以上),实现了大兴安岭南段锡矿找矿的重大突破。

     

    矿床三维空间结构模型示意图

    大兴安岭南段是我国重要的铅锌、银、铜、锡多金属成矿带。按照成矿物质来源和矿床组合,区内划分出3个成矿带,其中林西-甘珠尔庙一带以锡多金属成矿作用为主,而锡林浩特-霍林郭勒地区则以银铅锌成矿作用为主。因此,长期以来,大兴安岭南段的锡矿找矿工作一直以林西-甘珠尔庙地区为重点,但多年来始终未取得较大突破。维拉斯托矿床位于以银铅锌成矿作用为主的锡林浩特-霍林郭勒地区,其与拜仁达坝矿床一起曾作为大型银铅锌矿床开展找矿勘查和科学研究工作。然而,此次维拉斯托矿床深部锡多金属矿体的发现,显示出传统的银铅锌成矿区巨大的锡矿找矿潜力。最近,Liu et al、祝新友等和Wang et al研究认为,维拉斯托矿床的银铅锌矿体和锡矿体是同一成矿系统的产物,并指出浅部为热液型脉状铅锌银矿,深部则可能存在岩浆热液型锡(钨)多金属矿。因此,维拉斯托矿床深部锡多金属矿的发现不仅改变了人们以往对大兴安岭南段锡、银、铅锌成矿规律的认识,而且将影响该区域今后的锡矿找矿勘查思路,意义重大。

    2. 四川拉拉铜矿

    四川拉拉铜矿田位于扬子准地台康滇地轴中段,属东西走向的金沙江断裂褶皱带与川滇攀西大裂谷南北向构造带的交接复合部位。拉拉铜矿是我国西南重要的大型铜矿,也是四川省最大铜矿生产基地。矿田内金属矿产以铜为主,次为铁、镍,伴生金属有银、金、钴、钼、铂、钯等。2012年以前,经勘查的主要矿床(点)42个,其中大型矿床1个、中型矿床4个,其余为小型矿床和矿点,已累计探明铜资源量130万吨,铁资源量2600万吨,镍资源量5万吨。2012-2014年,老矿山接替资源勘查项目在拉拉落凼铜矿南部红泥坡矿区勘查取得了重大突破,新增333+334铜资源量63.22万吨,实现重大找矿突破。

    拉拉地区铜矿矿体赋存于古元古界河口群火山沉积岩系中,具有明显的层控特征。但与以往拉拉地区铜矿均赋存在河口群中部火山沉积旋回落凼组地层中不同的是,本次发现的红泥坡铜矿体主要赋存在河口群上部火山沉积旋回长冲岩组上段,其主矿体东西最大延伸1950米,南北延伸2100米;矿体平均厚度为10.37米;Cu品位平均为1.36%。红泥坡铜矿矿石矿物有磁铁矿、黄铜矿、黄铁矿、斑铜矿、辉钼矿、磁黄铁矿等;脉石矿物有钠长石、白云母、黑云母、钾长石、石英、铁白云石等。与典型的拉拉铜矿条带状矿石构造不同,红泥坡铜矿矿石构造以脉状、网脉状、角砾状为主。

    拉拉铜矿田是我国重要的铜矿集区,一直以来是研究的热点地区,众多学者对其进行了详细的研究并取得了丰富的成果。然而,由于矿床的复杂性,拉拉矿田的成因仍存在争议,目前主要的观点分为两类:一是一些学者根据其赋存于河口群落凼组海相火山岩中,矿体呈层状、似层状产出,矿石主要为块状、条带状构造,结合部分硫铅同位素数据显示成矿物质来自于河口群地层,据此认为矿床属于火山成因块状硫化物矿床(VMS),并认为成矿年龄与成岩年龄一致为16~17亿年,但拉拉铜矿目前较为可靠的辉钼矿Re-Os定年数据显示其可能的成矿年龄为10.86亿年,且该矿矿化元素仅有Cu和Fe,无Pb或Zn,显示其可能的VMS矿床成因证据仍显不足。

    ②也有学者认为其特征很类似IOCG矿床,其发育很强的钠长石化,出现大量的贫Ti磁铁矿,并富集Co、Au、P、F、REE等,而贫Pb、Zn;C-H-O-S同位素数据显示其岩浆热液来源,有部分成矿物质来自于地层;且根据辉钼矿的Re-Os同位素年龄得到其成矿年龄为10.86亿年,并与当时板内拉张环境密切相关。但与典型的IOCG相对比,落凼铜矿缺乏大范围分布的角砾状矿石,并且受断裂控制不明显,所以其可能的IOCG矿床成因也存在争议。红泥坡铜矿的发现及其揭示的矿床地质信息,为研究者研究拉拉铜矿田的成因机制提供了绝佳的契机,通过对其系统的解剖,有望最终确定拉拉铜矿田的矿床成因并建立找矿预测地质模型,进一步指明区域找矿方向。总之,红泥坡铜矿重大的找矿突破打开了拉拉地区广阔的找矿空间,新赋矿层位的发现明确了本地区下一步的找矿方向,并增强了矿山企业“拉拉外围找拉拉”的找矿信心,为川滇有色金属成矿带开展“拉拉式”铜矿找矿提供了可借鉴的成功经验。

    3. 江西相山铀矿

    江西相山铀矿田位于钦杭成矿带北东段,赣杭陆相火山岩铀成矿带西南端,德兴-遂川大断裂的南东侧,是我国重要的热液型铀矿田。以往对于相山铀矿田的研究工作主要侧重于铀的成矿作用机制和找矿预测等方面,且主要集中在矿田浅部。随着矿山深部找矿的实施,多个深孔均见到较好的铅锌铜等多金属矿化,且品位较高,已达综合利用价值。例如,钻孔CUSD3在孔深1095.4~1549.2米、1574.2~1577.5米分别见到铅锌铜矿化脉和铜多金属矿化脉。又如,钻孔ZK26-101在深部见约330米的铅、锌、银等多金属矿化,初步估算铅锌银矿资源量分别为Pb1.7万吨、Zn 0.88万吨、Ag76.2吨。地质特征显示,深部的铅锌银矿化主要赋存于流纹英安岩、碎斑熔岩及基底变质岩中,受断裂构造、岩层界面、火山塌陷构造复合控制;铜矿化主要分布于基底变质岩中。最新研究表明,相山铀矿田浅部的铀成矿作用与深部的铅锌铜成矿作用具有相同的成矿物质来源,属同一岩浆-热液成矿系统的产物。深部铅锌铜多金属矿化的发现构成了相山矿田上铀-中铅锌金-下铜的成矿空间模式,不仅加深了对矿田成矿规律的认识,拓展了深部找矿空间,而且开拓了区域找矿思路。

    4. 南京市梅山铁矿

    根据宁芜地区玢岩铁矿的成矿模式,梅山式铁矿为次火山岩体与火山岩接触带上下高温气液交代充填矿床和矿浆充填矿床,具透辉石-石榴子石-磷灰石-磁铁矿组合。近年来实施的梅山铁矿接替资源找矿项目中,在梅山铁矿层顶部硅化、黄铁矿化、碳酸盐化凝灰岩、沉积凝灰岩、凝灰角砾岩中发现了金矿体,同时这一层位也是梅山铁矿层顶部普遍存在的一个“近矿指示蚀变带”。据江苏省地矿局第一地质大队项目成果资料,ZK4101钻孔在392.2~407.8米处见到金处矿化15.6米,平均品位0.97克/吨;ZK4121钻孔在406.28~414.77米处见金矿层8.49米,平均品位1.88克/吨。初步估算新增333金矿资源量(金属量)2.85吨。

    宁芜地区铜金矿主要有铜井地区的铜井式铜矿,矿床类型均属火山-次火山热液型矿床。此类矿床的矿化与偏碱性、碱性火山活动有关,受区域构造裂隙或火山构造裂隙的控制。矿体一般呈脉状沿构造破碎带或破火山口构造成群出现,陡倾斜产出,与围岩界线清楚。矿石组合多为铜、金、多金属矿物与石英(重晶石、碳酸盐矿物)组合,并以中-低温热液充填型为主。典型矿床有铜井金铜矿(中型)、观山铜铅矿(小型)、谷里铜矿(小型)、金驹山金矿(小型)等。梅山铁矿矿体顶部层位发现的含金蚀变带与铁矿的密切关系可能反映铁矿和金矿是同一岩浆热液不同演化阶段形成的产物,当然目前也不能排除后期热液叠加成矿的可能。尽管目前对铁矿化和金矿化成生关系的认识还有待于进一步深化,但这一发现对宁芜地区玢岩铁矿的找矿不乏指导意义。

    5. 吉林夹皮沟金矿

    夹皮沟金矿位于华北克拉通北缘,是一座资源几近枯竭的危机矿山。该矿床虽有近200年的开采历史,但其成因却一直存在争议。前人曾先后提出过绿岩型、层控型、韧性剪切带型、变质热液型、岩浆热液型等多种成因模式,尤其以韧性剪切带型成因模式最为主要。近年来,随着老矿山接替资源找矿项目的开展,在夹皮沟矿床深部取得了重要突破。经钻孔验证,在夹皮沟矿床深部742~754.9米处见10米厚的细脉浸染型金矿体,平均金品位为2.2克/吨。钻孔编录结果显示,细脉浸染型金矿体主要产于隐伏的石英闪长岩体顶部接触带,矿石矿物主要为黄铁矿、黄铜矿、方铅矿等,脉石矿物主要为石英、方解石等。此外,在八家子南西的头道溜河地区,还发现了与闪长玢岩体有关的爆破角砾岩型金矿床。多种金矿化类型的新发现,不仅加深了对夹皮沟金矿矿床系统的认识,而且为区域深部找矿提供了新的思路和方向。

    对下一步深部找矿工作的建议 

    1.持续推进矿集区找矿预测工作

    老矿山是开展深部矿产资源勘查的理想场所,而矿集区是大中型矿山密集分布的地区。矿集区矿产地质调查程度和找矿预测直接关系到老矿山及其外围的深部找矿工作。然而,由于种种原因,许多矿集区尚缺乏系统的矿产地质调查及找矿预测,直接阻碍了深部找矿突破。矿集区找矿预测工作主要包括以下两方面内容——

    一是在1∶5万矿产地质调查、地球物理测量、地球化学测量、矿产及异常检查、典型矿床研究、资源潜力评价等工作的基础上,确定重点工作区开展找矿预测。在重点工作区开展大比例尺专项地质填图(含修测)、专项物探、专项化探、专项样品采集及深部钻探探查等工作,系统研究工作区内主要矿床类型的成矿地质体、成矿构造和成矿结构面、成矿作用特征标志,构建找矿预测综合信息模型,预测矿体赋存位置,评价资源潜力,提交预测资源量,引导后续勘查。

    二是围绕深部找矿预测需求,开展矿集区及老矿山“三位一体”(成矿地质体、成矿构造和成矿结构面、成矿作用特征标志)找矿预测理论与方法创新与示范,主要包括:1)成矿构造与成矿结构面研究方法与模式建立;2)开展矿床深部定量预测理论与方法研究;3)基于2DGIS/3D建模平台构建矿集区“成矿地质体-成矿构造与成矿结构面-成矿作用特征标志”找矿预测模型。

    2.进一步加强勘查区找矿预测理论与方法研究

    勘查区找矿预测理论方法体系的创建,首次提出成矿地质体、成矿结构面、成矿作用特征标志的概念,在实际使用中取得了良好效果,切实指导了深部找矿。但是,勘查区找矿预测理论目前仍不完善,需要在实际的应用过程中进行修正。

    一是要结合矿山深部和外围找矿的新发现,重新认识各类矿床的成矿规律、成矿系统的发育深度和不同类型矿床的分带、叠合规律。以深部找矿为目标,通过建立典型矿集区脉、层、块、体矿化样式组成的上下、左右多元空间矿床矿化系统结构模型,突出反映找矿信息,进而指导矿山深部和外围找矿工作。

    二是矿床模式的研究要从矿床的角度走向矿集区,从单个的矿床成矿模式发展为典型矿床成矿模式之间的组合模式,从构造体系控矿发展为构造成矿系列的阶段,这对于认识成矿系列控矿的规律,深入总结和认识矿床和矿集区成矿规律,提高对深部矿床成矿理论的认识和指导矿产资源勘查实现重大的突破具有重要意义。

    3.加强科技引领,推进新方法和新技术的研发应用

    从近年来矿山深部找矿的经验来看,重大成果的取得无一不是根据新现象,打破旧思维,结合实际情况进行理论、方法和技术创新的结果。科技创新无疑将对未来深部矿产资源勘查工作起到重要引领作用。因此,在开展深部找矿勘查工作的同时,还应重点研发和推广适合深部找矿的物化探等技术方法。

    一是继续贯彻“三深一土”国土资源科技创新战略,针对矿集区3000米以浅的地下空间,重点研发覆盖区探测技术和深部地质结构与成矿系统探测技术,开展覆盖区物质组成识别标志研究、矿集区深大剖面探测、深部成矿系统蚀变标志研究等工作,查明各类重要成矿要素在深部空间的分布特征,尤其重点探明与成矿有关地质体、成矿构造与成矿结构面、成矿作用特征标志等关键成矿要素的空间展布规律和形态特征,建立符合矿集区深部找矿的地球物理和地球化学等技术的指标体系,构建矿集区深部地质三维结构模型。

    二是对成熟的新技术新方法进行推广应用。在科学分析矿集区地质条件的基础上,根据深部新发现,充分利用KGR抗干扰电法仪激电测深、大比例尺低飞航磁测量、井-地磁测反演技术、构造地球化学测量、1∶5万抗干扰电法扫面等先进技术方法,进行推广应用,总结出一套适合本地区寻找同类型矿床的物化探方法组合,进一步指导矿集区及外围深部勘探工程布置,开展深部矿产勘查示范。

    总之,深部找矿新发现进一步促进了深部成矿规律的认识,开拓了找矿思路,已成为持续推进矿产资源勘查“向深部进军”的强大动力。同时,深部找矿突破的实现,还需要系统的矿产地质调查、完善的找矿预测理论和先进的探测技术等作为强有力的支撑。

    深部找矿新发现及意义

    日前,在“赣南矿产综合利用调查评价”项目支持下,中国地质调查局郑州矿产综合利用研究所联合郑州大学对江西赣州兴国县中萤矿业有限公司鱼形山尾矿库萤石尾矿进行综合利用技术开发,实验室和现场扩大试验指标良好,得到企业认可和好评。

    萤石矿是我国的战略性及优势矿产资源,赣南地区萤石资源保有储量867.2万t(CaF2),占江西省萤石保有量的53%。经过多年开发,赣南地区现有萤石尾矿约54万吨,其中兴国县鱼形山尾矿库尾矿量约20万吨,约占赣南地区萤石尾矿总量的40%,并且萤石含量约20%,综合回收价值较高(该尾矿库萤石价值达8000万)。由于缺乏高效经济的综合利用技术,该尾矿库尾矿萤石至今未进行综合回收。

    针对这一现状,项目组创新性地采用较为高效的旋流-静态微泡浮选柱对鱼形山尾矿库萤石尾矿开展了系统的半工业回收试验。采用“一段粗磨+一粗两精”闭路分选,在平均原矿萤石品位为20%时,可获得平均萤石品位为91%,回收率为69%的萤石精矿, 在平均原矿萤石品位为10%时可获得平均萤石品位为82%,回收率为83%的萤石精矿。综合低品位与高品位原矿试验结果,在原矿平均品位17.84%时,可获得平均品位为88.53%,回收率为73.24%的萤石精矿。而达到以上精矿品位,传统浮选工艺需要进行一粗三扫十精,流程长且经济性不佳。该指标得到兴国县中萤矿业有限公司认可,并希望郑州综合利用所能在后期萤石尾矿综合利用开发和尾矿综合回收萤石后产生的二次尾矿综合利用领域给予更多技术支持。

    目前,尾矿已成为我国产出量最大、综合利用率最低的大宗固体废弃物之一,累积堆存100亿吨以上,年产出量达到12亿吨,占全世界尾矿产出量的50%。尾矿综合利用既关企业和行业生存与发展,又影响环境与安全,因此亟需针对性地开发尾矿综合利用技术,在能够实现尾矿资源化的同时避免因二次开发造成的环境和安全问题。“赣南矿产综合利用调查评价”项目在“开展赣南固废综合利用状况调查,查清固废现状,开发综合利用适用技术,建设赣南固废数据库”方面进行了重点工作部署,开展赣南稀土固废、钨固废和萤石固废等典型固废综合利用技术创新,既能为该地区典型固废资源化和减量化提供技术支撑,服务赣南精准扶贫工作,也能为全国同类型固废的综合回收利用工作提供基础。

    萤石尾矿综合利用扩大试验现场1

    萤石尾矿综合利用扩大试验现场2

    以综合利用技术创新支撑萤石尾矿综合回收

    在含油气地层钻进,泥浆循环罐内液面高、低的临界变化,直接反映井喷、井涌、井漏等井况变化。在罐内安装液位报警器,根据设置的高、低界面实时进行声、光报警,对现场迅速采取技术措施,控制井内压力异常、保证井场安全、降低泥浆成本等具有重要作用,也是含油气地层钻进必须遵守的安全规定。 


        由于“松科二井”钻井工程使用的“地壳1号”钻机,进入现场时未配备液位报警器,而现场需要配备8台,经调研报警器市场价格每台均在5000元以上。遵照中国地质调查局“松科二井”应建设“三个平台”的精神,在中国地质调查局勘探技术研究所松科二井工程现场指挥部总工程师朱永宜的大力倡导下,指挥部决定自行研制同类型液位报警器。


        经过努力,基于超声波测距仪和LM339电压比较器原理的超声液位报警器研制成功,并成功应用于“松科二井”工程。该报警器具有高、低位双向报警功能以及当前液位和高、低限位显示功能。报警器双向液面限位分别通过两旋钮调节,简单易学,便于现场工人操作,报警灵敏度为1cm(液位变动超1cm即可开始预警),预警范围可调,测距精度为毫米级,适用泥浆罐(池)深度不大于5m,工作温度范围为-35℃至80℃。


        该报警器可单台独立工作,也可多台联机预警,不仅可对科学钻探、油气和地热资源钻井、地质勘探过程中井涌(井喷)、井漏等危险情况及时报警,同时也可应用于其它行业液位、物位的监测和预警,研制成本大大低于同类产品的市场价格,具有一定的市场价值。

     

     

     

     

     

     

    泥浆罐超声液位报警器成功应用于松科二井工程

    近日,在地调项目“汾河流域水文地质调查”和国家自然科学基金项目“北方典型岩溶区降水变化对地下水补给的影响研究”的共同支持下,中国地质调查局岩溶地质研究所在山西汾阳建设的北方典型岩溶地下水循环野外科学试验观测基地初步建成。

    地下水资源调查、监测和评价是新时期水文地质与水资源调查计划的主要任务,岩溶地下水资源作为北方地区主要的供水水源之一,准确评价其资源量是保障供水安全的决定性要素。为获取岩溶地下水资源评价的关键参数、掌握地下水循环过程,自2019年开始,岩溶所在山西省汾阳市选择马跑神泉岩溶地下水系统建立了北方典型岩溶地下水循环野外观测基地。

    通过近三年的不断完善,该基地已建成降水量监测站4处、地表径流监测站1处、岩溶泉水流量监测站1处、岩溶地下水监测站3处、蒸散发监测站1处、土壤水监测站1处,获得了马跑神泉岩溶地下水系统两个完整水文年(2019年5月-2021年4月)的降水量、地表径流量和泉水流量等高精度观测数据,为北方同类型岩溶区地下水资源评价的降水入渗系数、地表产流系数等研究提供了基础数据,为地下水资源评价参数选择、地下水循环过程、三水转化规律研究和水循环模式建立奠定了基础。下一步,岩溶所将努力把该基地打造为北方岩溶地下水循环研究的核心基地。                      

    山西汾阳岩溶地下水循环野外观测基地初步建成

    铌(Nb)和钽(Ta)是尖端技术装备仪器制作中不可或缺的重要金属原料,铌钽资源已被各国列为关键金属,成为重要的战略资源。寻找中大型、单一以及高品位的铌钽矿床是亟待解决的资源战略问题。Nb-Ta矿床多寄存在高分异的酸性岩石中,如花岗伟晶岩、富Li-F花岗岩和一些碱性侵入岩。近些年,学界围绕发生稀有金属矿化的高分异花岗岩成矿开展了大量研究,但在Nb、Ta富集的控制因素以及Nb-Ta氧化物的结晶习性等问题上仍然存在争议。

     

    图1(a)中国大地构造简图;(b)华北克拉通构造简图(据Zhao et al.,2005修改)(B)大青山区域地质图(据Wang et al.,2015修改)

      内蒙古武川县赵井沟矿床是新近发现的大型铌钽稀有金属矿床,揭示了内蒙中—东部地区具有稀有金属的重大成矿潜力。由自然资源部中国地质调查局地质研究所和中国地质大学(北京)联合培养的硕士研究生吴欢欢对内蒙古大青山地区赵井沟大型铌钽矿床开展了详细的调研,厘清了赵井沟铌钽矿床的成矿年代、岩石学成因以及Nb、Ta富集的岩浆—岩浆热液过程。

    图2 赵井沟铌钽矿床成矿模式简图

    研究结果表明:

    1.赵井沟铌钽矿主要寄存在以脉状侵位于虎头山岩体周边的花岗细晶岩、天河石伟晶岩、含天河石的钠长花岗岩和虎头山岩体顶部的似伟晶岩壳中。矿化的花岗细晶岩脉和虎头山岩体侵位时间分别为127 ± 2Ma和126 ± 1Ma(锆石SIMS U-Pb定年),属于白垩世同一期侵位。全岩地球化学与矿物化学分析显示赵井沟铌钽矿化脉与虎头山似伟晶岩壳和碱长花岗岩具有相似的演化趋势,虎头山岩体的母岩浆应该是赵井沟铌钽矿成矿物质的直接来源。

    2.虎头山岩体与矿化岩脉等各类岩石均属于A型花岗岩岩类。虎头山碱长花岗岩与花岗细晶岩中锆石具有较负的εHf(t)值(-6.80~-12.95),锆石Hf同位素计算的二阶段模式年龄(TDM2)为1997-1611Ma。虎头山岩体的原始岩浆源于古元古代地壳在区域韧性伸展过程中发生的减压熔融。

    3.Nb、Ta在虎头山岩体母岩浆早期结晶过程中不断发生富集。在虎头山岩体母岩浆结晶的晚期阶段,强烈富集Nb、Ta的富卤素熔体从晶粥中分离,并向岩体顶部聚集形成似伟晶岩壳和矿化岩脉,直接导致了Nb-Ta的矿化。矿化岩脉中广泛发育的钠长石化、镧系元素“四分组”效应以及极低的Nb/Ta比值表明其经历了岩浆-热液转换阶段,后岩浆热液流体与(半)固结岩脉发生了亚固相线再平衡。部分铌铁矿的两期生长结构指示,后岩浆流体对于Nb-Ta成矿也有一定贡献。

    4.氟元素(F)在虎头山岩体母岩浆演化和赵井沟铌钽成矿过程中具有重要作用。F在熔体中的不断富集增加了Nb、Ta在熔体中的溶解度,同时通过解聚熔体降低熔体的粘度,使得富Nb-Ta的残余熔体在虎头山岩体母岩浆结晶的最晚期阶段从晶粥中分离上升,并结晶出具有经济价值的铌铁矿。

    本研究明确指出花岗岩浆的高度分异演化、晚期富卤素熔体从晶粥中分离并向岩体顶部汇聚是导致Nb、Ta富集成矿的关键性因素, Nb-Ta氧化物主要形成于岩浆阶段,并受到一定程度的后期热液活动的改造。本研究同时提出了赵井沟铌钽矿床的成岩成矿模型,为研究同类型稀有金属花岗岩的形成、演化和成矿提供了新思路,也为地勘单位和矿业企业在区内寻找同类矿床提供了重要的工作思路和基础资料。

    本研究成果由国家重点研发计划项目(2017YFC0601305)、国家自然科学基金项目(41972225,41402054)和中国地质调查项目(DD20190001)联合资助。研究成果发表于国际矿床学知名期刊《Ore Geology Reviews》上:Wu, H.H., Huang, H.*, Zhang, Z.C., Wang T., Guo L., Zhang Y.H., Wang W., 2020. Geochronology, geochemistry, mineralogy and metallogenic implications of the Zhaojinggou Nb-Ta deposit in the northern

     
    内蒙古赵井沟铌钽矿床年代学、地球化学、矿物学特征...

    2020年5月6日,自然资源部中国地质调查局岩溶地质研究所在四川省凉山彝族自治州昭觉县金曲乡建设的食用菌产业与水资源高效利用示范基地正式投入使用。示范基地试种808香菇1.8亩,预估产值可达10000元/亩。

    昭觉县是传统农业种植县,全县主要农作物为马铃薯,农产品结构单一,经济价值低。4月初至今,岩溶所“乌蒙山地区水文地质调查”项目通过对金曲乡开展1:1万水文地质环境地质生态地质综合调查,摸清地质条件、土壤质量、气候与光照等条件,建立食用菌产业与水资源高效利用示范基地;并利用地下水资源进行调蓄,铺设引水管500米,修建2立方米调蓄池一处,从而解决示范基地用水问题。

    示范基地本次试种1.8亩808香菇。808香菇属于硬质菇,耐仓储、耐运输,与同类型菌种相比,该菌种优质菇比例高。项目组采用架式栽培,产出的香菇肉厚柄短,品质更好。为提高村民的栽培技术,项目组还聘请香菇栽培专家,对村民进行多次栽培管理技术培训。5月21日,香菇种植大棚产出的第一批808香菇进入采摘期,第一天共采摘307斤;预计到7月中旬两批次香菇全部采摘完毕,预估产量约1660斤/亩,产值可达10000元/亩。

    本次试种旨在揭示该菌种对当地生态环境地质条件的适宜性规律,为支撑服务昭觉县精准脱贫攻坚工作提供新思路,从而建立“地质调查+”扶贫新模式。

     

    岩溶所建食用菌产业示范基地助力四川昭觉县脱贫攻坚

    地质科技人员在会理矿集区进行现场研讨。 丁全利 摄

    被第四系巨厚沉积层覆盖的红泥坡矿区一景。 丁全利 摄

    不久前,自然资源部矿产勘查技术指导中心(中国地质调查局发展研究中心)的项目验收统计信息显示,我国矿集区找矿工作取得新进展:自2016年起,通过先后实施《全国重要矿集区找矿预测》和《矿集区矿产调查及深部找矿预测》项目(以下两项目统称为“矿集区找矿预测项目”),4年来共新发现矿产地17处,新发现矿点(矿化点)223处,圈定找矿靶区163处,在四川会理、内蒙古克什克腾旗、贵州赫章、福建宁化、西藏罗布莎、山东齐河—禹城、陕西山阳、湖南东坡、山东焦家、江西尖峰坡等多个矿集区取得了找矿新发现或突破。

    记者近日就矿集区找矿工作的整体进展进行了采访。

    就矿找矿是找矿有效方法,会理矿集区铜矿找矿突破具有典型示范意义

    进入新世纪以来,为了满足经济社会发展对矿产资源的需求,我国先后开展了危机矿山找矿、老矿山找矿、整装勘查区找矿、矿集区找矿预测等工作。

    而近期四川会理矿集区铜矿找矿的突破,引起地质界的关注。

    从区域地质背景上看,四川会理矿集区位于扬子地台西缘、康滇铜成矿带内,成矿条件优越,各类矿产资源丰富。迄今为止,康滇铜成矿带内已发现40余个矿种,1130余处大、中、小型矿床。其中,发现各类大中小型铜矿产地70多处,累计探获铜金属储量超1000万吨,居全国第三位。区域内铜矿床较集中的有四川会理拉拉、云南东川、云南大红山等矿集区。

    自2011年找矿突破战略行动实施以来,我国地质工作者在四川会理地区持续发力,先后实施了《老矿山接替资源勘查》(2012~2014年)、《全国重要矿集区找矿预测》(2016~2018年)及《矿集区矿产调查及深部找矿预测》(2019年)等项目。其中,《全国重要矿集区找矿预测》项目专门部署了《四川省会理—会东矿集区找矿预测》子项目,具体由四川省地质矿产勘查开发局四○三地质队实施。

    据四川省地矿局四○三地质队总工程师张济礼介绍,截至目前,初步估算会理矿集区共新增铜资源量100万吨以上。其中,通过老矿山接替资源勘查新发现的红泥坡大型铜矿产地,探获铜资源量64.19万吨,铜平均品位为1.31%。而且,红泥坡矿体赋存层位与老矿山拉拉铜矿落凼矿区矿体主要赋存层位存在明显差异。这一发现展示出该地区广阔的找矿空间。

    “2016~2018年,矿集区找矿预测项目通过构建矿床综合找矿预测模型,在红泥坡铜矿区南部新发现苋槽箐铜矿产地,首次打开了会理拉拉地区厚覆盖层下的找矿空间。通过钻探验证,在河口群落凼组上段揭露到多层铜矿体。2019年实施的深部钻孔ZK3在长冲岩组、落凼组又探获多层铜矿体,初步估算苋槽箐铜矿产地新增铜资源量达26.48万吨。此外,在矿集区内的白云山等地也有铜矿找矿新发现。”项目组有关科技人员说。

    在2019年11月召开的拉拉地区铜矿野外现场交流研讨会上,香港大学周美夫教授、中国科学院地质与地球物理研究所秦克章研究员、北京地质矿产研究院祝新友教授级高级工程师、中国地质调查局成都地质调查中心李文昌研究员等我国地质界知名专家对会理矿集区的找矿突破给予肯定,认为会理矿集区通过老矿山接替资源勘查及矿集区深部找矿,累计探获一个资源量100万吨以上、大而富的铜矿,这样的找矿成果堪称近年来我国铜矿找矿工作的一个重大进展。秦克章评价说,康滇地轴的勘查、研究工作近些年有许多新进展,特别是拉拉地区红泥坡铜矿的发现,对覆盖区找矿非常有意义。

    业界专家现场研讨时强调指出,随着我国找矿工作由基岩区进入厚覆盖区,找矿不断由浅部向深部推进,拉拉地区的矿集区找矿成果具有典型示范意义。四川省自然资源厅总工程师陈东辉说,就矿找矿应当是当前找矿的有效方法,拉拉地区找矿获得了较好效果,对将来取得更大突破具有重要意义。

    拉拉铜矿是四川最大的铜资源基地。该矿集区找矿突破,无疑是对地方经济发展的有力支撑。四川省地矿局四○三地质队技术人员认为,本次会理矿集区找矿工作,在新地区、新层位、新类型、新矿种等方面均取得显著进展,尤其是苋槽箐铜矿的发现,打开了本区厚覆盖层下的巨大找矿空间。而白云山铜矿的发现进一步突破了拉拉铜矿的找矿层位局限,继河口群第二、第三火山沉积旋回后,首次在第一火山沉积旋回中发现铜矿体,为区域找矿指出了新的方向。此外,矿集区内岩浆熔离型镍矿的发现,进一步丰富了会理地区矿床成矿系列,拓展了找矿方向。

    已开展工作的33片矿集区中,有25个片区取得找矿新发现或突破

    实际上,不仅在四川会理矿集区,全国矿集区找矿工作近年来在更广的范围内取得了新发现或突破。

    据《全国重要矿集区找矿预测》项目负责人、中国地质调查局发展研究中心教授级高级工程师庞振山介绍,全国在33个矿集区开展了找矿预测工作,目前已在四川会理、贵州赫章、福建宁化、西藏罗布莎、山东齐河—禹城、内蒙古克什克腾旗北部、陕西山阳、湖南东坡、山东焦家、江西尖峰坡等25个矿集区取得了找矿突破或新进展。

    说到这一项目设置的背景和目标,庞振山说:“这个项目设置于2016年,主要在全国30多个矿集区以矿产地质调查、深部找矿预测为手段开展工作。这项工作以寻找我国大宗矿产和战略新兴矿产、聚焦我国重要矿产资源基地为目标,一是解决制约找矿的基础地质问题;二是通过典型矿床研究,查明制约矿床找矿的一些技术问题;三是重点在矿集区内实现找矿新类型、新层位、新矿种、新地区、新深度的突破。按照自然资源部要求,选区选在‘三有’地区即资源有潜力、地方政府有积极性、矿山企业有积极性的地区开展工作。按照中央财政主要投向基础性工作和物化探工作、在选定靶区基础上主要由矿山企业实施工程验证的思路来推进工作。”

    截至目前,找矿新突破的效果已在一些矿集区呈现:

    实例一:河南围山城矿集区深部发现矽卡岩型大型金银铅锌矿。

    河南围山城地区是老矿集区,过去找到的金银矿被认为与变质作用有关。2017年,河南省地勘基金投入施工了一个1520米深的钻孔。矿集区专家组在调研时发现,此钻孔深部存在100米厚的矽卡岩化蚀变带。随之找矿思路发生了改变:既然有矽卡岩,就要找深部岩体。

    2018~2019年,河南省地矿局第三地质矿产调查院承担实施《河南省围山城矿集区深部找矿预测》子项目,重点开展了1:5万重力测量,推测围山城至马道一带深部存在隐伏岩体。项目组根据岩体和矽卡岩矿体的空间关系部署打钻,引领河南省地勘基金项目在2019年施工了6个钻孔,全部见矿,共探获10层金矿体,矿体累计厚22.02米,金品位为1.15克/吨~56.9克/吨,并共伴生有铅锌矿。初步估算这一地区新增资源量:金18.8吨、铅9.2万吨、锌8.7万吨,预计实施钻孔系统控制后可新增金资源量25吨以上。

    实例二:内蒙古维拉斯托矿集区主攻矿种由银铅锌转向锡锂铷。

    内蒙古维拉斯托矿集区位于大兴安岭成矿带南段。近年来,在老矿山接替资源勘查项目《内蒙古维拉斯托矿区接替资源调查》(2014~2015年)、全国重要矿集区找矿预测子项目《内蒙古维拉斯托地区深部资源调查》(2018年)等项目的带动下,相继发现了维拉斯托大型锡矿、大型锂铷矿。

    维拉斯托矿床位于矿集区核心部位,曾是一座以岩浆热液型银铅锌铜矿为主的危机矿山。2014~2015年,地质调查项目在矿床外围深部发现大规模的石英脉型和石英斑岩型锂锡多金属矿体,共圈定锡多金属工业矿体79条,新增锡资源量8.78万吨,平均品位为0.8%,并共伴生钨钼铜锌锂铷镓铯铌钽铍等。2017~2018年,在矿集区找矿预测项目的持续引导拉动下,项目承担单位内蒙古地质勘查有限责任公司和矿山企业继续在该区进一步开展工作,探获大型隐爆角砾岩筒型锂铷矿体,锡矿石和锂矿石均为易选矿石,累计新增资源储量:氧化锂35.7万吨、氧化铷9.4万吨。

    大型—超大型锡锂铷矿的发现,使原本以银铅锌为主攻矿种的维拉斯托地区成为我国又一大型锡多金属矿富集区,开拓了这一区域的找矿思路。

    实例三:山东省齐河—禹城矿集区实现富铁矿找矿新突破。

    山东省齐河地区自北向南分布有李屯、潘店、薛官屯和大张4个磁异常区。2014~2015年,山东省煤田地质规划勘察研究院和中化地质矿山总局山东地质勘查院对李屯和大张磁异常开展钻探验证,施工的5个钻孔均揭露厚大富铁矿矿体,拉开该区富铁矿找矿序幕。

    2017年,自然资源部矿产勘查技术指导中心部署实施了《山东省齐河—禹城矿集区找矿预测》(由山东省地质调查研究院承担)及配套科研项目。2018~2019年,在加强成矿规律和找矿预测研究的基础上,矿集区找矿预测项目先后在大张、潘店磁异常区各部署实施1个查证钻孔,均揭露富铁矿矿体,实现该区富铁矿找矿新突破。其中,在大张磁异常区部署实施的DZK1钻孔,于828.13~836.90米和844.82~853.58米处见2层富铁矿体,明确了大张磁异常区富铁矿找矿方向。

    潘店磁异常区是一个首次开展钻探验证的相对弱磁异常。部署实施的PZK1钻孔,在预期1300米处未见矿的情况下,经测井研究和专家论证后,继续向深部钻探,最终在孔深1444.44~1542.19米处揭露5层矽卡岩型富铁矿体。矿体单层最大厚度16.80米,累计视厚度56.94米,平均品位TFe(全铁)为51.82%。

    初步估算,山东齐河—禹城矿集区内具有形成亿吨级规模富铁矿床的潜力。

    实例四:西藏罗布莎铬铁矿集区深部找矿空间扩大。

    西藏罗布莎铬铁矿床是目前国内规模最大、研究和勘探程度相对较高的铬铁矿床,但经多年开采,矿山保有资源储量严重不足。通过实施老矿山接替资源勘查,西藏地勘局第二地质大队对矿区含矿构造岩相带与矿体空间分布规律开展研究,同时配合重磁电综合解释,在矿床深部发现厚大隐伏矿体。钻探资料显示,其中一个单矿体资源量达115万吨,为目前国内发现单体规模最大的铬铁矿矿体。

    2016年至今,自然资源部矿产勘查技术指导中心相继在罗布莎实施了《整装勘查区矿产调查与找矿预测》《全国重要矿集区找矿预测》和《矿集区矿产调查及深部找矿预测》项目。西藏地勘局第二地质大队承担实施,并成功地在罗布莎矿区Ⅶ矿群Cr-57的SE向的深部发现了Cr-58、59系列矿体,控制矿体长度达80米,其SE侧尚未控制,仍有较大找矿空间,新增铬铁矿矿石资源量达48.7万吨。

    矿集区找矿使罗布莎矿床储量不断增加,而深部找矿工作的开展,为国内同类型铬铁矿床找矿提供了新思路,使资源枯竭的老矿山重新焕发生机。

    据介绍,截至2019年底,全国重要矿集区找矿预测和矿集区矿产调查及深部找矿预测项目的实施,共新发现矿产地17处,新发现矿点(矿化点)223处,圈定找矿靶区163处。

    要更加重视科技创新,向矿集区深部拓展

    新突破、新发现无疑是重要的,而作为公益性地质矿产调查工作,其基础性、先行性、战略性作用的充分发挥,同样不可忽视。

    据初步统计,目前矿集区找矿预测项目在其他方面也取得了进展:

    ——完成82幅1∶5万比例尺基础地质图件,初步查明河北宣化等33个矿集区的区域成矿地质条件和成矿地质背景,提升了矿集区的地质工作程度和研究程度。

    ——对矿集区内80个主要典型矿床的成矿地质体、成矿结构面、成矿作用等主要标志进行了研究总结,建立找矿地质模型与综合信息模型,为指导找矿提供了典型矿床资料。

    ——对矿集区找矿预测方法进行了完善和创新。

    ——优选典型矿集区开展矿产地质专项填图、潜力评价与找矿预测等试点示范,提交2幅示范区矿产地质示范性成果图件。

    ——示范与推广了物化探新技术新方法,开展1∶5万构造地球化学测量、低飞航磁测量和抗干扰电法测量试验应用示范等。

    通过各方共同努力,矿集区找矿预测和深部找矿预测工作取得阶段性进展。这些进展,蕴含了对新时代矿产勘查的一些重要启示。

    那么,我国矿产勘查工作下一步如何取得新的突破?

    有专家强调,应围绕我国重要矿产资源基地,启动新一轮资源安全保障工程,提高我国重要矿产资源保障能力。有专家指出,从我国矿业发展实际出发,老矿山内部及外围特别是重要资源基地,应是未来开展深部矿产资源勘查的理想场所。一方面,这些地区勘查深度相对较浅,且普遍面临着资源危机问题,对于找矿工作有极大需求;另一方面,在这些资源基地周围开展找矿工作,对环境扰动小,有利于生态保护。而且,这些地区矿山建设成熟、具有一定的基础设施,一旦找矿突破更有综合效益。

    有专家建议,关键是要聚焦制约找矿突破的关键地质问题,加强成矿规律和成矿预测研究,充分发挥深部勘查示范作用,同时要更加重视理论、方法和技术创新。

    有专家认为,找矿应遵循从单个矿山向矿集区拓展的思路。从矿床走向矿集区,从单个矿床成矿模式发展为典型矿床成矿模式之间的组合模式,从构造体系控矿发展为构造成矿系列的阶段,这对于深入认识成矿系列控矿以及矿床和矿集区成矿规律、指导矿产资源勘查实现重大突破具有重要的理论和现实意义。

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    矿集区是指矿化或矿床分布的集中区。

    《找矿突破战略行动纲要(2011-2020年)》《国土资源“十三五”规划纲要》《全国矿产资源规划(2016-2020年)》等明确要求,在重点矿集区部署矿产调查及找矿预测工作,查明矿集区地质成矿条件和矿产资源特征,揭示区域成矿规律、评价区域资源潜力和经济技术条件,提出可供进一步工作的找矿靶区和新发现矿产地;构建三维找矿预测模型,预测矿体空间位置并提出勘查工作部署建议,并引导企业进行后续勘查,实现矿集区找矿重大突破,提升矿产资源保障能力,为经济可持续发展和社会稳定作出贡献。

    《全国重要矿集区找矿预测项目》是自然资源部中国地质调查局“整装勘查区基础地质调查与潜力评价工程”的二级项目。项目组织实施按照“统一规划、统一组织、分工负责”的原则开展,由自然资源部中国地质调查局统筹部署,省级自然资源主管部门参与,自然资源部矿产勘查技术指导中心(中国地质调查局发展研究中心)统一组织、公开招标、统一实施。同时,二级项目建立专家监审和技术指导体系,各子项目建立稳定的工作团队,保障项目工作实施和预期成果取得。

    (高 原)

    矿集区孕育找矿新希望

    2019年6月22日,“甲玛-驱龙铜多金属资源基地深部勘查与增储示范”3000米科学深钻现场研讨及开钻仪式在拉萨墨竹工卡县甲玛矿区深钻平台举行。甲玛矿区科学深钻是科技部国家重点研发计划项目-深地勘查开采专项《青藏高原重要矿产资源基地成矿系统深部探测技术与勘查增储示范》的重点工作内容,也是青藏高原固体矿产调查领域首个3000米科学深钻。 

    自然资源部中国地质调查局所属的成都地质调查中心、矿产资源研究所,西藏自治区自然资源厅、地质矿产勘查开发局、矿产勘查开发区地质调查院,西藏华泰龙矿业开发有限公司,山东省地质矿产勘查开发局、第三地质矿产勘查院等单位领导和相关同志参加了现场研讨及开钻仪式。

    开钻仪式上,成都地调中心主要负责人介绍了项目的基本情况,强调开展青藏高原成矿系统精细化研究,实现3000米以浅综合地质信息透明化,意义重大,影响深远。

    西藏自治区自然资源厅相关负责人发表致辞并指出:深地项目的实施,是地质科技创新驱动引领矿产勘查工作的重要抓手,也是国家重大专项科技投入与企业力量合作的典型范例,为西藏地区地质工作注入了新的活力、带来了新的契机。

    西藏自治区地质矿产勘查开发局、西藏华泰龙矿业开发有限公司、山东省地质矿产勘查开发局及第三地质勘查院的领导分别致辞,并对钻探项目安全,科学高效的施工提出了具体要求及安排。

    项目首席科学家唐菊兴研究员谈到3000米青藏高原深钻,感慨万千,他认为部署于世界级的甲玛超大型斑岩-矽卡岩铜多金属矿床,瞄准甲玛矿床及冈底斯成矿带其他同类型矿床深部富铜矿资源评价的重大科学问题和勘查需求,通过实施深钻和相关配套工作,有望实现对蚀变矿化耦合关系及矿体结构的精细刻画,定向预测深部矿体及找矿靶区,建立冈底斯成矿带碰撞型斑岩成矿系统探测技术方法示范和勘查模型,并以此为依托,形成一套深部资源勘查技术示范体系,为实现资源发现与储量增长双跨越提供技术支持等,具有重要的战略意义。

    西藏甲玛矿区3000m科学深钻现场研讨及开钻仪式合影

    西藏甲玛矿区3000米科学深钻正式开钻

    锂铍铌钽等稀有金属资源是世界新兴产业发展的关键矿产资源。近年来,自然资源部中国地质调查局所属的中国地质科学院矿产资源研究所“三稀”项目团队,在关键矿产领域开展深入研究,取得了丰硕成果。以李建康研究员为学科带头人在20142017年间发表《中国锂矿成矿规律概要》、《中国铍矿成矿规律》等论文。近期在《科学通报》刊发《中国铌钽矿成矿规律》一文。

    研究发现,我国过铝性岩浆系统和碱性岩-碳酸岩岩浆系统的铌钽矿床存在“时空分离、交替成矿”的成矿地质特征,这归因于二者具有不同的成矿构造背景。过铝性岩浆系统成矿作用主要发生在具有巨厚复理石沉积的造山带,碱性岩-碳酸岩岩浆系统成矿作用主要发生在深大断裂带或裂谷区。研究指出,与世界上的同类型铌钽矿产资源相比,中国的铌钽矿产资源品位低,共生矿物复杂,选冶困难,开发利用难度高。我国应加大寻找高品位的花岗伟晶岩型铌钽矿床,重视钨锡矿床中共伴生铌钽矿产资源的综合利用。

     

     

    中国铌钽资源成矿带分布图(李建康等,2019

    (原文信息:科学通报, 64, 15: 1545-1566(2019) https://doi.org/10.1360/N972018-00933)

    资源所李建康研究员总结提出我国铌钽资源成矿规律

    航空电磁多波脉冲发射技术是国家重点研发计划项目“固定翼时间域航空电磁测量技术系统研制”的关键和难点技术,要求在现有的500安培峰值电流脉冲发射技术的基础上,突破1000安培峰值电流脉冲发射技术瓶颈,并实现多波发射功能。该技术能够扩展发射波形的高频成份,在实现大探测深度(650米)的同时提升仪器的浅层分辨能力。

    自然资源部中国地质调查局物化探所通过近1年的技术攻关,使航空电磁脉冲发射技术取得重要进展:创新研发了10千瓦阵列级联式直流隔离电源、大功率电源滤波器、800伏特高压充能器,形成了具有100千瓦瞬时输出功率的供电电源子系统,解决了多波发射波形控制、关断反冲抑制、过流保护、过功率保护等技术难题,成功研发了iFTEM-II型千安级航空电磁脉冲发射系统样机。

    2018年8月,在对电磁脉冲发射系统样机进行功能和性能测试中,获得了1030安培的峰值发射电流,大幅度超出了800安培的年度研究目标,与国外最具代表性的同类型系统GEOTEM相比,iFTEM-II型发射系统样机的峰值电流和发射磁矩提高了近1倍,达到国际先进水平,为大深度固定翼时间域航空电磁测量技术系统的成功研制奠定了坚实基础。

     

     

    千安级航空电磁脉冲发射技术研发取得重要进展