工程地質(zhì)

深部找礦:地質(zhì)理論、勘查技術(shù)、投資決策的難題及對策

  隨著淺部礦產(chǎn)資源的日益減少, 深部尚未發(fā)現(xiàn)的礦產(chǎn)資源將是21 世紀(jì)滿足人類日益增長的礦產(chǎn)需求的主要來源之一, 因而深部找礦已成為全球礦產(chǎn)勘查的一個主要方向[1-4]。俄羅斯的烏拉爾成礦區(qū)、加拿大的Sudbury 礦集區(qū)、美國的Carlin 成礦區(qū)[8],中國青海錫鐵山礦區(qū)、云南會澤麒麟廠鉛鋅礦區(qū)[10]、安徽銅山銅礦、安徽安慶銅礦[12]等著名的成礦區(qū)帶和礦床深部的引人矚目的找礦發(fā)現(xiàn)無疑也表明了深部找礦的巨大潛力。
 
  但是, 深部找礦勘查的巨大潛力與巨大困難是并存的[2]。正是因?yàn)闈摿εc困難并存,研究組織和學(xué)術(shù)團(tuán)體才越來越重視深部找礦理論和技術(shù)難題的研究,以期促進(jìn)深部礦產(chǎn)資源的預(yù)測性發(fā)現(xiàn)(predictivediscovery)、提高深部找礦勘查的效率。作為礦業(yè)大國的澳大利亞對深部找礦理論和技術(shù)的研究尤為重視, 澳聯(lián)邦政府最高研究機(jī)構(gòu)CSIRO(CommonwealthScience and Industry Research Organization)2000 年在聯(lián)邦政府的支持下發(fā)起目前仍在進(jìn)行的前緣性研究計劃———“Glass Earth”;2007 年聯(lián)邦政府以3200 萬澳元支持以CSIRO 為主開展另一前緣性引導(dǎo)(澳稱flagship)項(xiàng)目———“Minerals DownUnder”。在這2 個重大研究計劃中,深部找礦的理論和技術(shù)都是主要內(nèi)容。國際礦床地質(zhì)協(xié)會(Societyof Geology Applied to Mineral Deposits, 簡稱SGA)于2007 年8 月在Dublin 召開的第九屆礦床地質(zhì)會議將會議的主題定為“Mineral Exploration andResearch: Digging Deeper”。中國國土資源部也于2007 年9 月在合肥組織召開了“全國深部找礦工作研討會”,并于2008 年1 月正式發(fā)布《關(guān)于促進(jìn)深部找礦工作指導(dǎo)意見》,將深部找礦作為中國今后找礦勘查的主要方向之一[13]。近年來,國內(nèi)也有眾多學(xué)者對深部找礦的一些基礎(chǔ)問題進(jìn)行研究, 取得了不少有益的成果[1-3, 14-17]。本文在綜合分析國內(nèi)外深部找礦勘查典型實(shí)例與相關(guān)研究成果的基礎(chǔ)上, 就深部找礦的特殊性及其對地質(zhì)理論、勘查技術(shù)投資決策方面的挑戰(zhàn)進(jìn)行了分析, 并就如何應(yīng)對這些挑戰(zhàn)進(jìn)行了探討。
 
  1 深部找礦與淺部找礦的差異
 
  隨著找礦的目標(biāo)由淺部向深部(國內(nèi)常以地下
 
  500 m 深度為界)的轉(zhuǎn)變,勘查目標(biāo)的地質(zhì)環(huán)境、工程環(huán)境和經(jīng)濟(jì)屬性都要發(fā)生巨大的變化, 對勘查技術(shù)的要求和管理都必須進(jìn)行實(shí)質(zhì)性的調(diào)整, 否則就不可能順利推動深部找礦勘查的進(jìn)行, 也難以取得深部礦體的發(fā)現(xiàn)。所以深部找礦勘查并不只是勘探深度的簡單增加,實(shí)際上深部找礦與淺部找礦勘查相比,在勘查目標(biāo)、勘查模型,對勘查技術(shù)、工作方法及勘查主體的要求等方面都存在巨大的差異。
 
  正是深部找礦勘查的這些特殊性, 使得現(xiàn)有的地質(zhì)理論、勘查技術(shù)和投資決策管理機(jī)制在用于深部找礦勘查時都會面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。
 
  2 地質(zhì)理論、勘查技術(shù)和投資決策管理對深部找礦的重要性2.1 地質(zhì)理論和勘查技術(shù)對深部找礦的重要性
 
  現(xiàn)代找礦勘查項(xiàng)目, 特別是深部找礦勘查項(xiàng)目都是預(yù)測性的勘查項(xiàng)目[18],其基本流程如圖1 所示。
 
  這種項(xiàng)目的成功與否關(guān)鍵取決于預(yù)測的準(zhǔn)確和詳細(xì)程度。由于探測技術(shù)是獲取預(yù)測推理依據(jù)的主要手段,而地質(zhì)理論,特別是地質(zhì)構(gòu)造理論及成礦理論,是進(jìn)行預(yù)測推理的主要理論工具,因此,探測技術(shù)和地質(zhì)理論是決定成礦預(yù)測準(zhǔn)確性和詳細(xì)程度的兩大法碼。對深部找礦而言,勘查技術(shù)(包括探測技術(shù)和鉆探技術(shù)) 和地質(zhì)理論的重要性更加突出, 原因在于:①對深部地質(zhì)信息的了解基本依賴于“遙測”的探測技術(shù);②以“遙測”技術(shù)探獲的有關(guān)深部地質(zhì)構(gòu)造和礦產(chǎn)的信息都是具有多解性的間接信息, 因此對深部構(gòu)造特征的解譯和深部礦體的預(yù)測更加依靠推測的理論依據(jù)(即地質(zhì)構(gòu)造演化理論和成礦理論);③鉆探技術(shù)不僅能提供地下深部準(zhǔn)確的地質(zhì)信息,更是最終證實(shí)礦體的必不可少的手段,其鉆進(jìn)的控制精度、效率和成本對最終探獲儲量的精度和成本會起著決定性的作用。
 
  2.2 投資決策管理對深部找礦的重要性
 
  找礦勘查中雖然涉及到大量的研究工作, 但找礦勘查的投資是不同于一般意義的研究與發(fā)展(即R&D)投資,其根本目標(biāo)并不是發(fā)展技術(shù)和創(chuàng)造知識,而是通過找到有經(jīng)濟(jì)價值的礦體獲取投資回報。
 
  找礦勘查本來就是一項(xiàng)高風(fēng)險的投資[18],深部找礦勘查的風(fēng)險更高,其原因在于:①深部的礦體更難預(yù)測,選準(zhǔn)勘查目標(biāo)的難度更大;②深部找礦勘查的成本更高; ③深部找礦中影響勘查工程和成果的不確定因素更多。面對深部找礦勘查的高風(fēng)險性,沒有正確的投資決策管理支持, 就不可能取得高回報的找礦成果。正確的投資決策管理對深部找礦的作用主要表現(xiàn)在: ①對正確的勘查方向給予足夠的資金支持,使其不會因資金不足而功虧一簣;②促使勘查方向不正確的項(xiàng)目盡早調(diào)整勘查方向, 避免不正確的項(xiàng)目造成不必要的浪費(fèi)。
 
  事實(shí)上,對于找礦勘查而言,即使從地質(zhì)上得出正確的預(yù)測分析,如果沒有正確的投資決策的支持,項(xiàng)目想成功也是不可能的。Hemlo 金礦和OlympicDam 銅金鈾礦的發(fā)現(xiàn)史就充分說明了這一點(diǎn)。
 
  Hemlo 金礦是加拿大的一個超大型礦床(760 t Au、142.5 t Ag、9.5×104t Mo 和1273×104t 重晶石)。早在David Bell 發(fā)現(xiàn)Hemlo 的20 年前,在該區(qū)進(jìn)行找礦勘查的Lake Supper 金礦聘請的地質(zhì)專家TrevorPage 就做出了基本正確的推測,只因幾次鉆探見礦不佳,Lake Supper 便放棄了該項(xiàng)目的投資, 使之成為一個失敗的項(xiàng)目。而David Bell 替Corona 公司負(fù)責(zé)Hemlo 地區(qū)的金礦勘查后,并沒有任何認(rèn)識上的創(chuàng)新,也沒有使用任何先進(jìn)技術(shù),卻堅(jiān)持不懈地按已有的思路施工鉆孔,在連續(xù)75 個鉆孔見礦不好的情況下,Corona 的老板Murray Peizim 還繼續(xù)該項(xiàng)目的投資, 終于在第76 個鉆孔打到了厚而富的主礦體,使之成為最成功的勘查項(xiàng)目[19]。同一個地區(qū),基于相同的地質(zhì)認(rèn)識,只因投資決策管理不一樣,出現(xiàn)了2 種截然不同的結(jié)果。澳大利亞的Olympic Dam是一個隱伏在地下300 m 以下的巨型銅金鈾多金屬礦床(約3000×104t 銅,93×104t 氧化鈾、1200 t 金、6700 t 銀和約1000×104t 稀土金屬), 其發(fā)現(xiàn)經(jīng)歷了20 年(1957—1976 年),找遍了大半個澳大利亞國土。當(dāng)在Olympic Dam 地區(qū)的第1 個見礦鉆孔完成時,其投資已達(dá)3000 萬澳元,而此后1 年多的時間內(nèi)又花費(fèi)了近300 萬澳元,施工了8 個鉆孔,未打到有價值的礦體, 項(xiàng)目面臨下馬, 只因地質(zhì)人員的堅(jiān)持,才繼續(xù)施工第10 個鉆孔,終于打到主礦體,使之成為找礦巨大成功的實(shí)例[20]。如果在施工完第9 個孔時就不再投資, 該項(xiàng)目無疑會是一個損失巨大的投資失敗的項(xiàng)目。巨大的成功和失敗之間實(shí)際上只是一念之差。
 
  3 深部找礦地質(zhì)理論、勘查技術(shù)與投資決策管理之不足雖然現(xiàn)代地質(zhì)理論、勘查技術(shù)與投資決策管理體制都在迅速發(fā)展, 但卻并不足以應(yīng)對深部找礦勘查面臨的巨大困難, 這種不足主要表現(xiàn)在以下6 個方面。
 
  (1)成礦理論缺乏足夠的預(yù)測能力
 
  成礦理論從數(shù)量上來看并不稀缺, 全世界現(xiàn)
 
  已發(fā)現(xiàn)的所有礦床不管開發(fā)與否, 可能都被研究過,都總結(jié)出了成礦模式并發(fā)表了論文,但大多數(shù)的成礦理論都屬于“事后諸葛亮式”的,是對已發(fā)現(xiàn)的事實(shí)進(jìn)行解釋的假說, 缺乏科學(xué)理論所必備的預(yù)測能力[21]。
 
  成礦模式本是成礦理論成果的高度概括, 也是指導(dǎo)勘查目標(biāo)(區(qū))選擇和礦床(體)預(yù)測的主要標(biāo)準(zhǔn)。由于現(xiàn)在的大多數(shù)模式只滿足于對已有事實(shí)的解釋, 對控制礦床形成和定位的關(guān)鍵地質(zhì)過程缺乏足夠詳細(xì)準(zhǔn)確的了解,除了預(yù)測“克隆”型礦床(體)外,對未發(fā)現(xiàn)礦床(體)的預(yù)測能力并不令人滿意[22]。
 
  預(yù)測能力的不足使這些模式難以在深部找礦勘查中發(fā)揮有效的作用,原因在于:①大多成礦模式對礦床的預(yù)測都是經(jīng)驗(yàn)式的,有賴于足夠的地質(zhì)信息,而深部找礦最缺乏的正是有關(guān)深部的地質(zhì)信息; ②在目前的技術(shù)條件下, 對深部的三維構(gòu)造格架演化歷程都不可能有準(zhǔn)確而詳細(xì)的結(jié)論, 這恰是理論模式預(yù)測的必要前提; ③深部鉆探可以為深部礦體預(yù)測提供非常有用的信息, 但其高成本不容許以增加嘗試鉆孔的數(shù)量詳細(xì)解剖深部地質(zhì); ④目前成礦研究主要依靠對揭露礦體及地質(zhì)環(huán)境發(fā)現(xiàn)的經(jīng)驗(yàn)事實(shí)的積累和類比分析, 這種方法對了解地質(zhì)過程及相關(guān)的成礦作用并非完全有效。
 
  缺乏足夠預(yù)測能力的成礦理論用于指導(dǎo)深部找礦勘查時,必然結(jié)果是:①預(yù)測不正確或者不準(zhǔn)確,從而大大增加了無效的工程量,增加了勘查的成本。
 
  ②每一次預(yù)測的失敗都會在投資者心里留下陰影,從而降低投資者的信心, 使之面對可能成功的項(xiàng)目時也不敢再投資。這2 個方面的結(jié)果都是使項(xiàng)目走向失敗。
 
  (2)根據(jù)地質(zhì)構(gòu)造理論推斷深部構(gòu)造格架及其演化歷程帶有比較大的不確定性地質(zhì)構(gòu)造理論是推斷地質(zhì)構(gòu)造格架及其演化歷程的主要工具, 對一個地區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造格架及其時空演化歷程了解的準(zhǔn)確和詳細(xì)程度是推斷深部成礦作用、進(jìn)行礦床預(yù)測的關(guān)鍵性前提條件。面對深部找礦勘查的特殊環(huán)境, 特別是經(jīng)歷了多次地殼構(gòu)造活動的復(fù)雜環(huán)境, 應(yīng)用地質(zhì)構(gòu)造理論推斷其地質(zhì)構(gòu)造格架及時空演化歷程時,帶有比較大的不確定性,即不同的人得出的結(jié)論會有較大的差異, 原因主要在于: ①有關(guān)地質(zhì)構(gòu)造演化的理論基本都停留在假說階段,對相同現(xiàn)象的解釋會存在多種假說,目前地球科學(xué)研究和探測技術(shù)還難以提供充分的事實(shí)或設(shè)計可操作的實(shí)驗(yàn)來證實(shí)和評判這些假說; ②由于缺乏充分的事實(shí)和實(shí)驗(yàn)支持, 地質(zhì)構(gòu)造理論對地質(zhì)演化歷史的推斷也只能是模糊的和籠統(tǒng)的; ③深部信息探測面臨的困難降低了根據(jù)地質(zhì)構(gòu)造演化理論推測深部構(gòu)造格架及其演化歷程的可靠程度。對深部地質(zhì)了解的不確定性必然會導(dǎo)致深部成礦預(yù)測的不確定性。
 
  (3)傳統(tǒng)地質(zhì)思維難以適應(yīng)非線性的復(fù)雜系統(tǒng)成礦預(yù)測和關(guān)于地質(zhì)過程的推測是思維的結(jié)果,地質(zhì)資料中有很大一部分也屬于思維的記錄(圖1),所以思維方式是地質(zhì)理論應(yīng)用的核心。傳統(tǒng)的地質(zhì)思維是一種基于均變論的定性的線性推理, 基本定式是:大致相同的原因產(chǎn)生大致相同的結(jié)果,大致相同的結(jié)果也會存在大致相同的原因, 原因因素的線性相加會造成結(jié)果的線性相加。這種思維方式對于簡單的線性系統(tǒng)是適用的, 但對于復(fù)雜的非線性系統(tǒng)則是不適用的。包括成礦系統(tǒng)在內(nèi)的地質(zhì)系統(tǒng)大多是復(fù)雜的非線性系統(tǒng), 深部地質(zhì)構(gòu)造系統(tǒng)和深部成礦系統(tǒng)更是復(fù)雜的非線性系統(tǒng),原因在于:①中國大部分的成礦區(qū)帶都是經(jīng)歷了多個大地構(gòu)造活動階段的“地洼區(qū)”,其深部地質(zhì)構(gòu)造系統(tǒng)是多次構(gòu)造活動疊加作用的結(jié)果,這種疊加不可能是線性的,其結(jié)果必然是使系統(tǒng)復(fù)雜化; ②通??雌饋硐嗨频牡刭|(zhì)環(huán)境成礦結(jié)果卻有極大的差異, 有的能形成大型礦床,有的卻什么都沒有,這實(shí)際上就是成礦作用的非線性效應(yīng), 原因的細(xì)微差異能導(dǎo)致結(jié)果的極大差異;③與淺部地質(zhì)系統(tǒng)相比,深部地質(zhì)系統(tǒng)可能經(jīng)歷了更加久遠(yuǎn)的演化歷史, 各種地質(zhì)要素之間的關(guān)系也就更加復(fù)雜。對于這種復(fù)雜的地質(zhì)系統(tǒng),簡單的線性定性思維方式顯然難以推導(dǎo)出可靠的結(jié)論。
 
  (4)遙測信息的多解性制約對深部地質(zhì)的了解地表遙測的信息不管是地球物理的還是地球化學(xué)的,多解性一直是制約其應(yīng)用的主要難題,這對深部找礦的影響更甚,原因在于:①對于深部地質(zhì)構(gòu)造和成礦因素的了解主要依靠于地表遙測的各種信息,在鉆孔施工前,基本沒有其他來源的信息可以糾正對遙測信息解譯的錯誤; ②地球物理信息探測技術(shù)本身就在識別和分離方面存在先天性不足, 有關(guān)深部信息在地表又往往表現(xiàn)為有用信息弱、干擾背景強(qiáng)的特點(diǎn),更增加了識別和分離的難度;③地表遙測信息與深部地質(zhì)要素之間的關(guān)系是非常復(fù)雜的非線性關(guān)系,探測深度越大,地質(zhì)背景越復(fù)雜,其關(guān)系越復(fù)雜,信息反演的難度增加,根據(jù)探測到的信息推測深部地質(zhì)情況的難度越大; ④地球化學(xué)探測技術(shù)在分離多源疊加異常及確定異常的深度方面還沒有成熟的對策; ⑤深部地球物理信息的三維反演是牽涉到眾多學(xué)科的前緣性科學(xué)難題, 不同的反演方法得出的結(jié)果會出現(xiàn)較大的差異。由于遙測信息的多解性, 對深部地質(zhì)情況的解譯必然產(chǎn)生較大的不確定性,不僅不同的遙測信息會解譯出不同的結(jié)果,同一套遙測數(shù)據(jù)經(jīng)不同的人解譯也可能得出不同的結(jié)果,這就勢必降低了深部成礦預(yù)測的準(zhǔn)確度。
 
  (5)鉆探仍是控制勘查成本的關(guān)鍵性因素
 
  深部鉆探是最終探明深部礦產(chǎn)儲量及其要素的必不可少的手段, 而且也是深部找礦勘查的最大投資所在。從純技術(shù)的角度來看,深部鉆探技術(shù)是相對成熟的。但由于找礦勘查不僅僅是一種技術(shù)活動,更是一種經(jīng)濟(jì)活動, 任何一種技術(shù)的投入都需要考慮其成本。隨著勘探目標(biāo)體深度的加大,不僅鉆探的單位成本會增加,鉆探的增儲效率也會大大降低,對安慶銅礦勘探數(shù)據(jù)的統(tǒng)計結(jié)果就充分證明了這一點(diǎn)(表2)。所以深部鉆探面臨的主要挑戰(zhàn)主要是如何降低鉆探的成本,提高鉆探的效率。
 
  (6)避免投資決策管理的失誤不容易
 
  深部找礦勘查是一項(xiàng)投資花費(fèi)大、回報周期長的復(fù)雜的系統(tǒng)工程, 正確的投資決策管理是保證項(xiàng)目順利進(jìn)行并最終取得高回報找礦成果的必要條件。然而,要做到正確的投資決策管理并不容易,原因是找礦勘查本來就是不確定因素多的高風(fēng)險行業(yè)[18],深部找礦勘查的不確定因素更多、風(fēng)險更大,主要表現(xiàn)在:①由于深部地質(zhì)信息探測和地質(zhì)理論的局限性(如前述),深部成礦預(yù)測更加不準(zhǔn);②深部成礦預(yù)測的不準(zhǔn)必然會導(dǎo)致勘查技術(shù)路線和工作量的偏差; ③技術(shù)路線和工作量的偏差必然會導(dǎo)致勘查成本難以確定; ④項(xiàng)目周期長會增加影響項(xiàng)目的不可預(yù)見的因素。正是這些不確定的因素使得投資者極不容易判斷項(xiàng)目的前景, 因而也就難以做出正確的投資決策。
 
  面對找礦勘查的高風(fēng)險性,Slichter[23]作過精辟的分析,認(rèn)為找礦勘查適合于賭博定律,避免勘查者像賭徒一樣走向毀滅的唯一方法就是有足夠的資金進(jìn)行足夠多的嘗試,這樣最終總會成功。事實(shí)上,任何投資者容忍失敗的耐心都是有限的, 在鉆探驗(yàn)證失敗以后,肯定都會面臨“堅(jiān)持或放棄”的抉擇,目前還沒有成熟的方法可以幫助決策者判別哪些項(xiàng)目值得堅(jiān)持,哪些項(xiàng)目應(yīng)盡早放棄。正是由于投資決策的困難,不可避免地會出現(xiàn)因過早放棄而與像OlympicDam、Hemlo 一樣的巨大發(fā)現(xiàn)失之交臂,或因非理性的堅(jiān)持而造成更大的投資損失。
 
  4 應(yīng)對深部找礦挑戰(zhàn)的對策探討
 
  針對深部找礦的困難, 要真正提高深部找礦勘查的成功率,應(yīng)該根據(jù)現(xiàn)有的地質(zhì)科學(xué)、勘查技術(shù)水平和勘查投資的管理體制現(xiàn)狀尋找對策, 目前應(yīng)該從如下5 個方面開展工作。
 
  (1)切實(shí)提高成礦理論的預(yù)測能力
 
  成礦理論的預(yù)測能力不高是制約深部找礦的核心難題。要切實(shí)提高成礦理論的預(yù)測能力,必須針對當(dāng)前科學(xué)界和工業(yè)界在創(chuàng)造和應(yīng)用成礦理論時的種種弊病采取切實(shí)可行的措施, 有效的措施應(yīng)包括如下5 個方面:①不受已有礦床經(jīng)驗(yàn)的約束,從成礦動力學(xué)角度分析成礦的可能性,構(gòu)建成礦理論模式,基于動力學(xué)的成礦理論模式更能揭示成礦的本質(zhì)[2, 12, 21],對成礦動力學(xué)模型的計算模擬不僅可以檢驗(yàn)?zāi)J降目煽啃?,計算所得的流場、運(yùn)動場、溫度場和化學(xué)場等結(jié)果,還可以定量地約束預(yù)測結(jié)論[24-27]。②構(gòu)建成礦模式和地質(zhì)構(gòu)造演化理論模式都不應(yīng)放大單因素的作用,應(yīng)重視系統(tǒng)的非線性效應(yīng)。③不能單純地將預(yù)測結(jié)論基于經(jīng)驗(yàn)?zāi)J降亩ㄐ灶惐韧评恚?應(yīng)重視計算,定性類比推理有較大的隨意性,即類比條件對結(jié)論的約束不嚴(yán)格。利用地理信息系統(tǒng)(GIS)平臺,通過數(shù)據(jù)驅(qū)動和知識驅(qū)動計算方法在三維空間內(nèi)定量確定成礦的最有利部位, 能從推理機(jī)制上提高成礦預(yù)測的合理性和嚴(yán)格性, 從而提高成礦預(yù)測成功的概率[28-29]。④準(zhǔn)確詳細(xì)的野外調(diào)查、鉆孔編錄和地質(zhì)填圖是創(chuàng)造出有實(shí)用成礦理論的基礎(chǔ), 單純依靠“高新技術(shù)”的高成本測試數(shù)據(jù)或依靠新名詞和流行概念的炒作只會產(chǎn)生華而不實(shí)的“玄論”和“空論”,而非實(shí)用的理論[21]。⑤去掉多余的假設(shè),使理論的內(nèi)核盡量簡單化,真正的科學(xué)理論是簡單的,不需要過多的假設(shè)條件, 如果需要附加很多假設(shè)才能解釋已發(fā)現(xiàn)的事實(shí),那就是偽科學(xué),如托勒密的“地心學(xué)說”[21]。
 
  具有預(yù)測能力的成礦理論模式的創(chuàng)造并不一定非要大量高成本的測試數(shù)據(jù), 只要在扎實(shí)的野外地質(zhì)基礎(chǔ)上抓住成礦的主要控制因素, 就可以創(chuàng)造出促成突破性找礦成果的理論模式。安徽銅山銅礦深部找礦實(shí)踐就很好地證明了這一點(diǎn)。始建于1959 年的銅山銅礦是一個淺部礦體已基本開采殆盡的老礦山。2001 年劉亮明①在分析銅山礦田的找礦前景時,發(fā)現(xiàn)銅山銅礦的礦體受與接觸帶套合的斷層的控制,而且礦體的膨大部位是陡傾斜的部位,礦體變小并趨于尖滅的部位是緩傾斜的部位, 考慮到成礦區(qū)域的地質(zhì)背景和地殼演化特征, 提出了接觸帶波狀斷裂的伸展剪切擴(kuò)容構(gòu)造控礦模式(圖2)。2005 年筆者在進(jìn)行銅山銅礦接替資源勘查項(xiàng)目的論證和設(shè)計時,應(yīng)用這一模式進(jìn)行礦體預(yù)測分析,認(rèn)為現(xiàn)有的4 號、29 號等主礦體沿傾向尖滅后,在深部還會尖滅再現(xiàn)。對于這一預(yù)測結(jié)論,在未進(jìn)行任何物化探工作時(物探工作是在鉆探見礦后才進(jìn)行的),就直接設(shè)計了鉆探工程進(jìn)行驗(yàn)證和勘探。鉆探工程的見礦效果非常好,基本與預(yù)測一致,初步控制的銅金屬儲量在13.6×104t 以上,挽救了一個關(guān)閉的礦山[11]。
 
  (2)發(fā)展信息探測技術(shù)的同時重視信息應(yīng)用技術(shù)的創(chuàng)新要克服當(dāng)前地球信息探測技術(shù)在探測深部地質(zhì)方面的不足, 理論上可行的途徑是發(fā)展地球信息探測技術(shù),特別是地球物理信息探測技術(shù)。地球信息探測技術(shù)的發(fā)展應(yīng)該包括2 個方面:①從原理上創(chuàng)新,發(fā)展新的探測技術(shù),包括改進(jìn)和完善已有的技術(shù);②從應(yīng)用方法上創(chuàng)新, 使根據(jù)已有技術(shù)探獲的結(jié)果能得到更加可靠的解釋和應(yīng)用。長期以來,在礦產(chǎn)勘查界有比較強(qiáng)的迷信“高新技術(shù)”的傾向,希望能發(fā)明“萬靈藥式”的技術(shù)“一勞永逸”地解決找礦勘查的所有難題。事實(shí)上,要創(chuàng)造一種實(shí)用的探測新技術(shù)并不容易,創(chuàng)造“萬靈藥式”的技術(shù)更不可能。所以從科學(xué)技術(shù)和礦產(chǎn)勘查的現(xiàn)狀分析, 要推動深部找礦的進(jìn)展,更應(yīng)該重視應(yīng)用方法的創(chuàng)新,因?yàn)椋孩購牡厍蛭锢砑夹g(shù)的發(fā)展歷史來看, 新技術(shù)的創(chuàng)造要比應(yīng)用方法的創(chuàng)新難得多, 而且新技術(shù)不可能馬上帶來找礦發(fā)現(xiàn),相反,應(yīng)用方法的創(chuàng)新卻能馬上帶來新的找礦發(fā)現(xiàn)(圖3);②地表遙測的深部信息與深部礦體之間的關(guān)系往往是非線性的,同樣的信息,不同的應(yīng)用方法會得到截然不同的結(jié)果, 好的應(yīng)用會帶來找礦發(fā)現(xiàn),應(yīng)用得不當(dāng)就會斷送本應(yīng)取得的發(fā)現(xiàn)。Century鉛鋅的發(fā)現(xiàn)就很好地說明了這一點(diǎn)。Century 是澳大利亞的一個超大型鉛鋅銀隱伏礦床(1380×104t鉛鋅、4248 t 銀)。CARE 公司進(jìn)入Century 地區(qū)時,由于目標(biāo)選擇正確, 迅速發(fā)現(xiàn)了高強(qiáng)度的Zn、Pb、Ag 土壤地球化學(xué)異常,但隨后的電磁測量卻未發(fā)現(xiàn)大的低阻異常存在,項(xiàng)目面臨著下馬的危險,只因地質(zhì)學(xué)家堅(jiān)持才使項(xiàng)目繼續(xù)維持。1989 年,CARE 的地質(zhì)師在其西南約8 km 的Watsons 的古采空區(qū)上發(fā)現(xiàn)了類似的地球化學(xué)異常, 并且在其延伸方向用淺鉆打到了隱伏的鉛鋅礦體, 這才下決心在地球化學(xué)異常上打鉆, 迅速打到埋深并不大的大規(guī)模隱伏礦體[18, 30]??梢姼咝驴辈榧夹g(shù)在使用不當(dāng)時不僅不會促進(jìn)找礦發(fā)現(xiàn),還會起相反的作用??梢娂夹g(shù)應(yīng)用創(chuàng)新對深部找礦是多么的重要。
 
  (3)充分利用好每一個深部鉆孔
 
  深部鉆孔不僅是證實(shí)深部礦體必不可少的手段,也是探查深部地質(zhì)情況的最佳工具。由于鉆探是深部找礦中最主要的成本因素, 為實(shí)現(xiàn)以盡可能低的成本查明深部礦產(chǎn)資源的目標(biāo), 能采取的技術(shù)措施包括2 個方面: ①發(fā)展鉆探技術(shù), 提高鉆進(jìn)的速度,降低鉆探的成本;②充分利用好每一個鉆孔,盡可能從單個鉆孔中獲取更多的信息, 減少施工鉆孔的總量。受材料技術(shù)、制造工藝和控制技術(shù)的制約,鉆探技術(shù)本身的發(fā)展難以在短時間內(nèi)取得重大進(jìn)展。而從目前的勘查現(xiàn)狀來分析,充分利用好每一個鉆孔在中國還有相當(dāng)大的潛力, 主要表現(xiàn)在2 個方面:①分枝定向鉆探,可以減少鉆探工作量,安徽冬瓜山銅礦(大于100×104t 銅,埋深約1000 m)的勘查過程中就充分采用了這種技術(shù), 但目前中國很多勘查公司缺乏實(shí)施這類技術(shù)的人才; ②利用深部鉆孔進(jìn)行物化探測量, 可以大大提高深部探測信息的精度,增加礦體預(yù)測的準(zhǔn)確度,減少后續(xù)的無效鉆探。
 
  加拿大Sudbery 鎳礦田近年在深部找礦中取得了重大突破, 其中一個重要的技術(shù)手段就是利用深部鉆進(jìn)行孔中TEM 測量。
 
  (4)建立基于長遠(yuǎn)規(guī)劃的科學(xué)支持的投資決策機(jī)制針對深部找礦勘查的高風(fēng)險性, 要最大限度地規(guī)避風(fēng)險又不至于錯失巨大發(fā)現(xiàn), 正確的對策應(yīng)該是建立基于長遠(yuǎn)規(guī)劃的科學(xué)支持的投資決策管理機(jī)制, 這種投資決策管理機(jī)制應(yīng)該具有如下4 個方面的特征: ①支持的項(xiàng)目應(yīng)該是一個具有科學(xué)依據(jù)的長遠(yuǎn)的規(guī)劃,Olympic Dam 項(xiàng)目的科學(xué)依據(jù)是元古宙基性和超基性火山巖變質(zhì)能形成大規(guī)模的銅礦床。項(xiàng)目歷時達(dá)20 年[20],一般巨大的找礦發(fā)現(xiàn)不可能在短時間內(nèi)取得。②支持的項(xiàng)目應(yīng)該是以尋找大規(guī)模、高品質(zhì)的礦床為目標(biāo),其前提是能在大范圍區(qū)域內(nèi)選擇勘查目標(biāo)區(qū),并且具有強(qiáng)大的財力為后盾。
 
  ③投資決策不能簡單地由行政人員或資金運(yùn)作人員來決定, 要充分尊重一線技術(shù)人員的意見,Hemlo、Olympic Dam 和Century 都是由于地質(zhì)技術(shù)人員的堅(jiān)持才沒有夭折。④決策應(yīng)建立在可靠的勘查模型和勘查數(shù)據(jù)的充分利用的基礎(chǔ)上, 由于深部找礦積累的勘查數(shù)據(jù)(資料)是龐雜的,決策不是由某一個人就能簡單地確定的, 在現(xiàn)代計算機(jī)技術(shù)和信息平臺(GIS 等)的基礎(chǔ)上建立高效的決策支持系統(tǒng)將會大大有助于正確決策的取得。
 
  (5)真正重視人的作用
 
  深部找礦勘查不像“種豆得豆、種瓜得瓜”那么簡單,如何避免“種瓜得豆”這種得不償失的結(jié)果,關(guān)鍵在于負(fù)責(zé)勘查的地質(zhì)技術(shù)人員。因?yàn)椴还軗碛卸嗝聪冗M(jìn)的技術(shù)和理論, 也不管擁有了多么詳細(xì)的地質(zhì)資料, 深部找礦勘查永遠(yuǎn)都需要在地質(zhì)情況不明了的條件下進(jìn)行各種推測, 推測的正確與否將對項(xiàng)目的成功與否起決定性的作用。而這種推測的可靠性在很大程度上取決于推測者所具有的知識水平、思維能力和判斷能力, 因此具有創(chuàng)新能力的高素質(zhì)的地質(zhì)師對項(xiàng)目有著至關(guān)重要的影響, 高水平的勘查隊(duì)伍是找礦勘查項(xiàng)目成功的最重要保證。
 
  基本上所有著名深部找礦的發(fā)現(xiàn)背后都有杰出的地質(zhì)技術(shù)人員的貢獻(xiàn), 銅陵地區(qū)深部發(fā)現(xiàn)的冬瓜山銅礦,常印佛院士功不可沒。錫鐵山礦床深部的找礦成就凝聚了鄧吉牛博士及其所帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)的心血。作為深部找礦最成功的實(shí)例, 即美國SanManuel 礦田發(fā)現(xiàn)的Kalamazoo 隱伏銅礦床(365×104t 銅儲量)和智利北部發(fā)現(xiàn)的Escondida 超大型隱伏銅礦床(2275×104t 銅儲量) 要?dú)w功于著名的地質(zhì)學(xué)家Lowell,他不僅發(fā)現(xiàn)了眾多的礦床,還是斑巖銅礦成礦理論的創(chuàng)始人。
 
  事實(shí)上, 制約中國深部找礦發(fā)現(xiàn)的主要瓶頸不是勘查技術(shù)和勘查資金,而是缺少像Lowell 那樣長期工作在找礦勘查第一線的高水平的地質(zhì)學(xué)家。在中國,地質(zhì)人才主要集中于政府部門、研究院所和大專院校,從事管理和研究工作,而不是在勘查一線從事實(shí)際的找礦勘查工作; 而在一線工作的地質(zhì)人員大多水平有待提高,更重要的是,他們?nèi)狈?jīng)常性的培訓(xùn)機(jī)會,也很難參與國際性的學(xué)術(shù)交流,知識更新慢[35]。真正重視人的作用就要從機(jī)制上保證真正有水平、有責(zé)任心的地質(zhì)學(xué)家能滿懷熱情、扎扎實(shí)實(shí)地工作在勘查一線, 唯有這樣才有可能使中國深部找礦達(dá)到世界先進(jìn)水平。
 
  5 結(jié)論
 
  深部找礦是現(xiàn)代找礦勘查的重要方向, 由于勘查目標(biāo)和勘查環(huán)境的特殊性,深部找礦對地質(zhì)理論、勘查技術(shù)和投資決策有更高的要求, 也面臨著更大的困難。從中國的現(xiàn)狀分析,制約深部找礦勘查的主要難題是:①成礦理論缺乏足夠的預(yù)測能力;②地質(zhì)構(gòu)造理論推斷深部地質(zhì)構(gòu)造格架及其演化歷程帶有比較大的不確定性; ③傳統(tǒng)地質(zhì)思維難以適應(yīng)復(fù)雜的非線性系統(tǒng); ④遙測信息的多解性制約了對深部地質(zhì)的了解; ⑤鉆探仍是控制勘查成本的關(guān)鍵性因素;⑥避免投資決策管理的失誤并不容易。面對這些難題,可以采取的對策有:①切實(shí)提高成礦理論的預(yù)測能力; ②發(fā)展信息探測技術(shù)的同時重視信息應(yīng)用的創(chuàng)新;③充分利用好每一個深部鉆孔;④建立基于長遠(yuǎn)規(guī)劃的科學(xué)支持的投資決策管理機(jī)制; ⑤真正重視人的作用。
 
  致謝:本文是筆者近10 年來在安徽銅陵地區(qū)進(jìn)行深部找礦研究中思考的有關(guān)問題的一個總結(jié),部分內(nèi)容在合肥全國深部找礦工作研討會上報告過,也曾與常印佛院士進(jìn)行過交流。感謝銅陵有色金屬集團(tuán)控股有限公司的一貫支持, 感謝常印佛院士的寶貴意見, 感謝澳大利亞CSIRO、James Cook 大學(xué)的Economic Research Unit 及Nick Oliver 教授提供了非常有用的資料。