1.1.1危機(jī)礦及老礦山深部找礦研究意義

1.1.1 危機(jī)礦及老礦山深部找礦研究意義

國(guó)內(nèi)外已有礦山的勘探開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)表明,已有礦山深邊部存在巨大的資源潛力,歷來(lái)都是礦業(yè)公司找礦勘探的重要目標(biāo)區(qū),是新增資源量的主要途徑(彭省臨,2004)。盡管危機(jī)礦山及老礦山深邊部具有巨大的資源潛力,但必須看到,深部潛在資源的尋找面臨著巨大的困難和風(fēng)險(xiǎn),這是由老礦山具有勘探開(kāi)發(fā)程度高、預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)及找礦向深部三維空間發(fā)展、礦山生產(chǎn)對(duì)物化探異常信息產(chǎn)生干擾等固有特點(diǎn)所決定的:(1)危機(jī)礦山及老礦山的研究、勘探和開(kāi)發(fā)程度較高,地表和淺部易于發(fā)現(xiàn)的礦產(chǎn)資源已基本被開(kāi)發(fā)完畢,預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)對(duì)象以深部和外圍隱伏礦及難識(shí)別礦為主,同時(shí),礦山生產(chǎn)對(duì)物化探方法及異常(如礦山生產(chǎn)電力和巷道設(shè)施對(duì)電法探礦的干擾、土壤和水污染對(duì)地化探測(cè)的干擾等),傳統(tǒng)預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)缺少可供有效利用的地表指示標(biāo)志及直接利用的找礦信息;(2)預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)工作的范圍相對(duì)狹小,預(yù)測(cè)必須在三維空間范圍內(nèi)展開(kāi),這與傳統(tǒng)的以二維平面延伸為主的區(qū)域性評(píng)價(jià)的工作空間有很大的差別,傳統(tǒng)的預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)技術(shù)與方法不能適應(yīng)向三維空間展開(kāi)的要求;(3)危機(jī)礦山及老礦山在歷年的勘探和開(kāi)發(fā)過(guò)程中,積累了大量甚至海量的與地質(zhì)礦產(chǎn)相關(guān)的礦床勘探、生產(chǎn)地質(zhì)等基礎(chǔ)資料,這些資料是礦山多年積累的寶貴的數(shù)據(jù)財(cái)富,是開(kāi)展進(jìn)一步預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)和二輪找礦工作的基礎(chǔ),但傳統(tǒng)預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)方法對(duì)歷史地質(zhì)資料尤其是對(duì)歷年的地質(zhì)勘探與生產(chǎn)地質(zhì)資料利用不充分,難以滿足危機(jī)礦山深邊部找礦的精密空間定位的要求。因此,采用適合危機(jī)礦山找礦特點(diǎn)的預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)新方法,是老礦山深邊部資源評(píng)價(jià)找礦取得突破的關(guān)鍵。

自20世紀(jì)80年代以來(lái),通過(guò)面向危機(jī)礦山深邊部找礦的預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)新方法的研究與實(shí)踐(彭省臨等,2004),發(fā)展出了適合于危機(jī)礦山深邊部找礦的“隱伏礦體立體定量預(yù)測(cè)”新方法(毛先成、陳國(guó)珖,1988a,1988b;Mao,1991;毛先成、戴塔根等,2006,2009,2010)。該方法屬于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)與知識(shí)驅(qū)動(dòng)相結(jié)合的三維定量評(píng)價(jià)方法,它強(qiáng)調(diào)預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)的客觀化、精細(xì)化、三維化和定量化,以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的三維、定量、非線性建模為核心技術(shù),追求礦化定位機(jī)制內(nèi)在規(guī)律的探尋和三維空間中精細(xì)的定量預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)。隱伏礦體立體定量預(yù)測(cè)把礦山歷年積累的地質(zhì)、勘探和生產(chǎn)方面的地質(zhì)資料及以這些地質(zhì)數(shù)據(jù)為內(nèi)涵的綜合地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)作為預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)的數(shù)據(jù)前提,可充分挖掘和提取隱含在綜合地質(zhì)資料與數(shù)據(jù)中的成礦信息,保證建立的預(yù)測(cè)模型是客觀的、定量的和三維的。隱伏礦體立體定量預(yù)測(cè)較好地解決了直接指示信息少、干擾大、向三維空間發(fā)展、資料挖掘不充分等固有問(wèn)題,適應(yīng)危機(jī)礦山及老礦山深邊部找礦的新需要,是老礦山深邊部找礦取得突破的有效方法。

本研究針對(duì)危機(jī)礦山及老礦山深部找礦預(yù)測(cè)的上述問(wèn)題,在多年開(kāi)展隱伏礦體立體定量預(yù)測(cè)探索性研究的基礎(chǔ)上,結(jié)合國(guó)家“十一五”科技支撐計(jì)劃課題“銅陵地區(qū)危機(jī)銅礦山大比例尺定位預(yù)測(cè)技術(shù)示范研究”(課題編號(hào):2006BAB01B07)、國(guó)家973計(jì)劃前期研究專(zhuān)項(xiàng)課題“危機(jī)礦山接替資源大比例尺定位預(yù)測(cè)基礎(chǔ)研究”(課題編號(hào):2007CB416608)和銅陵有色金屬集團(tuán)股份有限公司校企合作科研課題“銅陵地區(qū)鳳凰山銅礦深邊部隱伏礦體立體定量預(yù)測(cè)”,以安徽銅陵銅多金屬礦集區(qū)內(nèi)資源緊缺的鳳凰山礦田為研究基地,通過(guò)三維地質(zhì)建模(3DGM)及三維可視化技術(shù)的引入,研究探索隱伏礦體立體定量預(yù)測(cè)的三維化和可視化技術(shù),重點(diǎn)突破成礦信息三維提取等關(guān)鍵技術(shù),形成隱伏礦體三維可視化預(yù)測(cè)的理論與方法體系,實(shí)現(xiàn)危機(jī)礦山深邊部資源的三維可視化預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)(毛先成、鄒艷紅、陳進(jìn)等,2010)。在找礦實(shí)踐上,本研究的實(shí)施,完成了鳳凰山銅礦深邊部資源的三維可視化定位定量預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)工作,不僅可以幫助準(zhǔn)確地查明鳳凰山銅礦深邊部的資源潛力和實(shí)現(xiàn)深邊部找礦的快速有效突破,還可為銅陵地區(qū)其他礦山的資源評(píng)價(jià)與找礦工作提供示范,對(duì)銅陵有色公司資源控制戰(zhàn)略的實(shí)施具有重要的意義。

1.1.2危機(jī)礦及老礦山深部找礦國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

隨著人類(lèi)社會(huì)對(duì)礦產(chǎn)資源需求的不斷發(fā)展,找礦工作已由地表礦、淺部礦、易識(shí)別礦轉(zhuǎn)向?qū)ふ译[伏礦、難識(shí)別礦,找礦勘探的難度日益增大,礦產(chǎn)勘查的成功率越來(lái)越依賴(lài)于深入的成礦規(guī)律研究和科學(xué)的礦產(chǎn)資源預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)理論與方法。礦產(chǎn)資源預(yù)測(cè)與評(píng)價(jià)經(jīng)過(guò)約50年的發(fā)展,經(jīng)歷了起步、發(fā)展和成熟等階段后,目前已進(jìn)入科學(xué)化、定量化和數(shù)字化階段。

在起步和發(fā)展階段,許多地質(zhì)學(xué)家主要從資源總量評(píng)價(jià)、遠(yuǎn)景區(qū)評(píng)價(jià)、評(píng)價(jià)方法、計(jì)算機(jī)程序等方面進(jìn)行了開(kāi)創(chuàng)性的理論研究和應(yīng)用工作(Allaisetal.,1957;Slicheretal.,1960;Harrisetal.,1970;Barryetal.,1970;Sincairetal.,1970;Agterbergetal.,1971;Griffiths,1975;Singer,1976;McCammon,1976),在此基礎(chǔ)上,逐步形成了較完善的礦產(chǎn)資源定量評(píng)價(jià)系列理論和方法,突出的代表性成果是國(guó)際地科聯(lián)IGCP98專(zhuān)題推出的6種礦產(chǎn)資源定量預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)方法:國(guó)際國(guó)內(nèi)廣泛推廣應(yīng)用的礦床統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)理論及方法(Agterberg,1974;Zhao1992;趙鵬大等,1994)、美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局倡導(dǎo)的“三部式”資源評(píng)價(jià)法(Singer,1993)、我國(guó)學(xué)者提出的綜合信息預(yù)測(cè)(王世稱(chēng)等,1989,2000)和致礦地質(zhì)異常預(yù)測(cè)方法(趙鵬大等,1991,1993)。

自20世紀(jì)90年代開(kāi)始,隨著GIS空間信息技術(shù)的發(fā)展,礦產(chǎn)資源預(yù)測(cè)與評(píng)價(jià)進(jìn)入數(shù)字化階段,形成了以空間數(shù)據(jù)庫(kù)和GIS空間分析為技術(shù)支撐、以“多元地學(xué)空間數(shù)據(jù)集成—多元成礦信息提取與融合—礦產(chǎn)資源潛力制圖”為核心流程的礦產(chǎn)資源數(shù)字化預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)方法體系(Bonham-Carteretal.,1990;Katzetal.,1991;Renczetal.,1994;Knox-Robinsonetal.,1997;Chengetal.,1999;Harrisetal.,2000,2006;Asadietal.,2001;Chenetal.,2004;Zhouetal.,2007;Carranzaetal.,2008;Cassardetal.,2008;池順都等,1999;肖克炎等,2000;王全明等,2001;葉天竺等,2007),其理論和方法日趨完善和實(shí)用。

上述理論和方法,尤其是基于GIS技術(shù)的礦產(chǎn)資源定量評(píng)價(jià)方法,已成為目前開(kāi)展礦產(chǎn)資源與評(píng)價(jià)的主流方法而廣泛應(yīng)用于區(qū)域礦產(chǎn)資源遠(yuǎn)景預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)工作中。但上述方法在應(yīng)用于危機(jī)礦山深部找礦預(yù)測(cè)時(shí),由于需要向深部三度空間發(fā)展,會(huì)遇到礦產(chǎn)資源預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)的三維空間問(wèn)題,即無(wú)論是預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)范圍,還是評(píng)價(jià)模型及評(píng)價(jià)結(jié)果等,都不得不考慮真三維空間的要求。上述礦產(chǎn)資源定量評(píng)價(jià)方法形成和發(fā)展主要源于中小比例尺的全球性和區(qū)域性礦產(chǎn)預(yù)測(cè)評(píng)價(jià),且其賴(lài)以依靠的GIS技術(shù)及軟件仍然屬于2維或2.5維的,因而,尚不能完全適應(yīng)和滿足危機(jī)礦山和老礦山可接替資源找礦向深邊部三度空間發(fā)展的要求。為了將礦產(chǎn)資源定量評(píng)價(jià)理論和方法有效地應(yīng)用于危機(jī)礦山和老礦山深部找礦預(yù)測(cè),需要對(duì)上述理論和方法進(jìn)行三維空間擴(kuò)展或改造,以便滿足礦山真三維空間下的隱伏礦體立體定位定量預(yù)測(cè)要求。

自20世紀(jì)90年代以來(lái),由于計(jì)算機(jī)進(jìn)行三維數(shù)據(jù)處理和表達(dá)能力的大幅度提高,真三維空間下的地質(zhì)建模理論、方法和軟件得到了飛速發(fā)展并已進(jìn)入實(shí)用化階段(Turner,1992;Houlding,1992,1994;Fisheretal.,1992;Mooreetal.,2001;Sirakovaetal.,2002;Wuetal.,2003;Wu,2004;Gongetal.,2004;Arensetal.,2005)。其中,最引人矚目的成果集中體現(xiàn)在:(1)北大西洋公約組織(NATO)和美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局(USGS)聯(lián)合資助的“地學(xué)信息系統(tǒng)三維建?！备呒?jí)研究專(zhuān)題討論會(huì)(ARW)的論文集(TurnerAK等);(2)HouldingSM的研究成果及其專(zhuān)著“3DGeoscienceModelling,ComputertechniquesforGeologicalCharacterization”(三維地學(xué)建?！刭|(zhì)描述的計(jì)算機(jī)技術(shù))。HouldingSM將地質(zhì)三維數(shù)據(jù)模型概括為孔數(shù)據(jù)、圖件數(shù)據(jù)、體元數(shù)據(jù)和三維格網(wǎng)數(shù)據(jù),三維地質(zhì)建模即地質(zhì)描述可用以這些數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)流來(lái)表示,而著名的Lynx軟件就是基于該理論實(shí)現(xiàn)的。隨著三維地質(zhì)建模理論的推廣和三維建模市場(chǎng)需求的增長(zhǎng),逐步產(chǎn)生形成了三維地質(zhì)建模的商用礦業(yè)軟件,著名的商用礦業(yè)軟件主要有加拿大KirkhamGeosystems公司的MicroLynx+系統(tǒng)、英國(guó)Datamine公司的Studio系統(tǒng),澳大利亞Maptek公司的Vulcan系統(tǒng)、澳大利亞Micromine公司的MicroMine系統(tǒng)、澳大利亞SurpacMinex公司的SurpacVision系統(tǒng)、法國(guó)Nancy地質(zhì)學(xué)校的GoCAD、美國(guó)DynamicGraphics公司的EarthVision等。三維地質(zhì)建模(3DGM)技術(shù)的實(shí)用化,為礦產(chǎn)資源定量評(píng)價(jià)的三維化和可視化奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

針對(duì)礦區(qū)深邊部隱伏礦體預(yù)測(cè)和危機(jī)礦山深邊部可接替資源找礦對(duì)預(yù)測(cè)方法與成果的真三維要求問(wèn)題,毛先成等(1988a,1988b,1991,2006,2009,2010)將傳統(tǒng)的礦產(chǎn)資源定量評(píng)價(jià)方法與地質(zhì)三維建模技術(shù)結(jié)合起來(lái),在湖南香花嶺錫礦、湖南清水塘鉛鋅礦、廣西大廠錫礦等開(kāi)展了深邊部隱伏礦體立體定量預(yù)測(cè)研究等探索性工作。目前,已初步實(shí)現(xiàn)了隱伏礦體的三維可視化預(yù)測(cè)(毛先成、鄒艷紅、陳進(jìn)等,2010)。