李尚啟，朱小平，謝家濤，李俊濤

(1．吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，吉林長(zhǎng)春130061;2．湖北省地質(zhì)局第八地質(zhì)大隊(duì)，湖北襄陽(yáng)441000)

綜合信息礦產(chǎn)預(yù)測(cè)理論在危機(jī)礦山資源預(yù)測(cè)中的運(yùn)用

李尚啟1，朱小平2，謝家濤2，李俊濤2

(1．吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，吉林長(zhǎng)春130061;2．湖北省地質(zhì)局第八地質(zhì)大隊(duì)，湖北襄陽(yáng)441000)

綜合信息礦產(chǎn)預(yù)測(cè)理論是一種新的礦產(chǎn)預(yù)測(cè)理論，其目前在國(guó)內(nèi)危機(jī)礦山資源預(yù)測(cè)與評(píng)價(jià)領(lǐng)域的應(yīng)用較為廣泛。其中，危機(jī)礦山指的是保有工業(yè)儲(chǔ)量與遠(yuǎn)景儲(chǔ)量的正常生產(chǎn)年數(shù)低于5年的礦山。在實(shí)際應(yīng)用中，通過(guò)在危機(jī)礦山資源預(yù)測(cè)中運(yùn)用綜合信息礦產(chǎn)預(yù)測(cè)理論，有助于找尋難識(shí)別和深部隱伏的礦床，從而實(shí)現(xiàn)綜合研究成礦單元信息變量及優(yōu)選最佳礦床靶區(qū)。

綜合信息礦床預(yù)測(cè);危機(jī)礦山;成礦模型

礦產(chǎn)資源是一種一次資源，其具有稀缺性、多用途性和不可再生性等特點(diǎn)，這便決定了其在保證國(guó)家國(guó)防安全和經(jīng)濟(jì)安全中的重要地位。但在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的大背景下，我國(guó)礦產(chǎn)資源供應(yīng)短缺的局面越發(fā)明顯，其中錳礦的對(duì)外依存度達(dá)65%。另?yè)?jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)探明的錳礦資源儲(chǔ)量較少及其自給率不足70%，這表明國(guó)內(nèi)錳礦正在步入危機(jī)礦山行列。因此，為了探尋錳礦山外圍及其深部可開(kāi)發(fā)利用的礦床及延長(zhǎng)礦山的服役年限，將綜合信息礦產(chǎn)預(yù)測(cè)理論引入危機(jī)礦山資源預(yù)測(cè)中極為必要［1-2］。下面，筆者首先介紹危機(jī)礦山與綜合信息礦產(chǎn)預(yù)測(cè)理論的相關(guān)知識(shí)，然后再進(jìn)一步討論綜合信息礦產(chǎn)預(yù)測(cè)理論在危機(jī)礦山資源預(yù)測(cè)中的運(yùn)用。

1 危機(jī)礦山

危機(jī)礦山是一類(lèi)由于資源短缺等而難以滿(mǎn)足正常生產(chǎn)或面臨停產(chǎn)閉坑的礦山，且一般將保有工業(yè)儲(chǔ)量+遠(yuǎn)景儲(chǔ)量的正常生產(chǎn)年數(shù)低于5年的礦山視為危機(jī)礦山。針對(duì)危機(jī)礦山，其在資源開(kāi)發(fā)上具有如下優(yōu)勢(shì):a礦產(chǎn)資源已知，國(guó)有老礦山普遍具有采易棄難、采富棄貧和采礦品種單一等特點(diǎn)，則都在采礦場(chǎng)中遺存有貯礦、殘礦和貧礦，而其中包含的財(cái)富不可估量;b新資源開(kāi)發(fā)，據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)約80%的有色礦床都存有共伴生元素，但老礦山的開(kāi)發(fā)程度普遍較低，且多以老采區(qū)為開(kāi)發(fā)重點(diǎn)，而未勘探礦區(qū)深部、邊緣的資源及未驗(yàn)證邊遠(yuǎn)控礦鉆孔，因此重視對(duì)老礦山的深部和邊緣進(jìn)行找礦變得尤其重要;c可再利用資源，通過(guò)將采、選、冶技術(shù)引入老礦山中，可再開(kāi)發(fā)利用先前的廢棄礦物、難選礦物和貧礦;d老礦山的井巷與配套設(shè)施都較為完備，且還具備一定數(shù)量的人才隊(duì)伍，這對(duì)控制新項(xiàng)目的投資具有重要意義。可見(jiàn)，重視對(duì)危機(jī)礦山資源的預(yù)測(cè)具有可觀價(jià)值。

據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局和海關(guān)總署的數(shù)據(jù)，我國(guó)2011年1～11月的錳礦產(chǎn)量與消費(fèi)量統(tǒng)計(jì)如表1所示。

從表1可知，我國(guó)錳礦的保證度為350萬(wàn)t÷ 1 555．7萬(wàn)t×100%≈22．5%，表明我國(guó)錳礦資源的形勢(shì)非常嚴(yán)峻，外加地質(zhì)找礦的難度越來(lái)越大及錳礦探明儲(chǔ)量的增速較緩，因此迫切需要運(yùn)用先進(jìn)的找礦技術(shù)和成礦理論來(lái)進(jìn)行危機(jī)礦山資源預(yù)測(cè)，以充分發(fā)揮危機(jī)礦山中蘊(yùn)藏的財(cái)富［3-4］。在這一背景下，將綜合信息礦產(chǎn)預(yù)測(cè)理論引入危機(jī)礦山資源預(yù)測(cè)中變?yōu)橛葹橹匾?/p>

2 綜合信息礦產(chǎn)預(yù)測(cè)理論

綜合信息礦產(chǎn)預(yù)測(cè)是運(yùn)用遙感地質(zhì)、地球化學(xué)、地球物理和地質(zhì)等方法來(lái)反映目標(biāo)礦床的分布規(guī)律、成因及控礦因素，從而預(yù)測(cè)目標(biāo)礦產(chǎn)資源體［5］。據(jù)此，綜合信息礦產(chǎn)預(yù)測(cè)理論包括:a出發(fā)點(diǎn)是從礦產(chǎn)成礦的預(yù)測(cè)宏觀結(jié)構(gòu)上優(yōu)化礦產(chǎn)預(yù)測(cè)系統(tǒng);b核心思想是通過(guò)解譯遙感、化探、物探和地質(zhì)等綜合信息來(lái)找出礦床的成礦規(guī)律，用以指導(dǎo)礦產(chǎn)資源開(kāi)采工作的開(kāi)展;c理論要點(diǎn)包括:通過(guò)解譯綜合信息和繪制礦產(chǎn)預(yù)測(cè)圖來(lái)找出控礦信息，并將單一信息的多解性排除;在控礦條件下，通過(guò)建立找礦模型來(lái)預(yù)測(cè)出找礦靶區(qū);采用定性與定量結(jié)合的方法，通過(guò)合理轉(zhuǎn)換直接與間接找礦信息來(lái)預(yù)測(cè)礦產(chǎn)。簡(jiǎn)而言之，綜合信息礦產(chǎn)預(yù)測(cè)是在找礦模型基礎(chǔ)上，運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)和建立數(shù)學(xué)模型來(lái)找出礦產(chǎn)地質(zhì)資料中的成礦信息，從而實(shí)現(xiàn)立體化預(yù)測(cè)礦產(chǎn)資源［6］。但綜合信息礦產(chǎn)預(yù)測(cè)的側(cè)重點(diǎn)是定位預(yù)測(cè)，則其提供的普查勘探靶區(qū)對(duì)靶區(qū)查證尤為關(guān)鍵，特別是其在預(yù)測(cè)難識(shí)別或隱伏性礦產(chǎn)資源中的優(yōu)勢(shì)凸顯了其在危機(jī)礦山資源預(yù)測(cè)中的運(yùn)用價(jià)值［7］。

3 危機(jī)礦山資源預(yù)測(cè)中的運(yùn)用

根據(jù)危機(jī)礦山及綜合信息礦產(chǎn)預(yù)測(cè)理論的相關(guān)知識(shí)，可從如下方面來(lái)分析綜合信息礦床預(yù)測(cè)理論在危機(jī)礦山資源預(yù)測(cè)中的運(yùn)用。

1)編制危機(jī)礦山地質(zhì)圖

礦山地質(zhì)圖作為礦山企業(yè)的設(shè)計(jì)總圖，不得在編制時(shí)遺漏難識(shí)別或隱伏性的礦床資源，且一旦礦山地質(zhì)圖出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，其將可能引起礦產(chǎn)資源浪費(fèi)。據(jù)此，在編制危機(jī)礦山地質(zhì)圖時(shí)，首先，應(yīng)對(duì)比分析礦床的勘探與開(kāi)采資料，其中包括礦床與礦體分布的規(guī)律，從而獲得難識(shí)別或隱伏性礦床的分布規(guī)律;然后，再在GIS平臺(tái)上，編制危機(jī)礦山的數(shù)字地質(zhì)圖，如坑內(nèi)外地質(zhì)聯(lián)系圖等，用以反映危機(jī)礦山在三維立體空間中的分布特征。

2)編制地球物理解譯圖

根據(jù)礦床的地球物理和地質(zhì)特性，在綜合信息礦產(chǎn)預(yù)測(cè)軟件系統(tǒng)中編制地球物理解譯圖，具體要點(diǎn)如下:a參考地面大比例尺重磁資料來(lái)進(jìn)行物探立體填圖;b對(duì)配礦、儲(chǔ)礦和導(dǎo)礦進(jìn)行推導(dǎo)和解釋;c圈定礦床的隱伏性巖體，并對(duì)其地下形態(tài)進(jìn)行深入研究，同時(shí)推導(dǎo)礦(化)體在一定條件下的形態(tài)、產(chǎn)狀和埋深及圈定其礦化蝕變帶;d提取高度不同的平面的剩余場(chǎng)，并深入研究某一巖性或?qū)游坏南嚓P(guān)礦產(chǎn);e運(yùn)用物探的立體填圖與高頻地震或電法結(jié)合的方法，找出礦山深部的找礦標(biāo)志與控礦因素，并將其集成為相應(yīng)的地球物理信息，用以指導(dǎo)找礦工作的開(kāi)展;f針對(duì)礦區(qū)的外圍空間，首先在近地表通過(guò)異常查證來(lái)進(jìn)行直接找礦，即深入研究與礦床直接相關(guān)且與圍巖的物性差異較為明顯的局部異常，并對(duì)較臨近處進(jìn)行井中物探，其次再根據(jù)近礦圍巖的蝕變與礦化特性及直接控礦因素，對(duì)與物探線(xiàn)環(huán)構(gòu)造關(guān)聯(lián)的間接找礦標(biāo)志進(jìn)行研究，從而提取危機(jī)礦山外圍的地球物理空間信息。

3)創(chuàng)建綜合信息找礦模型

綜合信息找礦模型是一種由若干礦產(chǎn)資源體組成的統(tǒng)計(jì)性模型，其中礦產(chǎn)資源體分為礦體、礦床、礦田和礦床密集區(qū)等等級(jí)，因此不同等級(jí)所對(duì)應(yīng)的找礦模型并非確定性模型，而是統(tǒng)計(jì)性模型。針對(duì)綜合信息找礦模型的創(chuàng)建，其是利用地質(zhì)解譯子系統(tǒng)中的預(yù)測(cè)模型管理模塊和字典庫(kù)管理模型來(lái)創(chuàng)建預(yù)測(cè)礦種(如錳礦)的地質(zhì)模型。據(jù)此，綜合信息找礦模型的基礎(chǔ)是地質(zhì)信息，即:研究遙感、地球化學(xué)、地球物理和地質(zhì)信息間的轉(zhuǎn)換規(guī)律，并依靠間接信息來(lái)尋找難識(shí)別或隱伏性礦床資源體，從而實(shí)現(xiàn)找礦的目的。

4)選擇定量預(yù)測(cè)數(shù)學(xué)模型

定量預(yù)測(cè)數(shù)學(xué)模型的選擇是為了選出最佳的礦床和礦體靶區(qū)，即根據(jù)成礦、統(tǒng)計(jì)與資源預(yù)測(cè)的任務(wù)和地質(zhì)特性來(lái)進(jìn)行選擇，具體包括如下數(shù)學(xué)模型:a在綜合信息成礦預(yù)測(cè)圖系中，數(shù)學(xué)模型的任務(wù)是處理重磁資料數(shù)據(jù)，其中包括垂向二階導(dǎo)數(shù)、水平一階導(dǎo)數(shù)、延拓和化極的位場(chǎng)變化;b在創(chuàng)建綜合信息找礦模型時(shí)，數(shù)學(xué)模型主要運(yùn)用聚類(lèi)分析法來(lái)分類(lèi)研究礦產(chǎn)資源體、地質(zhì)體的集合;c統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)數(shù)學(xué)模型，其中用到的地質(zhì)數(shù)據(jù)為混合變量;d礦產(chǎn)資源預(yù)測(cè)數(shù)學(xué)模型，其中用到的是上升有序變量數(shù)學(xué)模型，即其研究的重點(diǎn)是礦產(chǎn)資源體的變富與變大。

4 危機(jī)礦山資源預(yù)測(cè)

危機(jī)礦山資源預(yù)測(cè)的核心思想是就礦找礦，即增加礦山的保有儲(chǔ)量及預(yù)測(cè)老礦山礦區(qū)深部或外圍的工業(yè)礦體，具體可將綜合信息礦產(chǎn)預(yù)測(cè)理論運(yùn)用其中，即:在綜合信息礦產(chǎn)預(yù)測(cè)理論的指導(dǎo)下，從地質(zhì)演化的方面及按礦產(chǎn)資源體與地質(zhì)體綜合解釋遙感、地球化學(xué)、地球物理和地質(zhì)信息，同時(shí)從三維空間的創(chuàng)建方面來(lái)對(duì)控礦因素與礦床成因進(jìn)行分析，以探明礦體與礦床在空間上的分布規(guī)律，從而創(chuàng)建綜合信息找礦模型，用以指導(dǎo)對(duì)深部難識(shí)別礦體和隱伏性礦體進(jìn)行立體預(yù)測(cè)［8］。在危機(jī)礦山的研究中，工作區(qū)主要分為礦區(qū)和礦區(qū)外圍。其中，礦區(qū)的勘探、開(kāi)采工程具有控制程度和地質(zhì)工作程度高的特點(diǎn)，則其提供的三維空間成礦信息十分豐富，且可通過(guò)勘探、普查找礦和開(kāi)采綜合測(cè)量等來(lái)獲取齊全的成礦信息。鑒于典型工業(yè)礦體和礦床的規(guī)模不一，則在運(yùn)用大比例尺定量預(yù)測(cè)危機(jī)礦山時(shí)，應(yīng)將信息的齊全性考慮其中，這是判斷預(yù)測(cè)成效的關(guān)鍵。對(duì)此，首先，應(yīng)運(yùn)用綜合信息礦產(chǎn)預(yù)測(cè)軟件來(lái)二次開(kāi)發(fā)大比例尺的遙感、化探、物探和地質(zhì)等資料，并據(jù)此編制綜合信息解譯圖;其次，應(yīng)在成礦模式下，創(chuàng)建綜合信息成礦模型;最后以控礦綜合信息異常為依據(jù)來(lái)規(guī)劃成礦信息綜合異常統(tǒng)計(jì)單元，并綜合研究每一單元成礦信息的變量及選擇與大比例尺精度相適應(yīng)的定量預(yù)測(cè)數(shù)學(xué)模型，從而選出最佳的礦體與礦床靶區(qū)［9］。

應(yīng)用表明，礦體和礦床靶區(qū)定量預(yù)測(cè)可使綜合信息礦產(chǎn)預(yù)測(cè)的系統(tǒng)性更強(qiáng)，而通過(guò)運(yùn)用大比例尺來(lái)對(duì)剖面進(jìn)行地質(zhì)測(cè)量、電法測(cè)量、高精度重磁測(cè)量及巖石地球構(gòu)造化探測(cè)量及礦化綜合測(cè)量微量信息等，可保證定量提取綜合成礦信息的全面性和系統(tǒng)性，同時(shí)還可給出化探與物探的定性及精確定位物探正、反演空間的相互關(guān)系。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上，錳礦及其化合物是一種重要的礦產(chǎn)資源，其在鋼鐵工業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用尤其普遍，占比約為90%～95%及其主要用作煉鋼或煉鐵過(guò)程中的脫硫劑和脫氧劑。但目前，錳礦及其化學(xué)物的保證度很低，因此應(yīng)在危機(jī)礦山資源預(yù)測(cè)中投入更大的關(guān)注。對(duì)此，本文結(jié)合危機(jī)礦山與綜合信息礦產(chǎn)預(yù)測(cè)理論的相關(guān)知識(shí)，淺析了綜合信息礦產(chǎn)預(yù)測(cè)理論在危機(jī)礦山資源預(yù)測(cè)中的運(yùn)用，以期找到新的礦產(chǎn)資源，從而延長(zhǎng)礦山的服役年限。但在危機(jī)礦山資源預(yù)測(cè)中，需集中全力解決如下問(wèn)題:a找尋新的礦種和礦床類(lèi)型，即不同礦種和礦床類(lèi)型具有共生性，則極有可能在危機(jī)礦山周?chē)牧Ⅲw空間中找到新的礦種和礦床類(lèi)型;b圈定新礦體，即在礦床勘探階段，主要根據(jù)地表礦床的地質(zhì)研究來(lái)圈定礦體，則存在一定的局限性，則從這一角度出發(fā)，便可找到新礦種或礦床類(lèi)型;c全面預(yù)測(cè)難識(shí)別或隱伏性礦產(chǎn)，即立體預(yù)測(cè)危機(jī)礦山資源，并運(yùn)用先進(jìn)的技術(shù)方法來(lái)獲取找礦信息，同時(shí)深入研究微觀標(biāo)識(shí)及創(chuàng)建三維地質(zhì)找礦模型?？傊瑢⒕C合信息礦床預(yù)測(cè)理論引入危機(jī)礦山資源預(yù)測(cè)中是時(shí)代發(fā)展的要求，值得重視。

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A Comprehensive Information Prognosis Theory to Predict the Application of Resources in Crisis Mines

LI Shangqi1，ZHU Xiaoping2，XIE Jiatao2，LI Juntao2
(1．College of Earth Science，Jilin University，Changchun，Jilin 130061，China; 2．Hubei Geological Survey Geological Brigade 8，Xiangyang，Hubei 441000，China)

The comprehensive information theory for mineral resources prediction is a kind of new mineral prediction theory．Its current resources crisis mines in China have been widely applied in the field of prediction and evaluation．Among them，the crisis mines refers to normal production and number of the industrial reserves and prospective reserves less than 5 years of mine．In practice，through the resources crisis mines prediction on basis of the theory of comprehensive information prognosis，it helps to find difficult to identify and deep concealed ore deposits to realize comprehensive study in metallogenic unit information variable and the best target．

Integrated information deposits prediction;Crisis mine;Metallogenic model

P612;F426．1

B

10．14101/j．cnki．issn．1002－4336．2017．01．016

2016－12－12

李尚啟(1990－)，男，山西應(yīng)縣人，在讀研究生，研究方向:礦產(chǎn)勘查，手機(jī):18243086501，E-mail:349966977@qq．com．