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    找礦技術方法和地質信息處理

    自80 年代以來,礦產地質勘查工作轉移到以尋找隱伏礦為主的新階段。如何正確選用和發展地球物理、地球化學勘查技術方法和將大量的地質物化探數據以及衛星遙感資料進科學、快速處理,提取有用信息,是勘查界極為關注的研究領域。據此,我院(所)找礦技術方法和地質信息處理研究,除完成國家科技攻關項目外,還取得以下顯著的科研成果。

     

    1. 地球物理勘查技術方法

    80 年代初期,應用物探磁法研究隱伏地質構造與成礦預測。針對數據處理和推斷解釋的理論性問題,設立了3 個專題,方法理論研究取得突破進展。一是“磁各向異性條件下的磁法勘探正問題及求解方法”,其成果發表在《地球物理學報》(1983 年第l 期);二是“重磁異常正反演及變換中五個問題的研究;三是“計算復雜三度體磁異常邊界元—有限元法”,發表在《地球物理學報》(1985 年第5 期)。這3 個成果,在80年代中期處于國內領先水平,在磁法數據處理和高校教材被廣泛應用。90 年代初期,在微機上建立“重、磁異常處理及解釋系統”,具有功能多、方法新及使用方便的特點,應用在內蒙大井地區重、磁異常處理解釋,取得明顯的找礦效果。

    物探電法研究,“七五”期間開展了“頻譜激電法在黃山銅鎳礦區尋找盲礦及評價巖體含礦性的應用研究”、“激電二次場時間特征在異常區分中的應用研究”、“可控源音頻大地電磁相應參數異常解釋方法”和"八五”期間承擔國家自然科學基金項目“可控源音頻大地磁測深的邊界元模擬與地形校正”,“24 道地震儀研制及其應用”。后來,我院又研制成功具有輕便化、抗干擾、大功率的瞬變電磁測深系統等。這些專題在方法理論研究和應用以及儀器研制方面均取可喜的成果。

    動力滑翔機航磁系統以動力滑翔機為載體,整合當前先進的硬、軟件技術,進行超低空高精度航磁測量,具有自主、靈活、高效等特點,既可以做常規航磁的異常查證,也可在地面磁測無法工作的景觀區進行高精度磁法勘查。近3年來該系統在國內外已完成5000km2的任務,找礦成果突出,取得較大的經濟效益和社會效益。同時獲得專利3項,培養了一支自主創新團隊。

    其主要特色:

    (1)動力滑翔機航磁系統屬于自主創新系統;

    (2)相較傳統磁測具有低成本、低空、輕便、高效、高精度等優點,既可以進行常規航磁的異常查證,也可以在地形復雜,人文干擾嚴重地區代替地磁進行大比例尺詳查。

    2. 地球化學勘查技術方法

    地球化學勘查技術方法,是尋找有色金屬礦床的重要技術方法手段。70 年代以來,由于找礦難度增大,國內外利用地球化學模式找礦進行廣泛而深入的研究。1981~1984 年,由本所負責會同冶金部物探公司和冶金、有色地質系統有關院所、物化探隊以及院校等17 個單位,承擔冶金部下達的“有色金屬礦床地球化學模式~成礦預測及方法研究”項目(1983 年轉為有色總公司地質局管理)。

    該項目的研究工作,是在有色、冶金地質系統積累的大量化探資料和科研成果的基礎上進行綜合研究。建立了以斑巖型、矽卡巖型、熱液型、層控型等礦床類型為主的銅、鉛、鋅、鎢、鉬、錫、銻、金8 個礦種,15 個典型礦床(田)的地球化學異常模式,并探討了其成礦成暈機理。提交的研究報告,約45 萬字,附圖154 張。每個模式,總結出地球化學找盲礦和判別礦體剝蝕程度的標志,部分模式提出了地球化學預測的數學模型。

    實踐表明,運用這些模式為尋找同類礦床(田)、選擇最佳化探方法和評價指標等提供了有力依據,并在找礦上取得了明顯效果。截止1987 年有兩個模式經大量工程驗證,取得良好的找礦效果,有6 個模式通過驗證也取得較好的找礦效果。為推廣應用模式找礦,發揮更大的社會經濟效益,1990 年以專著形式由科學出版社出版了《典型有色金屬礦床地球化學異常模式》(歐陽宗圻、李惠、劉漢忠主編),深受歡迎,得到同行高度評價。1986 年獲有色總公司科技進步三等獎。

    此外,在配合礦產勘查和成礦預測工作,開展了成礦區帶和某些地區礦種地球化學找礦研究以及方法試驗,取得一批可喜的成果。諸如:“贛南脈鎢礦床地球化學異常模式及評價指標的研究”(“六五”國家攻關項目專題,1982—1985)、“阿爾泰山南緣多金屬礦地球化學異常評價和模式的研究”(“七五”國家攻關項目專題,1987—1990)、“呼盟南部免渡河—根河海相火山巖建造含礦性地球化學研究”(1991—1993)、“區帶地球化學異常評價方法研究及靶區優選”(1991—1993)、“包體地球化學找金礦的研究”(1989—1991)、“化探新方法試驗研究”(1992—1993)、“區帶地球化學異常評價方法研究”(1994)以及地球化學樣品中53 個主、次、微、痕元素不同分析手段的配套研究等。

    1999 年,我國開展國土資源大調查項目后,我院承擔了“得爾布干成礦帶北段森林沼澤景觀中大比例尺化探方法研究”和“森林沼澤景觀區異常查證方法研究”項目,取得了突破性的進展。

    在“得爾布干成礦帶北段森林沼澤景觀中大比例尺化探方法研究”項目上,通過景觀-景觀地球化學調查和成礦信息提取,對得爾布干成礦帶北段森林沼澤區主要成礦元素及伴生元素的表生地球化學特征、元素遷移富集機制、異常形成與分布規律進行了系統研究,為該區中大比例尺化探方法的研究與制定奠定了有利基礎。對森林沼澤區土壤、水系沉積物、泥炭沉積物中有機物分布特點及其對元素的吸附機理,對各類介質中元素存在形式及其指示意義進行了研究。認為該區有機質分布普遍且成因復雜,對金屬元素的吸附、攜帶使背景含量增高,形成次生富集異常,可使異常元素組合、相關關系和異常結構發生畸變,濃集中心發生較大偏移,對原有地球化學異常產生較強干擾。相分析表明,樣品中成礦元素的硫化物相、氧化物相和自然金屬相的含量高是礦異常的標志,對淺部礦有直接指示作用;樣品中水溶相、有機絡合物相、粘土吸附相和Fe、Mn 吸附相含量高是間接指示標志,需結合多種因素對異常進行綜合評價。通過試驗研究提出了森林沼澤景觀區中大比例尺化探工作程序、工作方法和異常查證評價技術。1/50000 化探工作以水系碎屑沉積物測量為主、溝谷坡積物測量為輔,提出了采樣介質、粒級和密度。研制出了適用于該類地區水系沉積物測量的“漂洗采樣法”以消除有機質干擾和強化找礦信息。大比例尺化探工作應采用土壤—巖屑測量方法,提出了采樣層位、粒級、密度。依據所制定的工作方法在四個地區進行了示范測量,取得了明顯效果。在得爾布爾鉛鋅礦區發現了北部Pb、Zn、Ag 異常,在莫爾道嘎和太平川分別發現了Au、Ag異常和Cu、Mo、Ag 異常。在牛爾河腦對發現的Au、Ag、As、Sb 異常進行了檢查和工程驗證,已見到金的蝕變礦化巖石,金最高含量達3.5g/t,具有一定找礦前景。上述成果為森林沼澤區景觀地球化學研究、中大比例尺化探方法和異常查證技術奠定了基礎,將對該類地區礦產資源勘查起重要推動作用。該項研究成果報告經中國地質調查局組織專家評審,定為優秀報告。

    在“森林沼澤景觀區異常查證方法研究”項目上,提出森林沼澤區存在著以石海、石流坡、巖塊、巖石碎屑、水系碎屑沉積物為代表的碎屑介質系列和以粘土、腐殖土、生物遺體形成的各種腐殖質、泥炭、腐泥為代表的富有機質介質系列,兩種介質系列分別代表著介質物源原生和表生狀態下的地質特征和礦化信息,這兩種介質系列同時存在,是森林沼澤區異常成因復雜的主要原因。確定森林沼澤景觀條件下,背景地段和礦化地段殘坡積層中成礦元素顯示出兩種不同的分散富集模式,背景地段地表疏松層中成礦元素同下伏基巖相比趨于富集,礦化地段地表疏松層中成礦元素同下伏基巖相比趨于貧化。兩種不同的分散富集模式導致異常濃度和異常襯度降低,異常結構和濃集趨勢發生較大變化,對土壤異常產生干擾。這是森林沼澤區影響土壤測量效果的主要因素之一。系統研究了礦化地段各類介質中主要成礦元素的次生分散模式、存在形式和運移特點,研究了各種地球化學異常與礦體的空間關系,為中大比例尺化探異常評價提供了依據。通過試驗研究確定在掩埋礦地段(多寶山銅礦),運用元素活動態可以提高土壤測量異常襯度(與元素總量相比),對尋找掩埋礦體起到較好的指示作用。在有外來運積物(第三系砂礫巖)覆蓋的情況下(東安金礦),運積層上部?。?0 目細粒級樣品可以檢測出Au 異常,對下部礦化有較好指示作用,這一發現為探索運積物覆蓋區找礦提供了線索。研究了各類介質中有機質對金屬元素吸附富集作用、對化探異常的影響程度和次生富集異常特點,研制了水系沉積物測量運用"漂洗采樣法",可以有效地消除有機質干擾,強化礦化信息。針對各類亞景觀區景觀特征,研究制定出適用于各類亞景觀區1/50000 化探方法和異常查證方法技術。提出水系發育的中低山森林沼澤區采用水系沉積物測量為主、溝谷沉積物測量為輔的方法組合;水系不發育的低山丘陵森林沼澤區和丘陵森林沼澤區采用溝谷沉積物測量作為主要方法;地形起伏小、溝谷不發育的低矮丘陵森林沼澤區、丘陵草甸森林沼澤區采用土壤-巖屑測量方法。此外,在水系發育地區,水化學測量可以有效圈定礦化區。采用研制的中大比例尺化探方法在多寶山銅礦、東安金礦、小西林鉛鋅礦、天合興同礦區及外圍、碰頭嶺、吉峰、西陵梯、扎敦河礦化異常區開展方法試驗和示范測量,取得預期效果,發現多處有價值的化探異常。

    3. 地質信息處理系統

    地質資料數據已是浩如煙海,將分散的集中化,零星的系統化,混雜的規格化,用計算機管理已是國內外處理地質信息的必然趨勢。本院(所)于1986 年從美國引進的VAX/780 計算機,并以此為基礎進行開發研究,建立了功能強、應用廣的地質信息系統,即由“物化探數據處理及成圖”、“地質物化探圖件綜合編繪及管理系統”,“成礦區帶化探數據庫”、“金屬礦產資源庫”、“多源地學信息綜合處理系統”、“生產管理遠程通訊”、“微機地學成圖”、“地質測繪數據庫成圖”等系統所組成的,廣泛地應用于地質勘查和地質科研工作,取得了一系列的科研生產成果。如“物化探數據處理及成圖系統”,自1988 年以來為許多單位處理了2000 多萬數據,編繪了數以千計的物化探成果圖件,1989 年獲有色總公司科技進步二等獎;“地質物化探圖件綜合編繪及管理系統”,自1990 年以來為用戶完成了1000 多幅地質圖件編繪,為總局與日本、韓國洽談合作項目按時編繪了幾百幅高質量精美地質圖件,頗受稱贊,1992 年獲有色總公司科技進步三等獎;“成礦區帶化探數據庫”,存有48 幅1:5 萬化探分散流,49 個區帶化探綜合異常以及400 多個礦床(點)資料,共計100 多萬個數據,編制應用程序80 個為用戶提供優選異常,確定找礦靶區提供了大量有用信息,1989 年獲總公司科技進步三等獎。“國家金屬礦產資源數據庫系統”,存儲全國(臺灣省暫缺)52 種金屬礦產資源信息,服務于領導決策部門和資源研究,1992 年獲有色總公司科技進步三等獎。

    “多源地學信息綜合處理系統”是本院(所)地質信息一大組成部分。它是以數字圖像處理為基礎,具有常規數據處理方法不能比擬的直觀效果和快速實現遙感、地質、物化探等數據處理,對研究區域地質構造和深部地質結構以及成礦預測等方面,已成為重要技術方法手段,許多國家都積極發展這項新技術。80年代以來開發研究了多種類型地學數據特征信息提取方法和多變量模式分析技術以及綜合地學數據微機圖像分析軟件系統,在完成“六五”、“七五”國家科技攻關項目,為內蒙東部、贛東北、湖南、贛南、滇中等區帶找礦取得顯著的找礦效果,提供了重要依據。還為廣西大廠平桂地區錫礦應用綜合地學數據圖像分析技術方法,建立找礦預測的組合標志和多變量模式,為在礦山及其外圍找礦預測提供了依據,并取得了顯著找礦效果,1986 年獲有色總公司科技進步四等獎。隨后結合寧鎮地區以銅為主的多金屬礦深部找礦,開發了陸地衛星多波段數據、重力、航磁及化探原生暈多變量數據的模式分析技術,圈定出多金屬礦化的可能富集地段和找礦靶區,經驗證找到了工業礦體。

    “八五”期間,承擔了國家計委下達的“地質遙感信息系統”下設的“多源地學信息綜合處理系統(MGIPS)”研究,得到國家計委的資助引進了SGI 工作站建在本院(所)。經院(所)內外大力協同,園滿地完成了課題研究任務,提交了軟件成果。該系統是在SGI-40/30G UNIX 環境下,應用C 語言和FORTRAN-77 語言開發的一個具有遙感圖像處理功能,又適用于多源地學信息綜合分析的中型軟件系統。處理功能較全,能夠支持多類型的數據格式,是國內地學應用研究領域具有綜合數據處理與分析能力的軟件成果,對數據綜合工作的開展給出了有力支持。同時,完成了有色地質勘查總局下達的“云南重點成礦區帶多源信息圖像處理”(1991-1994)的重點科研項目,開展了云南全省、昆陽裂谷和羅武地區及滇東南地區三個層次的多源信息處理和綜合解譯及成礦預測的工作。首次提供了云南全省重力、航磁的數字化圖像,通過綜合解譯,厘定構造格架,劃分了主要成礦區帶,特別是新解譯出基底的東西向構造,劃定昆陽裂谷的邊界及內部結構。在羅武和滇東南地區優選出20 余出銅金錫多金屬找礦遠景區,指出金平地區為具有大型金礦遠景一級找礦重點區。大部分的認識被后期找礦勘查所證實。

    4. 數學地質

    數學地質是地質科學較新的分支學科。它的產生是地質學沿著定量化方向發展的必然趨勢。我院(所)根據勘查有色金屬礦產資源和地質科研的需要,自80 年代以來,在銅礦資源統計分析及預測、大比例尺統計預測工作方法開發研究、成礦預測定量找礦模式、應用數學地質方法研究礦床地質問題以及克立格法在礦產儲量計算中的應用和地質統計學計算礦產儲量應用研究等方面開展10 余個專題研究,取得較好的科研成果,在地質找礦工作中起到重要作用,獲得有色總公司科技進步獎:二等獎1 項(與“七五”國家攻關課題合得)、三等獎1 項、四等獎1 項。在金屬礦床大比例尺定量預測和地質統計學計算礦產儲量應用等方面逐步形成了特色,出版兩本專著。1982 年本院(所)科研人員與其他單位科研人員合著出版了《地質統計學及其在儲量計算中的應用》(地質出版社,1982)。1993 年出版了《金屬礦床大比例尺定量預測》(地質出版社,1993),這本專著是有色總公司數學地質中心(掛靠在本院(所))組織有色地質部門從事數學地質工作的有關同志集體編著而成??偨Y了有色地質部門多年來開展金屬礦床大比例尺定量預測工作經驗和找礦成功實例,并有方法理論介紹。正如為本書作序的趙鵬大院士所評價的“在中國有色金屬工業總公司北京礦產地質研究所組織領導下的大比例尺礦床統計預測研究工作進行得比較深入、系統和完善。稱贊“本書內容豐富、闡述清楚、實用性強,是我國數學地質研究的一項重要成果”。與此同時,完成了多項有色地質勘查總局下達的重點找礦科研項目,如“河南熊淆地區金銀礦定量找礦預測”和“云南東川銅礦立體定量預測”等。

    5. 綜合找礦方法技術

    近年來,北京礦產地質研究院已初步建立了高分辨率高精度無人機遙感平臺、超低空高精度航磁找礦系統、高精度井中三分量磁測系統等,由此集成的“空地一體快速勘查評價技術體系”也逐步成形,特別是其能適應沙漠、戈壁、森林、沼澤等地面行進困難區。


     

     

     

    2016年11月29日 15:09
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