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1、中国地质大学（北京）国土资源与高新技术研究中心,深部矿产远景调查 建 议 方 案,陈 建 平 中国地质大学（北京）,基本指导思想,以15万重点成矿区带深部矿产远景调查为重点 以区域三维数字找矿模型为指导 以区域地、物、化、遥综合信息为基础 野外地质 + 已有资料 + 钻探 + 物探 + 化探 + 三维技术,基 本 内 容 介 绍,国外研究现状 总体实施方案 野外地质调查 三维地质建模 深部矿产调查 成果集成表达 已有研究基础 存在问题分析,一、国外研究现状,全面展开，不只是美国、俄联邦等国家，爱尔兰等国家和地区也都在广泛地进行； 整体实力为前苏联国家最强，细（自然金800+77）； 美国试图以
2、“全球矿产资源评价”项目领导全球，目前主要精力集中在俄联邦； 英国系统开展了3D-Geology项目，公开阶段成果； 澳大利亚最为深入，“玻璃地球计划”不是纸上谈兵； 除了金属，能源是重点（波兰），非金属也在评价！,美国,英国,英国,二、 总体实施方案,以平面地质图与剖面（钻孔）图的有机组合确定三维成矿条件有利组合的空间部位。 （平面 + 剖面）地质图 = 三维地质建模 系统综合已有地质、矿产基础资料 开展部分野外地质、钻探、物探和化探 以新技术形成新的成果集成表达,实例一： 陕西小秦岭金矿 2幅15万图幅自然图廓范围,研究区剖面线分布图,图切剖面示意图,太峪口实测剖面示意图,陕西小秦岭金矿带
3、区域三维地质模型之地层模型,勘探线工程布置图,实例二： 福建永定-梅林地区 4幅15万图幅任意图廓范围,图切剖面图,实测剖面,永梅地区构造实体模型,研究区断裂发育，是燕山期主要构造形迹之一。主要有北西向、北东向断裂。据断裂组合、活动时期及发育程度将其划为北西向和北东向两个断裂带。 再者，燕山期为濒太平洋大陆边缘活动演化时期，是测区最重要的成矿期，中酸性酸性岩浆活动鼎盛，造成大规模的侵入作用，提供了良好的成矿条件。,实例三： 湖南黄沙坪地区 单幅幅15万图幅图廓范围,湖南黄沙坪地区三维地质模型,石英斑岩实体模型,研究区地层岩体实体模型,主要调查内容,野外地质调查 三维地质建模 深部矿产调查 成果
4、集成表达,1.野外地质调查基本内容,已有资料综合分析 野外地质调查 钻探工程 地球物理 地球化学,(1)已有资料综合分析,125万、120万、15万等地质、矿产图及手图（产状） 125万、120万、15万、矿产地质调查等剖面图 研究区地质构造格架 确定野外实测剖面及间距 研究区地质构造格架 确定地球物理测量工程布置 研究区地质构造格架 确定深部矿产远景调查深度范围 研究区成矿地质条件 确定野外矿产地质补充调查内容,（2）野外地质调查,重点区段野外踏勘与产状测量 重点区段野外实测地质剖面图 重点区段野外地质构造分析 重点区段矿产地质调查 研究区典型矿床解剖,（3）钻探工程施工,单幅五加四方案：
5、5个地质结构钻 + 4个重点验证钻 单幅九加四方案： 9个地质结构钻 + 4个重点验证钻 钻孔深度依资料综合分析而定,5+4方案：,9+4方案：,（4）地球物理测量,建议开展Eh4剖面测量 有效深度：2000 m 垂直区域构造线方向布设 前期可配合布设甚低频测量 有效深度：400-500 m 配合区域综合地质剖面2-3条,（5）地球化学测量,建议开展不取芯钻探元素测量 重点区段成矿元素组合测量,2.三维地质建模基本内容,地形地貌 构造 地层 岩浆岩 已知矿化（体）特征 已有地质工程,2.三维地质建模基本内容,在前期野外地质调查工作基础上，以地质建模软件为工具，如： 3D Explore（地科院
6、肖克炎主持研发） Micromine 系统 Supac 系统 已有资料，如：MapGIS, ArcGIS, AutoCAD, Excel等均可方便导入三维模型系统中。 分别建成地形地貌、构造、地层、岩浆岩、已知矿化（体）特征、已经已有地质工程的三维地质体模型。,地质体三维实体模型,地形实体模型 在矿产资源三维成矿预测中不可缺少的一部分，真实的反应地表的情况，并精确地指示出成矿的有利空间位置。而且在露天矿山和地采矿山中可以用来切割绘制平面图和剖面图，因此在采矿设计中具有重要的意义。,潼关县三维地形图,南部山区地形渲染,陕西潼关小秦岭金矿带,构造实体模型 潼关南部地区断裂构造十分发育，强弱不等、方
7、向不同、性质不一。加上强烈的中、酸性岩浆活动，无疑为金矿的形成创造了良好的条件。下图为研究区断裂构造分布图。,研究区断裂构造分布图,此外尚有各种类型的脉岩，包括辉绿岩脉等基性脉岩、以及中-酸性脉岩如板石山长石石英脉岩等，在分布上，多受褶皱和断裂构造控制。 含金石英脉的分布基本上集中于距岩体一定距离范围之内的构造有利部位，说明其生成不仅受构造的控制，而且还受岩浆岩及其他条件的控制。,岩浆岩分布图,陕西潼关小秦岭金矿带,钻孔实体模型 本次工作共收集到潼关县南部山区的钻孔柱状图106张。从研究区钻孔数据的平面分布图中，可以清楚地看到东部地区勘查程度较高，钻孔数据密集，中西部地区钻孔数据极为缺少，所以
8、有效的几个钻孔并不能代表整个区域范围内元素异常的分布。,钻孔分布平面图,钻孔分布三维图,陕西潼关小秦岭金矿带,坑道实体模型 收集到部分矿脉（Q8、Q12、Q94、Q161、Q101、Q2001、Q291、Q576、Q502、Q401、Q515、Q504、Q1、Q539、Q198、Q185）以Excel表形式记录的测量数据。我们将数据按照Micromine软件所要求的数据格式导入工程，参照勘探报告中给出的YD素描图，对不同中段的坑道导线进行连接，进而建立模型，有助于了解研究区矿体的勘探情况。,坑道分布图,陕西潼关小秦岭金矿带,1955年矿体集合,1988年矿体集合,新疆可可托海一、稀有金属矿区
9、已知岩性带实体模型,块体石英核 由块体石英为主组成，其中加有块体微斜长石（25%）异离体，1988年时，已基本采尽。,1955年块体石英核俯视图,1955年块体石英核三维实体模型,白云母薄片钠长石带 几乎由白云母薄片钠长石或薄片钠长石集合体组成。其中含有少量石英锂辉石和块体石英。,1955年白云母薄片钠长石三维实体模型,1988年白云母薄片钠长石三维实体模型,石英锂辉石带 由石英锂辉石（60%）及叶钠长石锂辉石（35%）为主组成。,1955年石英锂辉石带三维实体模型,1988年石英锂辉石带三维实体模型,叶钠长石锂辉石带 由叶钠长石锂辉石（65%）及石英锂辉石（30%）为主体组成。,1955年叶
10、钠长石锂辉石带三维实体模型,1988年叶钠长石锂辉石带三维实体模型,石英白云母带 以石英白云母集合体为主（60%）、块体微斜长石为次（30%）组成的结构带。向外过渡成块体微斜长石带；向内夹有少量薄片钠长石及块体石英而过渡为叶钠长石锂辉石带。,1955年石英白云母带三维实体模型,1988年石英白云母带三维实体模型,块体微斜长石带 由块体微斜长石及巨文象结构块体微斜长石为主体构成的结构带。该带外接触处常含少量细粒钠长石巢题；内接触处常含少量石英白云母巢体，向内则过渡为石英白云母带。,1955年块体微斜长石带三维实体模型,1988年块体微斜长石带三维实体模型,细粒钠长石带 此带结构特殊，虽然细粒钠长
11、石仅占35%，但以该带命名的原因是该带含矿并反映了伟晶岩形成的地球化学过程的一个主要阶段（钠）。,1955年细粒钠长石带三维实体模型,1988年细粒钠长石带三维实体模型,以文象基准文象结构伟晶岩为主组成的，外边界由石英白云母边缘体包围，呈壳状且与围岩斜长角闪岩接触，向内渐过渡为细粒钠长石带。,1955年文象、准文象中粗粒伟晶岩带三维实体模型,1988年文象、准文象中粗粒伟晶岩带三维实体模型,文象准文象结构中粗粒伟晶岩,细粒伟晶岩带 分布在矿脉下盘，直接与围岩接触，主要由石英、微斜长石、白云母组成。由于埋深较大，几十年的开采并没有使此带发生很大变化。,细粒伟晶岩带三维实体模型,文象伟晶岩 文象伟
12、晶岩埋深较大，直至1988年闭矿，该带形态基本没有发生变化。,4、深部矿产调查基本内容,区域找矿地质模型 区域三维数字模型 控矿条件提取分析 定量综合预测评价,深部矿产调查基本思路,区域地质找矿模型 区域三维数字模型 控矿条件提取分析 深部有利因素组合定位圈定 深部矿产资源潜力定量评价,以陕西小秦岭金矿为例：找矿地质模型,主要控制条件是： （1）老变质岩地层 （2）北东向构造与近东西向构造的复合 （3）含金石英脉密集区的控制 （4）燕山期花岗岩为成矿物质基础 热源和容矿空间是区域成矿的关键之所在,区域找矿概念模型,控矿要素与找矿信息,岩浆条件 构造条件 地层条件 地球化学 地球物理 遥感地质
13、目前定量表征变量已经建立40余种,岩浆条件,构造条件,地层条件,地球化学,地球物理,遥感地质,模型区形态是一个坐标范围为南北长12859.5m、东西长24532m的矩形区域，垂高1729m，单元块行列层为100m100m50m，模型总共有291817个单元块。在建立好立方体模型以后，可以将找矿数字模型所确定的预测参数作为属性赋给每一个单元块。,研究范围立方块的划分,应用研究实例 陕西潼关小秦岭金矿带,立方体模型的表面形态,研究区立方体模型,地层立方体模型 潼关县境内地层包括太古代地层、元古代地层、以及新生代地层，其中南部山区主要为太古代地层。本次工作使用地层实体模型对三维立方体进行限定，划分出
14、不同地层所包含的立方体单元块，并将有利地层信息作为矿床预测中的地层变量。,地层立方体提取,断裂立方体模型 本区金矿的空间分布、规模、产态严格受断裂带控制，具有明显的多级断裂控矿规律。区域性边界断裂控制整个矿带的展布和成矿演化；次级大断裂控制大、中型矿床；中小型断裂控制中小型矿，走向上大断裂的有利方向段控制矿脉分布，倾向上大的缓倾状态控制了大矿化富集段分布。因此，使用断裂实体模型进行限定，划分不同断裂所包含的立方块单元作为矿床预测中的断裂变量。,断裂立方体提取,岩体立方体模型 随着岩浆的演化，形成含金、铅等成矿物质的岩浆期后热液，参与成矿，因此花岗岩浆为衍生矿源体，直接控制着本区金矿的形成。根据
15、区域地质图显示，脉岩与金矿脉之间的时空关系表现的极为密切，这为预测提供了信息。因此使用花岗伟晶岩及脉岩实体模型对立方体模型进行限定，作为矿床预测中的有利岩体变量。,岩浆岩立方体提取,1)有利地层信息提取,潼关地区地层原始含金较高，与金矿成矿密切相关，是矿源层。根据大区域二维成矿预测的统计分析结果表明，研究区金矿成矿严格受控于太古代地层，集中分布于太古代太华岩群（Ar2th），然后是大月坪片麻岩（Ar2D），其次为武家坪片麻岩（Ar2W）。因此选取以上地层作为有利地层信息预测变量。,有利地层信息立方体提取,2)有利构造信息提取,构造信息在二维层面上主要提取断裂优益度、断裂等密度、构造交点数、构造
16、中心对称度、构造平均方位等变量，它们分别从不同的角度反映线性构造的特征，从中选取与成矿有关的特征，提取致矿信息是成矿预测的要求。本次大区域三维预测我们尝试性的将二维成矿预测中的这些被认可的变量分析拓展到三维空间内，从而为三维成矿预测提供新的变量。,不同标高断裂分布示意图,（1）断裂优益度 断裂优益度是以线形构造两两之间的夹角和线形构造方位控矿程度加权的构造密度的度量，其高值区多为成矿有利地段。从研究区断裂优益度的分布直方图来看，优益度的集中区间为250-350，约占据优益度所有取值的36%。,断裂优益度是分析区域构造的定量指标,断裂优益度分布直方图,据大区域二维预测中矿点与断裂优益度叠加以及典
17、型矿脉中含矿立方块与断裂优益度叠加得出结论，含有矿体的立方块的优益度属性值在100，200、300，500为最多，因此将优益度值处于这些范围内的立方块作为对金矿成矿有利的一个预测因子。,断裂优益度中利于成矿信息的立方块提取,（2）断裂等密度 断裂等密度反映了该地理空间范围内线性构造的发育程度。分别统计每个单元格内线性构造的总长度，并把单位面积内线性构造的总长度定义为该地理空间范围内的构造线密度。,断裂等密度分布是分析构造发育密集部位的定量指标,断裂等密度分布直方图,从断裂等密度的直方图分布来看，等密度值的集中区间为250-300，约占全部取值的28%。根据大区域二维预测中矿点与断裂等密度的叠合
18、统计分析得出结论，矿体集中分布在密度值的起始值为350，850的区间内为最多，因此，将密度值范围为350，850的立方块作为对金矿成矿有利的一个预测因子。,断裂等密度中利于成矿信息的立方块提取,（3）断裂交点数 断裂交点数是代表着单元面积内交点数多少的一个定量指标，因此交点数的高值区即多组构造交汇的部位。由断裂交点数直方图分布可以看出，交点数的取值在0-1之间，集中分布于0.25，0.30这一范围内。由于构造的交汇部位对成矿有利，因此将构造交点数大于0的立方块均作为预测的一个因子。,断裂交点数分布是确定岩浆、热液活动构造部位的定量指标,断裂交点数分布直方图,断裂交点数中利于成矿信息立方块提取,
19、构造交汇处300m缓冲区立方体提取,（4）中心对称度 中心对称度代表了构造对称的特征，它可以用来预测侵入岩体的存在。由其直方图分布可以看出，随着中心对称度值的增加其立方块的数量呈现出减少趋势，说明区内构造对称分布情况相对较少。由典型矿脉预测得出构造中心度大于0的立方块与矿体立方块具有较高的一致性，因此，将构造中心度大于0的立方块作为预测的一个因子。,中心对称度是佐证岩浆、热液活动构造部位的定量指标,中心对称度分布直方图,构造中心对称度中利于成矿立方块提取,（5）构造缓冲区 断裂内部往往是应力集中部位，有一部分成矿物质可能会运移到距离断裂一定距离的低应力环境中富集成矿，因此赋矿的最佳区域是距离深
20、大断裂一定距离的带状区域，这个区域被称为断裂对矿体的影响域。将研究区的大断裂做300m缓冲区，并提取三维立方体模型作为研究区金矿预测的一个变量。,确定区域构造成矿带影响范围,断裂300m缓冲区立方体提取,3)有利岩体信息提取,尽管岩体并不在矿体附近出露，但岩体和脉岩之间是含矿热液到达的地方，是含矿热液迁移、沉淀、富集的有利场所，是金矿体赋存的地方，所以脉岩与金矿体之间关系密切。据此提取花岗伟晶岩体和脉岩的立方块模型，作为金矿预测中的一个变量。,花岗伟晶岩体及脉岩分布图,研究区金矿预测模型,研究区立方体预测变量统计表,基本原理和方法如下： 其中n为各个证据因子，a1，a2，an为每个找矿标志的相
21、对权重值。,研究区金矿预测各个找矿标志权重值统计表,选取的找矿标志中与断裂有关的变量因子较多，为了能够更好的反应不同深度层面断裂的控矿作用，对与断裂有关的变量因子（构造交汇、构造缓冲区、断裂优益度、断裂等密度、断裂交点数、构造中心对称度）分别乘以深度变化系数。 RL为标高,远景区定位预测,根据提取的成矿有利信息，结合最后我们根据每种找矿标志的相对权值计算出该立方块单元的综合信息量，在研究区内的三维空间范围内圈定了八个成矿远景区,并依据每个小区域找矿潜力的大小依次将其命名为A、B、C、D、E、F、G、H。,远景区信息量高值立方块统计,成矿远景预测区,成矿远景区与地层叠加显示,预测区地层分析,成矿
22、远景区与断裂叠加显示,预测区构造分析,成矿远景区与岩浆岩叠加显示,预测区岩浆条件分析,成矿远景区与探矿工程叠加显示,预测结果对比分析,预测结果对比分析,远景区A：西北部探矿工程布置数量较多，有70个钻孔，44条坑道，但东南部未见工程，应加大本区深部勘探 远景区E：东部探矿工程较多，有17个钻孔，25条坑道，应加强对西部的勘查 远景区D：西南部有少量工程布置 远景区B：东南部少量工程布置 远景区H：有少量工程布置 远景区C、F、G区：均未见探矿工程,远景区A控矿因素综合分析,预测区A：综合分析,远景区A位于研究区东南部，三维空间坐标大致为： 东西坐标：37438644.00 37445244.0
23、0 南北坐标：3809347.50 3813947.50 标 高：约为750 1750m 位于太古界太华岩群及大月坪片麻岩中，脉岩分布广泛 受大月坪斜推韧性剪切带、鳖盖子芷珠峪韧性剪切带控制 区内分布有大量含金构造带，是东部主要成矿区域 已开采矿脉较多，但东南部未见工程布置,预测区A：综合分析,远景区B控矿因素综合分析,预测区B：综合分析,远景区B三维空间坐标： 东西坐标：37431644.00 37436844.00 南北坐标：3813247.50 3815547.50 标 高：700 1250m 该区域出露地层为太古界太华群 分布有罗班花岗伟晶岩体及岩脉 受母猪窑韧性剪切带、大老洼岔沟口韧
24、性剪切带控制 区内有少量含金构造带 矿脉Q2001、Q291目前已开采，仅东南部有探矿工程,预测区B：综合分析,体 积 法 丰 度 法,把已知地区有代表性的单位体积矿产平均含量估计值外推到研究地区体积内的资源，这种估计方法称体积估计法,在进行某一地区资源估算时，可通过求出已知地区成矿元素的富集系数，并外推到预测区去的办法来求预测资源，这就是丰度估计法,5）深部矿产资源潜力定量评价,体积法 T1：模型区矿床储量 T2：预测区矿床储量 V1：模型区矿床体积(km3) V2：预测区矿床体积(km3),丰度估计法 富集系数：在地壳单位体积内某元素成矿部分占元素问题的比例。 S：模型区面积(km2) h
25、：模型区深度(km) G：含该元素的岩石比重(g/cm3) A：模型区内该元素丰度(g/t) T：模型区矿床储量,区域成矿资源潜力评价,地壳丰度代表地区岩石的最大可能金属含量,所以丰度估计是资源估计的上限；而体积法是资源估计的下限。 结合丰度模型法和体积法估算的结果，预测的靶区内资源量为： 上限为：1031.1吨 下限为：649.6吨,断裂等密度二维与三维分析结果对比,断裂优益度二维与三维分析结果对比,断裂交点数二维与三维分析结果对比,中心对称度二维与三维分析结果对比,各变量地质异常二维与三维对比,基于网格单元法的金矿二维预测后验概率等值线图与三维预测结果叠加显示,基于地质体单元法的金矿二维预
26、测后验概率等值线图与三维预测结果叠加显示,四、成果集成表达基本内容,深部矿产远景调查数据库 深部矿产资源勘查部署建议 成果集成,英国,英国,三、已有研究基础,相关软件系统齐备、硬件无特殊要求； 技术方法直观、简便（具有计算机初步基础的地质人员15天的培训即可开展工作）； 已经完成 Micromine、Supac和3D-explore的相关培训教材和培训多媒体； 数据可实现AutoCAD、Excel、MapGIS、ArcGIS和上述系统导入和导出； 按照4幅联测计算，一个项目的周期为2-3年； 已在云南个旧、新疆可可托海、陕西潼关小秦岭、福建永梅地区、湖南黄沙坪等地的开展相关研究。,四、存在问题分析,野外实测剖面准确程度与剖面密度直接关系到模型精度； 钻孔资料的多少是验证模型的最重要依据； 地表地球化学数据对深部评价的理论模型有待深入； 地球物理测量资料深部定位的理论模型有待深入； 深部矿产远景调查的方法体系与规范要求有待制定； 单幅（15万）深部矿产远景调查的成本核算直接关系到投入的工作量。,请各位专家批评指正！ 谢谢大家！,