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实现大型矿床成矿动力学背景、过程和定量评价“三位一体”找矿新突破
2017-11-09
2012至2016年，中国地质调查局对“大型-超大型矿床成矿动力学背景、过程和定量评价”立项，开展研究。作为地调局“十二五”计划项目，共包含11个工作项目，由中国地质大学（北京）承担完成，首席科学家为赵鹏大院士、翟裕生院士和莫宣学院士，选定云南省个旧锡矿、云南中甸普朗铜矿等10个矿集区进行重点解剖研究（图1、图2）。该项目将成矿动力学背景、成矿过程和定量勘查评价“三位一体”理论技术方法体系成功运用于我国典型成矿带矿集区内大型－超大型矿床研究，取得了多项创新成果，体现出了创新性和前瞻性，丰富了我国大型－超大型矿床成矿理论和找矿方法。项目成果中的定量评价系统已成为国家“十三五”重点研发计划项目“深部矿产资源评价理论与方法”（2016YFC0600500）的理论方法支撑。
一、建立“三位一体”评价理论方法技术体系
该项目的特色是，在研究云南个旧锡矿、云南中甸普朗铜矿、四川攀枝花铁矿、中国北方多宝山铜多金属矿、冈底斯朱诺斑岩铜矿、西秦岭金矿、郯庐断裂两侧金矿、河南栾川钼矿、中天山金矿和青海祁漫塔格多金属矿等10个矿集区综合研究的基础上，将大型－超大型矿床成矿地球动力学系统、成矿系统和勘查定量评价系统有机融为一体，形成“三位一体”理论方法技术体系。
（一）基础理论
1．超大型矿床是多来源、多因素、多期次、多层次、多地点、多类型、多矿种的综合体。
2．超大型矿床是多尺度（全球、区域、局部及显微）地质异常发育集中区，是成矿多样性表现突出区，是成矿谱系分布密集区。
3．超大型矿床是各种地质参数的多成因混合总体。不同类型成分矿床具有不同的统计分布模型和特征值。
4．超大型矿床空间分布具有负二项分布特征。负二项分布特点是：（方差）>(均值)，大型-超大型矿床点数-资源量数的“点吨位”数符合此原理。
（二）基本方法
1．三大系统互相渗透，即地球动力系统及成矿系统分析的定量化及模型化，勘查定量评价系统模型中地球动力及成矿系统变量的构置和参与。
2．从三大系统分别提取关键变量，构成“三位一体”评价的基础。
（1）地球动力系统的关键变量：壳、幔、热、流、柱、台、山、转、合、离
（2）成矿系统的关键变量:源、运、储、变、保、时、空、性、序、级
（3）勘查评价系统的关键变量：质、量、形、产、位、线、面、体、度、率
3．勘查定量评价以控矿因素数字化、定量化的地质异常圈定为依据，以成矿特征数字化、定量化的成矿多样性查明为对象，以成矿规律数字化、定量化的成矿谱系构建为目的的“三联式”数字找矿模型以及相应的非线性方法为基本方法。
4．成矿可能地段（1P），找矿可行地段（2P），找矿有利地段（3P），矿产资源体潜在地段（4P）及矿体远景地段（5P）的5P成矿远景预测区的圈定为最终成果。
（三）主要技术
1．地、物、化、遥、钻。
2．建立超大型矿床数据库、模型库及方法库。
3．以非线性技术提取微弱异常，以二维经验模态分解（BEMD）技术提取重磁异常以及其他深层次找矿信息。
4．以大数据、数据挖掘及云计算技术为支撑；以互联网、物联网、人工智能为依据建立智慧找矿服务体系。
二、大型－超大型矿床成矿动力学研究
大型-超大型矿床是在有利的地球动力学背景下超常成矿作用形成的特殊地质产物。该项目从壳幔深部结构与深部过程、大地构造环境、岩浆系统、热-流体系统四个方面深入研究了大型－超大型矿床的成矿地球动力学背景。揭示出壳幔原始不均一性控制了优势矿种分布的不均一性；大规模壳幔相互作用事件是大规模成矿的深部驱动力；特定的大地构造及板块构造环境形成特定的优势矿种和矿床类型；具有强成矿能力的岩浆系统是形成大型-超大型矿床的重要条件，岩浆作用或为成矿金属来源，或为成矿流体来源，或为驱动成矿流体循环的热源、或为赋矿岩石和成矿圈闭条件；大规模成矿作用往往发生在大规模构造-岩浆事件之后，如燕山期大规模构造-岩浆事件之后的“成矿大爆发”；巨量流体-热系统是形成大型-超大型矿床不可或缺的重要条件，大型-超大型矿床常常处于巨型热场的中心或附近；洋陆转换、盆山转换、张压扭转换、构造方向转换、俯冲角度变换、岩性转换及氧化-还原、酸-碱转换界面等，是形成大矿的极有利条件。归纳出10个核心要素（壳、幔、热、流、柱、台、山、转、合、离）。
三、大型－超大型矿床成矿要素与过程研究
按照成矿系统论理论，通过典型矿集区研究，从成矿系统的“源”“运”“储”“变”“保”等内涵出发，对大型－超大型矿床的形成背景、形成特点、形成机理与找矿标志进行全面分析、总结，认为大型－超大型矿床通常具有多来源、多因素、多期次、多层次、多类型、多矿种的特点，揭示出形成大型－超大型成矿的8要素（即有利的区域构造环境、丰富的矿质－流体－能量供应、矿源场－运移场－储矿场结构紧凑、高强度的成矿作用、稳定持续的成矿作用过程、成矿系统叠加复合、全球重大事件背景、良好保存条件）和4种基本类型（渐进式、突发式、多重富集式、叠加式），创新提出了“超常成矿系统”概念，归纳出10个核心要素（源、运、储、变、保、时、空、性、序、级），为成矿系统的深化研究提供了理论基础和新思路。
四、编制评价技术手册，建立数据库、模型库与方法库
为将大型－超大型成矿地球动力学背景、成矿过程和勘查评价“三位一体”的定量勘查评价体系付诸实践应用，利用自主研发的三维地学建模信息与集成软件（GeoCube）建立了“三维地质建模与资源评价”技术方法平台，建立了大型超大型矿床数据库、模型库及方法库，其中，数据库汇聚了10个工作区的地质、物探、化探、遥感和钻孔等多源数据。在已有研究工作的基础上，编制完成了“中国大型－超大型矿床成矿动力学背景、成矿过程和定量评价”技术手册，富有实用性。
五、实践数字找矿技术
应用“三联式”数字找矿技术实现示范区的定量勘查评价，达到了预期效果。三维地质建模与资源评价是“定量评价技术手册”的核心，利用三维地学建模信息与集成软件（GeoCube）在栾川钼多金属矿集区（500km2）开展了深部找矿，获得了很好的深部找矿效果；在山东胶东半岛获得了较好的二维远景区优选；在胶东玲珑西山金矿区开展了深部三维靶区高精度定位定量评价；在西秦岭地区对卡林-类卡林型金成矿系统中双王、铧厂沟金矿床开展深边部预测，找矿效果明显，有关成果在2014年3月获得中国黄金协会科学技术二等奖；在新疆西天山推动了金矿找矿突破，使卡特巴阿苏超大型金矿床、萨瓦亚尔顿金矿床新增金储量近100吨，证实了“亚洲金腰带”在中国的存在；在云南个旧新确定了卡房铜（金）矿体、西凹、老厂的岩体内部成矿，其锡、铜矿等储量增加30万吨。
