深部金矿找矿探索和突破

1. 深部金矿找矿探索和突破

一、深部金矿找矿探索、发现
胶西北深部金矿找矿始于20世纪末，围绕三山岛、焦家、招平三条主要成矿带深部开展了一些探索性工作。早期深部找矿工作主要由政府出资(中央财政专项、省矿产资源补偿费)和矿山企业在其矿区周围投资，地质勘查单位设计、施工，零星施工了少量钻孔，发现了一些找矿线索。设计施工的主要依据是，在主成矿带上推测浅部矿体可能向深部延伸或尖灭再现位置，具有很强的探索性，探索结果显示了胶西北深部巨大的金矿找矿潜力。
在焦家金矿带上:1997～1998年地质六队在焦家金矿床深部施工了4个钻孔，在－620～－710m标高之间圈定了4个矿体，矿体长120～360m，厚0.5～5.44m，斜深240～420m，金平均品位(1.68～3.82)×10－6，估算金金属资源量2172kg;2004年地质六队以大功率激电和钻探为主要手段，再次在该地区开展了金矿找矿工作，圈定了长1400m，宽700m的激电异常，在孔深812.15～1049.30m之间圈出4个矿体，矿体平均厚6.23m，金平均品位2.09×10－6。2002年，地质六队在寺庄矿区深部施工了两个孔深分别为900m、800m的钻孔，在－600～－700m标高范围内，圈定了2个单样金品位分别为1.46×10－6、1.29～1.89×10－6的金矿化体。
在三山岛金矿带上，新立金矿在55勘探线ZK612孔垂深646.63～664.63m处见到2层工业矿体，其深部没有工程控制;仓上金矿在垂深600m处见到工业矿体。
招平成矿带上，台上金矿床具有愈向深部发展，矿体愈稳定、金品位愈高、厚度愈大的特点:1988年施工的13ZK187孔，于垂深907.31～946.60m处(标高－760m)见到了真厚度达32.49m，平均金品位5.49×10－6的厚大矿体;在深977.71～1048.02m的孔段内还有4层样长1.50～8.66m、金品位(2.23～3.25)×10－6的支矿体。夏甸金矿535线ZK9孔于840.50～862.00m见到2层金矿体，其深部未封闭。说明招平成矿带深部找矿前景同样十分可观。
近年来，随着我国经济快速发展，矿产资源供应渐趋紧张，出现了新一轮矿产资源勘查热，胶西北地区金矿勘查投入大幅度提高，深部金矿勘查资金来源主要包括国土资源部危机矿山专项、山东省矿产资源补偿费资金、金矿企业自筹资金、地勘单位自筹资金等，深部金矿找矿不断取得新发现。
二、深部金矿找矿突破
自20世纪末以来，胶西北深部金矿找矿取得了实际性突破，探明了6处特大型深部金矿床(台上深部、焦家深部、新立深部、马塘深部、东风深部、三山岛深部)、2处大型深部金矿床(寺庄深部、夏甸深部)以及一系列中小型深部金矿床(大尹格庄深部、姜家窑深部、新城深部、金翅岭深部等)，探求大型－特大型金矿资源储量金属量总计600余吨，本项目勘查研究的5个矿区深部金矿资源储量达461.73t。寺庄、马塘、焦家3个矿区，探矿范围面积仅5.59km2，深部找矿探获的资源储量达276.087t，已超过浅部三个矿资源储量的总和(155.595t)。寺庄－焦家矿区，面积不足8km2，深、浅部累计探获金矿资源储量共计为431.682t，成为世界级金矿田。实现了胶东金矿找矿历史上新的飞跃。
1997～1998年，地质六队以钻探为主要工作手段对整个台上金矿床深部开展了金矿普查工作，施工了部分钻孔，共完成钻探工作量13222.56m/28孔。1999年6月，提交了《山东省招远市台上金矿床深部普查地质报告》，共圈定了22个矿体。除①－1号(原台上矿段①号矿体)、①－2号(原破头顶矿段①号矿体)主矿体与浅部矿体相连外，其余20个为相互独立的新矿体。探求表内D+E级金属量166353kg，平均品位6.08×10－6，平均厚度16.22m;表外D+E级金属量2010kg。
2000～2002年，地质六队对台上金矿床台上矿段深部开展了金矿普查工作，在9～23线－300～－802m标高间，圈定了14个矿体，估算(333)类金矿资源量金属量99981kg。
2000年完成的招远夏甸金矿深部勘查，在－300m标高以下新增金矿资源量金金属量20436kg。
2001～2007年，莱州地质矿产勘查有限公司两次在莱州市新立金矿床东段和西段开展了金矿勘探工作。截至目前，整个新立金矿床－710m标高以上共提交(331)+(332)+(333)类金矿资源量金属量66487kg。
2005～2006年，地质六队开展了莱州寺庄矿区深部金矿详查工作，共施工了43个钻孔，完成钻探工作量33830.98m，单孔孔深为625.16～1015.26m，超过900m深的钻孔有10个。详查工作圈定矿体163个，探求(122b)+(333)类金资源量44585kg(加上勘查区矿体自然延伸到邻区的资源量，共计51830kg)。矿床主要矿体是与浅部对应矿体不相连接的尖灭再现盲矿体，矿体厚度、品位、矿床规模等明显好于浅部，与浅部矿床“深、薄、贫、缓、碎”的特点形成鲜明对照。该矿床是焦家金矿带深部越过无矿间隔后发现的首个特大型金矿床，证实了胶东主要金矿带深部存在第二矿化富集带。该矿床勘查难度大、找矿意义突出，受到温家宝总理的亲笔批示表扬:请国土资源部转告山东六队职工:祝贺他们在金矿勘探中取得的重大发现，向大家致以亲切的问候(2007年9月19日)。
2007～2008年，地质六队进行了莱州焦家矿区深部金矿详查，总计完成钻孔69个，完成机械岩心钻探总工作量66842.59m。在勘查区范围共圈定矿体89个，探求(332)+(333)类金资源量105175kg。深部主矿体与浅部主矿体由低品位矿带连接，实际构成同一矿床。矿床浅部以往累计探获金资源量129389kg，这样，焦家矿区深、浅部(－1330m标高以浅)总计探获金资源量234564kg。焦家深部金矿床的发现分别被列为2008年山东省十大新闻和全国矿业界十大新闻。
2007～2009年，山东省第三地质矿产勘查院开展了玲珑金矿田东风矿床171号脉深部详查工作。累计完成钻孔88个，完成机械岩心钻探工作量87000余米(含普查14175.25m/15孔)。在勘查区范围内圈定矿体7个，其中1711号矿体为主矿体，呈大脉状，长2500m，平均厚度4.04m，平均品位2.82×10－6。全区估算金金属量(331)+(332)+(333)85672kg，矿石量30911972t，平均品位2.77×10－6。
2007～2009年，地质六队进行了莱州市马塘矿区深部金矿普查、详查。共计完成钻孔46个，完成钻探工作量38235.53m。在勘查区范围内圈定矿体65个，其中Ⅱ－1号矿体为主矿体，呈大脉状、脉状，最大走向长1240m，倾斜长600m，平均厚度23.88m，平均品位3.85×10－6。矿床赋存于－280～－970m标高范围内。提交金金属量(332)+(333)126327kg，矿石量37485460t，平均品位3.37×10－6。
2008～2009年，山东省第三地质矿产勘查院开展了三山岛深部金矿普查、详查，已完工钻孔17个，完成钻探工作量23101.20m。在勘查区范围内圈定主矿体2个，矿体呈大脉状、脉状，最大走向长960m，倾斜长约800m，平均厚度约20m，平均品位(2～3)×10－6。矿床赋存于－900～－1600m标高范围内。初步估算金金属量(332)+(333)60余吨。目前，该矿区的勘查工作还在继续进行。

2. 深部找矿钻探技术难点

深部找矿地层的特点决定了深孔钻探存在以下技术难点。
1.钻孔结构复杂
深孔钻探，由于钻遇的地层种类较多，地层相对复杂，因此，一般采取多级孔径设 计，需要采用多级套管，开孔及上部孔径加大。钻孔直径的增大会造成地层侧压力的增 加，对于松散破碎且倾角陡斜的地层，孔壁的稳定性变差，不稳定的岩石就会向孔内滑落 和坍塌。因此，具体应采用何种钻孔结构，必须根据钻孔深度、终孔直径、地层以及钻探 方法和工艺等确定，在可能的情况下，应尽量减少孔径级数，缩小钻孔直径。
2.护壁堵漏难
金属矿床多为构造破碎带控矿，硬、脆、碎、酥、漏是多数矿区地层的特点。进行深 部找矿钻探，几乎所有的钻孔都要穿过断层和破碎带。大裂隙发育的地层常发生贯通性的 孔段全漏失；小裂隙多而密集的地层常遇部分漏失或全漏失；疏松地层大部分发生渗漏或 部分漏失。多数钻孔是漏失、坍塌、掉块并存，多层位坍塌、掉块给护壁带来困难，大量 漏失又使冲洗液护壁难度加大，尤其是深孔、斜孔，施工周期长，地层被钻穿后裸露时间 长，易造成孔壁失稳，护壁堵漏就更加困难。用水泥护壁，保持时间短，对泥质、粘土质 多的地层效果不佳，往往不能适应深孔施工周期长的要求；用多级套管护壁效果较好，但 会使钻孔结构复杂，套管越深回收越困难，从而增加钻探成本，经济性差。
3.钻探效率低
硬岩钻进受地层复杂、裂隙发育、岩石破碎、坍塌、掉块、漏失等不利因素的影响，钻进困难。特别是坚硬破碎、可钻性9～12级的岩石（如硅质岩、变粒岩、赤铁矿等）和 结构致密、弱研磨性的打滑地层（如细粒弱研磨性石英岩、高硅化结构致密的砂岩等），钻进就更加困难，不仅机械钻速低，而且钻头寿命和回次进尺短，提下钻和打捞岩心等辅 助时间都大大增加，使钻孔钻探效率大大降低。
4.防斜纠斜难
受成矿条件和地质构造的影响，多数金属矿区地层岩石硬，并发生褶皱、弯曲，地层 倾角较大，特别是层理及片理发育、各向异性明显、软硬互层的地层，造斜强度大，而深 孔钻探，钻杆刚性小，技术规程参数不易控制，又难以采取复杂的防斜措施，因此，易造 成钻孔弯曲，而一旦发生钻孔弯曲，由于地层硬，造斜难，效率低，加上深孔纠斜信号传 递误差大，给深孔纠斜带来很大难题。从目前研究成果和实钻经验来看，基岩地层钻进，地层因素往往是造成钻孔弯曲的主要原因。对于深孔钻探而言，重要的是掌握并利用矿区 钻孔弯曲规律，因地制宜，从改进钻孔设计、钻探技术方法及工艺入手，采取有效的防 斜、纠斜技术措施加以控制解决。对特别易斜复杂地层，要采用受控定向钻探等特殊钻探 技术才能解决，否则，就难以顺利达到设计目的要求，严重的会导致钻孔报废，造成重大 的经济损失。
5.操作难度大
目前，深孔钻探主要采取金刚石WL钻进。为提高钻杆螺纹强度，将接头镦粗，使钻杆与孔壁之间、内管与外管之间间隙进一步减小，压力损失大，泵压高，开泵、停泵时容 易产生压力波动。当钻遇漏失和涌水地层，压力波动会更大。此外，升降钻具过程中所引 起的抽吸力和挤压力也会产生波动，升降钻具速度快，钻具与孔壁间隙越小，冲洗液黏度 和切力越大，压力波动越大。压力波动会影响孔内压力平衡，严重时会造成孔壁失稳，产 生孔内事故，因此，要求升降钻具要平稳，以减少压力波动。

3. 深部找矿钻探地层特点

1.钻遇地层类型多
深部找矿钻探与浅部钻探相比，是向地壳深部的进一步延伸和探索，必须首先成功钻 穿浅部地层后，才能继续进行深部地层钻探，因此钻遇的地层类型多，往往涉及更多、更 古老地质年代所形成的地层，如济宁铁矿，在过去所进行的钻探中，仅钻遇长清群、九龙 群和马家沟组的灰岩、白云岩以及少部分硅质绢云千枚岩等。进行深部找矿钻探，除钻穿 上述地层外，还必须继续钻进济宁群变质岩——绢云千枚岩、绿泥绢云千枚岩、板岩以及 变质火山岩夹磁铁石英岩等。
2.地层多为硬岩
从地层结构来看，一般上部为第四系、新近系等松散地层，下部为基岩地层，且多数 基岩致密、硬度大。与浅孔相比，深孔钻探钻穿上部同样的松散地层及浅层基岩后，以下 继续钻进多为硬岩。金属矿产钻探基岩地层多为6级以上岩石。如玲珑金矿，岩石可钻性 多为7～9级；本溪铁矿，甚至达到10～12级。
3.地层复杂
深部找矿往往在受地质构造影响的构造断裂带区域进行，尤其是金属矿，如金、银、铜、铁等大多受地质构造控矿因素的影响，矿层及其顶底板附近地层较复杂，地层一般经 过多次复杂的构造运动，断层、解理和破碎带发育，多为不稳定地层，既有松散、破碎、裂隙、岩溶等力学不稳定地层，也有页岩、泥岩等遇水不稳定地层，即水敏性地层，还有 各种漏失地层和坚硬、弱研磨性打滑地层等。尤其是深孔钻探，施工周期长，地层被钻穿 后裸露的时间长，易造成孔壁失稳；遇坚硬打滑地层，钻头寿命和回次进尺短，提下钻及 打捞岩心辅助时间长，影响钻探效率。

4. 深部找矿技术路线

实践证明，胶西北主要成矿带和主要已知金矿的深部有极大的找矿潜力，过去之所以没发现这些深部资源，一方面是浅部资源较多，没有重视深部找矿;另一方面是深部找矿的知识和技术存在难以逾越的障碍。因此，在当前深部找矿成为我们找矿的主攻方向的形势下，创建一套实用的深部资源勘查技术集成和有效的找矿技术路线是取得深部找矿的关键之一。
一、深部找矿的复杂性
胶西北主要成矿带和已知矿山周边经历过长期的找矿勘查和地质研究，易于发现的地表矿和浅部矿多已被发现，找矿难度越来越大，传统的思路和技术难以发现深部隐伏矿床。深部找矿的复杂性主要表现在以下几个方面。
(1)成矿规律的不确定性。胶东金矿床的形成有其特定的成矿地质条件，因而常常表现为一定的成矿规律。以往浅部找矿对这些成矿规律进行了很好的总结，并且这些成矿规律又很好地指导了找矿实践。深部成矿条件与浅部有所不同，矿床的分布产出特征与浅部也有变化，其成矿规律尚未很好的掌握。根据浅部金矿成矿规律建立的勘查模型显然已不适合于深部找矿。
(2)勘查技术要求高。一是常规的物化探、遥感技术，其探测深度和探测精度在地表难以准确的探测到隐伏资源的信息;二是以往的钻探技术达不到揭露深部矿体所需要的技术要求。
(3)勘查环境比较特殊。胶西北地区工农业、矿业较为发达，常常出现一些不利于勘探的特殊环境。如:厚大的覆盖层，工农业生产和矿山生产的强干扰，村镇压矿，复杂的植被条件，极其复杂的地质环境，人为的干扰。
(4)矿床定位预测的复杂性。深部矿床定位预测十分复杂和困难，主要原因包括:①不能获得直接的找矿线索，间接找矿信息也很微弱，很大程度上要靠工程探索;②矿床埋藏深度大、多为隐伏矿，地质环境不清;③以往的成矿模式、成矿规律概括不了深部矿，完全用常规思路进行成矿预测是不适宜的。
二、勘查技术的创新
深部和隐伏矿体的信息一般是微弱的和复杂的，常规勘查技术往往很难对它们的位置进行精确定位，因此，深部找矿要创新探测技术方法和仪器设备，使之达到高精度、大探测深度和强抗干扰能力，采集微弱的复杂信息并分析它们与未发现矿体之间的复杂非线性关系。深部找矿新技术主要包括四类(彭省临等，2004)。
(1)新的信息检测技术。主要通过检测一些原有技术检测不到的新信息为矿床勘查提供更加充足的证据，如活动态离子技术。
(2)强抗干扰能力的地球物理技术。主要是在强干扰背景中检测与矿化相关的信息，如可控源大地电磁测深技术。
(3)微弱信息检测技术。主要检测与深部矿床有关的微弱信息，如构造地球化学方法。
(4)数字处理与数字成图技术。主要是从复杂数据中提取更多有用的信息并给出更明了的表达，如多维统计技术、综合信息成矿预测技术。
三、突破传统技术路线，提高勘查效率
市场经济，效率就是效益。如何加快勘探，早出成果，我们做了大胆探索，并取得了成功。按照传统的勘探规范，对一个矿区要先普查、后详查，每个阶段两三年，这样发现和基本查明一个特大型金矿床，至少要五六年时间。在胶西北金矿勘查中，突破了传统流程，在预查的基础上，普查、详查交叉并进，采取了“边施工、边分析研究、边调整工作部署、边普查找矿、边详查控制矿体、边综合整理估算资源量”的技术路线。在钻探的同时，综合分析构造产出规律、矿化带控矿特点，开展预测矿体与相邻矿区延伸、侧伏规律的对比分析，及时调整施工方案，灵活布设钻探工程。大大地提高了勘探效率。过去需要五六年的勘探周期，不到两年就完成了，野外作业只用了一年时间。
寺庄矿区深部详查，总钻探工程量3万余米，五分之一设计钻孔是在村庄里、国道旁，单孔孔深625.16～1015.26m，施工难度极大，项目组依靠改进钻探工艺和工程设计，高质量地完成了全部工程，见矿率高达96.73%。为确保资源储量估算的高精度、高速度，在山东省内首次引进了世界先进的KANTAN－3D程序软件。在钻探会战之初，就把微机、绘图仪带进野外会战现场，将原始数据、基础图件随时采集录入编辑，按常规编制一份大型矿区详查报告，至少要有4名骨干技术人员用4个月时间，项目组仅用53天就完成了成果编制。
焦家矿区深部详查会战任务更重，时间要求更紧，借鉴寺庄经验，把普查和详查两个阶段的工作一线贯通，边工作、边研究、边调整工作思路，统筹兼顾，根据钻孔见矿情况，选择下钻孔位，随时调整设计。打一个水文孔，至少需要三个月。项目组打破普查阶段不需要打水文孔的常规惯例，在普查阶段就安排施工了两个水文孔，从而保证了会战的一年工期和水文资料的完整有效。事实证明，这些方法收到了奇效，质量、效率双提高。
四、胶西北深部金矿勘查技术路线和方法集成
由于胶西北深部矿床埋藏深度大，且多为隐伏矿体，在地表观察不到直接找矿线索，且能探测到的间接找矿信息弱、影响因素多，信息与矿体间的对应关系是非常复杂的非线性关系，因此采用的技术必须具有灵敏度高、抗干扰能力强、探测深度大等特点，而且要用不同方法探测目标体的不同属性。所以说，深部找矿是一项跨地质、物探、化探和信息处理等多学科领域的系统创新工程。在找矿实践中，我们采用的主要技术路线和方法集成是:地质分析、靶区选择———大功率激电、可控源大地电磁测深、频谱激电探测———钻探验证———地球物理测井、孔中构造地球化学测量———综合研究、矿体定位预测———钻探追索控制矿体。

5. 关于深部找矿问题的几点思考

柳玉虎
(河南省有色金属地质矿产局第五地质大队)
根据国民经济发展对矿产资源需求持续增长的实际和当前地质矿产勘查的现状，国家、省矿产勘查主管部门适时提出了加强深部找矿、开辟第二找矿空间的课题，这对于贯彻落实《国务院关于加强地质工作的决定》，加快实现找矿重大突破，切实提高资源保障能力，促进经济社会全面协调可持续发展，具有重大意义。关于深部找矿问题，笔者有以下几点思考和认识。
一、坚定深部找矿的信心和决心
(1)深部找矿是矿产勘查工作一定历史阶段的必然。由表及里、由浅入深、由易到难，一直是矿产勘查工作坚持的原则，也是符合唯物辩证法的。经过约一个世纪的勘探开发，地表矿、浅部矿已大多被勘探和开发，在地壳浅部找矿的可能性逐步减少，勘查难度越来越大，向地壳深部进军已成为必然，这不是主观上想不想的问题，而是客观上早晚要做的事情。
(2)地球科学研究已表明地壳深部矿产资源十分丰富，存在巨大的找矿潜力。研究表明，地壳深部存在着大规模的流体活动，横向运动可达100km以上，纵向渗透可达9km以下。有流体活动特别是有大规模流体活动的地方就有形成矿产的可能。滕吉文院士提出，在地壳深处有利的成矿空间为5～10km，这个空间恰是地球内部、深部和浅部物质和能量强烈交换和其深层动力作用过程的交错地域，也是多种成矿要素发生变异和耦合与转折部位，并适应于大量岩浆矿床和热液矿床的产出。研究认为，一些大型、超大型矿床和矿集区的分布受地幔隆起等深部要素的制约，与岩石圈各圈、层的岩石介质与结构的不均性和各向异性密切相关。俄罗斯科拉半岛科学超深钻井已钻深12km多，在1.54～1.81km处发现铜镍硫化物、铁硫化物及铂金属矿化，铁氧化物矿化深达5.6km，在10km上下发现铁、钛矿化，6～11km深处发现铜锌硫化物矿化，在9.5～11km处发现含银的自然金。我国大陆科学钻探工程5158m深钻也表明深部存在矿化现象。
(3)国内外矿产勘查开发实践已证明深部找矿具有广阔前景。据不完全统计，国外金属矿产资源开采超过1000m的大型矿山已有80多座，如目前世界上开采最深的南非西兰德金矿，已达4800m;加拿大肖德伯里铜镍矿床，已开采到2000m，目前探测最深的矿体位于地下2430m;澳大利亚奥林匹克坝铜金矿床，在深1000m处发现隐伏的近直立矿床。近年来国内深部找矿也取得了丰硕成果。如辽宁红透山铜矿勘探开发在1100m见富矿，辽宁本溪大台沟在1200～2000m深处发现近30亿t超大型铁矿，安徽铜陵冬瓜山铜矿产出深度在800～1000m以下，福建紫金山金铜矿床距地表深度已达1900～2000m，湖北大冶铁矿在1100m以下发现巨型的铁、铜、金共生富集矿，山东济宁发现了深达1600m、厚85m的铁矿层。此外，新疆、江西、四川、河南、海南等地均在500m以深发现了大型的金属矿床。
二、规范深部找矿的概念
由于国家对深部找矿的重视和各地相继发现一批大型的深部金属矿床，学术界和生产单位对深部找矿的热情高涨，有关深部找矿的新提法、新名词频繁出现，深部找矿的深度界线也众说纷纭，有必要进行统一，以利于相关政策的制订和工作的规范。
(1)提法问题。对于深部找矿工作，各地各部门的提法多种多样。如:辽宁省地矿局称为“第二矿带”找矿，有些省份提出“第二空间”找矿，滕吉文院士提出“第二深度空间”找矿，赵鹏大院士提出“第二成矿找矿空间”，中国地调局提出“第二找矿空间”，等等。显然，“第二矿带”提法是不妥的，因为“矿带”是个平面概念，如郯-庐断裂带、秦岭褶皱带、北山成矿带等，它不是深度或立体概念。“第二空间”也不确切，虽然是立体概念，但没有方向性。而“第二深度空间找矿”比较合适，因为他既有梯次含义，又有方向指示，还是立体概念，比较确切地表达了我们目前对深部找矿的期望和理解。
(2)深度界线问题。就目前条件下，深部找矿的深度界线多少合适，说法不一。中国地调局矿产资源研究所朱裕生等提出600～2500m，滕吉文院士提出500～2000m，叶天竺教授提出2000m以浅，原国家储委副主任严铁雄提出1500m以浅，中国地调局提出500～1500m，河南省提出1500m以浅，等等。深度界线不是简单的数字问题，它牵扯到国家政策和规范的制订、科研和地勘单位工作的重点和方向、地勘设备和仪器的研制目标等一系列问题，必须服从地质勘探工作规律，与当前经济和科技发展水平相适应。深度过浅，失去深部找矿的意义;深度过大，比如3000m、5000m，虽然愿望很好，或者很振奋人心，但盲目冒进，脱离实际，玩数字游戏，更是毫无意义。笔者认为，把深度500～1500m称为第二深度空间比较合适。这是因为，一方面，500～1500m这个空间的矿产资源可以满足当前和今后一个相当长时期我国对矿产资源的需求。近一个多世纪以来，我国绝大多数非能源固体矿产的勘探开发深度在500m以浅，其中大多在350m以浅。而500～1500m这1000m的深度空间，是原深度的两倍，即使考虑经济社会发展对矿产资源需求的增速，也可满足当前和今后一个时期的需求。另一方面，500～1500m这个深度，是当前我国勘探和开采仪器设备可以达到或经过努力可以达到的，而超过这个深度，勘探和开采难度增大，成本增高，经济不一定合理。
三、排除影响深部找矿的制约因素
(1)矿权设置管理问题。一是探矿权设置过小、过散，不利于整装勘查，不利于对成矿区带的综合研究，不利于深部找矿、找大矿。二是探矿权市场进入门槛过低，致使矿权设置过多，让不少投机者乘虚而入，一些探矿权人圈而不探，目的是为了炒作和投机。如河南省重要成矿区带矿权设置已基本无空白区，新矿权设置困难。三是探矿权出让价格过高。目前，大部分地方探矿权均是通过招拍挂的形式出让，有经济实力的企业获得探矿权而没有勘探能力，而有勘探能力的地勘单位由于经济原因而得不到探矿权。
(2)探、采单位协调问题。深部找矿一个很重要的方向是已有矿山的深部和周边。比如有的煤矿下面铝土矿的勘探，有的热液铜矿床下面钼矿的勘探，萤石矿下铅锌、钼矿的勘探，甚至同一矿种的深部和周边勘探等。但是由于矿种的不同或勘探能力的不足，采矿权人对深部勘探的积极性不高。必须协调好探采单位的利益，调动他们开展深部勘探的积极性。
(3)勘探风险问题。随着深度的增加，勘探难度增加，相应勘探风险增大。地勘单位大多是事业单位，经济实力有限，抗风险能力低，可以说是心有余而力不足。必须制定相应扶持政策，支持地勘单位进行深部勘探;或制定优惠政策，引导有实力的企业，与地勘单位联合投资深部找矿工作。
(4)技术设备问题。目前的物探仪器设备探测的深度和精度还不能适应深部勘探的需要。特别是在基层勘查单位，钻探技术力量薄弱，固体金属矿勘查能施工1000m深度以上的钻机不多。
(5)地质信息共享问题。深部找矿难度很大，必须通过区域地、物、化、遥等各种地质资料的综合研究，才能确定新的找矿靶区，或者必须对原有勘探资料重新研究、二次开发才能使矿山深部及周边勘探取得突破。但目前，地质资料的借阅手续繁杂。特别是由于部门利益，近年来国家出资形成的基础地质调查成果、研究成果，汇交速度慢，有的甚至不汇交。这样就导致其他地勘单位得不到新的基础地质资料，选区困难，影响深部找矿进展。
四、探索深部找矿的方法和途径
(1)加强深部成矿作用与成矿预测研究。理论来源于实践，但可对实践产生巨大的指导作用。20世纪90年代以来，世界成矿理论研究日渐深入，新的矿床成因理论和认识不断涌现，对世界固体矿产找矿勘查产生启发和指导。如，地壳连续成矿理论提出太古宙脉状矿床的地壳连续成矿模式，认为从次绿片岩相到麻粒岩相的变质岩都可有脉状金矿床产出，在不同的地壳深度上可连续形成金矿，至少在地下15km以上的地壳剖面中，产在不同变质岩相岩石中的金矿床属于一组连续的同成因矿床组合。这一成矿模式，打破了以往认为金矿不能在麻粒岩相岩石中形成的认识。再如，深部流体(成矿)作用理论认为地壳深部存在着大规模的流体活动，从根本上改变了人们关于地壳深部是干的、无大量自由流体活动、无热液成矿作用以及地壳深部流体不能作大规模横向运移的认识，从而为人们找矿勘查提供了新的思路和方向。另外，对成矿区带的研究也能为确定深部找矿靶区提供帮助。
(2)全面更新深部找矿基础信息。国家有关部门应作出规划，加大投入，加快区域地质调查、区域化探、区域重力、高精度航空物探和资源潜力综合调查进程，重点更新精度低、工作年代较早的老资料。开展深部地学填图，确定沉积盖层构造和风化层的厚度，研究基底的起伏变化，确定深大断裂的延伸情况，编制深部花岗岩分布图等，从区域成矿背景和成矿规律的分析中圈定和优选深部找矿靶区。
(3)加强深部找矿勘查高新技术设备的研发和推广应用。“工欲善其事，必先利其器”。充分利用当今科技进步，特别是军事技术，大力加强航空重力、重力梯度、航空磁梯度和时间域航空电磁技术的研究，提高航空物探的深度和弱信息的分辨能力。针对目前深部勘查中存在的关键技术问题，比如探测深度浅、精度和分辨率低、抗干扰能力差等，重点部署研发大深度、多功能电磁探测技术和设备，研发硬岩三维地震探测技术和装备，研制系列大深度岩石钻探装备和工艺技术，加强深部复杂岩层钻探技术难题的攻关，加强重、磁、电二维、三维反演解释新技术研究，等等，不断完善和建立从航空、地面到地下的立体探测技术体系，为深部找矿提供技术支撑。
(4)突出重点，积累经验，搞好示范。按照先易后难，由已知到未知的原则，突出工作重点，在部分地区取得突破，积累深部找矿经验，发挥示范带动效应。当前就河南省而言，要从以下几个方面努力，一是老矿区深部及周边。如小秦岭金矿区深部金矿勘查，陕渑煤田、新安煤田煤下铝土矿勘查，舞阳铁矿、安林铁矿深部及外围铁矿勘查，桐柏—大别山地区已知矿区深部多金属勘查等。二是重要成矿区带上。如崤山、熊耳山西段金、钼矿勘查，熊耳山—外方山地区金矿勘查，马超营断裂带金矿勘查，栾川地区的钼矿、铅锌矿勘查，大别山地区南北两带钼、铜钼矿勘查等。三是寻找隐伏岩体。特别是燕山期中酸性岩体对成矿有利。加大对熊耳山地区、鲁山地区隐伏花岗岩体的探寻。四是区域物化探异常集中区。如豫东、豫东南覆盖区磁异常验证，卢氏地区、方城地区、西峡—淅川等地区物化探异常查证。

6. 深部找矿的重要性和艰巨性

深部找矿的重要性大家已熟知。在地质研究程度较高和矿业发达地区，加强深部找矿工作尤为重要。
我国现有的金属矿山，探采深度多在300～500m，只有少数铜、铅锌和金矿山，开采深度达1000m。而国外开采超过千米的金属矿山有80多座，其中南非金-铀砾岩型金矿采深超过4000m。美国和加拿大的一些矿山采深也超过2000m。国内外近年来的深部找矿也有令人瞩目的发现，如加拿大Sudbury铜镍矿在深2600m，华北鞍山式铁矿、云南会泽铅锌矿、辽宁红透山铜矿、胶东和小秦岭金矿等在千米以下的深度都找到了工业矿体。三山岛金矿区的矿体已经钻探查证达2000m深度。这些找矿实践说明深部找矿有巨大潜力。
按成矿理论分析，热液矿床的成矿有利空间是地下5～10km，这个空间正好是地壳内外动力的复合场，也是多种成矿要素发生突变与耦合的转折带，适于大量热液矿床的产出。据研究，一个大型热液成矿系统的垂直延伸可达4～5km或更深。在俄罗斯科拉半岛的科学钻探中，在10km上下的深度发现了变超基性岩中的Cu-Ni硫化物和基性岩中的Fe-Ti矿化。我国东海科学深钻发现600m厚的金红石矿资源。研究表明，幔源的金刚石矿最初形成在深达200～300km的岩石圈底部，后来才被金伯利岩浆携带到地壳的浅部。这些说明，在地壳中相当大的深度间隔内，具有成矿的有利空间和相应条件。
深部找矿难度很大。国内外经验表明，提高找矿成效要具备几个基本条件:①对区域地质成矿条件和矿床模型有深刻的理解，有不同于浅部找矿的新的思路;②有以精细野外(现场)观测为基础的综合研究和合理的找矿方法;③有足够资金和科学管理;④有学识渊博、经验丰富、思路开拓、敢冒风险的地质勘查专家。其中，先进地质矿床理论的指导和合理技术方法的运用更显重要。

7. 深部找矿与整装勘查之我见

刘国营
(河南省有色金属地质矿产局第五地质大队)
近年来，随着经济的快速发展，凸显出了我国矿产资源严重紧缺的局面，并且成为制约经济发展的主要瓶颈，尤其是一些大宗的金属矿产和能源矿产受制于他国，影响了我国经济的正常发展。为此，国内专家提出了“探边摸底，攻深找盲”的深部找矿战略思路，并加大了地质勘查工作的投入。河南省作为一个矿业大省，主要矿产资源总体探明程度仅为1/3左右，中深部找矿潜潜力巨大，只有采取整装勘查，才能实现深部找矿的重大突破。
针对实施整装勘加强深部找矿，笔者有以下几点认识:
一、加强组织协调，统一安排部署
整装勘查是一项比较大的系统工程，要对一定范围内分布的探矿权、勘查技术、资金、信息、人员、设备等资源要素进行优化整合，统一实施勘查工作部署，针对一个地勘单位难以组织实施，只有在省国资源厅及主管局的有效组织和协调下，统筹安排和部署，才能保证各项工作有序进行，避免各单位分散突围，重复工作，确保整装勘查有序进行。
二、加强综合研究，重点选好靶区
加强基础地质资料的收集、整理和综合研究工作，特别是对老资料的二次开发，聘请知名专家做指导，对全省重要矿成区带的地、物、化、遥等资料进行认真分析研究，调查其勘查开发现状，分析矿床的成因及成矿规律，运用现代三维信息技术对地、物、化、遥等海量数据信息进行高效集成和综合处理，建立矿集区三维成矿模型，从而使找矿预测和靶区圈定更加准确有效。在重要成矿区带部署深部找矿工作，要从已知矿区特别是大型矿床的深部和外围入手，借鉴国内外选进的成矿理论进行分析研究，要将一个成矿区带或一个成矿系统作为一个整体来部署深部找矿工作;对于一些小矿点比较集中的区域，在各种成矿元素综合利用的前提下，要加强各矿区资料的对比，研究其成矿类型和成矿地质背景，探讨其深部成大矿的可能，编制整体勘查实施方案。
三、加强新方法、新技术研究，充分发挥物化探设备的作用
要重视遥感、物探和化探方法在深部找矿的科学应用。深部控矿地质条件和矿化特征一般无法直观识别，必须通过一定的物化探方法获取深部控矿构造及矿化信息，为深部盲矿定位和布设钻孔提供依据。近年来，各地勘单位配备了一批选进的物化探设备，如GDP-32多功能电磁系统、地震仪、EH双源型电磁系统等，这些设备对深部找矿都有各自的特殊效果，应加强对这些设备的研究和开发应用，加强对技术人员的培训工作，充分掌握这些仪器设备的功能和用途，更好地为深部找矿服务。同时积极探索一些新设备新方法应用和试验，如用地震方法探测深部岩体，用直升机大比例尺航空物探快速选择靶区，用深穿透地球化学方法寻找隐伏矿床等，加强对这些技术方法的研究和试验，可能会起到事半功倍的效果。
四、存在的问题及建议
整装勘查项目牵涉范围大，利益面广，关系难以协调，时间跨度大。依法申请登记的矿业权面积小、分布广，将成矿带人为分割成若干小区块，造成整装勘查工作空间受限，找矿工作难以全面推进和铺开。因此，深入探索并研究制定有利于地质勘查工作的矿权设置办法十分重要，也关系到今后整装勘查与深部找矿工作能否顺利推进。就目前来说，由省国土资源厅组织，勘查单位积极合作，大企业跟进，实行行政和经济两种手段，探索实行多元化股份制。如由建立多方受益的矿权整合之路，由国有大企业(代表国家)控股，承担勘查工作的地勘单位占20%～30%股份，勘查区内的主要矿业权人占小部分股，共同开展深部找矿，资金由国家投入和探矿权人共同投入。
五、我队整装勘查靶区选择
嵩县南部钾长石石英脉型钼矿靶区。主要分布在嵩县南部的熊耳山和外方山之间，南以马超营断裂为界，北以嵩县断陷盆地南缘为界，面积大约560km2。目前已发现9处矿床(点)，许多矿区正在开展勘查工作，是一个具有良好找矿前景的地区。我队在该区已经勘查4个矿区，即凡台沟矿区、纸房矿区、土岭村矿区、大西沟矿区，总面积21.59km2，预算钼资源量4万t，钻探控制深度80～600m。
矿脉主要赋存于熊耳群鸡蛋坪组火山岩中，目前在区内共发现30余条矿脉，矿脉长300～1600m，最长2800m;已矿控制矿层1～12层，一般2～5层，单矿层厚度0.50～11.09m，最厚11.09m，矿石钼品位一般0.037%～0.30%，矿脉整体倾向NE，倾角3°～26°，一般15°左右，与围岩产状一致;矿体形态呈似层状，呈多层平行排列。矿脉具有尖灭再现及膨缩现象;矿体赋存在石英脉及两侧的蚀变岩中。因而形成了石英脉型和蚀变岩型矿石。
已勘查矿区面积占鸡蛋坪组3.85%，勘查深度为鸡蛋坪组12.39%，因此该区深部找矿潜力巨大。通过整装勘查工作，预期可求得一个大型的钼矿产地，在河南省将成为除斑岩型钼矿之后的又一重要矿床类型。

8. 深部找矿的成矿系统分析

进行深部找矿的关键是要深入研究区域和矿区的成矿规律，重点是成矿环境、成矿系统和成矿演化，以便全面认识矿床之所以产在某一深度空间的原因及其制约因素，据以运用适当手段，发现深部矿床。
1.成矿系统发育的完整程度
按笔者理解，成矿系统是指在一定时空域中，由成矿要素、源-运-储成矿过程、成矿产物及成矿后变化等诸因素构成的成矿整体(翟裕生，1999)。一个发育完整的成矿系统，具有一定的时-空边界，包括三维网络空间，常能包括多个矿种和多种矿床类型。如长江中下游成矿带，具备多种有利的成矿条件，其中的燕山期与岩浆热液有关的成矿系统发育就比较完整，体现了成矿的多样性和复杂性，既有铜、铁、金、银、铅、锌、钴、钒、钛、磷等多个矿种，又有矽卡岩型、斑岩型、脉型、角砾岩型、层控型等多种矿床类型，其形成时间自170～90Ma，又分布在自武汉到上海的沿江毗邻的广阔区域(翟裕生等，1996)。因此，可形成由此及彼、举一反三的找矿思路。
2.成矿系统发育的深度
不同的成矿系统产在不同的构造环境和地壳的不同深度。研究掌握各种成矿系统的发育深度(含深度间隔)，有助于从宏观上把握矿床的空间分布规律，包括在垂向上的分布特征。这对于在一个区域中进行深部找矿有直接的指导作用。
根据地质研究和大量探矿、采矿资料，已知变质、受变质矿床多发生在中下地壳中，与幔源基性-超基性岩浆有关的成矿系统产出也较深，可在中下地壳中发生。与花岗岩类有关成矿系统多在上地壳、距地表5～15km的范围内，而产在陆上和海底的火山-次火山活动有关的浅表热液矿床也可延伸至地下3km左右。
海陆盆地中的沉积矿床一般是产在水底的近水平、延伸大的矿层，当其受到区域构造作用时可下降到地壳深处并受到明显的热动力变质改造。
不同成矿系统的发育深度参见图11-4，其中矿源场、中介演化场(中介场)和储矿场等概念是参考引用李人澍(1996)的观点。

图11-4 主要成矿系统发育深度概图

按区域的构造层，可划分出产在古老结晶基底中的成矿系统、早古生代岩层中的成矿系统、晚古生代岩层中的成矿系统、产在中生代和新生代地层中的成矿系统等。越古老的矿床产出的空间局限性越大，越年轻的矿床产出的有利空间越多，可在多个构造层中产出，尤其是产在多旋回构造的地块中的矿床(图11-5)。

图11-5 产于不同构造层和不整合面上的各时代矿床An?—前寒武纪;Pz—古生代;Mz－K—中-新生代

3.成矿系统网络结构与矿床分带
矿床分带性指矿床的物质组成、矿石组构、矿化强度(品位)、矿化类型及所在岩石、构造等在区域和矿床内的空间变化规律。研究阐明矿床分带特征，尤其是矿床垂直分带特征，对找寻深部矿床有重要意义。
从成矿系统观点看，成矿系统的网络性表现为系统内部各成员(矿床、矿点、围岩、构造、流体及各类矿化异常)间的有序分布和相互关联，表现为共生、过渡、复合、重叠和多通道性。作为一个网络，它有自己的内部结构和外部边界(三维的)，它包括矿化分带，具有比矿化分带更为广阔的内涵。在深部找矿中要着重研究矿化网络的垂向变化趋势。
以上讲的是在一次成矿作用中一个成矿系统的结构及分带性，至于由多个成矿系统叠合交织形成的网络就更加复杂，影响因素就更多。
研究矿床的垂直分带即矿化网络由浅向深的变化趋势，包括以下主要问题:①变化内容:有矿种变化(如浅部银、铅、锌，深部铜、钼等);矿化类型变化(如上部为脉型、细脉型，下部为斑岩型及矽卡岩型等);含矿岩石变化(碎屑岩、碳酸盐岩、泥质岩等及其组合);成矿强度变化(矿石品位和矿体规模)，以及由大气、地下水作用制约的氧化带深度等。②变化形式(指矿体由浅到深的变化)复杂多样，可概括为(矿体)连续型、断续型、多层型、叠加型，以及构造断开型等(图11-6)。要强调指出的是，每个矿床都有其形态产状特征，如再经过后来的构造变动，将更加难以辨认和测定。因此，要做详细的调研和缜密的思考判断，包括采用大比例尺立体填图等精细方法，而不宜套用某种现有模式。

图11-6 矿床主要垂向变化型式

如何根据已知的浅表矿床信息推断其向下延伸方向，涉及因素很多，有几点可作参考:
1)利用矿床模型或矿床地球化学模型的完整性。一个完整的矿床模型，应能清楚地显示出矿床的顶部特征和根部特征(蚀变的、构造的、元素组合晕等)及整个矿床的蚀变矿化结构，作为预测深部矿体的重要标志。如斑岩铜矿模型(以矿化蚀变分带为主体)可以作为帮助探寻深部矿的依据，如美国斑岩型Kalamazoo矿床深部找矿成功的实例(Guilbert et al.，1986);又如金矿脉的地化原生晕模型可帮助判断矿头、矿身、矿尾的部位，从而有助于指出深部找矿方向(李惠等，1998)。
2)构造控矿研究。构造是控制矿体向深部延伸的重要因素，大型垂直断裂及其中的角砾岩筒、岩墙等控制的矿体可深达1km以上，主要断裂与分支断裂的交点常是富矿囊定位处。而复式褶皱的顶缘虚脱部位也是富矿石聚集部位。一般可依据含矿断层的断距、断裂带宽度、断裂性质推测该断层的垂向深度及相应的矿体尖灭深度;也要注意矿化系统垂向的多通道性对矿床规模及产状的控制(翟裕生等，1993)。
除垂向构造外，不同岩层界面、不同构造层界面、不整合面、拆离和滑脱断层带及隐伏岩体接触带也应注意研究，因为这些有显著物化性质差异的临界面和突变带，常是含矿流体运移道路上的物理化学障，是深部矿体的就位场所。
矿床的垂向变化参见图11-7，深部矿床产状十分复杂，这里只是概括地加以表述。该图中的多型多层型常表现为高硫的浅成低温矿床和深部斑岩铜矿床的套叠(Telesco-ping)，这在很多地区是常见的(Hedenquist et al.，1999)。另外，矿床由浅到深的变化，除表现在矿体的形态产状外，在成矿元素、蚀变类型等方面也会有变化，如著名的澳大利亚芒特艾莎矿床在浅部以铅锌矿为主，到1500m±的深度则以铜矿石为主(Perkins，1990)。
4.深部矿床的示踪标志
大多数矿床包括深部矿床与周围的不含矿地质体有明显的物理和化学性质差别，表现为种种异常。在矿床的形成过程中，一般都经历了由矿源、流体输运到矿石沉淀聚集的整个过程。在这个过程中含矿流体在所经地质体中会遗留下或多或少的成矿痕迹(踪迹)。这类成矿过程的遗迹的分布范围较广，过去对它们的关注和研究不够。它们和矿体本身的异常都可以作为追踪和指示矿体存在的标志，对它们作全面研究是深部找矿的一个必要手段。也就是说，对矿床(储矿场)本身的矿化异常研究要扩展到对整个成矿系统包括矿源场、中介场(输运场)和储矿场的矿化异常的研究。这在找矿难度日益增大的条件下，是提高找矿成效的必要手段，也是对矿化异常理论研究范围的扩大和突破(图11-7)。
矿体和矿化通道中的各类异常不是孤立的，而是密切关联的。运用综合的和整体的观点，对地、物、化、遥异常，宏观异常与微观异常，直接异常与间接异常，原生异常与次生异常等作综合研究，可以建立起各类成矿系统(区域的、矿田的)的综合异常模型(翟裕生等，1999)，这对找矿是很有帮助的(图11-7)。
除图11-8中标出的各种异常外，在岩石、矿物尺度上的异常还有标型矿物晕、矿相学特征等，在微观尺度上还有矿物流体包裹体特征、地气晕、显微及超微结构特征等。
上述异常信息都各有其有用性和局限性，偏宏观的异常信息如地球物理、构造及岩石异常等能反映成矿的构造岩石环境及矿体的间接信息可用于优选靶区;而蚀变岩石、找矿矿物学和各类地球化学晕是接近矿体的信息，可据以逼近矿体。实际工作中，应综合运用各类信息筛选出各种异常的复合带、浓集带，它们常是大型矿床(体)的示踪标志。

图11-7 成矿系统及综合异常网络图解

关于深部找矿的浅部示踪标志，可以举内生铁矿床为例。笔者1956年研究河北承德大庙-黑山钒-钛-磁铁矿矿床时，注意到:在矿区地表的矿体露头中显示有伟晶状矿脉，有大量的分支状小型贯入式矿体且其围岩蚀变比较轻微，这些都是铁矿床的浅部标志。依据这些浅部标志，结合在本区发现的显著高磁异常，还有对矿区岩石、构造及区域风化剥蚀程度的分析，以及已揭露矿体已深达300m等信息的综合分析，提出“大庙矿床有工业意义，尤其是贯入式矿体价值最大。从成矿的先决条件分析，区域内钛磁铁矿矿床很有远景”(翟裕生，1957)。近年来的危机矿山深部找矿工作已经钻探证明黑山矿床的铁矿体延深已经超过1000m，矿量有较大增长，此外还在大庙邻区找到新的同类矿床。
再以湖北大冶铁矿床为例，翟裕生、石准立、姚书振等于20世纪70年代在其露天采场观察时，发现贯入式富矿体的浅部特征，包括:富矿体边缘闪长岩中有裂隙充填的小矿脉，且在铁矿体中有闪长岩板条(中石)定向排列;富铁矿体边缘发育有晶洞，中间有磁铁矿晶簇;富矿体的围岩蚀变轻微;以及在灵乡矿区发现有矿浆-热液过渡型铁矿体等，认为这些都是大型铁矿床的浅部标志。近几年的危机矿山探矿增储项目，在铁山矿床经钻探在1000m以下深度发现新的富矿体。
深部矿床(体)的各种异常，如果在矿床形成后未经重大变化，则原生异常保存较好，但由于位置较深，其反映在浅部的异常信号一般比较微弱。这需要充分利用已有钻孔、坑道中揭露的每一个直接间接矿化信息，作精细的观察、研究和判断;注意开展钻井中和坑道内的物化探等工作，从近距离捕捉矿化异常。同时，也要针对深部矿床的种种特点，研究发现新的异常和新的探测方法。一些有效的常规地质方法也可提供重要信息，例如，找矿区内成矿后岩脉或断层如在深部切过矿体，则可能将破碎的矿石块(粉)带到浅部，从而提供深部存在矿体的证据。勘查地球化学表明，当地气(Geogas)通过矿床或矿床周围的原生分散晕时，会将超微细颗粒乃至纳米级的成矿元素带到更浅部位直到地表，从而提供比较可靠的有关深部可能存在大型矿床的信息(谢学锦，2002;王学求等，2010)。
5.结语及建议
当前在中国中东部广大地区，已逐步进入深部找矿的新阶段。深部找矿的经济和社会意义重大，同时也是发展成矿学和矿产勘查学的一个良好机遇，希望同行专家多加关注。近期内可先制定工作规划，坚持产学研相结合的调查研究路线，深入解剖代表性矿山，充分收集整理分析已有的大量地矿资料，研究矿床成因和就位机制，阐明矿化网络，建立深部矿床的精细结构模型，并以工程查证，以期找到深部矿体。
深部找矿既要有系统观和整体观，又要精细观测，见微知著。既要通过类比从已知到未知，寻找与已知矿床类型类似和同类的矿床;又要善于求异创新，注意那些与已知矿床类型不同的新矿床类型和新矿种，以及相应的新的成矿环境和控矿因素(翟裕生，2003)。