深部找矿基本问题及方法

薛建玲，庞振山，程志中，陈辉，贾儒雅

中国地质调查局发展研究中心

摘要:中国经济社会发展与资源环境约束的矛盾日益突出，走向深部，向深部要资源，是矿产勘查的必然趋势。在论述深部找矿的重要性、必要性基础上，阐述了深部找矿的基本概念，总结了深部找矿的现状，梳理了深部找矿的难点，提出了“从成矿作用本质研究深部找矿问题，研究成矿地质体确定找矿方向，研究成矿构造和成矿结构面预测矿体位置，研究成矿作用特征标志提供预测依据，综合地质的、物探的、化探的、钻探的技术手段探测深部矿体，以间接找矿为主，直接找矿为辅”的深部找矿思路及方法，并对加强深部找矿工作提出了充分发挥理论指导找矿作用，创新、研发、推广适合中国特色的深部找矿技术，充分利用大数据等现代信息技术等建议。

1深部找矿的重要性、必要性

习近平总书记明确指出“绝不能以牺牲生态环境为代价换取经济的一时发展”，并多次提出“既要金山银山，又要绿水青山”、“绿水青山就是金山银山”的理念。走向深部，向深部要资源，是矿产勘查的必然趋势。要改变铺摊子找矿思路，有进有退，压缩平面找矿范围，由面上要资源转向向深部要资源，大宗支柱性矿产的勘查向勘查开发基地和重要矿集区集中，实现“点上开发，面上保护”。

2深部找矿概念

“深部”是多深?是500m、1000m或1500m?目前没有一个公认的深度。就成矿系统而言，舍赫特曼等指出“矿床形成深度”就有成矿作用深度、矿源深度、单个矿体深度、最小成矿深度、最大成矿深度、中心(成矿)深度、成矿深度等多个概念(图1)。从找矿预测的角度看，矿体垂直范围(成矿深度D_E)最具实用意义，指一个矿床(田)垂向上最上部矿体的顶界直到最深处矿体的底界，即该矿床标型金属矿物按温度已不能沉淀的深度，这一范围直接决定了矿体或容矿带(中段、块段)向深部的可能延伸。深部找矿深度为成矿深度(D_E)叠加后期地质构造运动后埋藏或剥蚀深度。

当前剥蚀面之下各类金属矿床的近似垂直范围，约等于预计的矿体垂直范围，且不同类型矿床的形成深度变化较大(图2)。

例如与岩浆作用有关的不同类型热液矿床形成的深度范围变化很大，浅成低温热液矿床的成矿深度在50～1100m范围，如果流体含有CO₂，深度可以增至1500m;热液脉状矿床的成矿深度为0.5～4.5km;与花岗岩有关的脉状钨－锡－钼矿床的成矿深度为1.5～5km，形成深度可延深至8km;斑岩矿床的成矿深度为1～6km，最大形成深度达9km。矽卡岩矿床的形成深度为1.5～12km。随着勘查和采矿深度增加，各类型矿床的损失和耗竭也不同(表1)。

勘查和开采至地下10m左右，沉积类矿床的估算损失达到60%～70%以上;勘查和开采至地下500～1000m时，绝大多数的沉积类和火山热液类矿床已损失殆尽;勘查和开采至地下5000m时，斑岩型矿床(Cu，Au，Mo)估算损失达到95%以上，中温热液脉状贱金属矿床(Pb、Zn、Cu)的估算损失为70%～80%，变质岩中的造山型金矿床的估算损失为20%～30%。而对于内生金属矿床，矿化总规模取决于含矿岩体规模、形状及矿体保存程度，即矿体侵蚀截面深度。因此，不同类型矿床有不同的成矿深度，并非矿区范围内所有的深部都有矿，找矿并非越深越好。受高成本和复杂的开采技术条件所限，大规模、高品位矿床(体)才是深部找矿的目标。

由此提出“深部”是一个相对概念，不能用绝对深度限定。一是指已知矿体深部，包括已知矿体的延伸部分、已知矿体深部的未知矿体或矿区外围的盲矿体;二是指没有已知矿床的新区且未出露地表的矿体，包括隐伏矿体或埋藏矿体。深部找矿就要找①已知矿体深部，即已知矿体的延伸部分，且类型相同的矿体;以及已知矿体深部的隐伏矿体，矿体类型相同或不同的矿体。②没有已知矿床的新区，且未发现地表矿体，即隐伏矿体或埋藏矿体，可根据预研究分析矿床类型。

3 深部找矿现状

3.1 深部找矿有潜力

根据全国资源潜力评价报告，2000m以浅预测资源量与查明资源储量相比，锑是查明资源储量的5．6倍;铅锌、金是4．3～4．5倍;钨、菱镁矿、铬铁矿、锰、钼、重晶石为3．5～3．8倍;硬岩锂、稀土、煤炭、银、硫铁矿为3．0～3．2倍;硼、磷、铁、铜、锡为2．6～2．7倍;镍、钾盐分别为2．0、2．2倍;自然硫为0．7倍。表明除自然硫以外，其他矿产均具有至少是当前查明资源储量2倍及以上的资源潜力(表2)。

3.2 矿山开采深度有限

世界上，矿山开采深度达到1000～2000m的有60座(图3)，2000～3000m的有12座，3000～4000m的有5座，大于4000m的1座。而中国矿山开采深度大多集中在500m以浅，开采深度超过1000m的不足20座，其中小秦岭地区8座，最深1700m;吉林二道沟1700m;云南会泽1526m;辽宁二道沟1500m;胶东地区4座，最深1263m;安徽冬瓜山1100m。

3.3 中国固体矿产勘查深度较浅

通过对全国钻孔数据库(固体矿产)数据统计，共90万个固体矿产钻孔，其中小于200m的有49万个，占54%;200～500m的28万个，累计占86%;500～1000m的11万个，累计占98%;1000～2000m的1．4万个;2000～3000m的168个;3000～4000m的有2个;4006．17m的1个。

3.4 固体矿产勘查不断向深部推进

中国金属矿产勘查深度长期在500m以浅，2004年最大勘查深度1400m，2008年首次突破2000m，山东三山岛金矿ZK56－4，孔深达2060m，在1660～1664m深处，见到厚3.34m的主矿体，平均品位3.33×10^－6，开创了中国大深度找矿的新局面(图4)。2015年，山金集团在三山岛金矿施工了4006.17m深的钻孔，见到矿化体，主构造延伸(深)稳定(图5)。

2017年，山东地科院在焦家金矿施工了3266m钻孔，在2800～2854m深处见6层金矿体，累计见矿厚度约25m，平均品位1．82×10^－6。这是中国目前最深的见矿钻孔，该孔的实施，极大地激励了地质工作者深部找矿的积极性。2015—2018年，胶东地区施工了183个深度大于1500m的钻孔，找矿空间从500m拓展到4000m。至此，胶东深部找矿取得重大突破。近年来在老矿山深部探明300t以上矿床3个，形成三山岛、焦家、玲珑、邓格庄4个千吨级金矿田，累计探明资源储量达4600t，成为继南非兰德金矿(探明资源储量53000t)和乌兹别克斯坦穆龙套金矿(探明资源储量近6000t)之后的世界第三大金矿区。其中三山岛成矿带累计探明金资源储量达到1235t，北部海域金矿累计资源储量达470t、西岭金矿382t、三山岛金矿127t、新立金矿151t、仓上金矿27.4t。焦家成矿带累计探明金资源储量1397t，其中纱岭金矿330t、焦家深部105t、朱郭李家深部126t。

3.5 深部找矿取得突破

找矿突破战略行动实施以来，实施了老矿山深部与外围找矿(2012—2014)、全国重要矿集区找矿预测(2015—2018)、矿集区矿产调查及深部找矿预测(2019—2021)、深部矿产资源三维找矿预测评价示范(2017—2020)，以及华北克拉通辽东/胶东重要成矿区带金多金属矿深部预测及勘查示范(2018—2021)等国家重大地质勘查专项，2012—2021年累计投入资金25亿元。其中，中央财政资金14亿元，地方和企业资金11亿元。累计完成钻探100×10⁴m、坑探7×10⁴m。矿山深部找矿新增一批资源储量，有效缓解了矿山资源危机，延长了矿山服务年限，并在四川拉拉、河南洛宁、河南围山城、山东焦家、陕西山阳等20多个矿集区深部发现新矿种、新类型、新层位，取得重要找矿进展。新进展、新发现也为深部找矿提供了新的线索。

3.6深部找矿的难点

深部找矿潜力巨大，但机遇与挑战并存，深部找矿存在诸多困难。从地质方面，深部岩石、构造、蚀变矿化信息推断难度大、不准确;物探方面，分辨率低，浅部地质体干扰因素多，矿山人文干扰强，异常定性定量困难;化探方面，浅表化探信息推断深部地质构造理论方法尚不成熟。目前来看最有效的深部探测手段即为钻探，但深部验证投入大。

4 深部找矿思路

深部找矿怎么找?本文以“勘查区找矿预测理论与方法”等为指导开展深部找矿工作研究，提出了预研究出思路、典型矿床研究提供综合预测模型、确定成矿地质体指明找矿方向、成矿构造和成矿结构面研究推断矿体位置、成矿作用特征标志提供预测矿体的依据、以间接找矿为主，采用地质、物探、化探相结合方式等综合找矿方法。

4.1 成矿作用的本质

温度(T)、压力(P)、酸碱度(pH)、氧化还原电位(Eh)等物理化学条件的变化造成成矿流体溶质浓度变化，使成矿物质聚集沉淀成矿。成矿作用本质即成矿元素根据其地球化学特征在不同地质作用条件下活化、迁移、集聚、沉淀、聚集而形成各种类型的矿床。成矿作用是一种十分复杂的动力学过程，目前尚难完全解释其基本机制。但通过大量矿床的实际资料研究，以及大量实验室矿物学数据的积累，可以对其基本机制概括归纳如下。①成矿作用是地质作用的产物和组成部分。地质作用的产物为矿体，地质作用的实物载体为地质体，矿体与成矿地质体在时间、空间、物质、能量等方面有密切的关系，关于成矿作用和地质作用的关系研究即是成矿地质体及其与矿体关系的研究;②成矿作用发生在各种地质界面上，包括岩性界面、构造界面和物理化学界面，关于界面研究即是成矿构造系统和成矿结构面研究;③成矿作用在物理化学条件突变时发生。成矿物质到达聚集地后由于物理化学条件发生突然变化而由流体态变成以矿物为主体的固态，即成矿作用特征标志研究。

4.2 预研究提出找矿思路

系统收集已有区域地质、矿产地质、物探、化探等资料，研究区域地层、构造、岩浆岩、变质岩、大型变形构造等基本地质特征和矿产类型、成因、成矿时代等在宏观层面的基本控制因素，分析物探、化探、重砂、遥感异常特征，避免重复性工作，提高野外工作的目的性。通过预研究，确定研究区的大地构造位置、分析研究区所处板块构造活动的裂解、离散、会聚、碰撞、造山等大地构造背景，研究板块构造和成矿关系，探讨研究区形成某种矿床的可能性，将找矿变为找什么矿;根据区域岩石构造的空间分布规律，结合物探、化探特征，圈定找矿远景区(图6)。

4.3 典型矿床研究提供勘查示范

通过典型矿床研究，查明成矿地质体、成矿构造和成矿结构面、成矿作用特征标志等特征，建立找矿预测地质模型，确定成矿要素，结合物探、化探、遥感信息确定预测要素，为区域矿产预测提供类比依据。典型矿床要选择工作程度高、研究程度高、地质特征具代表意义的矿床。通过典型矿床研究，要查明区域成矿区带大地构造位置及其所在板块构造活动的演化阶段，落实到Ⅳ－Ⅴ级分区，区域成矿地质体分布区、区域构造带中的位置、区域控岩构造带的位置和成矿构造带中的位置，确定成矿地质体、成矿构造和成矿结构面、成矿作用特征标志及其地球物理、地球化学特征，提供找矿的范例，确定找矿预测的方法组合。

4.4 研究成矿地质体确定找矿方向

成矿地质体指与矿床形成在时间、空间和成因上有密切联系的地质体。与矿床形成在时间、空间、成因上密切联系的地质体，矿床形成与成矿地质体同时或相近，矿床空间分布与成矿地质体相依，是形成矿床主要矿产(具有工业价值)主成矿阶段空间定位的成矿地质作用的实物载体。应用专项地质填图、物探、化探等综合方法在区域上确定成矿地质体的时空分布及特征，成矿地质体的分布区就是找矿靶区。根据矿体与成矿地质体的空间分布规律，开展找矿工作。如斑岩型矿床位于岩体顶部及上部内外接触带1km范围内;高温热液型矿床位于岩体顶部外接触带1～1．5km到内接触带300m范围内;中低温热液矿床位于岩体顶部2～3km范围内;矽卡岩型铁矿位于岩体顶部、边部接触带500m范围内，铅锌矿位于距岩体接触带2～3km范围内，铜矿位于两者之间(图7)。

研究确定成矿地质体及其形态、规

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