深部探测揭示中国地壳结构、深部过程与成矿作用背景

深部探测技术与实验研究专项(SinoProbe;以下简称"专项")是目前中国实施的规模最大的地球科学研究计划之一,涉及从地表到深部的地质、地球物理和地球化学多学科多领域探测实验。专项自2008年实施以来,完成了全国4°×4°、华北和青藏高原1°×1°的大地电磁阵列观测,建立了全国地球化学基准网(单元大小为160km×160km,含78种元素);完成了青藏高原、华南—中央造山带、华北和东北等多条超长深地震反射与折射剖面联合探测、宽频带地震与大地电磁剖面观测,其中深地震反射剖面约6 160km,成功研究、实验了地壳与地幔深部探测的一系列技术方法,积累了丰富经验,极大地加快了中国深部探测的进度,使中国进入国际深部探测大国的行列。专项在中国东部长江中下游和南岭成矿带开展的矿集区立体探测卓有成效,矿集区三维"透明化"技术不断成熟与完善;揭示了中国东部长江中下游和南岭成矿带深部成矿的动力学背景。专项部署了罗布莎、金川、南岭、庐枞和铜陵矿集区和腾冲火山地热构造带等12口大陆科学钻探实验与异常验证钻孔,在西藏罗布莎等地发现一系列深部地幔物质,在南岭于都-赣县和安徽庐枞矿集区发现深部厚大矿体、矿化异常和重要矿化线索。专项开展了青藏高原东南缘和华北地区的地应力监测网建设,有效提高了地应力测量与监测技术水平,深化了地震与地质灾害链成因研究;岩石圈三维结构与地球动力学数值模拟的能力得到不断提高。专项开展的大陆地壳结构与演化综合研究,加深了对中国中生代以来一系列重要地质问题及其深部动力学机制的认识。专项成功研制的中国首台"地壳一号"万米超深科学钻探钻机,在深部探测仪器装备自主研发方面具有里程碑式意义;同时,成功研制了地面电磁探测(SEP)系统、固定翼无人机航磁探测系统、无缆自定位地震勘探系统、移动平台综合地球物理数据处理与集成系统等深部探测关键仪器装备与软硬件系统。专项实现了技术创新与重大科学发现的并举,适应中国地质地貌条件和岩石圈结构特征,初步形成了针对不同层次、不同尺度、不同精度深部探测问题的技术方法体系,建立了一系列探测试验基地,为组织实施中国地壳探测工程奠定了坚实基础。深部探测已经成为我国地学发展的一个重要趋势。     

深部探测技术与实验研究(SinoProbe)

"深部探测技术与实验研究"作为国家地壳探测工程的培育性启动计划(2008-2012年),专项围绕深部探测实验和示范,在全国部署"两网、两区、四带、多点"的深部探测技术与实验研究工作."两网":全国电磁参数标准网和全国地球化学基准网;"两区":大华北综合探测实验区、华南综合探测实验区;"四带":西秦岭中央造山带、青藏高原...     

华南深部找矿有关问题探讨

华南是我国目前最重要的有色金属矿业基地之一。该地区矿业发达但危机矿山也多,研究程度高但多数矿床的勘查工作在20年前就完成,成矿条件好、已发现矿产地点多面广但进一步找矿难度也大。因此,在华南开展深部找矿势在必行,而且受到了国家、地方政府和企业界的共同关注。中国地质调查局设立了湖南瑶岗仙、康家湾、玛瑙山,江西大吉山、荡坪、岿美山,广西佛子冲、铜坑、栗木、泗顶,广东瑶岭、石人嶂、大宝山等一批危机矿山项目,力争在这些矿山深部实现找矿突破。华南地区开展深部找矿需要研究成矿物质来源、矿床分类、成矿区带划分及其在一定深度（距离地表3000m）的变化情况,需要明确地表的战略性选区与点上的攻深找盲、探边摸底同样重要,需要加快中深钻（1000-3000m深度）钻探及相关测量技术的研究,需要通过对“物质不灭”、“能量守恒”和“时空无限但有序”三原则的把握来评价矿产资源的潜力。     

深部探测技术与实验研究(SinoProbe)

“深部探测技术与实验研究”作为国家地壳探测工程的培育性启动计划(2008—2012年), 专项围绕深部探测实验和示范, 在全国部署“两网、两区、四带、多点”的深部探测技术与实验研究工作,“两网”:全国电磁参数标准网和全国地球化学基准网;“两区”: 大华北综合探测实验区、华南综合探测实验区; “四带”: 西秦岭中央造山带、青藏高原腹地、三江活动带、松辽油气盆地;“多点”: 金川铜镍矿集区、罗布莎地幔探针(铬铁矿矿集区)、腾冲火山、长江中下游和南岭矿集区、南北中国板块汇聚边界等。旨在: 自主研发深部探测关键仪器装备,全面提升国产化水平; 为实现能源与重要矿产资源重大突破提供全新科学背景依据和基础信息; 揭示成藏成矿控制因素, 突破深层找矿瓶颈, 开辟找矿“新空间”; 把握地壳活动脉搏, 提升地质灾害监测预警能力; 深化认识岩石圈结构与组成, 全面提升地球科学发展; 为国防安全的需要了解地壳深部物性参数; 为地壳探测工程的全面实施进行关键技术与实验准备。     

我国深部找矿研究进展综述

进入21世纪以来,深部矿已成为我国矿产勘查的重要对象,从而标志着矿产勘查进入了一个新的阶段.由于深部矿相对浅部矿具有埋深大、矿化信息弱、综合地质研究程度低的特点,使传统成矿理论的指导作用和勘查技术方法应用的有效性受到较大的影响,造成深部矿勘查的难度加大.为了减少深部矿勘查的盲目性和风险性,人们重视和加强了深部找矿地质成矿理论和技术方法的研究,并取得了一定的进展.研究资料表明,成矿系统、第二矿化富集带、矿床成矿深度厘定、矿床深部成矿特征、矿田深部构造以及深部找矿前景的定量评价等研究内容已成为当前我国深部找矿工作中地质成矿理论研究的热点,大深度物探技术和深穿透的化探新方法、高分辨率航卫遥感技术以及大深度的钻探技术等方法的研制和应用已成为深部找矿技术的发展方向.     

湖南首个固体矿产勘查3000m科学深钻选址研究北大核心CSCD

湘南地区地处钦杭成矿带和南岭成矿带的结合部位,成矿条件优越。湘南深地资源勘查开采项目实施的单孔3000 m科学深钻主要目标是验证和完善Cu-Sn复合成矿理论的研究成果,探索华南复杂地层的深部钻探工艺及方法,推动深部探测技术示范与找矿突破。因此,科学深钻的孔位优选是实现科学目标的关键。本文通过对坪宝地区成矿地质条件、典型矿床特征、控矿因素、地球物理探测信息等的综合分析认为:湘南坪宝地区发育多处与花岗岩成因关系密切的Cu-Sn多金属矿床,是开展深部探测的有利部位。根据坪宝地区物性特征、广域电磁测量和坑道重力测量解译结果,认为区域控岩控矿构造在深部至少有3~5 km的延伸,且广域电磁法异常对浅部矿化蚀变构造带具有良好的反映,矿化蚀变构造带向深部具有较好延深趋势。综合见矿可能性、矿床垂向分带规律、矿种组合及前期深部物探成果,结合浅部地质背景、已知矿化延伸及野外施工条件等因素,选择在宝山铜多金属矿区北西部的165剖面线上开展3000 m钻探验证。     

华南大陆东部壳幔结构的宽频带地震学探测

华南大陆是新元古代以来全球地质演化历史最复杂的地区之一, 也是欧亚板块东南缘地壳生长和大陆增生最活跃, 大规模构造变形、岩浆活动和多金属矿产资源最丰富的地区。揭示该区浅表构造与岩浆活动和成矿作用机制离不开对深部壳幔结构的研究。宽频带地震学是开展深部壳幔结构探测的重要手段, 基于宽频带地震学数据可以刻画地壳-岩石圈-上地幔-地幔过渡带不同深度和尺度的深部结构, 为深入理解研究区的深部构造、动力学过程、岩浆活动与成矿作用提供有效约束。本文较全面地总结了近二十年来在华南大陆东部地区开展的宽频带流动地震探测工作, 并对研究区的地壳厚度、Vp/Vs比值、岩石圈底界(LAB)深度、上地幔速度结构与各向异性等进行了分析与讨论。本文旨在为相关研究人员和团队提供未来在该区新布设地震探测台站时的参考, 也可为后续深入研究该区的深部结构与成矿过程提供一些深部要素约束。     

鲁西金刚石原生矿近十年深部成矿预测

山东近十年为实现金刚石找矿新突破,针对鲁西金刚石原生矿"攻深扫盲",开展了基于不同技术方法的深部成矿预测,主要包括:金刚石资源量定量预测(1600 m以浅),可控源大地电磁测深法(CSAMT)反演预测(1000 m以浅),基于重力、大地电磁测深、反射地震综合物理方法反演预测(4 km以浅),基于断裂构造特征分析对已知矿体深边部三维定位定量预测.本文系统阐述各深部预测的技术方法、参数选择、技术路线等,评价各预测方法的实际效果,提出将地球物理、地质钻孔、地质剖面等多元地质信息有效融合进行三维综合信息成矿预测的思路,以进一步提高深部成矿预测的有效性和可靠性,总结了鲁西金刚石矿田由浅至深关于岩性、金刚石粒度及规模形态的变化规律,为今后金刚石找矿及预测工作中有效判别金伯利岩筒的"相带"部位、规模形态及含矿性提供经验积累,助力金刚石找矿及预测实现新突破.     

邯邢式铁矿深部探测技术及综合找矿模式研究——以河北省沙河市白涧铁矿床为例

邯邢式铁矿是中国著名的铁矿类型之一.近年来,在邯邢地区采用深钻对白涧铁矿低缓磁异常区进行了验证,在孔深592.74～1 040.52 m处发现了厚度大、埋藏深、规模大、品位高的隐伏邯邢式铁矿,表明该区具有深部找矿的巨大潜力.通过对白涧矿区的综合找矿探测方法技术的应用研究和对白涧铁矿深部隐伏铁矿的预测分析,证实了高精度重、磁方法相结合是寻找该类铁矿最有效的方法.EH-4电磁测深方法通过探测深部隐伏岩体的起伏变化,进而预测和发现盲矿体,是一种间接预测隐伏矿分布的有效方法.针对邯邢地区地表及地下均存在不同程度的重、磁、电干扰,该研究加强了实地干扰源的详细调查和室内资料的相关滤波、圆滑处理、位场的转换、异常正反演解释的研究工作,认为加强赋矿地层、构造、岩浆岩、围岩蚀变和重、磁综合异常"五位一体"的深部综合找矿模式,是寻找邯邢式铁矿深部矿体的有效方法.     

地球深部探测国际发展与我国现状综述

探测人类居住的地球内部的结构和组成是地质学家和地球物理学家共同的奋斗目标。本文介绍了上世纪70年代以来世界主要国家的国际地球探测计划的主要内容,包括美国大陆反射地震探测计划(COCORP)、地球透镜计划(EarthScope),欧洲地球探测计划(EUROPROBE)、德国大陆反射地震计划(DEKORP)、英国反射地震计划(BIRPS)、意大利地壳探测计划(CROP)、瑞士地壳探测计划(NRP20),俄罗斯深部探测计划,加拿大岩石圈探测计划(LITHOPROBE),澳大利亚四维地球动力学计划(AGCRC)、澳大利亚玻璃地球计划(Glass-Earth)和澳大利亚地球探测计划(AuScope),简要概括了国际地球探测计划的成果,回顾了我国地球深部探测的历史与工作基础,简要论述了我国开展地壳探测计划的必要性,并介绍了近期启动的国家科学专项"深部探测技术与实验研究"的目标与"两网、两区、四带、多点"的工作部署,展望了我国地球深部探测发展的未来。     

金属矿产浅部矿与深部矿产出特征及勘查技术方法的对比研究

浅部矿和深部矿的产出深度不同,由此派生出了一系列产出特征上的差异.针对浅部矿和深部矿的不同特点,所采用的勘查技术方法也必然存在差别.对浅部矿与深部矿在产出特征和勘查技术方法上的一些异同进行了重点论述,并强调相对成熟的浅部矿勘查理论和技术对深部矿勘查的指导及借鉴意义.     

成矿定量预测与深部找矿

成矿预测是在不确定条件下制定最优决策的工作。成矿预测作为一种地质系统,与其他技术、经济系统存在重要区别。由于矿床类型的多样性,矿床成因的复杂性,控矿因素的隐蔽性和找矿信息的多解性,成矿预测结果具有不确定性并常常因人而异。探索成矿预测过程客观化、定量化和精确化一直是成矿预测学的前沿课题。文中以个旧锡矿为例展示致矿地质异常与矿体空间产出及分布的密切关系,强调以"求异"准则为指导的成矿定量预测的重要性。当今地质勘查工作面临深部找矿问题,论文从深部找矿的概念、类型、目标、效益等方面简要介绍了国外理论研究和找矿实践概况。强调深部找矿中要加强地壳深部结构的研究,要重视深部找矿的经济"回报率"和勘查项目的"转化率"的重要性。     

初论岩浆热液成矿系统控岩控矿构造深延格局研究方法

热液矿床深部控岩控矿构造展布格局与深部矿床(体)空间定位格局等关键问题一直是制约深部勘查部署和实现找矿突破的焦点和难点。在阐述岩浆热液成矿系统矿田(床)控岩控矿构造深延格局主要研究方法的基础上,基于成矿构造体系控制多金属成矿系统、物化探异常信息系统映射多金属成矿系统的研究思路,以湘南地区黄沙坪—宝山铜锡多金属矿田(简称坪宝矿田)为例,构建了控岩控矿构造深延格局、指示控矿构造深延的综合指标评价体系研究的方法框架。据此,通过坪宝矿田控岩控矿构造解析与斑岩型热液成矿系统矿化蚀变分带等综合研究,提出了矿田内黄沙坪、宝山两个典型矿床控岩控矿构造深延格局及深部找矿有利构造部位,为该矿田(床)深部勘查部署和找矿预测提供了新思路和新方法。该方法无疑对深化其他热液成矿系统构造控岩控矿理论及有效开展深部找矿勘查均具有借鉴意义。     

Quantitative Prediction for Deep Mineral Exploration

On reviewing the characteristics of deep mineral exploration, this article elaborates on the necessity of employing quantitative prediction to reduce uncertainty. This is caused by complexity of mineral deposit formational environments and mineralization systems as increase of exploration depth and incompleteness of geo-information from limited direct observation. The authors wish to share the idea of "seeking difference" principle in addition to the "similar analogy" principle in deep mineral exploration, especially the focus is on the new ores in depth either in an area with discovered shallow mineral deposits or in new areas where there are no sufficient mineral deposit models to be compared. An on-going research project, involving Sn and Cu mineral deposit quantitative prediction in the Gejiu (个旧) area of Yunnan (云南) Province, China, was briefly introduced to demonstrate how the "three-component" (geoanomaly-mineralization diversity-mineral deposit spectrum) theory and non-linear methods series in conjunction with advanced GIS technology, can be applied in multi-scale and multi-task deep mineral prospecting and quantitative mineral resource assessment.     

初议甘肃省深部找矿

国内外著名的成矿区带和矿床深部引人注目的找矿发现表明了深部找矿的巨大潜力。深部找矿已成为全球勘查的一个主要方向。甘肃省矿产资源具禀赋优势,成矿条件好,找矿潜力大,矿产资源,息体开发程度较高,矿业在全省经济发展中占重要地位。通过分析当前甘肃省矿产资源形势、深部找矿的重要性和可能性,提出了铜、铅、锌、金、钨、钼等矿种的深部找矿地区和项目。认为甘肃省近期要取得找矿的重大突破,必须实施深部找矿（包括矿山、矿集区及具远景的矿床）。     

中国锡矿床时空分布特征与潜力评价

锡矿是中国传统优势矿种,但是近年来遇到了找矿潜力区不足和找矿方向不明等问题,急需进一步分析和总结其地质特征、成矿规律和资源潜力,为今后地质找矿工作提供借鉴。文中采用矿床模型综合地质信息预测方法,在各省区锡矿资源潜力预测成果的基础上,以MapGIS为平台,进行数据库汇总与综合分析研究。首先,基于全国893处锡矿产地数据的统计分析,初步总结了中国锡矿时空分布特征,岩浆岩、构造和地层等控矿因素。其次,根据锡矿床及预测区的空间分布和大地构造单元,划分了44个锡矿成矿区带。再次,将锡矿的预测类型划分为石英脉型、锡石硫化物型、夕卡岩型、云英型、伟晶岩型、火山岩型和砂矿型,并建立了主要锡矿类型的预测模型。最后,在全国范围累计圈定1 179个最小预测区,累计预测资源量1 861.13×104 t。根据锡矿区域成矿特征,将最小预测区归并为405个二级预测区,并进一步合并为109个锡矿三级预测区,其中找矿潜力大的湖南香花岭-千里山和塔山-大义山、云南个旧和薄竹山-都龙、内蒙古黄冈梁等5个三级预测区可优先部署锡矿勘查工作。预测结果还表明锡矿在500 m以浅的找矿空间里仍有很大资源潜力,因此,找矿工作应注重深浅结合,在重视老矿山深部外围找矿的同时,还应重视覆盖区和非传统锡矿类型等新领域的找矿勘查。     

加强矿床地质研究，提高找矿工作成效

中国经济的持续快速增长,急需找矿工作的重大突破,以提供更多更好的矿产资源。矿床学正面临新的发展机遇。当前矿床研究工作的问题是理论联系实际不够,学科内部各部分发展不平衡。为此,笔者提出了矿床学研究中的几个重点:①由浅部向深部开拓——深浅结合;②矿床解剖与区域展开——点面结合;③矿床系列和异常系列组成的矿化网络;④研究与发现新型矿产资源。对如何加强矿床研究,提出:①理论与实践紧密结合;②宽厚基础与重点深入相结合;③国内矿床研究与国外矿床研究相结合;④继承与创新相结合。预计今后10～15年期间,中国的矿床研究将处在一个很有利的战略发展机遇期,我们要加倍努力,为实现从地质资源大国到地质资源强国的转变做出应有贡献。     

海南抱板金矿铅同位素化探评价

通过对海南抱板金矿几个切穿矿脉剖面的矿石和围岩的铅同位素组成分析。发现铅同位素组成与矿的产出具有相关关系。铅同位素的异常可能反映了成矿物质来源深度的差异，据此可进行铅同位素化探评价，提出了“正异常以深部找矿为主。负异常注意扩大横向找矿”的原则，土外山地区是地表的浅层金矿化，而二甲，北牛为深源金矿化，在土外山地区深部应可能找到对应于二甲，北牛的深源金矿化层。     

小秦岭金矿区深部找矿研究——以陈耳金矿为例

根据小秦岭金矿区深部找矿的研究成果和陈耳金矿的勘探实践,初步分析研究认为,小秦岭金矿区是我国的又一个超大型矿集区,深部找矿条件优越、潜力巨大;在已知矿床的深部或已知矿床的外围,存在大面积的深部找矿有利地区;在深部找矿的有利部位,应该充分重视矿床主矿体的延伸、侧现、尖灭地段;石英脉型矿床(体)的深部有望寻找构造蚀变岩型矿床(体)。深部找矿的有效勘查方法应在重视地质综合研究、掌握成矿规律的基础上,运用地质、物探、化探等综合技术方法,利用地球化学轴向分带模式,预测矿体的深部富集地段,用坑内钻探工程进行验证。     

金属资源的紧缺与隐伏矿找矿的思考

我国金属资源的紧缺,不是资源的匮乏,而是对隐伏矿找矿的不力.就空间而论,隐伏矿只是埋藏较深的矿床,它不涉及地质成矿的新理论.需要解决的是深部找矿的能力,要求找矿方法与技术有新的突破.当前矿山开采的深度可达1km左右,据此,要求隐伏矿找矿的深度至少应该达到开采深度,地质(物理)填图达到2～3km的深度,是完全必要的.地球物理在深部探测方面具有相对优势.但现有地面地球物理方法,尚不能满足隐伏矿找矿的需要,应加大科研力度,依靠基础研究,有望3～5年的时间,能有系列的新方法与新技术的出现,满足隐伏矿的有效勘查.由于隐伏矿找矿失去了矿产的直接信息,只能依靠深部探测的方法、技术,得到间接信息.间接信息的欠定性,会给找矿带来高风险性.为了降低高风险的巨大损失,除应具备足够的有效信息量外,还必须对信息表述的对象,进行去粗取精、去伪存真的分析与研究.而基于不同知识背景的多学科,对信息的综合研究,能最大限度地将信息的欠定性转化为矿产的专属性,从而发现隐伏矿床.建立多学科互补、合作的找矿机制,是找矿的必然要求,也是矿产资源部门体制改革的重点.