综合信息矿产预测理论在危机矿山资源预测中的运用

李尚启，朱小平，谢家涛，李俊涛

(1．吉林大学地球科学学院，吉林长春130061;2．湖北省地质局第八地质大队，湖北襄阳441000)

综合信息矿产预测理论在危机矿山资源预测中的运用

李尚启1，朱小平2，谢家涛2，李俊涛2

(1．吉林大学地球科学学院，吉林长春130061;2．湖北省地质局第八地质大队，湖北襄阳441000)

综合信息矿产预测理论是一种新的矿产预测理论，其目前在国内危机矿山资源预测与评价领域的应用较为广泛。其中，危机矿山指的是保有工业储量与远景储量的正常生产年数低于5年的矿山。在实际应用中，通过在危机矿山资源预测中运用综合信息矿产预测理论，有助于找寻难识别和深部隐伏的矿床，从而实现综合研究成矿单元信息变量及优选最佳矿床靶区。

综合信息矿床预测;危机矿山;成矿模型

矿产资源是一种一次资源，其具有稀缺性、多用途性和不可再生性等特点，这便决定了其在保证国家国防安全和经济安全中的重要地位。但在经济高速发展的大背景下，我国矿产资源供应短缺的局面越发明显，其中锰矿的对外依存度达65%。另据统计，我国探明的锰矿资源储量较少及其自给率不足70%，这表明国内锰矿正在步入危机矿山行列。因此，为了探寻锰矿山外围及其深部可开发利用的矿床及延长矿山的服役年限，将综合信息矿产预测理论引入危机矿山资源预测中极为必要［1-2］。下面，笔者首先介绍危机矿山与综合信息矿产预测理论的相关知识，然后再进一步讨论综合信息矿产预测理论在危机矿山资源预测中的运用。

1 危机矿山

危机矿山是一类由于资源短缺等而难以满足正常生产或面临停产闭坑的矿山，且一般将保有工业储量+远景储量的正常生产年数低于5年的矿山视为危机矿山。针对危机矿山，其在资源开发上具有如下优势:a矿产资源已知，国有老矿山普遍具有采易弃难、采富弃贫和采矿品种单一等特点，则都在采矿场中遗存有贮矿、残矿和贫矿，而其中包含的财富不可估量;b新资源开发，据统计，我国约80%的有色矿床都存有共伴生元素，但老矿山的开发程度普遍较低，且多以老采区为开发重点，而未勘探矿区深部、边缘的资源及未验证边远控矿钻孔，因此重视对老矿山的深部和边缘进行找矿变得尤其重要;c可再利用资源，通过将采、选、冶技术引入老矿山中，可再开发利用先前的废弃矿物、难选矿物和贫矿;d老矿山的井巷与配套设施都较为完备，且还具备一定数量的人才队伍，这对控制新项目的投资具有重要意义。可见，重视对危机矿山资源的预测具有可观价值。

据国家统计局和海关总署的数据，我国2011年1～11月的锰矿产量与消费量统计如表1所示。

从表1可知，我国锰矿的保证度为350万t÷ 1 555．7万t×100%≈22．5%，表明我国锰矿资源的形势非常严峻，外加地质找矿的难度越来越大及锰矿探明储量的增速较缓，因此迫切需要运用先进的找矿技术和成矿理论来进行危机矿山资源预测，以充分发挥危机矿山中蕴藏的财富［3-4］。在这一背景下，将综合信息矿产预测理论引入危机矿山资源预测中变为尤为重要。

2 综合信息矿产预测理论

综合信息矿产预测是运用遥感地质、地球化学、地球物理和地质等方法来反映目标矿床的分布规律、成因及控矿因素，从而预测目标矿产资源体［5］。据此，综合信息矿产预测理论包括:a出发点是从矿产成矿的预测宏观结构上优化矿产预测系统;b核心思想是通过解译遥感、化探、物探和地质等综合信息来找出矿床的成矿规律，用以指导矿产资源开采工作的开展;c理论要点包括:通过解译综合信息和绘制矿产预测图来找出控矿信息，并将单一信息的多解性排除;在控矿条件下，通过建立找矿模型来预测出找矿靶区;采用定性与定量结合的方法，通过合理转换直接与间接找矿信息来预测矿产。简而言之，综合信息矿产预测是在找矿模型基础上，运用计算机技术和建立数学模型来找出矿产地质资料中的成矿信息，从而实现立体化预测矿产资源［6］。但综合信息矿产预测的侧重点是定位预测，则其提供的普查勘探靶区对靶区查证尤为关键，特别是其在预测难识别或隐伏性矿产资源中的优势凸显了其在危机矿山资源预测中的运用价值［7］。

3 危机矿山资源预测中的运用

根据危机矿山及综合信息矿产预测理论的相关知识，可从如下方面来分析综合信息矿床预测理论在危机矿山资源预测中的运用。

1)编制危机矿山地质图

矿山地质图作为矿山企业的设计总图，不得在编制时遗漏难识别或隐伏性的矿床资源，且一旦矿山地质图出现质量问题，其将可能引起矿产资源浪费。据此，在编制危机矿山地质图时，首先，应对比分析矿床的勘探与开采资料，其中包括矿床与矿体分布的规律，从而获得难识别或隐伏性矿床的分布规律;然后，再在GIS平台上，编制危机矿山的数字地质图，如坑内外地质联系图等，用以反映危机矿山在三维立体空间中的分布特征。

2)编制地球物理解译图

根据矿床的地球物理和地质特性，在综合信息矿产预测软件系统中编制地球物理解译图，具体要点如下:a参考地面大比例尺重磁资料来进行物探立体填图;b对配矿、储矿和导矿进行推导和解释;c圈定矿床的隐伏性岩体，并对其地下形态进行深入研究，同时推导矿(化)体在一定条件下的形态、产状和埋深及圈定其矿化蚀变带;d提取高度不同的平面的剩余场，并深入研究某一岩性或层位的相关矿产;e运用物探的立体填图与高频地震或电法结合的方法，找出矿山深部的找矿标志与控矿因素，并将其集成为相应的地球物理信息，用以指导找矿工作的开展;f针对矿区的外围空间，首先在近地表通过异常查证来进行直接找矿，即深入研究与矿床直接相关且与围岩的物性差异较为明显的局部异常，并对较临近处进行井中物探，其次再根据近矿围岩的蚀变与矿化特性及直接控矿因素，对与物探线环构造关联的间接找矿标志进行研究，从而提取危机矿山外围的地球物理空间信息。

3)创建综合信息找矿模型

综合信息找矿模型是一种由若干矿产资源体组成的统计性模型，其中矿产资源体分为矿体、矿床、矿田和矿床密集区等等级，因此不同等级所对应的找矿模型并非确定性模型，而是统计性模型。针对综合信息找矿模型的创建，其是利用地质解译子系统中的预测模型管理模块和字典库管理模型来创建预测矿种(如锰矿)的地质模型。据此，综合信息找矿模型的基础是地质信息，即:研究遥感、地球化学、地球物理和地质信息间的转换规律，并依靠间接信息来寻找难识别或隐伏性矿床资源体，从而实现找矿的目的。

4)选择定量预测数学模型

定量预测数学模型的选择是为了选出最佳的矿床和矿体靶区，即根据成矿、统计与资源预测的任务和地质特性来进行选择，具体包括如下数学模型:a在综合信息成矿预测图系中，数学模型的任务是处理重磁资料数据，其中包括垂向二阶导数、水平一阶导数、延拓和化极的位场变化;b在创建综合信息找矿模型时，数学模型主要运用聚类分析法来分类研究矿产资源体、地质体的集合;c统计预测数学模型，其中用到的地质数据为混合变量;d矿产资源预测数学模型，其中用到的是上升有序变量数学模型，即其研究的重点是矿产资源体的变富与变大。

4 危机矿山资源预测

危机矿山资源预测的核心思想是就矿找矿，即增加矿山的保有储量及预测老矿山矿区深部或外围的工业矿体，具体可将综合信息矿产预测理论运用其中，即:在综合信息矿产预测理论的指导下，从地质演化的方面及按矿产资源体与地质体综合解释遥感、地球化学、地球物理和地质信息，同时从三维空间的创建方面来对控矿因素与矿床成因进行分析，以探明矿体与矿床在空间上的分布规律，从而创建综合信息找矿模型，用以指导对深部难识别矿体和隐伏性矿体进行立体预测［8］。在危机矿山的研究中，工作区主要分为矿区和矿区外围。其中，矿区的勘探、开采工程具有控制程度和地质工作程度高的特点，则其提供的三维空间成矿信息十分丰富，且可通过勘探、普查找矿和开采综合测量等来获取齐全的成矿信息。鉴于典型工业矿体和矿床的规模不一，则在运用大比例尺定量预测危机矿山时，应将信息的齐全性考虑其中，这是判断预测成效的关键。对此，首先，应运用综合信息矿产预测软件来二次开发大比例尺的遥感、化探、物探和地质等资料，并据此编制综合信息解译图;其次，应在成矿模式下，创建综合信息成矿模型;最后以控矿综合信息异常为依据来规划成矿信息综合异常统计单元，并综合研究每一单元成矿信息的变量及选择与大比例尺精度相适应的定量预测数学模型，从而选出最佳的矿体与矿床靶区［9］。

应用表明，矿体和矿床靶区定量预测可使综合信息矿产预测的系统性更强，而通过运用大比例尺来对剖面进行地质测量、电法测量、高精度重磁测量及岩石地球构造化探测量及矿化综合测量微量信息等，可保证定量提取综合成矿信息的全面性和系统性，同时还可给出化探与物探的定性及精确定位物探正、反演空间的相互关系。

5 结语

综上，锰矿及其化合物是一种重要的矿产资源，其在钢铁工业等领域的应用尤其普遍，占比约为90%～95%及其主要用作炼钢或炼铁过程中的脱硫剂和脱氧剂。但目前，锰矿及其化学物的保证度很低，因此应在危机矿山资源预测中投入更大的关注。对此，本文结合危机矿山与综合信息矿产预测理论的相关知识，浅析了综合信息矿产预测理论在危机矿山资源预测中的运用，以期找到新的矿产资源，从而延长矿山的服役年限。但在危机矿山资源预测中，需集中全力解决如下问题:a找寻新的矿种和矿床类型，即不同矿种和矿床类型具有共生性，则极有可能在危机矿山周围的立体空间中找到新的矿种和矿床类型;b圈定新矿体，即在矿床勘探阶段，主要根据地表矿床的地质研究来圈定矿体，则存在一定的局限性，则从这一角度出发，便可找到新矿种或矿床类型;c全面预测难识别或隐伏性矿产，即立体预测危机矿山资源，并运用先进的技术方法来获取找矿信息，同时深入研究微观标识及创建三维地质找矿模型。总之，将综合信息矿床预测理论引入危机矿山资源预测中是时代发展的要求，值得重视。

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A Comprehensive Information Prognosis Theory to Predict the Application of Resources in Crisis Mines

LI Shangqi1，ZHU Xiaoping2，XIE Jiatao2，LI Juntao2
(1．College of Earth Science，Jilin University，Changchun，Jilin 130061，China; 2．Hubei Geological Survey Geological Brigade 8，Xiangyang，Hubei 441000，China)

The comprehensive information theory for mineral resources prediction is a kind of new mineral prediction theory．Its current resources crisis mines in China have been widely applied in the field of prediction and evaluation．Among them，the crisis mines refers to normal production and number of the industrial reserves and prospective reserves less than 5 years of mine．In practice，through the resources crisis mines prediction on basis of the theory of comprehensive information prognosis，it helps to find difficult to identify and deep concealed ore deposits to realize comprehensive study in metallogenic unit information variable and the best target．

Integrated information deposits prediction;Crisis mine;Metallogenic model

P612;F426．1

B

10．14101/j．cnki．issn．1002－4336．2017．01．016

2016－12－12

李尚启(1990－)，男，山西应县人，在读研究生，研究方向:矿产勘查，手机:18243086501，E-mail:349966977@qq．com．