日前，由中国地质科学院矿产资源研究所牵头、多家单位承担的《深部资源预测系统技术研究与示范》项目的六个课题，在北京通过了以中国工程院院士陈毓川为组长的专家组的验收，标志着我国从此有了米以浅深部矿产资源预测系统。
甘肃早子沟金矿区资料图
向深部要资源是必由之路
随着地球人口规模的不断扩大、人类生活水平的不断提升，浅地表矿产资源已无法满足人类发展的需要。向地球深部要资源，成为经济社会发展的必由之路。
“目前，具有世界先进水平的勘探开采深度已达米至米。而我国的矿产资源勘探开发深度大多小于米。”项目负责人、中国地质科学院矿产资源研究所研究员肖克炎说。经过几十年的高强度开发，在矿产资源供需形势越来越严峻的形势下，要保证我国工业饭碗里装的主要是“中国粮”，开展深部找矿就成了必然选择。于是，年，我国正式设立全国危机矿山找矿专项，分期分批实施了个危机矿山找矿项目，让一批老矿山焕发新的生机，深部新增资源储量原煤52.89亿吨、铁矿石10.5亿吨、铜金属量万吨、金吨、钨40.8万吨、铅锌.9万吨，平均延长矿山服务年限17.3年，稳定就业人数60万人。其中，多个矿山新增资源量数倍于原有储量。
“要开辟第二找矿空间，就必须先预测深部矿产在哪儿、长什么样。”肖克炎介绍，为解决这些问题，年，科技部在国家重点研发计划深部资源勘探与开采专项下，设立了“深部资源预测系统技术研究与示范”项目，部署了深部成矿地质异常定量预测方法与模型、深部矿产地球物理三维建模与预测、深部矿产地球化学三维建模与预测、深部成矿构造三维分析与建模预测、深部矿产三维可视化预测评价软件系统研发、深部矿产资源三维找矿预测评价示范等6个课题开展系统研究，以建立米以浅深部矿产预测系统。
秉承开放、合作的研究理念，中国地质科学院矿产资源研究所在综合分析各相关单位专业特长的基础上，联合中国地质大学（北京）、中南大学、中国地质大学（武汉）、成都理工大学、中国地质调查局发展研究中心、有色金属成矿预测与地质环境监测教育部重点实验室、成都理工大学数学地质四川省重点实验室等单位，开展了联合攻关。
汲取国内外老一辈地质学家的学术精华，适应当代数据信息技术的发展潮流进行开拓创新，是该项目研究的关键所在。该项目将成矿地质理论贯穿定量成矿预测分析的全过程，以文本信息发现技术将陈毓川院士的“成矿系列”理论高度凝结在找矿模型的构建中，将中国科学院院士赵鹏大的“地质异常”理论贯穿在矿化异常三维空间重建中，将吉林大学王世称教授的“综合信息成矿预测”理论作为深部地球物理、地球化学和成矿控矿信息的三维重构与指导思想，将中国地质调查局叶天竺教授“三位一体”的找矿思路贯穿在成矿预测的分析过程中，取得了国际领先的创新型成果：首创了以系统的地质理论为支撑的定量预测评价方法体系；开发了相应的方法体系与软件系统；系统应用于不同矿种和不同类型的示范区，取得重大找矿突破。
深部矿产预测研究，得到了地方的积极配合。年，山东省挂牌该专项的首个示范基地；四川省则在建设示范基地的基础上，成立了四川省深地资源勘查开发研究院。
“三位一体”定量预测深部资源
“综合各课题成果，我们基本建立起了深部矿产定量预测系统。”肖克炎说，这一系统提出并解决了深部成矿系统三维结构重建及定位预测关键科学问题，创立了基于找矿模型构建、多尺度三维地质建模、三维定量预测的“三位一体”深部隐伏矿定量预测方法。
这一创新系统包括5个方面的内容：
一是深部成矿地质异常定量预测方法与模型研究。以成矿系列理论为指导，课题组研发了基于大数据文本信息挖掘的“五个一定”找矿模型构建理论与方法（一定的成矿地质背景、一定的成矿期、一定的成因类型、一定的矿化类型、一定的找矿模型），为区域矿产资源定量预测提供了地质理论支撑。针对二维和三维区域矿产资源的定量预测，课题组创新性地提出了基于非线性自相似离散推测—预测模型，并研发了相关软件模块，在成矿预测理论方面填补了一项空白。
二是深部矿产三维可视化预测评价软件系统研发。课题组研发了深部矿产预测方法系统，形成了以找矿模型构建、多尺度三维建模、三维定量预测为基础的“三位一体”隐伏矿三维定量预测方法体系，实现了深部预测评价方法体系的创新。课题组研发的矿区—矿集区多尺度三维建模可视化技术，支撑了“矿区—矿田”分层立体预测评价；研发的机器学习模型多元信息融合技术，实现了非线性、可解释、智能化的深部预测评价；研制的服务于深部矿产预测评价的软件系统，进一步提升了我国矿产预测的信息化、智能化水平。
三是深部成矿构造三维分析与建模预测研究。课题组创新提出深部成矿构造贝叶斯数据同化精细重建理论与方法，实现了对深部成矿构造的大深度、大比例尺、高可靠性推断与重建，为深部找矿预测提供了有效的成矿构造三维建模方法；深部成矿构造三维几何—物质结构分析方法与技术，实现了集成矿构造形态、样式、流体多要素于一体的三维成矿信息提取；矿化定位规律深度迁移学习理论与深部资源三维预测方法，实现了在深部找矿信息缺失、矿体定位规律隐蔽条件下的三维成矿预测，应用该方法在胶西北金矿集区深部探获高品位厚大金矿体。此外，还建立了深部成矿构造三维分析与建模预测系列理论与方法，研制了贯穿该理论与方法多个环节的软件系统。
四是深部矿产地球物理三维建模与预测研究。在总结深部矿产地球物理建模预测工作流程的基础上，课题组研发了集地球物理数据管理、可视化、三维正反演建模与预测于一体的深部矿产地球物理建模与预测评价软件系统，并创新性地提出了基于数据低秩性和稀疏性的重磁位场弱信号分离技术、三维主轴各向异性大地电磁阻抗与倾子联合反演、重力深度加权约束的共轭梯度反演等一批针对深部矿产的地球物理信号增强与多参数物性反演的新方法。
五是深部矿产地球化学三维建模与预测研究。提出了以成分数据分析、多点地质统计学模拟和汇水盆地分析等方法开展地质地球化学研究的方法体系；通过三维显式建模与三维隐式建模相结合的方式建立了三维原生晕模型，为原生晕空间结构分析提供了可视化方案；以高性能计算为手段进行流体—温度—压力—应力耦合关系研究，建立了岩体岩浆热液系统模型。在典型研究区建立了三维地质地球化学找矿模型，应用机器学习方法对深部矿产资源进行了定量预测。
“利用这一系统，我们基本解决了米以浅矿在哪儿、长什么样、有多少等深部找矿的关键问题。”肖克炎说。
示范应用取得重大找矿突破
项目组利用这一预测系统，在山东胶西北金矿集区、贵州黔西南金矿集区、甘肃西秦岭金矿集区、四川会理铜矿集区等进行了应用示范，取得了重大找矿突破。
在山东焦家金成矿带，依据胶西北金矿深部找矿预测模型预测的焦家成矿带向西南深部延伸的结论，施工了ZK03钻孔，在孔深8～米累计见矿31.5米，平均品位5.25克/吨。在该钻孔北部施工钻孔ZK03，在米～米见矿9层，累计视厚度61.85米，主矿体厚度43.14米，平均品位3.95克/吨。这一重大找矿发现进一步丰富了焦家金矿阶梯式成矿理论，并在深部找到第三级成矿台阶，将焦家金成矿带Ⅰ号主矿体向南西延伸了近米，同时也验证了深部矿产预测系统的有效性。
在甘肃早子沟金矿，根据早子沟金矿找矿预测模型指示，在地表下米处施工了一个米的深钻，最终探获富金矿体42条，累计富金矿体视厚度.23米，平均品位0.82～6.61克/吨，新增金资源量20吨；锑矿体11条，累计锑矿体视厚度20米，平均品位2.37%～33.82%。其中，大于10米的金矿体7条，最深见矿深度米。
在四川会理铜矿集区红泥坡南部的苋槽箐地区厚覆盖区，利用地球物理资料推测深部存在含矿层位，施工的ZK-钻孔在米以深见铜矿体总厚度38米；ZK3在覆盖层厚米之下见矿总厚度86.74米。这一找矿成果将拉拉铜矿外围找矿向南覆盖区推进了1.6千米，新增铜资源量60.1万吨。
在黔西南金矿集区，以卡林型金矿多层次构造滑脱成矿系统理论为指导，先后在贵州贞丰县水银洞金矿东延深部的茅口组与龙潭组界面、普安县架底地区的峨眉山玄武岩中、兴仁泥堡金矿区的断裂构造中取得良好的深部找矿效果，累计新增金资源量55吨，开辟了黔西南乃至滇黔桂地区卡林型金矿新的找矿空间。
“这一系列示范成果表明，深部找矿大有可为。”肖克炎说，今后，随着我国深部找矿理论研究和找矿实践的逐步深入，我国深部矿产预测系统也将进一步得到完善，成为指导开辟第二找矿空间的利器。
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本文由中国自然资源报社