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深部矿产：资源持续供给的保
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见习记者 姜天海
两大因素促使地球科学家必须探测深部、认识深部。
其一，全球的矿产勘查正在向深部500米以下进军。拓展深部资源面临严峻挑战，如深部地质结构、物质性质不清，控矿要素不明确，勘查深度难以突破。
其二，人们也逐渐意识到深部因素对成矿的控制作用，如幔源岩浆、新生地壳熔融、拆沉与底侵和深大断裂对金属类型和矿床分布的一级控制。
为此，SinoProbe-03项目选择了我国东部长江中下游成矿带和南岭成矿带以及铜陵、庐枞、于都-赣县等典型矿集区，开展了三个层次的“入地”探测研究工作。
首先是成矿带岩石圈层次，部署了覆盖整个成矿带的宽频地震探测台网和“廊带式”综合探测剖面，以阐明大型成矿带形成的大地构造背景、动力学过程和矿集区形成的控制因素，预测未发现的矿集区。
矿集区地壳结构层次，部署了若干骨干剖面的综合地球物理探测，再利用重磁全三维反演技术，实现矿集区的“透明化”，全方位展示控矿地质体的三维分布，预测深部找矿靶区，评价深部找矿潜力。
矿床（田）精细探测层次，部署了各种现代地球物理探测技术方法试验，以寻找针对不同类型的深部勘查技术方法。
“这个项目实际上是深部探测专项为解决国家资源、环境、灾害三大瓶颈问题中的资源问题而设的。”项目负责人、中国地质科学院矿产资源研究所研究员吕庆田告诉《科学新闻》，“要想立足国内，实现资源自给，资源勘查必须要往深走。”
成矿带岩石圈结构探测揭示板内成矿的奥秘
以往认为，成矿作用大都发生在板块边缘，与板块边缘造山密不可分，如洋-陆俯冲造山、陆-陆碰撞造山，对于大陆板块内部的成矿作用及深部动力学机制却鲜有了解。
此次，SinoProbe-03项目在长江中下游成矿带进行的系统的岩石圈及上地幔深部探测研究，解开了大陆板块内部成矿的“深部奥秘”。
经过四年的不懈努力，项目组在长江中下游成矿带发现了岩石圈增厚、拆沉和软流圈隆起的关键证据，建立了陆内成矿的深部动力学模型。
在吕庆田研究员的带领下，项目组通过宽频地震、深地震反射等技术，获得了成矿带及相邻地区岩石圈及上地幔三维速度结构。发现了成矿带下方150公里深度的低速异常和300公里深度的高速异常，推测为岩石圈拆沉和软流圈物质上涌的遗迹；发现了下地壳和上地幔存在与成矿带走向方向平行的地震各向异性，表明沿该方向曾发生流动变形；发现了软流圈上隆及莫霍面隆起现象。更重要的是，发现了陆内下地壳和岩石圈地幔俯冲的清晰图像。
“我们认为，这些发现可以诠释为什么在长江中下游这个狭窄的带内，形成数百个金属矿床。与板块边缘成矿类似，大陆内部在远程应力的作用下，也可以发生大陆俯冲，俯冲导致壳幔强烈相互作用，最终沿俯冲带形成大陆内部的巨型成矿带。”吕庆田表示。
长江中下游成矿带深部探测试验，让03项目形成了一套针对大型成矿带岩石圈结构探测的技术解决方案，发展了多种地球物理数据处理与解释技术，为国家“地壳探测工程”实施提供了技术储备。
“我们的项目有很强的实验性质，希望我们在长江中下游成矿带、矿集区到矿田的探测模式和技术思路可以推广到其他成矿带去。”吕庆田如是表示。
矿集区结构“透明化”助力深部找矿取得重大发现
03项目的第二大成果，就是初步实现了矿集区三维结构、构造的“透明化”。
通过骨干剖面的反射地震探测和重磁数据的全三维反演，项目组揭示了庐枞、铜陵矿集区的地壳结构框架，发现了一批新的断裂，建立了该地区的三维地质模型，初步实现了矿集区的“透明化”，为认识该地区的成矿作用和助力深部找矿起到了关键作用。
然而，重大成果的取得往往不是一帆风顺的。
“庐枞、铜陵矿集区三维立体探测施工，困难重重。野外最大的困难不是吃和住，而是各种看不见的电磁和振动干扰，这些干扰来自各种电线、工厂、高速路和居民生活。”吕庆田苦笑着说，因为反射地震的数据采集要记录地下几十公里反射上来的信号，需要绝对的安静。如何避开干扰是他们面临的重大难题。
为了获得高信噪比的数据，他们不得不在夜深人静的时候采集数据。记得2009年冬天进行反射地震数据采集时，偶遇罕见冰雹加大雪，工作人员为了获得一张高质量的记录，往往要一动不动地盯着监视屏幕数小时，查看噪声背景。有时候他们要去设置警戒，有时要去与周围的工厂协调让他们暂时停工，有时候甚至还要面临当地人的百般阻挠。
“技术上的难题，施工上的困难，与当地政府的协调等等，一路走来，大家都成了多面手。”吕庆田笑着回忆，就这样，他们一干就是5年。
艰辛与汗水让他们收获了大量的成果。
在探测技术方法方面，他们形成了适合火山岩地区反射地震数据采集的技术系列和数据处理技术流程。提出了MT数据强干扰背景下时间域形态滤波去噪技术、重、磁三维相关成像技术、基于重磁三维物性反演的三维岩性填图技术和地质—地球物理约束下的三维建模方法流程，为矿集区深部三维结构调查和整装勘查区深部找矿提供了技术借鉴。
在矿集区成矿基础地质方面，取得了一系列创新性认识。发现了壳/幔边界基性岩浆底侵的反射地震证据，提出了“多级岩浆系统”结构模型；发现了隐伏在庐枞火山岩之下的两个侏罗纪盆地；提出了“两拗一隆”的结构模型和“三横六竖”的断裂系统格架；提出了“沿江断裂带”为大型逆冲断裂系统的新认识。
在找矿方法技术方面，提出了“玢岩型”铁矿、“斑岩型”铜矿和“热液脉型”多金属矿床的深部找矿方法技术组合，并建立了庐枞矿集区区域成矿模式，为该地区的深部找矿提供了理论和技术支撑。
前期扎实的探测研究工作，为钻探验证奠定了良好的基础。庐枞深部异常验证钻孔取得了深部重大找矿线索，发现了高强度的铀矿化，提出深部铀矿化为交代碱性岩复合型铀矿的新认识。这一发现对庐枞深部找铀具有重大的理论和实际意义。
南岭深部钻探开辟“第二找矿空间”
作为我国重要的钨锡钼铋资源基地，南岭成矿带也是SinoProbe-03项目关注的重点。
自2009年起，中国工程院院士陈毓川带领另外一个团队，在南岭于都-赣县矿集区取得了重要的找矿突破，开辟了“第二找矿空间”，在综合地球化学、地球物理多方法找矿方面进行了有益尝试。
在陈毓川的带领下，南岭探测队伍综合多种技术方法，完成了大量的深部探测工作。
通过对银坑、盘古山示范区地质－地球物理的综合探测，项目初步建立了浅层（3~5 公里）地质构造及深部地壳结构，推测岩浆通道，为成功选定科钻预导孔和金属异常验证孔孔位提供了可靠依据。
在银坑示范区，经3000米科钻验证，确定了推覆构造的空间产状、形成时代以及控岩控矿机理，发现了推覆体内多段铜多金属矿化（体）。并在推覆体之下获得了两类岩浆岩及相关矿化的钻孔信息，预示着深部岩体具有成矿远景，为华南花岗岩区资源更深科学钻探选址提供了科学依据。
在盘古山示范区，经2000米钻探验证，发现了新的矿化类型，获得了找矿重要突破，预计新增三氧化钨（WO3）资源量1.4万吨。并发现了盘古山岩体顶部20多米厚云英岩矿化带与辉钼矿石英脉、岩体内钨矿石英脉，这为老矿山今后找矿指明了方向。
他们还提出，燕山期华南不同类型矿床成矿系列在于都—赣县矿集区共存，并受南岭与武夷两大成矿带交汇地质构造环境的控制。与黑云母花岗岩有关的钨多金属矿床受网状断裂构造和壳源为主的成矿岩浆控制，呈面型分布；与花岗闪长岩有关的铜多金属金银矿床受深断裂和壳幔混源成矿岩浆控制，具线带型分布特征。
“我们还建立了矿集区区域矿床的成矿模式，进一步证实了深部存在的‘第二找矿空间’，显示了深、边部找矿的巨大潜力。”陈毓川表示，这对该矿集区和整个南岭成矿带的找矿工作都具有重要的指导意义。
该课题也是深部专项在找矿预测研究方面成果最显著的一个。课题尝试了在一个项目内完成研究、预测、验证的找矿研究模式，锻炼出了一支出色的深部探测队伍。■
《科学新闻》 (科学新闻2014年10月刊 硕果)
https://blog.sciencenet.cn/blog-85876-845634.html
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