研究礦產質量的方法

① 礦物鑒定和研究的物理－化學方法

當前用於礦物鑒定、研究方面最主要的物理－化學方法有熱分析、極譜分析及電滲分析等。其中，熱分析是一種較為普遍的方法，幾乎適用於各類礦物，特別是對粘土礦物、碳酸鹽礦物、硫酸鹽礦物及氫氧化物的鑒定最為有效。

熱分析法是根據礦物在不同溫度下所發生的脫水、分解、氧化、同質多像轉變等熱效應特徵，來鑒定和研究礦物的一種方法。它包括熱重分析和差熱分析。

(一)熱重分析

是測定礦物在加熱過程中的質量變化來研究礦物的一種方法。由於大多數礦物在加熱時因脫水而失去一部分質量，故又稱失重分析或脫水試驗。用熱天平來測定礦物在不同溫度下所失去的質量而獲得熱重曲線。曲線的形式決定於水在礦物中的賦存形式和在晶體結構中的存在位置。不同的含水礦物具有不同的脫水曲線。

這一方法只限於鑒定、研究含水礦物。

(二)差熱分析

礦物在連續地加熱過程中，伴隨物理－化學變化而產生吸熱或放熱效應。不同的礦物出現熱效應時的溫度和熱效應的強度是互不相同的，而對同種礦物來說，只要實驗條件相同，則總是基本固定的。因此，只要准確地測定了熱效應出現時的溫度和熱效應的強度，並和已知資料進行對比，就能對礦物作出定性和定量的分析。

差熱分析法的具體工作過程是，將試樣粉末與中性體(在加熱過程中不產生熱效應的物質，通常用煅燒過的Al₂O₃)粉末分別裝入樣品容器，然後同時送入一高溫爐中加熱。

由於中性體是不發生任何熱效應的物質，所以在加熱過程中，當試樣發生吸熱或放熱效應時，其溫度將低於或高於中性體。此時，插在它們中間的一對反接的熱電偶(鉑－銠－鉑熱電偶)將把兩者之間的溫度差轉換成溫差電動勢，並借光電反射檢流計或電子電位差計記錄成差熱曲線。

圖16-1中的實線曲線為高嶺石的差熱曲線，其橫坐標表示加熱溫度(℃)，縱坐標表示發生熱效應時樣品與中性體的溫度差(ΔT)。高嶺石的差熱曲線特點是:在580℃時，由於結構水(OH)^－的失去和晶格的破壞而出現一個大的吸熱谷，980℃時，因新結晶成γ－Al₂O₃，而顯出一個尖銳的放熱峰。

圖16-1高嶺石的差熱曲線(1)和脫水曲線(2)

差熱分析的優點是樣品用量少(100～200mg)，分析用時間短(90分鍾以下)，而且設備簡單，可以自行裝置。缺點是許多礦物的熱效應數據近似，尤其當混合樣品不能分離時，就會互相干擾，從而使鑒定工作復雜化。為了排除這種干擾，應與其他方法(特別是X射線分析)配合使用。

一般的對非專業鑒定人員而言，主要是根據工作的目的、要求和具體條件，正確地選擇適當而有效的測試方法，按送樣要求進行加工，並正確地使用測試結果。

以上介紹的是目前最常使用的方法，其他方法還很多，如中子活化分析、核磁共振、順磁共振、穆斯堡爾效應、包裹體研究、穩定同位素研究等，需要時可查閱專門資料。現將礦物鑒定和研究方法列表如下(表16-1)，以供選擇。

表16-1礦物鑒定和研究方法的選擇

學習指導

本章簡單介紹了礦物的鑒定和研究方法，目的是為了我們在今後的工作中知道怎樣去鑒定和研究礦物，並不要我們掌握所有的鑒定和研究方法;目前只需要掌握肉眼鑒定和簡易化學試驗方法就可以了;但要知道鑒定和研究礦物的步驟、正確選擇鑒定和研究方法。

復習思考題

1.怎樣去鑒定和研究礦物?選擇礦物鑒定和研究方法的原則?

2.肉眼鑒定礦物時應注意的問題。

② 樣品的鑒定、分析、測試及試驗

對加工後的樣品要進行必要的鑒定、分析測試、試驗及研究，這是礦石質量研究的重要環節。在礦產勘查各階段都應進行，只是隨階段及任務的變化，研究內容有所側重，精度有所差異。

( 一) 礦石的礦物學及礦相學鑒定

對礦石進行礦物學、礦相學及岩石學研究是礦石質量研究的基礎性工作，也是一種概略估計礦產質量的方法，對某些主要利用其中有用礦物的礦產，更有特殊意義。

對礦石的礦物學研究，目前仍是以顯微鏡 ( 偏光、礦相、實體) 下鑒定為主，輔以各種測試手段，如硬度、磁性、折射率、微化分析、電子探針等測試。鑒定、測試是直接在加工過的樣品 ( 如光片、光面、薄片和單礦物樣) 上進行。主要包括以下幾個方面:

1) 查明礦石礦物成分、礦物共生組合、礦物次生變化及分布規律;

2) 確定礦石中各礦物組分的數量，據精度要求不同，可採用目估法和統計法等;

3) 查明礦石結構構造，測定礦物外形、粒度、嵌布特性及硬度、脆性、磁性、導電性等物理性質，為解決選、冶加工方法提供資料;

4) 考查礦石中元素賦存狀態，為確定工業礦物，確定選、冶方法和流程提供依據;

5) 結合物相分析，確定礦石氧化程度，劃分礦石類型，查明分布。

( 二) 礦石化學成分分析

礦石化學成分分析目的是確定礦石的化學成分及其含量，同時還要查明元素的賦存狀態及分布規律。常用的分析方法有光譜分析、化學分析以及核子物理方法等。

1. 光譜分析

光譜分析主要用於普查找礦階段，如地球化學找礦，在勘探階段則常用於檢查礦石中可能存在的伴生有益組分和有害元素的種類和含量，為組合分析提供項目，分析項目較多，主要根據礦石類型、元素共生組合規律、岩礦鑒定和光譜半定量分析結果確定，故又稱為多元素分析。

2. 化學分析

化學分析是最基本的方法，其分析精度高。分析結果用來評價礦石質量、圈定礦體、估算儲量。據分析的目的要求又可分為基本分析、組合分析、合理分析和全分析。

1) 基本分析又稱普通分析、單項分析、主元素分析。分析的目的是查明礦石中主要有用組分的含量及變化情況，以了解礦石質量、劃分礦石類型、圈定礦體和估算儲量。基本分析是勘查工作中數量最多的一種化學分析工作，故必須系統地進行。分析項目為主要有用組分，具體因礦種和礦石類型而定。

2) 組合分析的目的是了解礦石中伴生有益組分及有害組分含量，以便估算伴生有益組分的儲量及有害雜質對礦石質量的影響。組合分析項目是根據全分析和多元素分析結果確定，即當有益或有害組分達標或超標時，則作組合分析。組合分析樣品由基本分析副樣8 ～ 12 個組合而成，組合時應符合樣品合並原則。

3) 合理分析又稱物相分析，其任務是確定有用組分賦存的礦物相，以區分礦石的自然類型和技術品級，了解有用礦物的加工技術性能和礦石中可回收的元素成分。合理分析的項目主要是礦石主要有用組分，有時也研究伴生有益組分和有害雜質的礦物相。合理分析樣品的取樣是根據礦石的岩礦鑒定結果，在不同類型或品級的分界線兩側附近採取，樣品數目一般為 5 ～20 個，也可用基本分析或組合分析的副樣組合而成。

4) 全分析的目的是了解礦石中各種元素及組分的含量，以便進行礦石物質成分研究。全分析的項目是根據光譜分析結果，除痕量元素外的所有元素。全分析最好在勘查階段初期進行，以便指導勘查工作。全分析樣品可單采，也可利用組合分析副樣，但必須有代表性，大致上每種礦石類型 1 ～2 個，一個礦區不超過 20 個。要求各種元素分析的總含量應接近於 100% 。對某些以物理性質確定工業價值的礦石如石棉等，只需個別化學全分析樣以了解其化學成分，判定其礦物種類即可。

3. 化學分析樣品的內外檢

1) 內檢是指由原實驗室檢查基本分析的偶然誤差。內檢樣由送樣單位從副樣中抽取，編密碼送原分析實驗室進行檢查，檢查的數量不少於原分析樣品總數的 10% 。如果送樣單位對某些分析結果有疑問時也可指定一定數量的樣品重新檢查。

2) 外檢是指其他實驗室檢查原實驗室基本分析的系統誤差。外檢數量一般為基本分析樣的 3% ～5% ，但小型礦床外檢樣品應不少於 30 個。外檢樣由送樣單位分期分批向基本分析單位指定送外檢的號碼，然後由基本分析單位將副樣送具備相應資格的外檢單位。

3) 仲裁分析是指: 若內檢、外檢兩者分析結果出現系統誤差時，雙方各自檢查原因，若無法解決，則報主管部門批准進行第三方的仲裁分析，若仲裁分析證實基本分析是錯誤的，則應詳查其原因，如無法補救，應全部返工。

4) 化學分析誤差計算:

絕對誤差 = 原分析樣品品位 － 檢查分析樣品品位

相對誤差 ( 平均誤差) = 兩次分析平均誤差數 ÷ 原分析平均含量

礦石允許誤差計算公式如下:

固體礦產勘查技術

式中: Y 為計算相對誤差，% ; C 為修正系數: Fe、Mn、Cr、Ni 各取 0. 67，Cu、Pb、Mo取 1. 00，Zn 取 1. 50，Ag 取 0. 40; x 為測定結果濃度值，% 。

( 三) 礦石物理技術性質測定

測定礦石物理技術性質，一般是為礦產資源/儲量估算及礦床評價提供必要的資料，而對於某些非金屬礦床 ( 如雲母、水晶、石棉等) ，更重要的是為了評價其礦產質量，確定其加工工藝特性。通常，物理技術性質測定項目有礦石體重、濕度、孔隙度、硬度、塊度，礦石和圍岩的抗壓強度、裂隙度、堅固性、鬆散系數等。評價非金屬礦產質量所需測定的項目則視礦種和要求而定。現選擇幾種常用的主要物理技術性質測定簡介如下。

1. 體重測定

體重是指自然狀態下單位體積礦石的重量。它是儲量計算的重要參數之一。礦石體重測定分小體重和大體重兩種情況。

1) 小體重: 目前多採用塗蠟法，取小塊樣品 ( 直徑 5 ～ 10cm) 封蠟，根據阿基米德原理，採用塗蠟排水法測定礦石在封蠟前後的重量及封蠟後的體積，便可按下式計算:

固體礦產勘查技術

式中:D為礦石體重;W為樣品的重量;W₁為樣品塗蠟後的重量;V₁為樣品塗蠟後的體積(放入水中測定);V₂為樣品上所塗蠟的體積;d為蠟的相對密度，一般為0.93。

2) 大體重: 是用全巷法采樣在野外直接測定。先將樣品稱重 W，再測采出樣品的坑道體積即樣品體積 V ( 通過灌沙法測量沙子體積) 。大體重 D 的計算公式為:

固體礦產勘查技術

不同類型不同品級的礦石，應分別測定體重。一般每一品級礦石需測小體重20～30件，樣品體積一般為60～120cm³(計算平均值用於礦產資源/儲量估算);大體重每一礦石類型為1～3個，取樣體積一般不小於0.125m³(即長、寬、深均為0.5m)。體重樣品應在坑道、探槽、人工露頭點採取。

由於小體重樣品的裂隙已被破壞，相對變緻密了，所以通常小體重大於大體重 ( 誤差有時高達 50% ～80% ) ，當礦體中裂隙發育時，大體重應多測幾個以校正小體重。

2. 礦石濕度測定

礦石濕度是指在自然狀態下單位重量礦石中的含水量，即含水量與濕礦石的重量百分比。測定礦石濕度是為了估算儲量之用，因為體重一般是濕體重，而品位是干品位，計算儲量時兩者必須統一，即校正一方，才能提高測量計算精度。

礦石濕度 B 為 :

固體礦產勘查技術

式中:W_sh為濕樣品重量;W_g為干樣品重量。

當濕度較大時 ( ＞3% ) ，體重值應進行濕度校正。

校正品位採用下式:

固體礦產勘查技術

式中:C_sh為礦石濕品位;C_g為礦石干品位。

礦石濕度樣應與體重樣用同一樣或同地採取，以便驗證。由於濕度與孔隙度、裂隙度、采樣深度、地下水位等有關，所以濕度樣應分類採取，每一類不少於 15 ～20 個，樣品重量 300 ～500g。

3. 礦石鬆散系數測定

鬆散系數是指一定量礦石在爆破前後的體積比值，即礦石由天然狀態到爆破之後的鬆散程度。測定目的是為確定礦車、吊車、礦倉等的容積提供資料，計算公式如下:

固體礦產勘查技術

式中:K為鬆散系數;V_s為爆破後鬆散礦石體積;V_y為爆破前原礦石體積。

4. 礦 ( 岩) 石的抗壓強度測定

抗壓強度是指礦 ( 岩) 石在外力作用下抵抗破碎的能力。測定抗壓強度是為開采設計提供依據，以便計算坑道支護材料用。

一般是在礦層及頂底板圍岩中采樣，按不同硬度級別分別採取，每一級采 2 ～ 3 個，規格為 5cm ×5cm ×5cm 的立方體，每種試驗應取兩塊，送專門實驗室分別進行平行層面和垂直層面的施壓試驗。

( 四) 礦石選冶工藝性質試驗

礦石選冶工藝性質試驗是礦產勘查工作必不可少的重要環節之一。因為礦產勘查階段探明的礦產儲量，除少數外，大多數不能自然達到工業生產利用要求，必須進行選冶試驗。其試驗標準是應達到工業生產上既技術可行，又經濟合理。這也是礦產可否供工業生產利用的原則標准。選冶試驗只有達到一定程度，才能斷定選冶試驗是否達到上述標准。1987 年國家儲量委員會頒布的 《礦產勘查各階段選冶試驗程度的暫行規定》對於礦石選冶試驗程度的分類及礦產勘查各階段選冶試驗程度的要求等，做出了較明確的規定。

1. 礦石選冶試驗程度的分類

礦石選冶試驗程度是指試驗深度、廣度和規模的綜合概念。根據試驗的目的、要求和特徵，技術經濟指標在現實生產中的可靠性，選冶試驗規模及模擬度的高低等，將選冶試驗程度分為五類:

1) 可選 ( 冶) 性試驗。在實驗室採用具有工業意義的選冶方法和常規流程，在對礦石物質組成初步研究基礎上，用物理或化學的方法獲得目的產品反映的技術指標，目的是為了判別試驗對象是否可作為工業原料。試驗定量程度低、模擬度差。可選 ( 冶) 性能對評價礦石質量具有重要意義，對易選 ( 冶) 礦石試驗結果，可作為制定工業指標的基礎。

2) 實驗室流程試驗。在可選性試驗基礎上，利用實驗室規模的設備，進一步深入研究在何種流程條件下獲得較好的選冶技術指標而進行的流程結構及條件的多方案比較試驗，即選擇技術經濟最優的流程方案和條件。試驗結果一般是礦床開發初步可行性研究和制定工業指標的基礎，對易選礦石，也可作為礦山設計依據。

3) 實驗室擴大連續試驗。對實驗室流程試驗推薦的流程串組為連續性的類似生產狀態操作條件下的試驗，試驗是在動態中實現，具有一定的模擬度，成果是可靠的。其結果一般可作為礦山設計的基本依據; 但對於難選礦石，僅能作為礦床開發初步可行性研究和制定工業指標的基礎資料和依據。

4) 半工業試驗。是在專門試驗車間或實驗工廠進行礦石選冶的工業模擬試驗。是採用生產型設備，按 「生產操作狀態」所作的試驗。目的是驗證實驗室擴大連續試驗結果。工業模擬度強，成果更為可靠。其試驗一般是作為礦山建設前期的准備而進行的，供礦山設計使用。

5) 工業試驗。藉助工業生產裝置的一部分或一個或數個系列，性能相近，處理量相當的設備，進行局部或全流程的試驗，具有試生產性質。主要用在礦床規模很大，礦石性質較為復雜，或採用先進技術措施，缺乏足夠經驗，以及有因技術、經濟指標或新設備的適應性需在工業試驗中得到可靠驗證時才進行工業試驗。可見，工業試驗是建廠前的一項准備工作，其試驗結果作為礦山設計建廠和生產操作的基礎和依據。

上述選冶試驗程度，先後層次分明，前一試驗是後一試驗的基礎，後一試驗是前一試驗的驗證、發展和提高，各類試驗程度應該循序漸進，不可逾越。對於某些易選冶礦產可只進行第一類或前兩類試驗; 而對於難選冶礦產，則需按順序進行上述全部試驗。一般前三項試驗由勘查單位負責進行; 第四項試驗由勘查單位與工業部門密切配合進行; 第五項試驗由工業部門進行。

2. 礦產勘查各階段礦石選冶試驗的基本要求

礦產勘查各階段都應進行礦石選冶試驗。運用選冶試驗手段評價礦石質量和礦床經濟價值時，選冶試驗程度應與礦產勘查程度相適應。即按各勘查階段工作目的要求、礦產選冶難易的不同，而進行相應的選冶試驗。礦產選冶難易程度是根據礦產物質組成研究，初步推斷和劃分為易選、一般和難選礦石。

勘查各階段只做必做的礦石選冶試驗，其基本准則是既保證礦石能提供工業生產利用，又避免不必要的浪費和損失。其選冶試驗程度和對試驗樣的要求詳見表 7-5。

表 7-5 礦產勘查各階段礦石選冶試驗程度表

注: 易選礦石是指組分簡單、工業利用成熟的礦石; 一般礦石是指可用組分多，工業利用上成熟的礦石; 難選礦石是指組分雜、礦物細，在國內外存在著技術難題。( 據董智虞等，稍作刪簡補充)

各階段選冶試驗必須在物質組成研究的指導下進行，切不可盲目試驗。由於各階段工作的目的要求不同，對礦產物質組成的研究要求也有區別，相應地可分為大致研究、初步研究和詳細研究等。試樣的採取必須保證代表性，要求不同階段有所差別，隨勘查工作深入，代表性應依次增強。試樣必須按不同類型礦石分別採取，礦石類型的劃分標志多種多樣，一般有礦石的緻密程度、礦石中有用組分種類及其含量、礦石結構構造和礦石氧化程度等。

③ 有關礦產資源評價新方法模型的探討

一、「三步式」礦產資源潛力評價方法

「三步式」礦產資源評價方法是美國USGS目前推薦使用的一種未發現礦產資源的潛力評價方法，它在1975年就開始探索(Nokleberg，2002)，在20世紀90年代形成較為完善的方法體系，並在美國本土礦產資源評價中作為標准方法得到使用。我國學者趙鵬大等(1994)較早介紹了該方法。「三步式」(THREE-PART)評價方法按英文翻譯應該是趙鵬大翻譯的「三部式」，但它確實又是有先後順序的3個有機部分。USGS修正的「三步式」評價方法框架圖如圖1-1。

美國地質調查局Warren J.Nokleberg在「Metallogenic analysis as an integral part of themineral resource assessment」項目中對MA與QMRA方法給予了深入的剖析。正如圖1-1所述，「三步式」評價方法包括3個大的步驟：

圖1-1 修正的USGS三步式評價方法圖

1)圈定成礦遠景區帶；

2)估計成礦遠景區帶的可能礦床個數的分布；

3)使用世界范圍的預測礦種類型的標准品位噸位模型，進行資源潛力的定量估計。

在上述三步中，最重要的是第一步。在該步工作中Warren J.Nokleberg又給出6點具體工作步驟，包括：

1)定義關鍵標准術語；

2)編制地質構造建造地圖；

3)系統描述和研究地區礦床特徵模型，以期總結評價區可能的礦床類型；

4)歸納和總結礦床模型和找礦模型；

5)圈定含有已知礦床、礦點的成礦遠景區；

6)根據總結的成礦區帶找礦模型圈定未發現已知礦床的遠景區。

在圈定成礦遠景區帶方面又有兩種不同的方法，即以上述6項工作為基礎的礦床成因模型法和信息合成綜合的定量評價方法(圖1-2)。在信息合成綜合的定量評價方法中他們既使用特徵分析和證據權法，又使用了非線性神經網路技術，從而提高預測評價的精度和靈活性。

從上述說明，我們可以發現三步式礦產資源評價並不是一個什麼全新的評價方法，它不過是一些有效方法的集成組裝。我國在20世紀80～90年代廣泛開展的二輪成礦遠景區劃和中大比例尺成礦預測中同樣廣泛使用綜合信息礦產資源成礦規律編圖、綜合信息找礦模型建立和基於蒙特卡羅計算機定量模擬等，而且在使用綜合信息進行區域三維立體成礦規律研究方面是走在前面的。但有兩個成果是值得我們借鑒的：①一致的區域構造建造編圖；②標準的礦床模型和品位噸位模型。以往我們在開展資源定量評價中往往是使用地區的品位噸位模型，這樣一個地區一個結果，而且產生「領導資源量」，研究礦床模型的專家往往不太介入具體的評價預測資料分析工作，使模型和預測相對脫節。

圖1-2 基於信息合成綜合定量評價

二、「三步式」礦產資源潛力評價方法構造建造編圖問題

各種成礦學說都表明礦床不是自來之物，它與一定地質環境和地質建造有關。「導致礦床的產生，特別是內生礦床的成礦作用是地殼歷史發展的統一而復雜作用過程的一個方面，它在其歷史發展過程中，與地質作用其它方面即沉積作用、構造運動、岩漿活動和變質作用有著最密切的關系。礦化作用可以而且應該從其歷史發展和與地殼地質發展作用過程的所有其它方面相互聯系的角度進行研究」(畢利賓)。前蘇聯學者從地質建造出發強調礦床是地殼不同大地構造(地槽、地台、岩漿構造活化)發展演化的結果，一定礦床是特定的地質構造產物，不同構造建造單元的礦床產出類型有根本區別。在地槽發展早期主要是銅、鎳、鐵等礦床，而在地槽晚期則主要是與岩漿活動有關的中、低溫多金屬礦產。在地台區沉積蓋層金屬礦床主要是層控低溫礦床和一些與鹼性岩有關的礦產。以板塊成礦學說為代表，歐美地質學家也十分強調一定大地構造環境對礦床的控製作用，他們主要採用將今論古方法，根據現代大洋洋脊、島弧火山及大陸裂谷等不同成礦環境來認識地質歷史發展過程中不同成礦地質構造環境。著名的斑岩銅礦及與海底火山作用有關的黑礦被認為是大洋板塊俯沖的結果，非洲南德特大型金鈾礦床則認為是古老克拉通成礦環境的產物，而一些大型金剛石礦床被認為是大陸裂谷環境的產物。查·赫奇遜在《大地構造環境與成礦作用》一書中較系統地論述了各種構造環境成礦作用，可以看出盡管不同成礦學派的出發點不同，但都強調構造環境對礦床生成起著制約作用。

成礦地質構造環境編圖在「三步式」資源評價中佔有極其重要的地位，是進行各種預測最基本的出發點。一方面通過編圖可以認識研究一定的構造環境分區、構造環境地質建造的演化以及相關的礦產的可能分布；另一方面在標準的礦床模型中，構造環境是一個重要的圈定成礦遠景區的標准准則。在「三步式」資源評價中構造環境底圖目前已相當精細，不僅要反映大的構造分區，如地台、克拉通、島弧等，還要表達不同構造環境的物質組成(李錦軼)。在地質底圖中還應表達礦床模型涉及的標志單元，如在注意區分認識區域不同地質環境成因California低硫石英脈礦床評價中，在編圖中重點表達了低區域變質的沉積火山岩建造、成礦建造及成礦建造系列(Singer，Cox)。

三、「三步式」礦產資源潛力評價方法多元勘查信息綜合應用問題

Warren J.Nokleberg(2002)指出在成礦地質底圖編制中應該加強多元勘查信息的解譯和應用。地球物理、地球化學和遙感等勘查技術獲取的信息對隱伏地區礦產和深部構造、岩體的識別有重要作用。

地球化學預測起始於前蘇聯，主要研究一定區域內成礦作用元素及其組合在時間和空間上的分布特點。目前地球化學預測主要有求異方法和綜合方法。求異方法主要是在考慮地質背景前提下充分研究各種地球化學異常的性質、研究評價地球化學異常的性質結構，進而選出最有利的異常區。綜合方法主要是充分利用區域地球化學資料研究元素在不同地質建造中的表現形式，分析區域成礦地球化學規律進而進行地化預測。這兩種分析預測途徑都是可取的，它們對提高預測水平十分有效。

地球物理預測主要是通過研究地球物理異常與分析礦床與地球物理場關系兩個方面進行。對於某些特殊類型的礦種(鐵、放射性鈾礦等)直接研究地球物理異常無疑是十分有效的預測方法。在礦區利用井中電磁波法能夠圈定某些漏掉的有色金屬礦體，激發極化法和視電阻率法是礦區尋找金屬礦體的有效方法。然而在區域預測中對大多數礦床來說地球物理預測法永遠只是一種間接預測方法。由於地球物理方法的「穿透性」特點，它能夠提供有效的深部隱伏地球物理大地構造信息，通過物探資料能夠分析地質建造結構、深部變化、界面等。各國學者都十分注意利用地球物理信息進行成礦分析。在前蘇聯安德列耶夫認為負重力異常與地槽帶相對應，而正異常則與地台區相對應，並得出在正重力異常有銅、金礦床，在負重力異常有錫、鎢礦床；穆石敏根據地球物理資料研究了中國華北大地構造特點，並進行了礦產初步預測；王懋基通過地球物理資料研究認為鎢-錫成礦與岩石圈低密度有關，表現為重力低，而鉛鋅礦化主要在重力異常梯度帶上。更多的地質學家強調利用地球物理資料研究區域地質構造發展演化特點，特別是利用地球物理信息的穿透性，識別大量的隱伏構造，研究各種構造的相互依存關系，研究構造的規模大小、延深、期次、序次等，並與區域成礦作用研究結合起來，查明成礦時各種構造(包括隱伏構造)進而開展區域成礦預測。例如王世稱在華北地台金礦預測中就廣泛利用航磁重力信息，研究金礦資料體的磁場、重力場特徵，並以此建立綜合信息找礦模型。

隨著高解析度航天儀的出現，遙感信息預測也愈來愈受到人們的重視。由於遙感信息的穿透性和總和性特點，對區域成礦線性構造、環形隱伏構造識別特別有效，無疑地遙感航天預測可以通過研究區域構造的(特別是線性構造)展布及構造復雜程度(等密度圖)與礦產分布關系來進行科學預測。近來美國、加拿大利用遙感信息直接預測找礦取得了經驗，他們主要是利用紅外波段(1.65μm及2.2μm、Tm5及Tm7)對礦化蝕變進行顯示，Tm5對鐵礦化有強烈的反映作用，而Tm7 波段對熱液礦化、泥質粘土卻有強烈的吸收，這樣利用Tm5/Tm7可以較好判別有強烈熱液蝕變的礦化顯示。

地球化學、地球物理、遙感預測的預測標志因素具有明顯多解性，據美國礦產局調查，10萬個化探異常與礦點、礦床之比為100∶4∶0.7，可見化探異常出現受許多非礦化因素制約，例如有剝蝕水平、地表景觀影響等。地球物理異常的多解性更為人所知，電磁波法異常不僅與富礦、漏礦有關，也可能與一些富水斷層有關。遙感信息Tm5/Tm7圖像礦化指標卻受到不同岩性、植被強度的影響。因此這些方法與地質預測的有機結合以及這些異常標志的及時驗證對預測是至關重要的。為了減少這種物化遙信息使用的多解性帶來的風險，王世稱多年總結的以地質直接信息為先驗前提，科學進行綜合信息礦產資源編圖方法是一種可行的方法。

四、「三步式」評價定量方法的幾個問題

1.關於使用遠景區礦床個數問題

在「三步式」評價中未發現的礦產資源潛力數量=遠景區可能的礦床個數×該類型的礦床品位×該類型礦床噸位，品位和噸位可以由標准礦床模型得到，但遠景區礦床個數卻是需要估計的。我們發現估計礦床個數與我們國家經常使用的直接用回歸方法或邏輯信息法預測資源量同樣困難。就此問題我們在研究中向Singer求教，我們的問題是這樣的：

Dear Dr Singer：

I have study your data of Chinese porphyry deposits.I found these may have some question.First some deposit type may be skarn type, secondly there are too many deposits in Tibet that are not important.I have a question about three parts methods，the number of deposits in the tracts is the same difficulty to estimate with the metal resource.Why not estimate the metal resource directly，do not use number×grad×tonnage?

Singer的回答是：的確估計礦床數和估計資源量同樣是一件困難的事，但使用品位噸位模型可能對估計資源量的經濟評價有一定的參考。

2.關於TRACT問題

在礦產資源定量評價中，評價預測單元劃分是一項重要工作，通常單元有網格單元(GRID)、地質單元(IGU)、靶區(TARGET)等概念，在「三步式」評價中使用了「TRACT」，究竟「TRACT」是什麼級別的成礦遠景區?Warren J.Nokleberg(2002)有較明確的解釋。TRACT是受某特定構造事件控制的(如岩漿弧、碰撞帶等)可能產生一組有成因聯系的礦床組合的區域，相當於MA分析的BELT。TRACT邊界可以是重要的構造邊界或含礦岩系范圍，在TRACT外不太可能有該類型礦床存在，邊界是非規則的。和我國成礦區帶比較，BELT相當於我國3～4級成礦區帶，因此TRACT評價是一種小比例尺的戰略評價工作。

3.品位噸位模型問題

Singer給我們提供了世界標准斑岩銅礦品位噸位數據。我們使用MRAS軟體進行了對比研究，發現我國斑岩銅礦品位噸位模型的統計分布和世界斑岩銅礦一樣，都服從正態分布。但如果使用世界斑岩銅礦作為MARK3軟體的模型樣本則估計的銅礦資源量較使用我國模型高一倍。由此我們向Singer提出我國斑岩銅礦品位噸位模型和世界不一樣，Singer提出了品位噸位模型研究3點意見：小於4.5Mt礦石的斑岩銅礦不應該進入模型；所有2km²的銅礦儲量要加起來；要進行T檢驗。

4.經濟成本濾波器模型

在礦產勘查市場經濟社會，礦產的市場價格對礦產資源量的估計有一定的影響，市場價格上升使降低一定的品位也可能產生采礦利潤。經濟成本礦產資源評價在北美研究得較為深入，Harris有專著論述，從文獻看USGS已在MARK3軟體中加入了經濟成本濾波器模塊，但目前還沒有相關的文獻可以參考。經濟成本濾波器模型可用圖1-3表達，可以看出研究此類問題還需要知道目前哪些礦床由於經濟原因不能開采，在我國目前還沒有這方面的材料，所以本次對該問題研究較少。

圖1-3 礦產資源評價經濟成本濾波器概念模型

5.專家系統和數字礦床模型

數字礦床模型是本項目首次提出的新概念(見本項目2001年工作設計)。在此之前趙鵬大提出了數字找礦模型，該概念內涵是應用定量方法建立礦床與多元地質信息的關系，和本項目提出的數字礦床模型有一定區別。在立項時主要提出建立銅、金礦床的數字知識庫，主要是參照了澳大利亞地質調查局Lesley Wyborn等(1995)編寫的在已知礦床不多的地區運用GIS進行礦產資源勘查評價的模型，試圖將專家系統與GIS技術結合起來。2002年在USGS的網頁上正式見到Singer領導的資源評價項目組提出的Digital Deposit Model研究方向。

澳大利亞地質調查局Lesley Wyborn等首先從成礦系統(圖1-4)出發在專家系統知識基礎上，使用ARC/INFO平台開發了相應的評價方法。其工作原理如下：

(1)第一步

在這個「礦化系統」中總結了澳大利亞礦床的知識，將其作為區域「礦化系統」的組成部分，形成某種類型礦床必要的關鍵因素，並在GIS中可用數字圖形條件表示。礦床首先應被考慮為區域到礦田不同尺度的「礦化系統」，然後分解成局部的、礦田的、區域的不同尺度圖形條件。對於礦床生成的必要條件(如氧化流體、溫度、母岩組分)，必須轉化為能夠為GIS所能表達的特徵(如蝕變帶、變質組分、交代岩體類型等)。在一個「礦化系統」范圍內，就有可能運用礦床模型發現更多的礦床，特別是與已知礦床類型相同的礦床。

圖1-4 礦床知識庫的成礦系統模式庫

(2)第二步

開發高質量的地學GIS應用資料庫系統，將上述圖形表示的地質條件轉化為可查詢的屬性。

(3)第三步

開發對上述GIS系統進行分析的資源潛力評價的方法系統。該方法系統並不依賴要求已知礦床要達到一定的數目，因此綜合分析的結果可看作是一種統計依據。已開發的GIS分析技術有3種不同的、但又互為補充的方法：第一種方法體系實際上是基於已知礦床或礦化系統特徵的數字化資料庫的專家系統；第二種體系是用戶可互動式圈定有潛力地區的分布圖；第三種方法對已知礦化區(或被考慮有潛力的異常區)的周圍區帶進行研究，然後確定在GIS所有圖層內這些區帶的具體地方表示。

上述基於地質模型金屬成礦分析方法的關鍵問題是怎樣將礦床模型在計算機上進行表達，怎樣將礦床模型知識與GIS空間資料庫聯系起來。只有當數字化地圖及資料庫被有效地建立，只有當礦床模式的礦化系統以可圖示化標准來表達，而不是用溫度值、壓力和流體化學表示時，在GIS平台上發展的方法學才不會受局限。

根據上述思路我們總結了本次數字礦床模型的研究思路，即開發定礦床類型、定礦床遠景區位置和遠景區成礦有利性優選的數字礦床模型評價系統。

自從USGS 1980年首次研製成功PROSPECTOR斑岩銅礦專家系統，並找到斑岩鉬礦以來(Duda等，1981)，礦床勘查評價專家一直十分重視礦床專家系統的研究工作，1986、1994年MacCammon又將Singer等建立的全球86個標准礦床模型的知識庫數字化。當前，將GIS技術、地學空間資料庫與專家系統結合仍然是礦產資源評價的重要熱點研究方向，根據專家知識從海量GIS空間地學資料庫挖掘有用信息是今後地學信息技術發展的重要方向。

④ 礦床地質學的研究方法

礦床地質學的研究一般採用下述方法：
東坪金礦床地質—地球化學找礦
①野外觀察。對自然界有用元素的局部濃集區，有經濟價值的礦體，特別是有工程式控制制的礦體、圍岩等的地質特徵，從地表到地下，利用必要工具與手段進行仔細觀察並系統採集各種有代表性的礦物、岩石、礦石以及化石等標本和樣品，測制相應圖件。在礦化現象的關鍵部位進行系統觀察,加密采樣,以探索礦化作用的時空變化規律。對礦化作用正在進行的水體、噴泉、噴氣孔，特別是洋底的噴流、火山噴發和熱點等進行定期觀察，以取得有關礦化作用的具體資料。 ②室內測試分析。對所采標本與樣品，根據需要利用不同方法與相應儀器設備進行鑒定、測試和分析，取得結構構造圖像，了解礦石的礦物組分、化學成分甚至痕量元素的含量以及測定礦化年齡等，以期闡明礦化的地質背景和物理、化學條件，論證礦質運移與沉積的可能機制，探討礦質的來源。
③成礦模擬實驗。自然界成礦作用的產生是地質歷史中多種因素長期交互作用的結果。在實驗室內，利用人工造成的幾個主要變數（如壓力、溫度和介質等）的變化來模擬自然界的類似條件，在較短期間和很小的近似封閉的空間內，進行多種成礦現象的模擬實驗，其結果可以加深人們對礦產形成條件的理解。有的礦石如水晶、金剛石等可在實驗室內人工合成。自然界礦產大多是在近地表的開放系統中形成的，先進的實驗室正在設計與建立模擬開放系統的裝置，以使含礦流體在不平衡狀態中的結晶與沉澱現象的實驗，能更接近自然實際。④綜合研究。礦床地質學研究正從定性研究向定量研究發展，但遠未達到定量程度。礦床雖然有的類同，但無完全等同的。因此對典型礦床的區域地質背景、礦床地質、地球化學特徵以及開采利用價值等方面，進行綜合類比、分析研究，以作為地質找礦預測的線索，依然起主導作用。綜合研究提出區域成礦學、成礦模式、品位噸位模式（見礦床模式）、地球化學數據的數學統計模式等。