研究矿产质量的方法

① 矿物鉴定和研究的物理－化学方法

当前用于矿物鉴定、研究方面最主要的物理－化学方法有热分析、极谱分析及电渗分析等。其中，热分析是一种较为普遍的方法，几乎适用于各类矿物，特别是对粘土矿物、碳酸盐矿物、硫酸盐矿物及氢氧化物的鉴定最为有效。

热分析法是根据矿物在不同温度下所发生的脱水、分解、氧化、同质多像转变等热效应特征，来鉴定和研究矿物的一种方法。它包括热重分析和差热分析。

(一)热重分析

是测定矿物在加热过程中的质量变化来研究矿物的一种方法。由于大多数矿物在加热时因脱水而失去一部分质量，故又称失重分析或脱水试验。用热天平来测定矿物在不同温度下所失去的质量而获得热重曲线。曲线的形式决定于水在矿物中的赋存形式和在晶体结构中的存在位置。不同的含水矿物具有不同的脱水曲线。

这一方法只限于鉴定、研究含水矿物。

(二)差热分析

矿物在连续地加热过程中，伴随物理－化学变化而产生吸热或放热效应。不同的矿物出现热效应时的温度和热效应的强度是互不相同的，而对同种矿物来说，只要实验条件相同，则总是基本固定的。因此，只要准确地测定了热效应出现时的温度和热效应的强度，并和已知资料进行对比，就能对矿物作出定性和定量的分析。

差热分析法的具体工作过程是，将试样粉末与中性体(在加热过程中不产生热效应的物质，通常用煅烧过的Al₂O₃)粉末分别装入样品容器，然后同时送入一高温炉中加热。

由于中性体是不发生任何热效应的物质，所以在加热过程中，当试样发生吸热或放热效应时，其温度将低于或高于中性体。此时，插在它们中间的一对反接的热电偶(铂－铑－铂热电偶)将把两者之间的温度差转换成温差电动势，并借光电反射检流计或电子电位差计记录成差热曲线。

图16-1中的实线曲线为高岭石的差热曲线，其横坐标表示加热温度(℃)，纵坐标表示发生热效应时样品与中性体的温度差(ΔT)。高岭石的差热曲线特点是:在580℃时，由于结构水(OH)^－的失去和晶格的破坏而出现一个大的吸热谷，980℃时，因新结晶成γ－Al₂O₃，而显出一个尖锐的放热峰。

图16-1高岭石的差热曲线(1)和脱水曲线(2)

差热分析的优点是样品用量少(100～200mg)，分析用时间短(90分钟以下)，而且设备简单，可以自行装置。缺点是许多矿物的热效应数据近似，尤其当混合样品不能分离时，就会互相干扰，从而使鉴定工作复杂化。为了排除这种干扰，应与其他方法(特别是X射线分析)配合使用。

一般的对非专业鉴定人员而言，主要是根据工作的目的、要求和具体条件，正确地选择适当而有效的测试方法，按送样要求进行加工，并正确地使用测试结果。

以上介绍的是目前最常使用的方法，其他方法还很多，如中子活化分析、核磁共振、顺磁共振、穆斯堡尔效应、包裹体研究、稳定同位素研究等，需要时可查阅专门资料。现将矿物鉴定和研究方法列表如下(表16-1)，以供选择。

表16-1矿物鉴定和研究方法的选择

学习指导

本章简单介绍了矿物的鉴定和研究方法，目的是为了我们在今后的工作中知道怎样去鉴定和研究矿物，并不要我们掌握所有的鉴定和研究方法;目前只需要掌握肉眼鉴定和简易化学试验方法就可以了;但要知道鉴定和研究矿物的步骤、正确选择鉴定和研究方法。

复习思考题

1.怎样去鉴定和研究矿物?选择矿物鉴定和研究方法的原则?

2.肉眼鉴定矿物时应注意的问题。

② 样品的鉴定、分析、测试及试验

对加工后的样品要进行必要的鉴定、分析测试、试验及研究，这是矿石质量研究的重要环节。在矿产勘查各阶段都应进行，只是随阶段及任务的变化，研究内容有所侧重，精度有所差异。

( 一) 矿石的矿物学及矿相学鉴定

对矿石进行矿物学、矿相学及岩石学研究是矿石质量研究的基础性工作，也是一种概略估计矿产质量的方法，对某些主要利用其中有用矿物的矿产，更有特殊意义。

对矿石的矿物学研究，目前仍是以显微镜 ( 偏光、矿相、实体) 下鉴定为主，辅以各种测试手段，如硬度、磁性、折射率、微化分析、电子探针等测试。鉴定、测试是直接在加工过的样品 ( 如光片、光面、薄片和单矿物样) 上进行。主要包括以下几个方面:

1) 查明矿石矿物成分、矿物共生组合、矿物次生变化及分布规律;

2) 确定矿石中各矿物组分的数量，据精度要求不同，可采用目估法和统计法等;

3) 查明矿石结构构造，测定矿物外形、粒度、嵌布特性及硬度、脆性、磁性、导电性等物理性质，为解决选、冶加工方法提供资料;

4) 考查矿石中元素赋存状态，为确定工业矿物，确定选、冶方法和流程提供依据;

5) 结合物相分析，确定矿石氧化程度，划分矿石类型，查明分布。

( 二) 矿石化学成分分析

矿石化学成分分析目的是确定矿石的化学成分及其含量，同时还要查明元素的赋存状态及分布规律。常用的分析方法有光谱分析、化学分析以及核子物理方法等。

1. 光谱分析

光谱分析主要用于普查找矿阶段，如地球化学找矿，在勘探阶段则常用于检查矿石中可能存在的伴生有益组分和有害元素的种类和含量，为组合分析提供项目，分析项目较多，主要根据矿石类型、元素共生组合规律、岩矿鉴定和光谱半定量分析结果确定，故又称为多元素分析。

2. 化学分析

化学分析是最基本的方法，其分析精度高。分析结果用来评价矿石质量、圈定矿体、估算储量。据分析的目的要求又可分为基本分析、组合分析、合理分析和全分析。

1) 基本分析又称普通分析、单项分析、主元素分析。分析的目的是查明矿石中主要有用组分的含量及变化情况，以了解矿石质量、划分矿石类型、圈定矿体和估算储量。基本分析是勘查工作中数量最多的一种化学分析工作，故必须系统地进行。分析项目为主要有用组分，具体因矿种和矿石类型而定。

2) 组合分析的目的是了解矿石中伴生有益组分及有害组分含量，以便估算伴生有益组分的储量及有害杂质对矿石质量的影响。组合分析项目是根据全分析和多元素分析结果确定，即当有益或有害组分达标或超标时，则作组合分析。组合分析样品由基本分析副样8 ～ 12 个组合而成，组合时应符合样品合并原则。

3) 合理分析又称物相分析，其任务是确定有用组分赋存的矿物相，以区分矿石的自然类型和技术品级，了解有用矿物的加工技术性能和矿石中可回收的元素成分。合理分析的项目主要是矿石主要有用组分，有时也研究伴生有益组分和有害杂质的矿物相。合理分析样品的取样是根据矿石的岩矿鉴定结果，在不同类型或品级的分界线两侧附近采取，样品数目一般为 5 ～20 个，也可用基本分析或组合分析的副样组合而成。

4) 全分析的目的是了解矿石中各种元素及组分的含量，以便进行矿石物质成分研究。全分析的项目是根据光谱分析结果，除痕量元素外的所有元素。全分析最好在勘查阶段初期进行，以便指导勘查工作。全分析样品可单采，也可利用组合分析副样，但必须有代表性，大致上每种矿石类型 1 ～2 个，一个矿区不超过 20 个。要求各种元素分析的总含量应接近于 100% 。对某些以物理性质确定工业价值的矿石如石棉等，只需个别化学全分析样以了解其化学成分，判定其矿物种类即可。

3. 化学分析样品的内外检

1) 内检是指由原实验室检查基本分析的偶然误差。内检样由送样单位从副样中抽取，编密码送原分析实验室进行检查，检查的数量不少于原分析样品总数的 10% 。如果送样单位对某些分析结果有疑问时也可指定一定数量的样品重新检查。

2) 外检是指其他实验室检查原实验室基本分析的系统误差。外检数量一般为基本分析样的 3% ～5% ，但小型矿床外检样品应不少于 30 个。外检样由送样单位分期分批向基本分析单位指定送外检的号码，然后由基本分析单位将副样送具备相应资格的外检单位。

3) 仲裁分析是指: 若内检、外检两者分析结果出现系统误差时，双方各自检查原因，若无法解决，则报主管部门批准进行第三方的仲裁分析，若仲裁分析证实基本分析是错误的，则应详查其原因，如无法补救，应全部返工。

4) 化学分析误差计算:

绝对误差 = 原分析样品品位 － 检查分析样品品位

相对误差 ( 平均误差) = 两次分析平均误差数 ÷ 原分析平均含量

矿石允许误差计算公式如下:

固体矿产勘查技术

式中: Y 为计算相对误差，% ; C 为修正系数: Fe、Mn、Cr、Ni 各取 0. 67，Cu、Pb、Mo取 1. 00，Zn 取 1. 50，Ag 取 0. 40; x 为测定结果浓度值，% 。

( 三) 矿石物理技术性质测定

测定矿石物理技术性质，一般是为矿产资源/储量估算及矿床评价提供必要的资料，而对于某些非金属矿床 ( 如云母、水晶、石棉等) ，更重要的是为了评价其矿产质量，确定其加工工艺特性。通常，物理技术性质测定项目有矿石体重、湿度、孔隙度、硬度、块度，矿石和围岩的抗压强度、裂隙度、坚固性、松散系数等。评价非金属矿产质量所需测定的项目则视矿种和要求而定。现选择几种常用的主要物理技术性质测定简介如下。

1. 体重测定

体重是指自然状态下单位体积矿石的重量。它是储量计算的重要参数之一。矿石体重测定分小体重和大体重两种情况。

1) 小体重: 目前多采用涂蜡法，取小块样品 ( 直径 5 ～ 10cm) 封蜡，根据阿基米德原理，采用涂蜡排水法测定矿石在封蜡前后的重量及封蜡后的体积，便可按下式计算:

固体矿产勘查技术

式中:D为矿石体重;W为样品的重量;W₁为样品涂蜡后的重量;V₁为样品涂蜡后的体积(放入水中测定);V₂为样品上所涂蜡的体积;d为蜡的相对密度，一般为0.93。

2) 大体重: 是用全巷法采样在野外直接测定。先将样品称重 W，再测采出样品的坑道体积即样品体积 V ( 通过灌沙法测量沙子体积) 。大体重 D 的计算公式为:

固体矿产勘查技术

不同类型不同品级的矿石，应分别测定体重。一般每一品级矿石需测小体重20～30件，样品体积一般为60～120cm³(计算平均值用于矿产资源/储量估算);大体重每一矿石类型为1～3个，取样体积一般不小于0.125m³(即长、宽、深均为0.5m)。体重样品应在坑道、探槽、人工露头点采取。

由于小体重样品的裂隙已被破坏，相对变致密了，所以通常小体重大于大体重 ( 误差有时高达 50% ～80% ) ，当矿体中裂隙发育时，大体重应多测几个以校正小体重。

2. 矿石湿度测定

矿石湿度是指在自然状态下单位重量矿石中的含水量，即含水量与湿矿石的重量百分比。测定矿石湿度是为了估算储量之用，因为体重一般是湿体重，而品位是干品位，计算储量时两者必须统一，即校正一方，才能提高测量计算精度。

矿石湿度 B 为 :

固体矿产勘查技术

式中:W_sh为湿样品重量;W_g为干样品重量。

当湿度较大时 ( ＞3% ) ，体重值应进行湿度校正。

校正品位采用下式:

固体矿产勘查技术

式中:C_sh为矿石湿品位;C_g为矿石干品位。

矿石湿度样应与体重样用同一样或同地采取，以便验证。由于湿度与孔隙度、裂隙度、采样深度、地下水位等有关，所以湿度样应分类采取，每一类不少于 15 ～20 个，样品重量 300 ～500g。

3. 矿石松散系数测定

松散系数是指一定量矿石在爆破前后的体积比值，即矿石由天然状态到爆破之后的松散程度。测定目的是为确定矿车、吊车、矿仓等的容积提供资料，计算公式如下:

固体矿产勘查技术

式中:K为松散系数;V_s为爆破后松散矿石体积;V_y为爆破前原矿石体积。

4. 矿 ( 岩) 石的抗压强度测定

抗压强度是指矿 ( 岩) 石在外力作用下抵抗破碎的能力。测定抗压强度是为开采设计提供依据，以便计算坑道支护材料用。

一般是在矿层及顶底板围岩中采样，按不同硬度级别分别采取，每一级采 2 ～ 3 个，规格为 5cm ×5cm ×5cm 的立方体，每种试验应取两块，送专门实验室分别进行平行层面和垂直层面的施压试验。

( 四) 矿石选冶工艺性质试验

矿石选冶工艺性质试验是矿产勘查工作必不可少的重要环节之一。因为矿产勘查阶段探明的矿产储量，除少数外，大多数不能自然达到工业生产利用要求，必须进行选冶试验。其试验标准是应达到工业生产上既技术可行，又经济合理。这也是矿产可否供工业生产利用的原则标准。选冶试验只有达到一定程度，才能断定选冶试验是否达到上述标准。1987 年国家储量委员会颁布的 《矿产勘查各阶段选冶试验程度的暂行规定》对于矿石选冶试验程度的分类及矿产勘查各阶段选冶试验程度的要求等，做出了较明确的规定。

1. 矿石选冶试验程度的分类

矿石选冶试验程度是指试验深度、广度和规模的综合概念。根据试验的目的、要求和特征，技术经济指标在现实生产中的可靠性，选冶试验规模及模拟度的高低等，将选冶试验程度分为五类:

1) 可选 ( 冶) 性试验。在实验室采用具有工业意义的选冶方法和常规流程，在对矿石物质组成初步研究基础上，用物理或化学的方法获得目的产品反映的技术指标，目的是为了判别试验对象是否可作为工业原料。试验定量程度低、模拟度差。可选 ( 冶) 性能对评价矿石质量具有重要意义，对易选 ( 冶) 矿石试验结果，可作为制定工业指标的基础。

2) 实验室流程试验。在可选性试验基础上，利用实验室规模的设备，进一步深入研究在何种流程条件下获得较好的选冶技术指标而进行的流程结构及条件的多方案比较试验，即选择技术经济最优的流程方案和条件。试验结果一般是矿床开发初步可行性研究和制定工业指标的基础，对易选矿石，也可作为矿山设计依据。

3) 实验室扩大连续试验。对实验室流程试验推荐的流程串组为连续性的类似生产状态操作条件下的试验，试验是在动态中实现，具有一定的模拟度，成果是可靠的。其结果一般可作为矿山设计的基本依据; 但对于难选矿石，仅能作为矿床开发初步可行性研究和制定工业指标的基础资料和依据。

4) 半工业试验。是在专门试验车间或实验工厂进行矿石选冶的工业模拟试验。是采用生产型设备，按 “生产操作状态”所作的试验。目的是验证实验室扩大连续试验结果。工业模拟度强，成果更为可靠。其试验一般是作为矿山建设前期的准备而进行的，供矿山设计使用。

5) 工业试验。借助工业生产装置的一部分或一个或数个系列，性能相近，处理量相当的设备，进行局部或全流程的试验，具有试生产性质。主要用在矿床规模很大，矿石性质较为复杂，或采用先进技术措施，缺乏足够经验，以及有因技术、经济指标或新设备的适应性需在工业试验中得到可靠验证时才进行工业试验。可见，工业试验是建厂前的一项准备工作，其试验结果作为矿山设计建厂和生产操作的基础和依据。

上述选冶试验程度，先后层次分明，前一试验是后一试验的基础，后一试验是前一试验的验证、发展和提高，各类试验程度应该循序渐进，不可逾越。对于某些易选冶矿产可只进行第一类或前两类试验; 而对于难选冶矿产，则需按顺序进行上述全部试验。一般前三项试验由勘查单位负责进行; 第四项试验由勘查单位与工业部门密切配合进行; 第五项试验由工业部门进行。

2. 矿产勘查各阶段矿石选冶试验的基本要求

矿产勘查各阶段都应进行矿石选冶试验。运用选冶试验手段评价矿石质量和矿床经济价值时，选冶试验程度应与矿产勘查程度相适应。即按各勘查阶段工作目的要求、矿产选冶难易的不同，而进行相应的选冶试验。矿产选冶难易程度是根据矿产物质组成研究，初步推断和划分为易选、一般和难选矿石。

勘查各阶段只做必做的矿石选冶试验，其基本准则是既保证矿石能提供工业生产利用，又避免不必要的浪费和损失。其选冶试验程度和对试验样的要求详见表 7-5。

表 7-5 矿产勘查各阶段矿石选冶试验程度表

注: 易选矿石是指组分简单、工业利用成熟的矿石; 一般矿石是指可用组分多，工业利用上成熟的矿石; 难选矿石是指组分杂、矿物细，在国内外存在着技术难题。( 据董智虞等，稍作删简补充)

各阶段选冶试验必须在物质组成研究的指导下进行，切不可盲目试验。由于各阶段工作的目的要求不同，对矿产物质组成的研究要求也有区别，相应地可分为大致研究、初步研究和详细研究等。试样的采取必须保证代表性，要求不同阶段有所差别，随勘查工作深入，代表性应依次增强。试样必须按不同类型矿石分别采取，矿石类型的划分标志多种多样，一般有矿石的致密程度、矿石中有用组分种类及其含量、矿石结构构造和矿石氧化程度等。

③ 有关矿产资源评价新方法模型的探讨

一、“三步式”矿产资源潜力评价方法

“三步式”矿产资源评价方法是美国USGS目前推荐使用的一种未发现矿产资源的潜力评价方法，它在1975年就开始探索(Nokleberg，2002)，在20世纪90年代形成较为完善的方法体系，并在美国本土矿产资源评价中作为标准方法得到使用。我国学者赵鹏大等(1994)较早介绍了该方法。“三步式”(THREE-PART)评价方法按英文翻译应该是赵鹏大翻译的“三部式”，但它确实又是有先后顺序的3个有机部分。USGS修正的“三步式”评价方法框架图如图1-1。

美国地质调查局Warren J.Nokleberg在“Metallogenic analysis as an integral part of themineral resource assessment”项目中对MA与QMRA方法给予了深入的剖析。正如图1-1所述，“三步式”评价方法包括3个大的步骤：

图1-1 修正的USGS三步式评价方法图

1)圈定成矿远景区带；

2)估计成矿远景区带的可能矿床个数的分布；

3)使用世界范围的预测矿种类型的标准品位吨位模型，进行资源潜力的定量估计。

在上述三步中，最重要的是第一步。在该步工作中Warren J.Nokleberg又给出6点具体工作步骤，包括：

1)定义关键标准术语；

2)编制地质构造建造地图；

3)系统描述和研究地区矿床特征模型，以期总结评价区可能的矿床类型；

4)归纳和总结矿床模型和找矿模型；

5)圈定含有已知矿床、矿点的成矿远景区；

6)根据总结的成矿区带找矿模型圈定未发现已知矿床的远景区。

在圈定成矿远景区带方面又有两种不同的方法，即以上述6项工作为基础的矿床成因模型法和信息合成综合的定量评价方法(图1-2)。在信息合成综合的定量评价方法中他们既使用特征分析和证据权法，又使用了非线性神经网络技术，从而提高预测评价的精度和灵活性。

从上述说明，我们可以发现三步式矿产资源评价并不是一个什么全新的评价方法，它不过是一些有效方法的集成组装。我国在20世纪80～90年代广泛开展的二轮成矿远景区划和中大比例尺成矿预测中同样广泛使用综合信息矿产资源成矿规律编图、综合信息找矿模型建立和基于蒙特卡罗计算机定量模拟等，而且在使用综合信息进行区域三维立体成矿规律研究方面是走在前面的。但有两个成果是值得我们借鉴的：①一致的区域构造建造编图；②标准的矿床模型和品位吨位模型。以往我们在开展资源定量评价中往往是使用地区的品位吨位模型，这样一个地区一个结果，而且产生“领导资源量”，研究矿床模型的专家往往不太介入具体的评价预测资料分析工作，使模型和预测相对脱节。

图1-2 基于信息合成综合定量评价

二、“三步式”矿产资源潜力评价方法构造建造编图问题

各种成矿学说都表明矿床不是自来之物，它与一定地质环境和地质建造有关。“导致矿床的产生，特别是内生矿床的成矿作用是地壳历史发展的统一而复杂作用过程的一个方面，它在其历史发展过程中，与地质作用其它方面即沉积作用、构造运动、岩浆活动和变质作用有着最密切的关系。矿化作用可以而且应该从其历史发展和与地壳地质发展作用过程的所有其它方面相互联系的角度进行研究”(毕利宾)。前苏联学者从地质建造出发强调矿床是地壳不同大地构造(地槽、地台、岩浆构造活化)发展演化的结果，一定矿床是特定的地质构造产物，不同构造建造单元的矿床产出类型有根本区别。在地槽发展早期主要是铜、镍、铁等矿床，而在地槽晚期则主要是与岩浆活动有关的中、低温多金属矿产。在地台区沉积盖层金属矿床主要是层控低温矿床和一些与碱性岩有关的矿产。以板块成矿学说为代表，欧美地质学家也十分强调一定大地构造环境对矿床的控制作用，他们主要采用将今论古方法，根据现代大洋洋脊、岛弧火山及大陆裂谷等不同成矿环境来认识地质历史发展过程中不同成矿地质构造环境。着名的斑岩铜矿及与海底火山作用有关的黑矿被认为是大洋板块俯冲的结果，非洲南德特大型金铀矿床则认为是古老克拉通成矿环境的产物，而一些大型金刚石矿床被认为是大陆裂谷环境的产物。查·赫奇逊在《大地构造环境与成矿作用》一书中较系统地论述了各种构造环境成矿作用，可以看出尽管不同成矿学派的出发点不同，但都强调构造环境对矿床生成起着制约作用。

成矿地质构造环境编图在“三步式”资源评价中占有极其重要的地位，是进行各种预测最基本的出发点。一方面通过编图可以认识研究一定的构造环境分区、构造环境地质建造的演化以及相关的矿产的可能分布；另一方面在标准的矿床模型中，构造环境是一个重要的圈定成矿远景区的标准准则。在“三步式”资源评价中构造环境底图目前已相当精细，不仅要反映大的构造分区，如地台、克拉通、岛弧等，还要表达不同构造环境的物质组成(李锦轶)。在地质底图中还应表达矿床模型涉及的标志单元，如在注意区分认识区域不同地质环境成因California低硫石英脉矿床评价中，在编图中重点表达了低区域变质的沉积火山岩建造、成矿建造及成矿建造系列(Singer，Cox)。

三、“三步式”矿产资源潜力评价方法多元勘查信息综合应用问题

Warren J.Nokleberg(2002)指出在成矿地质底图编制中应该加强多元勘查信息的解译和应用。地球物理、地球化学和遥感等勘查技术获取的信息对隐伏地区矿产和深部构造、岩体的识别有重要作用。

地球化学预测起始于前苏联，主要研究一定区域内成矿作用元素及其组合在时间和空间上的分布特点。目前地球化学预测主要有求异方法和综合方法。求异方法主要是在考虑地质背景前提下充分研究各种地球化学异常的性质、研究评价地球化学异常的性质结构，进而选出最有利的异常区。综合方法主要是充分利用区域地球化学资料研究元素在不同地质建造中的表现形式，分析区域成矿地球化学规律进而进行地化预测。这两种分析预测途径都是可取的，它们对提高预测水平十分有效。

地球物理预测主要是通过研究地球物理异常与分析矿床与地球物理场关系两个方面进行。对于某些特殊类型的矿种(铁、放射性铀矿等)直接研究地球物理异常无疑是十分有效的预测方法。在矿区利用井中电磁波法能够圈定某些漏掉的有色金属矿体，激发极化法和视电阻率法是矿区寻找金属矿体的有效方法。然而在区域预测中对大多数矿床来说地球物理预测法永远只是一种间接预测方法。由于地球物理方法的“穿透性”特点，它能够提供有效的深部隐伏地球物理大地构造信息，通过物探资料能够分析地质建造结构、深部变化、界面等。各国学者都十分注意利用地球物理信息进行成矿分析。在前苏联安德列耶夫认为负重力异常与地槽带相对应，而正异常则与地台区相对应，并得出在正重力异常有铜、金矿床，在负重力异常有锡、钨矿床；穆石敏根据地球物理资料研究了中国华北大地构造特点，并进行了矿产初步预测；王懋基通过地球物理资料研究认为钨-锡成矿与岩石圈低密度有关，表现为重力低，而铅锌矿化主要在重力异常梯度带上。更多的地质学家强调利用地球物理资料研究区域地质构造发展演化特点，特别是利用地球物理信息的穿透性，识别大量的隐伏构造，研究各种构造的相互依存关系，研究构造的规模大小、延深、期次、序次等，并与区域成矿作用研究结合起来，查明成矿时各种构造(包括隐伏构造)进而开展区域成矿预测。例如王世称在华北地台金矿预测中就广泛利用航磁重力信息，研究金矿资料体的磁场、重力场特征，并以此建立综合信息找矿模型。

随着高分辨率航天仪的出现，遥感信息预测也愈来愈受到人们的重视。由于遥感信息的穿透性和总和性特点，对区域成矿线性构造、环形隐伏构造识别特别有效，无疑地遥感航天预测可以通过研究区域构造的(特别是线性构造)展布及构造复杂程度(等密度图)与矿产分布关系来进行科学预测。近来美国、加拿大利用遥感信息直接预测找矿取得了经验，他们主要是利用红外波段(1.65μm及2.2μm、Tm5及Tm7)对矿化蚀变进行显示，Tm5对铁矿化有强烈的反映作用，而Tm7 波段对热液矿化、泥质粘土却有强烈的吸收，这样利用Tm5/Tm7可以较好判别有强烈热液蚀变的矿化显示。

地球化学、地球物理、遥感预测的预测标志因素具有明显多解性，据美国矿产局调查，10万个化探异常与矿点、矿床之比为100∶4∶0.7，可见化探异常出现受许多非矿化因素制约，例如有剥蚀水平、地表景观影响等。地球物理异常的多解性更为人所知，电磁波法异常不仅与富矿、漏矿有关，也可能与一些富水断层有关。遥感信息Tm5/Tm7图像矿化指标却受到不同岩性、植被强度的影响。因此这些方法与地质预测的有机结合以及这些异常标志的及时验证对预测是至关重要的。为了减少这种物化遥信息使用的多解性带来的风险，王世称多年总结的以地质直接信息为先验前提，科学进行综合信息矿产资源编图方法是一种可行的方法。

四、“三步式”评价定量方法的几个问题

1.关于使用远景区矿床个数问题

在“三步式”评价中未发现的矿产资源潜力数量=远景区可能的矿床个数×该类型的矿床品位×该类型矿床吨位，品位和吨位可以由标准矿床模型得到，但远景区矿床个数却是需要估计的。我们发现估计矿床个数与我们国家经常使用的直接用回归方法或逻辑信息法预测资源量同样困难。就此问题我们在研究中向Singer求教，我们的问题是这样的：

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：的确估计矿床数和估计资源量同样是一件困难的事，但使用品位吨位模型可能对估计资源量的经济评价有一定的参考。

2.关于TRACT问题

在矿产资源定量评价中，评价预测单元划分是一项重要工作，通常单元有网格单元(GRID)、地质单元(IGU)、靶区(TARGET)等概念，在“三步式”评价中使用了“TRACT”，究竟“TRACT”是什么级别的成矿远景区?Warren J.Nokleberg(2002)有较明确的解释。TRACT是受某特定构造事件控制的(如岩浆弧、碰撞带等)可能产生一组有成因联系的矿床组合的区域，相当于MA分析的BELT。TRACT边界可以是重要的构造边界或含矿岩系范围，在TRACT外不太可能有该类型矿床存在，边界是非规则的。和我国成矿区带比较，BELT相当于我国3～4级成矿区带，因此TRACT评价是一种小比例尺的战略评价工作。

3.品位吨位模型问题

Singer给我们提供了世界标准斑岩铜矿品位吨位数据。我们使用MRAS软件进行了对比研究，发现我国斑岩铜矿品位吨位模型的统计分布和世界斑岩铜矿一样，都服从正态分布。但如果使用世界斑岩铜矿作为MARK3软件的模型样本则估计的铜矿资源量较使用我国模型高一倍。由此我们向Singer提出我国斑岩铜矿品位吨位模型和世界不一样，Singer提出了品位吨位模型研究3点意见：小于4.5Mt矿石的斑岩铜矿不应该进入模型；所有2km²的铜矿储量要加起来；要进行T检验。

4.经济成本滤波器模型

在矿产勘查市场经济社会，矿产的市场价格对矿产资源量的估计有一定的影响，市场价格上升使降低一定的品位也可能产生采矿利润。经济成本矿产资源评价在北美研究得较为深入，Harris有专着论述，从文献看USGS已在MARK3软件中加入了经济成本滤波器模块，但目前还没有相关的文献可以参考。经济成本滤波器模型可用图1-3表达，可以看出研究此类问题还需要知道目前哪些矿床由于经济原因不能开采，在我国目前还没有这方面的材料，所以本次对该问题研究较少。

图1-3 矿产资源评价经济成本滤波器概念模型

5.专家系统和数字矿床模型

数字矿床模型是本项目首次提出的新概念(见本项目2001年工作设计)。在此之前赵鹏大提出了数字找矿模型，该概念内涵是应用定量方法建立矿床与多元地质信息的关系，和本项目提出的数字矿床模型有一定区别。在立项时主要提出建立铜、金矿床的数字知识库，主要是参照了澳大利亚地质调查局Lesley Wyborn等(1995)编写的在已知矿床不多的地区运用GIS进行矿产资源勘查评价的模型，试图将专家系统与GIS技术结合起来。2002年在USGS的网页上正式见到Singer领导的资源评价项目组提出的Digital Deposit Model研究方向。

澳大利亚地质调查局Lesley Wyborn等首先从成矿系统(图1-4)出发在专家系统知识基础上，使用ARC/INFO平台开发了相应的评价方法。其工作原理如下：

(1)第一步

在这个“矿化系统”中总结了澳大利亚矿床的知识，将其作为区域“矿化系统”的组成部分，形成某种类型矿床必要的关键因素，并在GIS中可用数字图形条件表示。矿床首先应被考虑为区域到矿田不同尺度的“矿化系统”，然后分解成局部的、矿田的、区域的不同尺度图形条件。对于矿床生成的必要条件(如氧化流体、温度、母岩组分)，必须转化为能够为GIS所能表达的特征(如蚀变带、变质组分、交代岩体类型等)。在一个“矿化系统”范围内，就有可能运用矿床模型发现更多的矿床，特别是与已知矿床类型相同的矿床。

图1-4 矿床知识库的成矿系统模式库

(2)第二步

开发高质量的地学GIS应用数据库系统，将上述图形表示的地质条件转化为可查询的属性。

(3)第三步

开发对上述GIS系统进行分析的资源潜力评价的方法系统。该方法系统并不依赖要求已知矿床要达到一定的数目，因此综合分析的结果可看作是一种统计依据。已开发的GIS分析技术有3种不同的、但又互为补充的方法：第一种方法体系实际上是基于已知矿床或矿化系统特征的数字化数据库的专家系统；第二种体系是用户可交互式圈定有潜力地区的分布图；第三种方法对已知矿化区(或被考虑有潜力的异常区)的周围区带进行研究，然后确定在GIS所有图层内这些区带的具体地方表示。

上述基于地质模型金属成矿分析方法的关键问题是怎样将矿床模型在计算机上进行表达，怎样将矿床模型知识与GIS空间数据库联系起来。只有当数字化地图及数据库被有效地建立，只有当矿床模式的矿化系统以可图示化标准来表达，而不是用温度值、压力和流体化学表示时，在GIS平台上发展的方法学才不会受局限。

根据上述思路我们总结了本次数字矿床模型的研究思路，即开发定矿床类型、定矿床远景区位置和远景区成矿有利性优选的数字矿床模型评价系统。

自从USGS 1980年首次研制成功PROSPECTOR斑岩铜矿专家系统，并找到斑岩钼矿以来(Duda等，1981)，矿床勘查评价专家一直十分重视矿床专家系统的研究工作，1986、1994年MacCammon又将Singer等建立的全球86个标准矿床模型的知识库数字化。当前，将GIS技术、地学空间数据库与专家系统结合仍然是矿产资源评价的重要热点研究方向，根据专家知识从海量GIS空间地学数据库挖掘有用信息是今后地学信息技术发展的重要方向。

④ 矿床地质学的研究方法

矿床地质学的研究一般采用下述方法：
东坪金矿床地质—地球化学找矿
①野外观察。对自然界有用元素的局部浓集区，有经济价值的矿体，特别是有工程控制的矿体、围岩等的地质特征，从地表到地下，利用必要工具与手段进行仔细观察并系统采集各种有代表性的矿物、岩石、矿石以及化石等标本和样品，测制相应图件。在矿化现象的关键部位进行系统观察,加密采样,以探索矿化作用的时空变化规律。对矿化作用正在进行的水体、喷泉、喷气孔，特别是洋底的喷流、火山喷发和热点等进行定期观察，以取得有关矿化作用的具体资料。 ②室内测试分析。对所采标本与样品，根据需要利用不同方法与相应仪器设备进行鉴定、测试和分析，取得结构构造图像，了解矿石的矿物组分、化学成分甚至痕量元素的含量以及测定矿化年龄等，以期阐明矿化的地质背景和物理、化学条件，论证矿质运移与沉积的可能机制，探讨矿质的来源。
③成矿模拟实验。自然界成矿作用的产生是地质历史中多种因素长期交互作用的结果。在实验室内，利用人工造成的几个主要变量（如压力、温度和介质等）的变化来模拟自然界的类似条件，在较短期间和很小的近似封闭的空间内，进行多种成矿现象的模拟实验，其结果可以加深人们对矿产形成条件的理解。有的矿石如水晶、金刚石等可在实验室内人工合成。自然界矿产大多是在近地表的开放系统中形成的，先进的实验室正在设计与建立模拟开放系统的装置，以使含矿流体在不平衡状态中的结晶与沉淀现象的实验，能更接近自然实际。④综合研究。矿床地质学研究正从定性研究向定量研究发展，但远未达到定量程度。矿床虽然有的类同，但无完全等同的。因此对典型矿床的区域地质背景、矿床地质、地球化学特征以及开采利用价值等方面，进行综合类比、分析研究，以作为地质找矿预测的线索，依然起主导作用。综合研究提出区域成矿学、成矿模式、品位吨位模式（见矿床模式）、地球化学数据的数学统计模式等。