铝土矿勘查的技术和政策保障研究

河南新一轮铝土矿勘查问题研究~

朱东晖 张录星 司百堂
(河南省有色金属地质矿产局)
河南是我国铝土矿的主要产地之一，其含矿岩系分布范围在三门峡—郑州—平顶山市构成不规则三角形地带，分布总面积约15000km2。铝土矿分布区交通条件良好，有纵贯东西的陇海铁路和G310国道、连霍高速公路，有南北向的京广铁路和G107、G207、京珠高速公路等，城乡公路亦连通成网，矿区与乡村也有砂石路相连。河南省具有发展铝工业的资源、能源和产业优势。目前河南省铝土矿、氧化铝、电解铝产量稳居全国第一，已成为我国重要的铝工业基地。中铝股份的河南分公司、中州分公司、东方希望(三门峡)铝业公司、杭州锦江集团开曼公司、义翔铝业、香江万基、中美铝业、平顶山惠源等大型氧化铝企业已形成年产800万t氧化铝的产能，年消耗铝土矿石约2200万t，氧化铝企业对铝土矿资源需求强劲。然而，铝工业的高速发展，需要基础资源(即铝土矿)的充分保障。就我省目前已探明铝土矿资源储量来看，铝工业持续发展面临着铝土矿资源保障程度不足的严峻挑战，产能、年供应量与年消费量严重失调;铝土矿资源保障能力不足，已成为制约铝工业持续发展的瓶颈。
良好的开发条件，巨大的资源潜力，严重的资源瓶颈制约，使得新一轮铝土矿勘查时间紧、任务重，压力大。需要从找矿勘查的角度进行重大问题研究———总结认识铝土矿成矿规律、选准重点区域、明确政策与技术问题、尽快取得突破性进展。
一、五十余年铝土矿勘查、科研工作回顾
新中国成立以来50余年的铝土矿勘查研究工作，探明了一批重要的铝土矿资源地，形成了一些成矿规律性方面的重要认识。
截至2006年底，河南省共查明铝土矿床74处，保有总资源储量5.7223亿t，其中保有基础储量2.0077亿t。基础储量和资源量分别占保有总资源储量的35.09%、64.91%。考虑到尚未统计的民采消耗储量，可供工业设计开采的基础储量更少，大量推断的资源量需要勘探升级，支撑河南铝工业发展的铝土矿资源保障程度严重不足。
根据古成矿环境和中生代以来构造变动所造成的铝土矿矿床分布特点，省内铝土矿划分成7个Ⅳ级成矿区，即:陕县-渑池-新安铝(粘)土矿成矿区、偃师-巩义-荥阳铝(粘)土矿成矿区、登封-新密铝(粘)土矿成矿区、禹州-郏县铝(粘)土矿成矿区、汝阳-汝州-宝丰铝(粘)土矿成矿区、宜阳-伊川铝(粘)土矿成矿区、焦作粘(铝)土矿成矿区。其中以陕县-渑池-新安铝(粘)土矿成矿区探明的大、中型铝土矿床最多。
铝(粘)土矿产出于寒武系、奥陶系碳酸盐岩古风化剥蚀壳上的石炭系本溪组。属碳酸盐岩古风化壳沉积型铝(粘)土矿，矿体受古风化剥蚀壳地形的严格控制。赋存于石炭系本溪组(C2b)中的铝土矿，与其上赋存于二叠系下统山西组(P1s)中的区内主要开采煤层(二1煤层)，两者垂向相距30～80m。当铝土矿埋深超过150m时，上部一般都有可供开采的煤层或不可采的劣质煤线层。
本区铝土矿含矿岩系，自下而上分为3个岩性段:下段(C2b1):铁质粘土岩。灰白、紫红色，豆鲕状、碎屑状结构，块状、斑点状构造。铁质含量由上而下逐渐增多。中、上部夹有铝土矿、粘土矿透镜体。下部含团块状、鲕状赤铁矿或菱铁矿、黄铁矿，部分地段富集成铁矿体或硫铁矿体。本层厚度0～20.85m，一般为1.50～5.00m。本段的局部缺失，可导致铝土矿层直接与寒武、奥陶系灰岩接触;中段(C2b2):由铝土矿、高铝粘土矿、硬质粘土矿、铝质岩组成。岩矿石呈灰、深灰、黄褐及红赭等色，微粒、豆鲕状、豆状、碎屑状及凝聚状等结构，块状、多孔状构造。一般厚度0.50～6.00m，最大厚度75m(济源下冶)。上段(C2b3):硬质粘土矿、粘土质页岩。灰、灰白、黄褐色，底部有时夹碳质页岩或煤线。本层厚度0～20m，一般0.50～3.00m，是铝土矿层的不稳固顶板。三者之间的界线并不明显或有某段的缺失。
一般而言，矿区地层呈单斜产出，倾角平缓(5°～20°)，矿体产状与地层一致。从空间上看，大型铝土矿体的总体形态应是在厚度一至数米的似层状矿体背景上，无规则地嵌布着厚度大于平均厚度数米的溶斗状矿体的复合形态。矿体顶板较为平整，矿体底板凹凸不平。平面上，由于铝土矿与粘土矿(岩)的相变、后期剥蚀作用，铝土矿体常呈不规则状，有无矿天窗、无矿港湾出现，有时矿体的边界形态复杂;在横剖面上呈似层状、透镜(洼斗)状，以及两者的复合形态，时有粘土矿(岩)夹层存在。其中透镜状矿体常处于底盘碳酸盐岩的古溶斗中，因其厚度大，矿石质量也好。一般大、中型铝土矿床，矿体厚度变化曲线呈单峰，厚度频率变动域较宽，厚度变化系数在80%～100%之间。
矿石的主要矿物成分为一水硬铝石(含量50%～90%)，常成显微粒状，粒径0.01mm左右，其集合体常成鲕粒、豆粒、凝块状或内碎屑。矿石的次要矿物成分有高岭石(含量少于20%)、水云母(含量少于10%)。矿石的主要化学成分为Al2O3、SiO2、Fe2O3、TiO2、S、Loss等，含量相对稳定。从矿区平均看，Al2O3含量60%～72%、变化系数10%左右，SiO2含量5%～15%、变化系数50%左右，Fe2O3含量1.5%～10%、变化系数50%～120%，TiO2含量2%～3%、变化系数10%～20%，S含量0.5%～1.5%、变化系数60%～150%，Loss大体在12%～15%。矿区平均A/S为4～9。
2007年完成的曹窑煤矿区深部铝土矿详查(煤下铝勘查)，勘查区面积14.655km2。最大勘查深度约670m，探求(333)以上类别资源量6123万t(估算面积约6.50km2)。由于深部一批大间距(1600m)钻孔连续见矿，区内尚有(334)类预测资源量6100万t，整个矿区资源储量超过1亿t，达到超大型规模。全区矿体厚度平均4.98m，Al2O3含量平均62.78%，S含量平均1.03%，平均A/S4.8。值得重视的是，该矿区与浅部贯沟、转沟、范凹、贾家凹铝土矿勘查区(在该区北邻)相比，随深度增加，在A/S整体降低的情况下，仍有约1/3样品A/S>7;S含量显著增加(浅部S含量0.113%～0.153%)。曹窑煤矿区深部铝土矿勘查是河南省铝土矿找矿的重大突破，对整个华北地台区深部铝土矿找矿具有重要的示范意义。
二、新一轮铝土矿勘查宜优先部署的重点区域
系统总结五十余年铝土矿找矿勘查与科研工作成果经验，新一轮铝土矿找矿勘查工作宜部署在我省铝土矿成矿三角形区域内的“两隆两坳”周边地区。资源量升级为主的勘探工作主要在现有铝土矿“两证”范围内进行，预计可新增(333)类铝土矿资源量1～1.5亿t;找矿为主的勘查工作主要在煤矿“两证”范围内、铝土矿埋深700m以浅区域展开，预计可新增(333)类铝土矿资源量4～4.5亿t。
(一)代嵋寨隆起周边
该区包括陕县、渑池县、新安县、济源县4个县市。代嵋寨隆起是华北地台中石炭世时期的台隆区，其周边碳酸盐岩地层经受了长期的海浸和红土化作用，本区古喀斯特地形成熟度中等，局部铝土矿含矿岩系中硬质粘土、铝土矿、铁质粘土在垂向上的韵律性变化，局部铝土矿层中夹有的煤线，预示着古气候与海浸、海退的变化。适宜的成矿地质环境，沉积形成了巨大的铝土矿矿床。上石炭统本溪组铝(粘)土矿含矿岩系，在本区绵延长达百余千米。中生代以来的差异性构造运动，形成了大量的构造断块。以扣门山和龙潭沟断层为界，可以将其分为3个次一级矿带:七里沟-焦地铝(粘)土矿带(西矿带)、杜家沟-郁山铝(粘)土矿带(中矿带)和张窑院-下冶铝(粘)土矿带(东矿带)。
该区是我省重要的铝土矿成矿区带，已经取得了一系列的勘查成果，也是新一轮铝土矿找矿的重点部署区域。宜在下述8个重点区段部署中深部铝土矿找矿工作，通过工作，有望新增铝土矿资源储量3.3亿t:
(1)渑池县芦花岭—白浪—闯山中部找矿区。西矿带偏北，面积10km2，埋深150～400m，预获资源量4000万t，A/S中等偏高。该区紧邻黄河，北东向正断层发育，开采技术条件中的水文地质条件是未来勘查中需充分注意的问题。
(2)陕县赵庄—王古洞—樊家山中深部找矿区。西矿带偏南，面积10km2，埋深300～700m，预获资源量2000万t。该区段铝(粘)土矿相变较频繁，铝土矿体形态预计较为复杂，A/S中等。
(3)陕县支建—菜凹中深部找矿区。西矿带偏东，面积30km2，埋深300～700m，预获资源量6000万t。该区段在支建煤矿区下部，可望找到品位较高、规模较大的铝土矿体。
上述3个区段位于扣门山断层以西。一系列走向北东，倾向北西的高角度正断层构成了各勘查区段的深部边界。
(4)渑池县曹窑—贾家凹—礼庄寨中深部找矿区。位于中矿带中段偏西，面积15km2，埋深200～700m，预获资源量5000万t。该区段西部可能有较大的东西向断层，造成南部盘下落，勘查深度增加;东部地层产状较陡，限制了埋深700m以浅勘查区范围。
(5)渑池县坻坞—段村—雷沟—洪阳中深部找矿区。位于中矿带中部，面积10km2，埋深400～700m，预获资源量3500万t。该区段同成矿期褶皱构造可能加剧铝(粘)土矿相变作用，造成铝土矿体形态更为复杂。
(6)新安县铁门—郁山中深部找矿区。位于中矿带东部，面积30km2，埋深200～700m，预获资源量5000万t。需注意的是，北西向龙潭沟断层可能构成本区段北部边界，断层两侧含矿岩系产状截然不同。
上述3个区段夹于扣门山断层、龙潭沟断层之间，是渑池-新安向斜盆地北翼，区内近东西向断层的存在，可能造成含矿岩系向南呈阶梯状跌落，进而限制了有效勘查区范围。
(7)新安县沟头—贾沟—石寺中深部找矿区。位于东矿带南部，面积30km2，埋深350～700m，预获资源量6000万t。该区段南部地层产状倾向北东，倾角较大，北部靠近小浪底水库。中部勘查区段铁、硫含量可能较高。
(8)济源下冶中深部找矿区。位于东矿带北部，面积20km2，埋深200～700m，预获资源量1500万t。该区段古喀斯特地形成熟度低，含矿岩系总体走向近南北，以铝粘土岩为主，其铝土矿体多呈孤岛状，单个矿体规模小，厚度变化大，勘查难度高。
(二)嵩山隆起周边
该区包括包括偃师县、巩义市、荥阳市、新密市、登封市、伊川县、宜阳县。嵩山隆起是华北地台中石炭世时期的台隆区，其周边碳酸盐岩地层经受了长期的海浸和红土化作用，本区古喀斯特地形成熟度较高，包括以往划分的偃师—巩义—荥阳铝(粘)土矿成矿区、登封—新密铝(粘)土矿成矿区、宜阳—伊川铝(粘)土矿成矿区。中生代以来的差异性构造运动，不仅把含矿岩系切割成大小不等的构造块体，也造成不同的埋藏深度及与隆起不同甚至相反的倾斜方向。
该区是我省最早开展找矿勘查的铝土矿成矿区带，区内矿点、矿床众多，地质勘查取得了一系列成果。本区断层发育，单个铝土矿体规模中等或偏小。含矿岩系中铝土矿、粘土矿、粘土岩相变频繁，矿体内部结构相对复杂。铝土矿石品位中等，平均A/S为4～6。新一轮铝土矿找矿宜首先在下述两个重点区段部署中深部找矿工作，通过工作，有望新增铝土矿资源储量3000万t。
偃师县偏桥—焦村中深部找矿区:地处嵩山北坡，偃-巩成矿带西段。面积15km2，埋深250～700m，预获资源量1500万t。本区北东、北西向断层较多，岩溶地下水发育，是未来勘查开发时需认真研究的问题。
偃师县孙坡—夹沟—参店中深部找矿区:地处嵩山北坡，偃-巩成矿带中段。面积10km2，埋深250～700m，预获资源量1500万t。本区近东西向断层限制了铝土矿倾向方向勘查范围。北西向断层可能沟通岩溶地下水水力联系，是未来勘查开发时需认真研究的问题。
(三)禹州断(坳)陷盆地周边
该区包括禹州市、登封市的一部分。禹州断(坳)陷盆地是中新生代以来的断裂坳陷区，与周边的铝土矿含矿岩系仅是地理上的依存关系，没有成因方面的联系，也不同于聚煤盆地周边的铝土矿含矿岩系。该区属禹州—郏县铝(粘)土矿成矿区，统一以禹州断(坳)陷盆地周边铝土矿区进行勘查部署，意在强调本区断裂构造的存在特点与影响作用。
禹州市滴水潭—方山—磨街中深部找矿区:面积15km2，埋深300～700m，预获资源量1500万t。该区段古喀斯特地形成熟度偏低，铝土矿体常呈孤立的大小不等的透镜体存在，矿石品位中等偏富。
禹州市神后—鸿畅中深部找矿区:面积20km2，埋深250～700m，预获资源量2000万t。该区段古喀斯特地形成熟度偏高，铝(粘)土矿、铝粘土岩相变较强，铝土矿体形态复杂。
(四)汝州-宝丰断(坳)陷区周边
该区包括汝州市、郏县、宝丰县、鲁山县、平顶山石龙区。属汝阳-汝州-宝丰铝(粘)土矿成矿区。汝州-宝丰断(坳)陷区是新生代以来的断裂坳陷区，与周边的铝土矿含矿岩系仅是地理上的依存关系，不存在成因方面的联系。与坳陷长轴方向一致的北西—南东向断裂，由两侧向坳陷中部跌落，加大了铝土矿含矿岩系的埋藏深度。
宝丰韩庄—张扒桥中深部找矿区:面积30km2，埋深150～450m，预获资源量4500万t。该区段总体上呈一轴向北西—南东的向形构造，中部含矿岩系最大埋深约450m，向两翼逐步变浅。未来勘查中需要注意的是北部白垩系玄武岩侵蚀边界的位置，南部北西—南东向叠瓦状断裂。本区铝土矿层厚度相对稳定，矿石品位中等，A/S为4～5。
随着新一轮铝土矿找矿勘查工作的进展，发现新情况，研究新问题，在“两隆两凹”周边地区进一步部署铝土矿中深部找矿的有利区段，将收获更多的勘查成果。
三、新一轮铝土矿勘查应着力解决的问题
新一轮铝土矿勘查的重点是煤矿“两证”范围内、铝土矿含矿岩系埋深700m以浅的区段。无论从政策层面、技术层面、勘查方法手段诸方面，都存在一些亟待研究、破解的重大问题。
政策层面上:《中华人民共和国矿产资源法》明确“探矿权、采矿权”权属的唯一与排他性，因而在煤矿“两证”范围内开展铝土矿找矿勘查工作存在法律上的障碍。
事实上，新一轮铝土矿勘查的重点主要是煤矿“两证”的“采矿权”范围内，而煤矿“采矿权”范围内又分“煤矿采空区”、“煤矿开采区”、“煤矿备采区”3种类型。在“煤矿采空区”勘查铝土矿对采煤没有影响，在“煤矿备采区”勘查铝土矿可以大大提高对煤层的控制程度，利用“煤矿开采区”的地下采掘工程勘查铝土矿可以大大节省勘查费用。煤矿“采矿权”范围也不包括下部铝土矿的含矿层位，因而“煤下铝”勘查在政策层面上的主要问题是煤矿企业的积极性和政府主导下各方利益的协调。
在煤的“探矿权”范围，由于铝土矿的勘查网度远远密于煤的勘查网度(铝土矿普查程度即相当于煤的详查或勘探程度)，因而煤的勘查可以相对准确定位铝土矿的勘查深度，铝土矿的勘查又可大大提高煤的勘查控制程度，是一举多得的好事。在政府主管部门的主导下，完全可以做出“利国、利企”的制度创新。
技术层面上:目前国内铝土矿勘查基本按规范确定的原则及程序进行，矿床规模评价周期较长;对铝土矿成矿规律研究局限于宏观或微观特征，少有从勘查的角度进行分析评价。因而，从勘查的角度，系统分析、研究、总结铝土矿形成的条件、产出特征，与古喀斯特地貌成熟度、古构造及同生构造的关系，可以建立一套完善的铝土矿矿床规模快速评价技术指标体系。
技术指标体系的主要内容是:一项基础，5个部分，3种手段。
一项基础:以对成矿背景的调查研究为基础。
5个部分:①含矿岩系:自然露头(或浅部勘查区)的厚度、变化、连续性;垂向组合特征;矿体的权重。②矿体特征:矿体规模、内部结构;面含矿率、大厚度率;矿体特征模型。③矿石特征:矿物成分，化学成分，变化及相互关系;结构、构造，变化及相互关系。④控矿构造:古构造、古喀斯特地貌成熟度及相互关系;同生构造及与矿体特征、矿石结构构造的关系。⑤开采技术条件:主要水文及工程地质问题。
3种手段:以地质调查、物探测量、合理有效钻探为主要手段，明确各手段工作方法内容，强调手段的有效组合。
新一轮铝土矿找矿勘查的关键技术是:①铝土矿基底与盖层小型构造的差异性分析技术;②铝土矿成矿期的同生构造分析技术;③古喀斯特地貌成熟度分析技术;④物性差异区分、物探方法组合、目标物确定技术;⑤煤矿采空区钻探技术;⑥不同条件下的勘查手段组合。
在研究方法上，强调从勘查的角度、以中观的尺度看问题;突出室内资料的综合研究与野外地质测量相结合;地质与物探相结合;发挥计算机技术在铝土矿成矿规律研究、矿体特征参数提取与矿床勘查模拟中的作用。
新一轮铝土矿勘查找矿深度大，成本费用高，由于铝土矿床自身的地质特点，大范围的系统控制难以实现。这就要求在地质分析技术、物探测量技术、勘查手段方法组合上取得突破。抓住重点，把握关键，缩小靶区，提高效果。

当前,河南省铝工业正继续快速发展,但铝土矿勘查却面临一些突出的问题,如不加以解决,将会制约全省铝工业的进一步健康稳定发展。
1)现已查明的铝土矿资源储量中,还有相当一部分为资源量,勘查程度较低,可信度不高,有待于尽快提高勘查工作程度。
2)一方面,作为支撑全省铝工业的铝土矿资源及铝土矿勘查基地紧缺;另一方面,一些煤矿的采矿权设置与铝土矿重叠(上煤下铝),大面积煤下隐伏铝土矿因政策限制及企业之间协调较难等因素而不能得到有效勘查。
3)铝土矿资源整合工作没完全到位,存在的主要问题有:一是部分取得铝土矿资源的氧化铝企业目前主要在当地收购民采矿石,对勘查投入的积极性不高;二是矿权转让过程因各种因素影响而进度缓慢,矿区各种责任不清,管理秩序混乱、乱采滥挖、占而不探等问题严重影响了勘查投入和矿产资源的有效利用。
4)国有地勘单位拥有的省内铝土矿勘查基地已全部整合给省指定的铝工业企业,新登记铝土矿探矿权的资格已被取消。没有了探矿权,也就没有了申报政府地质基金项目及开展地质勘查工作的基地和前提,在一定程度上制约了国有地勘单位开展铝土矿勘查工作(朱东晖,2008)。

12.2.3.1开展深部找矿

随着露头矿、浅部资源的日渐枯竭,深部找矿问题已成为当务之急。

2008年初,国土资源部发布了《关于促进深部找矿工作指导意见》,以促进我国固体矿产勘查向深部拓展,实现找矿重大突破。《意见》明确指出:到2020年,发现一批具有宏观影响的深部矿床,显著增加已有矿山接续资源储量,明显延长矿山服务年限。开展主要成矿区带地下500~2000m的深部资源潜力评价,重要固体矿产工业矿体勘查深度推进到1500m。创新具有中国特色的深部成矿和找矿理论,推动矿床学和勘查学学科的发展。

2008年9月22日,河南省人民政府发布了《关于进一步加强矿产资源勘查开发管理的若干意见》(豫政〔2008〕49号),要求:突出深部矿产资源勘查。统筹规划重要远景区等成矿有利地区的深部找矿工作,进一步加强危机矿山外围及矿山深部接替资源勘查,加大煤炭、铝土矿、金矿等重要矿种深度勘查的力度,扩大找矿空间,尽快形成一批大中型重要矿产资源后备基地。支持地勘单位和重点氧化铝企业与拥有矿业权的煤炭企业合作,探索勘查开发煤层下伏铝土矿。

目前,河南省铝土矿的勘查深度平均不足200m,与“重要固体矿产工业矿体勘查深度推进到1500m”相差甚远。省内适合开展铝土矿勘查的空白地已不存在,能够工作的区域仅限于两部分:一是铝矿勘查证批准区域内,二是煤矿勘查证、采矿证批准区域内。另外,在一些黄土直接覆盖下部灰岩的地区,有可能存在部分残留的铝土矿,但分布零星,一般规模较小。

铝矿勘查证批准区域内的工作较易开展,但不足的是铝矿勘查证批准区域面积一般较小,能够获取的资源储量有限。

煤矿勘查证批准区域面积大,有可能获取较多的资源储量,但有两个问题:一是煤在上部,要想同时考虑铝的勘查,钻孔深度应加大;二是煤的勘查工程较稀,达不到铝的勘查要求,应按铝的勘查规范来布置钻探工程,同时进行煤和铝的勘查,在铝矿达到普查程度时,煤矿已达到详查或勘探程度。

煤矿采矿证批准区域内的铝勘查工作比较复杂,涉及将来的利益分配问题。首先,要征得矿权人的同意,这需要政府相关部门的协调;第二,如果是在井下实施勘查工作,会节省大量的工作量,但会影响矿方的正常生产,需矿方配合;第三,如在地表开展勘查,部分工程将会穿过采空区、工作区、老窿等,会对目前生产造成一定的影响,要事先对矿方的采矿活动进行详尽的调查,双方配合制定出切实合理的施工方案。

12.2.3.2多手段综合找矿

国土资源部《关于促进深部找矿工作指导意见》指出:到2020年,建立深部找矿方法与技术体系,地质、物探、化探、遥感综合找矿与钻探技术取得明显进步;矿产预测的理论和方法技术水平明显提升。建立有利于促进深部找矿工作的勘查开采技术经济政策体系。

以往在有矿层露头的铝土矿区,多通过地表地质填图和浅井、探槽工程研究矿层的露头边界和产状,然后通过一定间距的钻探工程控制矿体形态和分布范围,对矿区做出整体评价。

在浅覆盖区,一般仅有少量的矿层或含铝岩系露头,使地质研究受到很大的限制,无法较好地布置勘查工程,从而引入了物探方法,最早采用的是电阻率法。20世纪90年代初,原地矿部在山西省安排了寻找隐伏铝土矿物探方法的试验工作,山西物探队先后在山西省孝义县神池、柴场等铝土矿区开展了浅层地震(折射法)、高精度磁测、电阻率测深、瞬变电磁等物探方法试验。试验结果表明,浅层地震(折射法)在条件有利时可圈定覆盖层下含铝岩系的分布范围及勾画底板起伏形态,视电阻率测深在条件有利时也有较好的作用。河南省地矿局地调二队也对多种电法、磁法、甚低频电磁法、α径迹测量等方法进行了试验,结果表明,对称四极直流视电阻率测深对新生界反应明显,对基岩分层和了解下伏灰岩起伏局部有效,其他方法均无效或无反映。有色地勘局五队也曾进行以直流对称测深为主、其他物探方法配合的找矿试验,认为电测深效果较好。河南省物探队进行了地震、微重力等找隐伏铝土矿的试验,认为微重力有一定效果。吕佩炎、张晓永等(2003)也分别对直流电法、瞬变电磁法寻找隐伏铝土矿进行了研究。各相关勘查部门和单位结合铝土矿勘查也进行了一些类似的物探方法试验。但值得注意的是,各类方法的有效探测深度均未超过150m。

隐伏铝土矿埋藏深度较大,一般在200m以深,这种特点对勘查方法的要求与以往的铝土矿勘查有明显的不同,其核心是铝土矿层的精确定位,关键是物探方法的应用,隐伏铝土矿勘查技术的发展主要是物探技术的改进与创新。

以往在浅覆盖铝土矿区使用的有效物探方法主要是电阻率测深、瞬变电磁法,浅层地震,尽管有效,但因其成本昂贵而在实际勘查中很少使用。目前隐伏铝土矿勘查的目标矿层埋藏深度一般在200~600m,而电阻率测深有效探测深度常常不足100m,瞬变电磁法有效探测深度一般也不超过200m,它们在新的勘查工作中难以发挥作用,必须采用新的具有大功率、大探测深度和高探测精度的物探方法或者多种物探方法相结合的综合物探手段。为此,近年来在铝土矿勘查领域引入了多种新的物探方法,并且已取得了初步的成果。

(1)可控源音频大地电磁测深法(CSAMT)

可控源音频大地电磁测深法(CSAMT),是在大地电磁法和音频大地电磁法的基础上发展起来的人工源频率域测深方法,是一种频率域的电磁勘探方法。与其他物探方法相比,具有以下优点:使用可控制的人工场源,信号强,干扰小;勘探深度大,分辨率高;数据采集自动化程度高、受地形影响相对较小、工作效率高,并且随机干扰小。

该方法目前尚不能直接发现或确定铝土矿层的存在,仍需要通过地电剖面结构来判断含铝岩系的存在及其位置,或通过平面、剖面异常为钻探工作提供依据,但仍是隐伏铝土矿勘查方面有较大发展前景的一种物探方法,应针对铝土矿层的识别研究进一步提高探测精度。

(2)高频大地电磁测深法

该方法采用EH-4电导率成像系统,可以较精确地解析被测对象的三维形态、规模、产状和局部结构,是一种对地下地质体电性结构解析度高、有效探测深度较大的地球物理测深方法,其有效探测深度为20~1200m,但采集数据时对近场电磁干扰屏蔽要求较高。2006年中南大学周剑等曾在河南省某铝土矿区试用了该种方法,认为有明显效果。

(3)超长电磁波地下遥感技术

河南省有色地矿局自2006年起开始采用该方法开展铝土矿勘查。方法采用北京大学研制的超长电磁波探测仪,可以探测30~10000m深度内的地质地质构造和岩性界面,所用探测仪体积小、重量轻、易携带、易操作、高效环保、野外探测成本低。通过试验并取得了应用效果,认为有推广价值。

(4)微重力测量法

河南省地矿局物探队以往曾在铝土矿勘查方面试验过微重力方法,认为有一定作用。河南省地质调查院在进行“河南省重要成矿区带1:5万矿产远景调查”工作时,广泛开展了微重力测量,发现铝土矿区域分布与重力梯度带的密切关系,并与地质和遥感方法相配合,很好地圈出了一批铝、煤找矿靶区,实现了隐伏铝土矿找矿方面的突破;为了研究微重力方法在寻找和发现铝土矿体方面的效果,在郁山矿区开展了1:1万微重力测量,在埋藏深度200~600m推断圈出了有利成矿的岩溶溶斗、溶坑,并通过普、详查钻探得到证实。因此,微重力测量在铝土矿勘查方面的价值应得到重视,由于其方法简便易行成本低廉,有较大的研究和推广应用价值。

(5)其他物探方法

除上述方法之外,浅层地震也应是对中深部铝土矿勘查较有价值的物探方法,特别是该方法广泛应用于煤矿勘查,积累了大量工作成果,对于已完成煤矿勘查的煤下铝勘查区来说,充分利用已有地震测量成果,进行针对铝土矿的资料再处理和再解释,将是一条可取的捷径;对于待勘查或正在勘查的煤矿区,充分考虑煤、铝兼探兼采,在地震勘查中将煤矿和铝土矿同时作为探测和解释的目的矿层,将会起到一举多得、事半功倍的效果。(赵建敏等,《隐伏铝土矿找矿方向及勘查技术浅议》,2006)

12.2.3.3产业政策的支持

我国的铝工业产业链主要由铝土矿勘查、开采、生产氧化铝、电解铝及铝加工等部分组成,每一个环节都需要相关产业政策的支持。铝土矿勘查,位于铝工业链的最前端,是一切后续环节的基础。

氧化铝、电解铝的超前发展给位于铝工业产业链上游的铝土矿勘查工作带来了前所未有的压力,政府应出台相关政策大力鼓励铝土矿勘查。

2008年9月22日,河南省人民政府发布了《关于进一步加强矿产资源勘查开发管理的若干意见》(豫政〔2008〕49号),指出:将加大财政对地质勘查工作的支持力度,鼓励地勘单位、矿山企业走勘查开发一体化之路,鼓励综合开发利用矿产资源,从而提高矿产资源保障程度和利用水平。

加快地勘体制改革。按照创新机制、强化优势、事企分开、积极稳妥的原则,发挥省地勘单位的主力军作用,鼓励战略投资者和矿业企业进入地勘市场,深入推进地勘体制市场化改革,建设精干的公益性地质调查队伍和商业性地质勘查队伍,形成资金实力雄厚、技术水平高、竞争能力强的地质勘查市场主体。

积极支持地勘单位改革和发展。整合全省地勘资源,利用社会资本、技术力量和其他市场要素,加快重组步伐,建立地勘单位企业化经营新机制,增强地勘单位走向市场、参与竞争的活力和实力。允许地勘单位自有探矿权依法转办采矿权,鼓励省重点优势矿业企业和地勘单位取得矿业权,走勘查开发一体化的发展之路。国家和省出资的勘查项目,允许地勘单位参股合作勘查。地勘单位承担的国家和省出资的勘查项目,其成果收益按一定比例留给地勘单位。积极探索地勘单位以资本、技术、管理等要素参与收益分配的新机制。

建立并实施鼓励地质勘查、矿产资源保护和合理开发利用的激励机制。对在地质勘查、地质科学研究、勘查技术方法等方面取得重大突破的单位予以奖励。对“三率”等技术经济指标在国内领先,综合开采和综合利用低品位资源、共伴生资源,利用尾矿、废弃矿渣,矿山环境恢复与治理成效突出的矿企,在资源保障、资金支持政策上予以倾斜。

加大财政对地质勘查工作的支持力度。加大财政对基础性、公益性地质工作和地质科研工作的投入。利用省矿业权价款和地质勘查基金,加大对重点矿种、重点成矿区前期勘查和境外矿产资源勘查工作的投入力度。扶持省地勘单位加快地质勘查设备更新,提高地质勘查装备水平。

健全市场配置资源机制。国家和省出资勘查形成的矿产地和空白区的新设探矿权、采矿权,必须以招拍挂方式公开出让。严禁以各种名义违规协议出让矿产地。严禁以设置其他矿种矿业权名义变相取得煤炭、铝、铁、钼等重点矿种的矿业权。继续深化重要矿产资源整合,完善市场化配置机制,支持优势矿业企业按市场价格依法取得煤炭、铝、钼、金、铁、天然碱、岩盐等重要矿种的后备资源矿业权,对优势矿业企业矿区的深部资源按照资源整合的原则可优先配置给现有生产企业。重点氧化铝企业要加快资源勘查和矿山建设进度,提高矿石的自给率。坚决查处委托开采、以采代探、以包代管和采富弃贫等违法违规行为。支持地勘单位和重点氧化铝企业与拥有矿业权的煤炭企业合作,探索勘查开发煤层下伏铝土矿。

规范矿产资源勘查开发准入条件。严禁“大矿小开”和在勘查阶段“化整为零”。进入矿产资源勘查开发领域的企业或单位,必须具备相应的业绩、资质,具有较强的经济实力及管理和科技人才队伍。探矿权申请人的注册资金不得低于1000万元,取得探矿权1年内不开展实质性勘查工作,取得采矿权2年内不进行正规矿山建设或矿山建设达不到开发方案设计规模的矿业权人,将被淘汰出两权市场。对钼矿资源勘查开采实行总量调控、严格准入。

《意见》特别指出,提高矿产资源综合利用水平。探矿权人开展地质勘查活动必须进行综合勘查综合评价,对共伴生矿产应估算资源储量并提出综合开发利用方案。采矿权人进行矿山开采活动必须坚持贫富兼采、综合回收的原则,对具有利用价值的共伴生矿产,要进行综合开采综合利用;对目前暂不宜开采的贫矿或暂不能回收的共伴生矿产,要采取切实可行的保护性措施。

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