国内外已有矿山的勘探开发经验表明, 矿山深部存在巨大的资源潜力, 但是深部潜在资源的寻找仍然面临着巨大的困难和风险, 这是由老矿山具有勘探开发程度高、 预测评价及找矿向深部三维空间发展、 矿山生产对物化探异常信息产生干扰等固有特点所决定的。

作者针对危机矿山及老矿山深部找矿预测的问题, 在多年开展隐伏矿体立体定量预测探索性研究的基础上, 结合由中南大学负责承担的国家“十一五”科技支撑计划课题“铜陵地区危机铜矿山大比例尺定位预测技术开发”(课题编号: 2006BAB01B07)、 国家973计划前期研究专项课题“危机矿山接替资源大比例尺定位预测基础研究”(课题编号: 2007CB416608)和铜陵有色金属集团股份有限公司校企合作科研课题“铜陵地区凤凰山铜矿深边部隐伏矿体立体定量预测”, 以安徽铜陵铜多金属矿集区内资源紧缺的凤凰山矿田为研究对象, 引入三维地质建模(3DGM)及三维可视化技术, 研究探索隐伏矿体预测的三维化、 定量化及可视化技术, 重点突破了复杂地质体三维形态分析、 控矿地质因素场模拟、 成矿信息三维定量提取等关键技术, 初步形成了隐伏矿体三维可视化预测的理论与方法体系。

该研究采用经验模型(数据驱动)与概念模型(知识驱动)相结合的技术思路, 追求预测评价过程及成果的三维化、 定位化、 定量化、 精细化和可视化。研究以安徽铜陵凤凰山矿田为例, 通过综合地质分析和成矿规律总结, 构建了矿体定位预测概念模型。在地质勘探数据和物化探数据集成的基础上, 采用三维地质建模技术, 对地层、 构造、 岩浆岩、 矿体等地质体进行了推断和圈定, 构建了地质体的线框模型与块体模型。基于定位预测概念模型和地质体三维块体模型, 通过地质空间定义和立体单元划分, 建立了岩体及其表面形态起伏、 接触带、 地层及褶皱构造、 断层等控矿地质因素的三维栅格场模型。在定量分析控矿地质因素与矿化分布的关联关系的基础上, 建立了反映这种关联关系的矿体立体定量预测模型。利用预测模型, 得到了矿田深部立体单元的品位、 金属量和含矿概率的预测结果, 并建立了预测成果数据库。采用科学计算可视化技术, 实现了预测成果的三维可视化呈现, 建立了预测成果的三维栅格模型, 开发了预测成果三维可视化查询系统, 绘制了分层单元矿化指标预测成果图及等值线图。基于预测成果数据库, 圈定了深部找矿立体靶区, 为深部找矿工程的设计布置提供未知矿体的位置、 品位和金属量等信息的指导。

本专著即是上述研究成果的归纳和总结, 按照“地质信息集成—成矿信息定量提取—立体定量预测”的主线攥写, 涵盖了著者开展隐伏矿体三维可视化预测研究的基本思路、 技术路线、 工作过程、 工作内容和研究成果等。隐伏矿体三维可视化预测技术在危机矿山深部找矿工作中的应用和推广, 可有效地提高危机矿山隐伏矿体预测的精度和成功率, 大幅度地降低危机矿山深部找矿勘探的成本, 对于解决我国当前面临的危机矿山可接替资源问题具有重要的现实意义。我们期待, 该专著的出版能够帮助地质找矿领域的广大地质科研工作者、 教育工作者和生产第一线的地质人员掌握隐伏矿体三维可视化预测技术, 促进我国隐伏矿体定位定量预测理论与方法的研究和实践, 推动矿山深部找矿工作。同时, 书中提供了大量的隐伏矿体三维可视化预测研究相关的大量插图和表格, 可作为原始素材供相关研究和教学工作直接使用, 具有一定的实用和参考价值。

本专著由毛先成主笔, 邹艳红、 陈进、 赖健清、 彭省临参加共同攥写完成, 最后由毛先成统稿、 修改和定稿。参加研究工作的主要人员还有: 邓浩、 周胜、 陈春、 唐艳华、 曾文波、 汪凡云、 潘勇、 赵莹、 胡超。中南大学邵拥军为本研究提供了热情的帮助和指导, 杨斌、 胡斌、 杨牧、 王雄军、 席振铢、 彭先定为本研究提供了帮助。铜陵有色金属集团股份有限公司在课题立项、 资料收集、 野外工作、 研究经费、 技术人员等方面提供了全面的支持和帮助。在研究工作整个过程中, 得到了铜陵公司吕才玉、 吕俊武、 疏志明、 王勇、 俞沧海、 王建青、 袁新洪、 汪宏等提供的各种帮助。在现场、 野外和坑道地质调查工作中, 得到了铜陵公司凤凰山铜矿詹德光、 汪齐全、 杨文、 毛荐新、 魏代焕、 唐树平的大力支持和协助。在原始资料的收集与整理工作过程中, 铜陵公司凤凰山铜矿唐树平、 魏代焕等提供了全方位的协调、 指导和帮助。本研究还利用了铜陵凤凰山铜矿二轮找矿项目的部分资料。中南大学出版社及陈海波、 唐少军、 汪凡云为本专著的出版提供了选题申报、 出版基金申请、 审稿编辑等方面的支持和帮助。中南大学戴塔根教授仔细地审阅了全文, 并提出了宝贵的修改意见。在此一并向以上为本研究及专著出版提供支持和帮助的单位及个人表示衷心的感谢。

本书为国家出版基金项目和“十二五”国家重点图书出版规划项目图书。

由于研究深度和水平所限, 书中难免存在疏漏、 不足和错误之处, 敬请广大读者批评和指正。

毛先成

2010年12月

当今有色金属已成为决定一个国家经济、 科学技术、 国防建设等发展的重要物质基础, 是提升国家综合实力和保障国家安全的关键性战略资源。作为有色金属生产第一大国, 我国在有色金属研究领域, 特别是在复杂低品位有色金属资源的开发与利用上取得了长足进展。

我国有色金属工业近30年来发展迅速, 产量连年来居世界首位, 有色金属科技在国民经济建设和现代化国防建设中发挥着越来越重要的作用。与此同时, 有色金属资源短缺与国民经济发展需求之间的矛盾也日益突出, 对国外资源的依赖程度逐年增加, 严重影响我国国民经济的健康发展。

随着经济的发展, 已探明的优质矿产资源接近枯竭, 不仅使我国面临有色金属材料总量供应严重短缺的危机, 而且因为“难探、 难采、 难选、 难冶”的复杂低品位矿石资源或二次资源逐步成为主体原料后, 对传统的地质、 采矿、 选矿、 冶金、 材料、 加工、 环境等科学技术提出了巨大挑战。资源的低质化将会使我国有色金属工业及相关产业面临生存竞争的危机。我国有色金属工业的发展迫切需要适应我国资源特点的新理论、 新技术。系统完整、 水平领先和相互融合的有色金属科技图书的出版, 对于提高我国有色金属工业的自主创新能力, 促进高效、 低耗、 无污染、 综合利用有色金属资源的新理论与新技术的应用, 确保我国有色金属产业的可持续发展, 具有重大的推动作用。

作为国家出版基金资助的国家重大出版项目, 《有色金属理论与技术前沿丛书》计划出版100种图书, 涵盖材料、 冶金、 矿业、 地学和机电等学科。丛书的作者荟萃了有色金属研究领域的院士、 国家重大科研计划项目的首席科学家、 长江学者特聘教授、 国家杰出青年科学基金获得者、 全国优秀博士论文奖获得者、 国家重大人才计划入选者、 有色金属大型研究院所及骨干企业的顶尖专家。

国家出版基金由国家设立, 用于鼓励和支持优秀公益性出版项目, 代表我国学术出版的最高水平。 《有色金属理论与技术前沿丛书》瞄准有色金属研究发展前沿, 把握国内外有色金属学科的最新动态, 全面、 及时、 准确地反映有色金属科学与工程技术方面的新理论、 新技术和新应用, 发掘与采集极富价值的研究成果, 具有很高的学术价值。

中南大学出版社长期倾力服务有色金属的图书出版, 在《有色金属理论与技术前沿丛书》的策划与出版过程中做了大量极富成效的工作, 大力推动了我国有色金属行业优秀科技著作的出版, 对高等院校、 研究院所及大中型企业的有色金属学科人才培养具有直接而重大的促进作用。

王淀佐

2010年12月