从两个各自找了几十年上百年的超大型矿谈严谨和坚持

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收藏文章 赞一个 已赞 2016-05-11 矿业澳洲


理论和技术是科学探索中的两大利器,技术主要用来发现新的事实、现象和信息,理论则是将所发现的事实、现象和信息整理成规律,并预测尚未发现的现象。在找矿这一特殊的科学探索中,理论主要是以矿床模式为核心的成矿理论,技术则主要为勘查技术。


人类正是依靠理论和技术这两大利器,才创造了日益繁荣的科技文明。然而,任何理论都会存在自身的缺陷,都不可能是放之四海而皆准,任何技术都不可能是适应于所有环境和对象的“万灵药”,任何理论和技术的应用效果都会受到应用者本身的素质和态度的限制,如果应用不当,就会误导应用者,直至阻碍科学探索的进程。


正是因为理论和技术的这种误导作用,才使得一个并不难发现的超大型矿床经过100年的艰难历程才被发现,这就是澳大利亚的世纪(Century)铅锌矿(这也是这个矿床被命名为世纪的原因)。

 

【世纪铅锌矿】世纪铅锌矿位于澳大利亚昆士兰北部的Mount Isa成矿区,探明储量有1380万吨铅+锌,有4250吨银。是全球第二大露天开采的锌矿,为OZ Minerals公司所拥有(五矿收购OZ Minerals最看重的资产就是世纪铅锌矿)。

 

这个矿床与奥林匹克坝矿床不同,它并不是一种全新的类型,埋藏也不深,最浅处只有几十米,而且矿体产状平缓,水平投影面积非常大。按理,这个矿床是不难发现的,可就是这么一个并不难发现的矿床在100年间有无数的探矿者与之擦肩而过。

 

【多次下马】世纪铅锌矿是1989年CRAE公司发现的,而这个地方最早的找矿勘查工作发生在1887年,其后不断被放弃,又不断地被检起。在CRAE公司进入以前,至少经历了9次系统的勘查工作,每一次的勘查工作都没有布置到后来发现的世纪铅锌矿矿体之上,这样不管你做多少工作,也不可能发现这个巨大的矿床,结果每一次都无功而返。而导致这种勘查工作设计失误的主要原因就是成矿理论的误导作用。


【经典理论的误导】因为在世纪铅锌矿之前,在Mount Isa成矿区已发现了Mount Isa超大型铅锌矿床和McArthur River等超大型的铅锌矿床,有关这个地区的铅锌成矿理论都是建立在这些矿床的特征的基础之上的。按照这个成矿理论,后来发现世纪铅锌矿的地方是不利于铅锌成矿的,自然也就不会将勘查工作布置在世纪铅锌矿之上。这就是将一个建立在有限的经验基础之上理论错误地推广应用到一个更广的环境而导致的失误。

 

【徘徊和坚持】CRAE公司于1986年进入该区进行找矿勘查,由于他们放弃了这个地区已建立的成矿模式,而采用一个新的铅锌成矿的概念模式,直接将勘查目标圈定于世纪铅锌矿之上,便很快发现了Pb、Zn和Ag的土壤地球化学异常。由于这种地球化学异常在这个地区并不少见,加之地表没有任何矿化显示(铁帽等),CRAE公司决策者下不了钻探的决心,需寻找其他证据支持。


【新技术应用】于是,公司决定委托物探公司进行电磁法和激电法测量,再根据电磁和激电测量结果决定是否值得钻探。但随后进行的电磁测量却没有发现大的低阻体存在,险些葬送该项目,因为当时一个普遍接受的观点是:本区的铅锌矿体与沉积岩围岩间存在足够大的导电率差异,能在地表测到,矿体应表现为低阻体,没有低阻体就预示着没有铅锌矿体。而实际上后来发现世纪铅锌矿的矿石导电性很差,与围岩间的导电性相差并不大,地表电磁测量难以分辨出它们之间的差异。


有趣的是,本来已签合同要进行的激电测量因洪水而推迟,后又因电磁测量未见低阻体而被取消。实际上,后来发现矿体是很好的极化体,如果进行激电测量的话能够发现很高的极化率异常。这样,所开展的地球物理测量工作更增加否定其矿体存在的证据,决策者产生了放弃该项目的想法,本来是为增加矿体预测信息的电磁测量技术误导了决策者,险些葬送了一个超大矿床的发现。


【坚持的结果】只因地质人员反复坚持,才使得项目继续维持。1989年,地质人员在其西南约8km的Watsons的古采空区上发现了类似的地球化学异常,并且在其延伸方向用浅钻打到了隐伏铅锌矿体,这才决定在地球化异常上打钻,第一个钻孔便打到了27米厚含锌到6.3%的矿体,其后钻探工作全面铺开,很快就确定了矿床的规模。


【奥林匹克坝】奥林匹克坝矿床现为全球最大的矿业公司必和必拓(BHP Billiton)所有,已探明的储量有5790万吨铜、170万吨氧化铀和2100吨金,为全球第四大铜矿、第一大铀矿和第四大金矿,总规模无疑是全球最大的矿床。

 

【二十年的反复】在澳大利亚,乃至全世界范围至今还没发现第二个可以与奥林匹克坝相媲美的矿床。1957年WMC公司启动了寻找元古代变质岩中的大型铜矿床的找矿勘查项目,1975年才在奥林匹克坝附近完成了第一个见矿钻孔RD1,1976年才完成第一个打到主矿体的钻孔RD10,前后经历了20年,项目工作区域遍及了大半个澳大利亚,期间多次面临下马的局面,只因地质人员的力争才将项目坚持了下来。


【资金压力】更加艰难是的,项目拖的时间越长,投资决策者所面临的风险和压力就越大,到RD1钻孔施工前,整个项目的投资已达2700万澳元以上,找矿投资如果没有找到矿,其投资的收益就是零。当投资已超过2000万澳元,时间已拖了近20年,还未见到希望的成果时,投资决策者所面临的压力和风险是常人难以想象的。

 

当然,这种漫长而艰难的过程是非常值得的,所增加的财富足以使澳大利亚的人均富裕程度在全世界的排名前进1位。


【幼嫩的理论先导】在这巨大的科技创新成就中,发挥关键作是两位博士研究生所完成的学位论文。一位是澳大利亚国立大学(Australia National University)的博士研究生——Douglas Haynes,他受WMC公司资助1972完成了博士学位论文,他在论文中创立了“元古代玄武氧化可以形成大型铜矿体”的概念模式。另一位博士研究生则是阿德莱德大学(University of Adelaide)的Tim O’Driscoll,他受包括WMC在内的数家矿业公司资助于1968年完成了博士学位论文,在论文中他总结了大型构造对大型矿床的控制规律,创立了“线型构造交叉控矿”的概念模式。他们两人所创立的模式成为了WMC选择勘查目标的主要理论工具,也是后来将勘查目标区锁定在奥林匹克坝的主要依据。

 

【失败距成功只有一步之遥】在奥林匹克坝矿床的勘查过程中曾有几次差点因这么一小步而使整个项目沦为巨大的失败。当RD1钻孔在盖层之下打到了矿体时,现场地质人员并没有发现,岩心被描述成“粗粒的赤铁矿的杏仁状基性火山岩”,因为整个勘查战略是基于玄武岩氧化成铜模式的,勘查人员头脑中有很深的玄武岩氧化成铜的思想,强烈地希望发现氧化玄武岩,结果当看到貌似玄武岩的岩石时,就被理所当然地描述成玄武岩。


【精干的人员和严密的规范】只是由于WMC有严格的技术规范,需要验证所发现的“玄武岩”是不是真的发生了铜的亏损,才对岩心进行测试分析,结果发现是38m长的含Cu达1%以上的岩心,岩石是由石英、绢云母、赤铁矿、长石和辉铜矿组成,决非基性火山岩。


如果不是WMC的严格的技术规范,就很可能因为现场地质人员的先入为主的失误而错失Olympic Dam矿床的发现。RD1钻孔的发现无疑大大增加WMC公司找到大型铜矿床的信心,


【技术人员的作用】但随后施工的8个钻孔又毫不留情地打击了他们的信心,都未打到有经济价值的矿体,其中5个孔还未见任何矿化,而此时在奥林匹克坝的勘查投资已花费300万澳元,使整个项目的投资已达到3000万澳元以上,项目是否继续又成决策者需面对的难题,只因地质技术人员认识到已发现的大规模角砾岩化和蚀变作用的成矿意义才说服决策者使项目得以继续,终于在第10个钻孔RD10打到了厚度达170米、平均含铜品位达2.1%的主矿体,实现了WMC公司的“元古代变质岩中找铜”项目的巨大成功,投资获得了超额的回报。


【多次徘徊,没有出错】如果当初现场技术人员在描述RD1岩心时的错误没能及时被更正,如果在RD9之后不再施工RD10,WMC公司很可能就会与这个世界上最大的矿床失之交臂,“元古代变质岩找铜”项目就会成为一个巨大失败。 

 

【成功经验】WMC公司之所以能在关键时刻迈过这一小步而最终取得巨大的成功,其原因有四个方面:一是它具有长远的规划,能将一个项目坚持20年;二是它具有严格的技术规范,能极时纠正技术人员的个人失误;三是它拥有一批十分优秀的技术专家,而且不是论资排辈的技术专家;四是它具有完善的科学决策机制,决策决非管理者拍脑袋定的,而是充分听取了技术专家的意见。

 

——刘亮明教授,中南大学计算地球科学研究中心


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