1.1采矿普查
第1.4节概况了采矿的各个阶段。本章将详细讨论前两个阶段,即普查与勘探。值得注意的是,我们将普查定义为寻找矿石,或寻找有可能成为基于此定义的矿体的地质事件,因此,我们必须在采矿的第二阶段使用狭义的定义。勘探定义为评估地质勘查以确定其规模、形状等级和盈利潜力的活动。通常情况下,每个采矿活动都必须经过这两个阶段,以确保其在经济上可行。尽管在基础课程上将采矿的过程分为普查和勘探是有帮组的,但是这两个阶段通常一起进行,这使得普查活动和勘探活动难以区分。当这两个活动在一个组织结构中进行时,其组合活动常称为勘探。
普查与勘探专业人员的专业背景通常是地质学或地球物理学,因为普查与勘探需要详细了解地质学和地球的物理性质,以分析矿物生成的异常复杂的性质。采矿工程师不必是这些领域的专家,但如果要理解普查与勘探,就必须具备良好的地质科学知识。因此。一般认为采矿专业学生应具有良好的物理地质学、岩石和矿物、构造地质学和矿床方面的基本知识。发现一个新矿床好比大海捞针。大多数具有经济开发价值的矿床通常都地质异常,也就是说,他们明显有些与众不同,就像大自然的怪胎。这些矿床的稀缺性本身就是一个值得研究的问题。MacKenzie和Bilodeau(1984)将“生态经济发现”定义为至少实现2000万美元的收入及100%的回报率的事件。Cook(1986)将“重大发现”定义为,根据过去五年的平均金属价格,总收益将超过5亿美元的事件。Cook还概括了“世界级发现”的规模,需满足一下几点,即(I)能够连续运行,即使在金属价格低的期间也能持续地返回利润,(2)足够大以至于显着影响中型公司的利润,以及(3)就每个生产的金属单位的成本而言,与同类矿山相比应低三分之一。在评估发现具有经济效益矿床的机会时,之前的统计数据是有用的。一份出版物(Placer发展有限公司,1980年)表明,在加拿大1000矿床中只有一个从普查状态转移到经营状态,其每个经济效益矿床的成本费用为3000万美元。Cook(1983)估计,1500矿床中只有一个会成为高利润的矿场。Cook还列举了每年只发现2.3个世界级矿床的统计数据,且每个矿床的平均成本为2.9亿美元。
Engineering(and Mining Journal(1995a,1996a,1997,1998,1999a))中的年度项目审查报道了最近对全世界勘探中发现的矿床数量和类型。该杂志每年审查正在开发的采矿项目。煤炭、基础工业矿石、碎石及其他工业矿物项目被排除在外。因此,审查基本上概述了在金属产业开发的项目。在1995至1999年的五年期间,全世界每年约有150个项目被列入正在开发中。虽然很难确定这些项目中每年有多少项目在进行,但似乎每年有50多个采矿项目在开始,并且其初步项目投资从240万美元到28亿美元不等。根据1999年的调查,每个项目的平均投资超过4亿美元。矿床不仅难以找到,而且开发成本高。因此,难以找到新矿床的主要原因是大多数矿床是稀缺的。此外,影响地球地幔的地质力量控制着它们。基于当时的临界品位或经济矿床的最小质量百分比,几种常见金属的富集因子的计算如表3.1(Peters.1980)所示。这些类似于Thomas (1973)中的等级,除了一些有关金属的技术已经发生了很大变化。富集因子指出了某些金属矿床极不寻常的特性。将这一点与过去大部分地球表面已被勘探的事件相结合,人们可以得出结论,搜索矿床显然是一个高度复杂的工作。一个带着驴子(或四轮驱动的车辆)的孤独的探矿者的日子已经基本结束了; 今天的矿床通常是由配备了一系列高科技工具的地质学家及地球物理学家发现的。
表3.0矿体的富集因子
金属 |
地壳丰度(%) |
最小(截止)等级(%) |
富集因子 |
汞 |
0.0000089 |
0.2 |
22,500 |
铅 |
0.0013 |
4 |
3,100 |
锡 |
0.00017 |
0.5 |
2,900 |
钨 |
0.00011 |
0.2 |
1,800 |
金 |
0.00000035 |
0.0003 |
900 |
钼 |
0.00013 |
0.1 |
800 |
铀 |
0.00017 |
0.1 |
600 |
锌 |
0.0094 |
3 |
300 |
铜 |
0.0063 |
0.3 |
50 |
镍 |
0.0089 |
0.3 |
35 |
铁 |
5.80 |
30 |
5 |
铝 |
8.30 |
30 |
4 |
资料来源:Peters,1980.(经Rocky Mountain Mineral Law Foundation,Denver,CO。许可)几乎所有今天发现的矿体都是通过普查与勘探过程发现的。如图3.1所示,这些活动的方式是有组织的和相互关联的。注意,阶段1(普查)强调侦察或识别有利的目标,阶段2(勘探)则侧重于目标评估。每个阶段又包括两个阶段,从区域评估到矿床评估。显而易见,在流程图中从左向右进行,普查与勘探的第一个目标是缩小搜索范围,即缩小正在考虑的目标的规模和数量。通常,搜索区域从在阶段2和3中的1000至100,000英里(2,500至250,000平方公里)的范围缩小到在阶段4(Bailly,1966)中的0.1至20英里(0.25至50平方公里)的范围。第二个目标是提高剩余目标区域产生矿床的可能性。通过普查与勘探阶段的系统性进展,其在过程的每个阶段对替代品进行合理评估,将有助于勘探团队实现全部三个目标。
图3.1。 区域普查与勘探阶段。
顺序路径和决策点被布置在流程图中。(在 Bailly,1968; Payne,1973.通过矿业,冶金和勘探公司,Littieton,CO的许可下)
表3.1 上图中的单词翻译如下表
Stage1 第一阶段 |
|
Prospecting 普查 |
|
Reconnaissance (strategic phases) 勘察(战略阶段 |
|
Phase1 步骤1 |
Phase2 步骤2 |
Regional appraisal 区域评价 |
Detailed reconnaissance of favorable areas 有利地区详细勘察 |
Region not attractive at this time 此时区域不吸引人 |
Area remains favorable but not attractive at this time 地区有利,但此时吸引力不够 |
Reject region unfavorable 拒绝:不利地区 |
|
Normal exploration sequence 常规勘探顺序 |
|
Recycling after temporary rejection 临时拒绝后重新勘察 |
|
Key exploration decisions 重点勘探决策 |
Stage 2 第二阶段 |
|
Exploration 勘探 |
|
Target investigation (tactical phases) 目标调查(战术阶段) |
|
Phase3 步骤 |
Phase4 步骤4 |
Detailed surface appraisal of target area 目标区域的详细表面评价 |
Detailed three-dimensional sampling and preliminary evaluation详细三维采样和初步评估 |
Target area not attractive at this time 此时目标区域不吸引人 |
Uneconomic mineral deposit 不经济的矿床 |
Economic mineral deposit 经济的矿床 |
|
Reject not a mineral deposit 拒绝:不是矿床 |
|
Decision paths 决策路径 |
|
Favorable 有利 |
|
Untimely 不适宜 |
|
Unfavorable 不利 |
1.2普查:一般性
如前所定义和图3.1所概括的那样,一个良好的普查计划的目的是发现最大数量的矿藏,这可能是矿床。这也必须以最低成本完成。这些程序寻求的发生类型是异常,地质不协调,这具有成为矿床的可能性的。显然,异常不一定是矿床。然而,每一个矿床都是异常的,也就是说,这是一些异常的东西。
普查可以是物品或特定场地:即,搜索可以限于特定矿物或金属或特定地理区域。在今天的世界中,前者很少。大型矿产公司的范围是跨国的,也往往是能源导向的。因此,普查中的目标通常包括世界各地的多个地点和一整套金属,非金属和燃料。世界各地的新项目(工程和矿业杂志,I 999a)的最新统计表明了以下勘探目标的分布:
37%在北美和中美洲
24%在南美洲和加勒比
19%在非洲
14%在亚洲
目标的选择似乎是潜在矿物的函数。然而,政治气候在选择普查与勘探领域的过程中起着很大的作用。要考虑的政治变量(工程和采矿杂志,1999b)包括税收,环境法规,规章的重复和管理,本土要求,保护区,基础设施,劳动力变量和社会经济协定等等。如前面的参考文献中所述,更好的勘探优势指数是矿产潜在指数和政治政策指数的一些组合,即投资吸引力指数。当他们选择勘探地点时这种类型的指数显然存在许多公司的思维中。
当前普查和勘探的一个显着方面是,在一个地区的先前勘探的量可能不是妨碍普查成功IR地区的障碍。在高度探索的区域,几乎所有的表面表达(露头,铁帽和浮动)已经被发现和调查。然而,如果努力集中于所谓的隐伏矿床,即地表以下的矿床,在这些地区可以找到新的矿床。在美国可以找到几个好的例子。尽管多年来一直在探讨这一问题,内华达州显然是当前时间最有利的勘探状态(Engineering and Mining Journal,1999a)。近几十年来,许多新的金矿床位于那里。另一个例子可以在科罗拉多州找到,
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