Quantitative Prediction for Deep Mineral Exploration

On reviewing the characteristics of deep mineral exploration, this article elaborates on the necessity of employing quantitative prediction to reduce uncertainty. This is caused by complexity of mineral deposit formational environments and mineralization systems as increase of exploration depth and incompleteness of geo-information from limited direct observation. The authors wish to share the idea of ＂seeking difference＂ principle in addition to the ＂similar analogy＂ principle in deep mineral exploration, especially the focus is on the new ores in depth either in an area with discovered shallow mineral deposits or in new areas where there are no sufficient mineral deposit models to be compared. An on-going research project, involving Sn and Cu mineral deposit quantitative prediction in the Gejiu （个旧） area of Yunnan （云南） Province, China, was briefly introduced to demonstrate how the ＂three-component＂ （geoanomaly-mineralization diversity-mineral deposit spectrum） theory and non-linear methods series in conjunction with advanced GIS technology, can be applied in multi-scale and multi-task deep mineral prospecting and quantitative mineral resource assessment.

扬子克拉通与周缘各盆地第二深度空间天然气潜能与供需前景

海相碳酸盐岩天然气在全球化石能源配置中占有重要地位。在中国,通过近20年的勘探、开发,相关理论、方法、技术不断提升,全国各大沉积盆地陆续发现新的天然气田,同时气的产出量亦在逐年增长,而在扬子克拉通基础上发育的四川盆地及其东缘地带在诸天然气沉积盆地具有极大的优势,即不论从岩相、埋深、产气量与气质水平均具优势。综合研究表明:(1)第二深度空间的页岩气(≥5000~10000 m)乃21世纪中叶前后在中国化石能源配置中将会占有主要地位,即60%左右的份额;(2)扬子克拉通中四川盆地与其东缘的碳酸盐岩及礁滩相沉积是优质烃源岩和页岩气成藏、成储的主体岩相;(3)高精度三维地震勘探与解释、大深度钻井与井下开发技术的提升是产出率提高的关键;(4)页岩气勘探与开采压裂响应及致灾与污染影响示范是页岩气可持续发展的重要环节。

第二深度空间金属矿产探查与东北战略后备基地的建立和可持续发展

我国正处于快速工业化和经济腾飞的前夜,对金属矿产资源的需求必将日益增大,而第一深度空间(0～500 m)找矿、勘探和开发的资源量远远不足,且十分紧缺。为此,在多元利用世界资源的同时,必须立足本土,迅速强化进行第二深度空间(500～2 000 m)高精度地球物理找矿、勘探与开发,并从速在我国东北地区建立起金属矿产资源安全、可靠、稳定供给的战略后备基地,以保证我国社会与经济的可持续发展。这是因为金属矿产资源的形成与聚集取决于深部物质与能量的交换和其深层物理-力学-化学作用过程与其动力学响应。为此,本文将讨论以下6个问题:(1)当今世界上各国对金属矿产资源的需求势态。(2)我国在快速工业化和腾飞前夜对金属矿产资源的需求与对外依存度。(3)我国必需金属矿产资源的保障途径之一,世界资源的多元化利用。(4)中国在共享世界资源的同时,必须立足于本土。(5)我国东北多金属矿产资源的深入找矿、勘探、开发和利用与我国东北地域金属矿产资源战略后备基地的建设。(6)必须迅速强化开展地壳内部第二深度空间金属矿产资源的地球物理找矿、勘探与开发。

岩石圈内部第二深度空间金属矿产资源形成与集聚的深层动力学响应

中国的快速工业化发展和经济腾飞必须有大量金属矿产资源的支撑,在共享世界资源的同时,其根本出路在于立足本土.因此提出第二深度空间(500～2000 m)金属矿产资源的找矿勘探新理念.通过对国内外金属矿产资源地球物理勘探发展的概况分析和研究提出:①金属矿产资源的集聚和分布受控于地壳内部物质与能量的交换和其深层动力过程;②在地壳内部第二深度空间存在着丰富的矿产资源,包括大型和超大型矿床;③必须充分发挥高精度地球物理探测方法的效能,并进行综合技术集成.

深部金属矿产资源地球物理勘查与应用

随着找矿勘探工作程度的不断深入，许多露天的和近地表的金属矿产资源已基本上被查明，在地表浅部（第一深度空间：0～500m深度）找到大型或超大型金属矿床的难度将必越来越大，而金属矿产资源的短缺已在日益加剧．为了缓解当今的资源危机，必须进行深部找矿勘探（第二深度空间：500～2000m深度）．这是因为在地壳深部具有良好的成矿环境和找矿潜力，地球物理勘探技术的发展与成效已使得深部找矿成为可能．本文通过分析和讨论国内外典型金属矿产资源找矿过程的实践表明：地球物理勘探方法发挥着重要作用，因为它具有大探测深度、高精度和高分辨率的特点，可为深部金属矿勘查提供有效信息，是第二深度空间找矿勘探的有力手段．近年来，国内外的实践表明，深部矿产资源的地球物理勘探取得了尚在不断取得重要成效．

沉积盆地、结晶基底和油、气成因理念与第二深度空间勘探和开发

在石油、天然气的勘探和开发研究中,涉及到深部空间的介质、结构和属性,在沉积建造上涉及到陆相沉积、海相沉积和火山岩相,在油、气成因理论上涉及到有机成因和无机成因,在机制上涉及到深部流体的分异、调整、运移和动力作用.这些本质性问题的研究和探讨是人们十分关注的科学领域.基于油、气生、储和形成的理论、应用和成效的研究提出,有几个基础性的理念问题必须重新认识,特别是沉积建造与古老变质岩结晶基底;双相(海相和陆相)沉积建造与盆地的内涵和双基(有机和无机)混合油、气成因理念.清晰地厘定这些认识不仅有益于对油、气形成、聚集和勘探及开发给出一个更为科学的深部空间,即第二深度空间(5000～10000 m)的油、气勘探,而更为重要的是基于对这些理念的重新认识和深化研究可构建新的思路或理论,且在新的理念导向下,强化油、气深部勘探,以期能在理论研究和实践应用中取得新的成效,发现大型与超大型油、气田.

金属矿产资源的深部找矿、勘探与成矿的深层动力过程

世界上任何一个国家或地区，在科学与技术的进步，社会与经济的发展进程中，无一例外的必须以大量的，各种类型的金属矿产资源为后盾．当今我国正处在快速工业化和经济腾飞的前夜，国内矿产资源供给不足，且紧缺，故对外的依存度日益增大．为此，在多元化共享世界资源的同时，必须以本土资源为本，并迅速建立起安全、可靠与稳定供给的重要金属矿产战略后备基地．本文基于金属矿产资源形成和聚集的深部介质和构造环境，深层过程和动力学响应的新认识，并分析和讨论了国内、外已发现的深部金属矿床实例．据此提出：必须迅速强化进行地壳内部第二深度空间（5002000m）高精度地球物理找矿、勘探和深入研究深部物质与能量的交换与矿产资源形成的深层动力过程．

我国煤炭需求、探查潜力与高效利用分析

能源结构中全球大多数国家的主体能源是石油,而我国以富煤、贫油、少气为本土资源特点,煤炭是主体能源.目前随着我国改革开放的不断深入,社会经济快速发展,能源的需求大幅度增加.这使得对煤炭资源的勘探与开采必须不断深入,进入到第二深度空间日益紧迫.在开采过程中的难度随之增大,故必须引入当代高、新技术,防范灾害并提高煤炭综合利用效率.基于对我国主体能源-煤炭存储与需求的分析,本文将研讨以下几个问题:1)我国面临的能源形势与国策;2)当今对化石能源的需求、煤炭资源的生产和消费特点;3)全球和我国煤炭资源的生产、利用、需求、潜能和存在的问题;4)煤炭深部勘探、开采和高新技术的应用;5)我国煤炭的高效利用与其在能源结构中的不可替代;6)我国在发展进程中第二深度空间的煤炭需求乃必然轨迹.

第二深度空间(5000～10000 m)油、气成藏和潜力分析

近半个世纪以来,我国的油、气勘探和开发实践主要集中在中、新生代以来的陆相沉积盆地中,即第一深度空间(<5000 m).对第二深度空间(5000~10000 m)陆相和海相,即双相沉积建造中的油、气能源未能给予切实关注,仅为在近年来才得以重视和践行.通过对国内外诸多油、气田中的油、气成藏、储存、运移与深层过程的分析和研究发现,我国广泛陆相沉积建造的深处尚分布着丰富的海相沉积建造;且我国古生代的沉积地层确属变质很浅或不变质的层系;以往的油、气形成温度、压力和孔隙度的门限已逐被国内、外油气勘探与开发的实践所突破;第二深度空间的油、气成藏具有很大潜力.以上理念的提出与实施不仅大为扩展了勘查油、气的深部空间,更为重要的是揭示了第二深度空间将必是21世纪上、中叶在深处发现大型、超大型油、气藏的必然轨迹.

中国主体能源——煤炭的第二深度空间勘探、开发和高效利用

化石能源包括石油、天然气和煤炭,它们是一次性不可再生能源.我国与世界发达国家相比在能源结构上存在很大差异,在全球范围内化石能源结构中多以石油为主体,而我国基于本土的优势资源和特点则以煤炭为主体.随着我国工业化的进程和经济的腾飞对化石能源的需求日益大幅度的增加,使得煤炭资源的深层勘探,即第二深度空间（500-2000 m）的勘探与开采必须迅速提上日程.当然在开采过程中的难度亦必随之增大,特别是深层复杂构造与岩石的物理-力学属性;机械化的适宜采掘技术;高浓度的大量瓦斯溢出;介质与结构的高应力状态;地下温度的升高和大量涌水等灾害.因此必须引入当代高、新技术,强化高精度探测与数据采集和对介质破裂过程的高分辨动态监测与防范.同时必须提高煤炭的高效和多元化综合利用;特别是煤炭液化和发展洁净煤技术,以达在我国能源结构中的主体能源——煤炭能发挥更大的效能并造福于人类!

地壳内部第二深度空间(5000～10000 m)石油与天然气地球物理勘探:化石能源发展的必由之路

任何国家要快速工业化和经济腾飞均必须依赖于大量能源的供给和消耗,当今中国正处在快速发展之际,现已成为世界上化石能源消耗的第二大国,预测在2012年前后在一次性化石能源消耗中将会超过美国,而成为世界上第一能源消耗大国.面临这种必然的格局,我国必须不失时机地、多元化地利用世界能源,同时又必须坚定的立足于本土,建立起安全、可靠和能保证持续供给的能源战略后备基地.对国内外油、气发展势态的综合研究表明:(1)在中国油气的生、储构造和岩性极为复杂、油田整装性差的条件下,一定要正确、认识和厘定双相(陆相+海相)沉积盆地、古老结晶基底和双基混合成因(有机+无机)的理念,以拓展勘探和开发空间;(2)科学理解中国油、气储量和产量的潜力,强化第二深度空间(5000～10000 m)油、气能源的勘探和开发乃本世纪能源发展的必由之路;(3)加强地球物理勘探高、新科学与技术,即新理论、方法和新技术的研究和应用乃是发现深层大型、超大型油气田和提高油田采收率的根本保证.

第二深度空间矿产资源探查理念与电磁法找矿实践

我国第一深度空间(0~500 m)矿产资源量已不能满足国家战略需求,基于我国深部矿产资源形成的空间和条件的优越性及复杂性,提出了第二深度空间(500~2000 m)探查大型与超大型矿产资源的科学理念.本文通过两个电磁探测实例,论证这一理念的正确性.首先,分析了近源电磁探测和基于飞行平台的电磁探测新方法,以及噪声去除、反演成像和综合解释等精细数据处理技术.利用近年来新发展的短偏移距瞬变电磁法,在河北围场铜多金属矿区进行了示范探测,圈定6处深部矿化异常,全部得到钻孔验证;采用可控源音频大地电磁法,在山东省胶东金矿区精细刻画出深部构造,并圈定了有利赋矿部位,揭示了焦家、马塘、寺庄等独立分布的金矿床,其主矿体均在第二深度找矿空间相互连接,实际属于同一金矿床,是世界罕见的超巨型金矿床.两个地球物理探测成果,是第二深度空间矿产资源成矿理论和找矿实践的有效范例.

第二深度空间(5000～10000m)油、气形成与聚集的深层物理与动力学响应

在当今全球各国对油、气能源的需求和我国在工业化进程中油气能源十分紧缺的前提下，共享世界油、气能源的同时，必须立足于本土，迅速建立起安全、稳定，且可保证持续供给的油、气能源战略后备基地．油、气田勘探和开采中，尚存在着大于或远大于通常所规范的油、气生成稳定温度和深度限定，而向深部勘察油、气的理念又受到传统油、气成因理论的严峻挑战．为此，近些年来，通过对沉积建造、结晶基底，深部油气生成的物理（主指温度、压力）条件、物源和聚集储存空间的研究，提出：①沉积盆地中存在双相（陆相＋海相）沉积建造，而基底则分为中、新生代沉积基底和古老的变质岩结晶基底，即双层基底；②地壳深部介质的物理一化学属性和变质岩及存储空间为油、气的生成和聚集提供了物质基础；③厘定了在有机成因主导下，油、气混合成因（有机＋无机）的新理念；④第二深度卒间（5000-10000m）的油、气探杏和开发将必是未来深部发现大型和超大型油、气田和深化研究的必然轨迹．

强化开展地壳内部第二深度空间金属矿产资源地球物理找矿、勘探和开发

中国正处在快速工业化和经济腾飞的前夜,必须有大量各类金属矿产资源的支撑,当今国内却供给不足,供需矛盾日益尖锐,导致了对外依存度的不断增长。本文从这一前提和解决的途径出发,分析了金属矿产资源形成与聚集的深层过程和动力学响应、地壳深处金属矿产资源探查的科学依据与例证、地球物理方法和技术支撑。据此提出:①当今国家所公布的资源量系指第一深度空间(0～500m)找矿、勘探和开发的资源量,尚不能完全表征全国金属矿产资源量的全部;②实施第二深度空间(500～2000m)金属矿产资源的找矿、勘探和开发已迫不及待;③在深部金属矿产资源的探查和开发中,必须依靠新的认识和新的理念,采用先进的、高精度的地球物理探测方法和技术,并建立起有自主特色的深部矿产资源探查理论、方法和技术体系。

中国双相沉积盆地、古老结晶基底与东北地区深层潜在油气藏

基于我国双相沉积盆地与东北地域深部岩性地层潜在油气的必然前景,故必须把握全区沉积建造、结晶基底的起伏,火山岩分布和油、气盆地在浅部与深部不同岩相的空间展布;特别要在新的理念导向下,突破已有框架,重新进行油气远景的剖析和区划,深化认识油气形成和储集空间展布的深层动力过程。为此,揭示不同构造地域“透明”沉积建造、古老结晶基底和壳、幔深层动力学响应,必将成为我国在深部发现大型和超大型潜在油气藏的关键所在。通过国内外油气能源分布状况的研究指出,中国在多元共享世界能源的同时,必须立足于本土并强化安全、可靠与可持续供给的能源战略后备基地的建设。在剖析和研究我国沉积盆地中油气储层、沉积建造和结晶基底的基点上发现,在沉积盆地地域陆相地层下面仍普遍存在着海相地层,即盆地应为双相沉积盆地（陆相＋海相）;基底不应专指中、新生代沉积地层的底部,而应为古老的变质岩基底,即结晶地壳的顶部。基于这样的理念和对几个双相沉积盆地层序实例的分析提出：我国油气能源勘探在深部尚具有广阔的空间;在我国东北地域应全面进行双相沉积建造、火山岩分布、古老结晶基底的高精度探查;油气和沉积盆地形成的深层过程、动力学响应乃东北大庆、吉林等油气田及深部和周边地域发现新的油气藏、大幅度提升油气藏深部潜在空间的必须。基于双相沉积盆地和古老变质岩基底的研究,对在东北地域查明双相沉积建造、古老结晶基底、火山岩分布和第二深度空间（5 000-10 000 m）油气藏地球物理勘探与整体规划提出了布署和建议。

我国化石能源勘探、开发潜能与未来

当前我国正处在快速工业化、经济腾飞,并步入一个世界科技大国向世界科技强国迈进的前夜,需要大量的资源和能源乃必然的发展轨迹。然而,我国地大但物并不博。为此,在我国快速发展中、在多元共享世界能源的同时,必须立足本土,建立起可靠的、稳定的且能保障长期供给的能源战略后备基地已刻不容缓。研究与分析当今世界和我国油、气、煤等化石能源发展的历程,结果表明:①第二深度空间(5000~10000m)化石能源勘探和开发乃21世纪中叶前后的重要领域,此类能源是一次性能源消费的主体;②非常规油气、特别是页岩油气藏在最大限度地减少污染、强化高新科技应用于降低成本前提下,大力勘探、开发、利用乃未来化石能源发展的必然轨迹;③煤炭、煤层气与煤能转化,制油、煤制气,地下燃烧发电和煤化工产业的研发在能源结构中的主导地位不会改变。基于上述认识,在21世纪中叶前后乃至更长时期内,我国的能源匹配模式应为“第二深度常规油气”+“煤层气与煤能转换”+“非常规页岩气”。

深部找矿研究进展综述

随着社会的发展,大宗矿产、稀缺有色矿产供需矛盾日益突出,通过＂攻深找盲＂扩大资源潜力,是缓解我国资源紧张局面的重大举措。地质科技的日新月异使深部找矿已成为可能,在地下500~1 000 m的＂第二找矿空间＂仍有巨大的找矿潜力。近年来,深部找矿效果显著,展示了巨大的找矿潜力。研究资料表明,成矿理论、概念、模式已有新的突破和创新;其次,勘查技术也取得了很大进步,高分辨率航卫遥感技术、三维地震、大深度电磁探测、航空物探、深穿透地球化学、深部钻探、三维可视化和数据模拟等各类技术方法和装备的研究及应用已经有所突破。

强化第二深度空间金属矿产资源探查,加速发展地球物理勘探新技术与仪器设备的研制及产业化

中国正处在快速工业化和经济腾飞的前夜,必须有大量各类金属矿产资源的支撵,当今国内却供给不足.供需矛盾日益尖锐,导致了对外依存度的不断增长.本文从这一前提和解决的途径出发,分析了金属矿产资源形成与聚集的深层过程和动力学响应、地壳深处金属矿产资源探查的科学依据与例证、地球物理方法和技术支撑.据此提出:(1)当今国家所公布的资源量系指第一深度空间(0～500m)找矿、勘探和开发的资源量,尚不能完全表征全国金属矿产资源量的全部;(2)实施第二深度空间(500～2000m)金属矿产资源的找矿、勘探和开发已迫不及待;(3)在深部金属矿产资源的探查和开发中,必须依靠新的认识和新的理念,采用先进的、高精度的地球物理探测方法和技术,并建立起有自主特色的深部矿产资源探查理论、方法和技术体系.(4)引进技术不等于引进创新思维,更不等于引进创新能力;(5)加速发展和研究地球物理勘探新技术与仪器设备,并逐步产业化.

也谈地壳内第二深度空间石油、天然气的形成及勘探前景

在当前国内油气供需紧张的严峻形势下,开展"第二深度空间"的油气勘探"势在必行",也是"当务之急"."第二深度空间"的油气勘探需解决3个问题.一是油气无机成因的地球化学证据.原油、沥青、干酪根的Pb,Sr,Nd同位素示踪、原油中异常高含量的金属微量元素、原油中有机硅化合物的发现等均表明原油可以由无机反应而生成.二是油气无机成因论是可以指导油气勘探的.油气的分布与中地壳的低速、高导层的耦合表明有成因关系,中地壳的低速、高导层是油气的发生器,也是初始储层,据此可以对油气田进行预测.柴达木盆地昆北花岗岩油田的发现是一典型案例.三是"第二深度空间"的油气勘探需要地球物理方法和技术的支撑.目前第4代采集处理新理论、新方法业已提出.地球物理学家已经把深部勘探的新方法、新技术提到议事日程.总之,"第二深度空间"的油气勘探是有理论依据的,是可能的,是可操作的.发现大型、超大型油气田指日可待.

高速再入飞行试验再入条件优化设计

飞行器返回再入时将经历极高的气动热环境,因此深空探测返回飞行器,尤其是载人飞船需要通过实际飞行试验验证相关性能,为降低成本和研制风险,通常采用大再入角和相对第二宇宙速度较低的再入速度进行飞行试验。为获得能实现高热流密度验证的最小能量再入任务方案,采用优化设计手段对飞行试验的再入角和速度以及倾侧角控制进行设计,经仿真分析表明,优化结果可达到飞行试验要求的热流密度,并可将再入速度需求降低约2.1 km/s。