能源巖系多種礦產(chǎn)資源綠色協(xié)同勘查系統(tǒng)構(gòu)建

劉福勝， 蔡旭梅， 李曉靜， 李增學(xué)*

(1.中煤地質(zhì)集團(tuán)有限公司，北京 100040； 2.浙江煤炭地質(zhì)局勘探二隊(duì)，杭州 310016； 3.山東科技大學(xué)，山東青島 266590)

0 引言

1 協(xié)同勘查概念的歷史演變

傳統(tǒng)勘查概念，即找礦、普查、詳查和勘探，已經(jīng)形成了比較強(qiáng)的規(guī)范性勘查技術(shù)路線。隨著新技術(shù)的推進(jìn)，傳統(tǒng)勘查逐漸轉(zhuǎn)向綜合勘查。與傳統(tǒng)勘查相比，綜合勘查更注重新技術(shù)的應(yīng)用。但是，綜合勘查也有不可避免的缺陷，即可能出現(xiàn)多種新技術(shù)方法的盲目使用，造成技術(shù)資源的浪費(fèi)。協(xié)同勘查的提出，即是為了克服綜合勘查出現(xiàn)的問題，且注重理論和實(shí)踐的科學(xué)性和可行性，實(shí)現(xiàn)勘查效益的最大化。

傳統(tǒng)礦產(chǎn)資源勘查，無論是煤炭勘查，還是石油勘查、天然氣勘查，最初都或多或少存在綜合勘查的概念，任何一種勘查都基本采用了當(dāng)時(shí)所能用到的技術(shù)和手段，如鉆探和物探，或者物探先行再實(shí)施大規(guī)模鉆探，鉆探實(shí)施過程中開展的測(cè)井工作，都是簡(jiǎn)單綜合的方式，在資源能源和社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)中獲得的效果也是很顯著的。綜合勘探在20世紀(jì)七八十年代比較盛行，在服務(wù)于煤礦開采過程中發(fā)揮過重要作用，甚至是不可替代的作用。然而，地質(zhì)勘探工程與其他地質(zhì)工程一樣，對(duì)環(huán)境或多或少存在影響，因此產(chǎn)生了綠色勘查的概念。綠色勘查既可以是綜合性勘查，也可以是對(duì)單礦種的勘查。

結(jié)合當(dāng)前勘查形勢(shì)與新時(shí)代地勘工作的發(fā)展要求，2019年自然資源部部署了綠色勘查示范工作[10]，推廣礦產(chǎn)資源綠色勘查新模式、新機(jī)制、新制度。

在煤炭地質(zhì)勘查領(lǐng)域，一些學(xué)者提出了生態(tài)煤炭地質(zhì)勘查的概念[11-13]，是指基于煤炭地質(zhì)基礎(chǔ)理論和生態(tài)學(xué)理論，“四位一體”賦存的礦產(chǎn)資源、地表及地下空間關(guān)鍵層位、生態(tài)環(huán)境與其他自然資源，集多種勘查技術(shù)，涵蓋資源勘查、開發(fā)地質(zhì)保障與環(huán)境保護(hù)等，以及生態(tài)修復(fù)與生態(tài)系統(tǒng)，貫穿于煤炭資源勘查開發(fā)到礦山閉坑全過程的相關(guān)地質(zhì)與生態(tài)勘查工作。這一概念形成與提升了煤炭地質(zhì)資源勘查與利用、環(huán)境保護(hù)與生態(tài)修復(fù)等科學(xué)價(jià)值和層次。不單對(duì)煤炭地質(zhì)勘查有實(shí)際意義，對(duì)其他礦產(chǎn)資源勘查也有借鑒和指導(dǎo)意義。

從勘查概念的演變及進(jìn)展看，從找礦勘查，到為合理開發(fā)服務(wù)的綜合勘查，到協(xié)同勘查、生態(tài)地質(zhì)勘查，實(shí)際上是從單純的勘查，提升到與環(huán)境和諧共進(jìn)的生態(tài)地質(zhì)勘查。最初的找礦勘查，也有綜合技術(shù)的應(yīng)用，只是沒有將綜合性的科學(xué)價(jià)值體現(xiàn)到很高的程度。多種礦產(chǎn)共生共存的協(xié)同勘查，是綜合勘查的科學(xué)性的提升，就是礦產(chǎn)與技術(shù)的協(xié)同性，如四位一體礦產(chǎn)資源的協(xié)同、技術(shù)手段的協(xié)同，同時(shí)考慮了生態(tài)環(huán)境的和諧共存。生態(tài)地質(zhì)勘查，注重了生態(tài)環(huán)境在勘查工程中的地位和作用。綠色協(xié)同勘查的重點(diǎn)依然是協(xié)同勘查，但同時(shí)兼顧或貫穿勘查地區(qū)的生態(tài)環(huán)境，達(dá)到資源獲取與環(huán)境保護(hù)、甚至生態(tài)治理或修復(fù)的目標(biāo)。

2 能源巖系多種礦產(chǎn)綠色協(xié)同勘查內(nèi)涵構(gòu)架

綠色協(xié)同勘查系統(tǒng)應(yīng)該包括協(xié)同勘查的理論、資源空間賦存形式、方法思路和技術(shù)的協(xié)同性，尤其是綠色協(xié)同勘查的思想和實(shí)施，對(duì)傳統(tǒng)地質(zhì)勘查來說，是一場(chǎng)革命性變化和提升。資源的獲取，除了能夠獲得有用的礦產(chǎn)資源以外，還必須滿足生態(tài)環(huán)境不被破壞，甚至在勘查活動(dòng)中得到提升和優(yōu)化。只有從理論上和方法技術(shù)上都能達(dá)到具有科學(xué)性的協(xié)同、生態(tài)環(huán)境上的協(xié)同，才能真正實(shí)現(xiàn)能源資源的綠色協(xié)同勘查?；诖耍疚臉?gòu)建了多種礦產(chǎn)資源綠色協(xié)同勘查的基本框架(圖1)，并建議在實(shí)際工作中貫穿相關(guān)理念。

能源巖系多種礦產(chǎn)資源綠色協(xié)同勘查系統(tǒng)主要結(jié)構(gòu)包括以下幾個(gè)方面。

2.1 勘查理論協(xié)同

資源勘查，首先是理論的協(xié)同，涉及地質(zhì)及相關(guān)學(xué)科的基礎(chǔ)理論和應(yīng)用理論。前人的研究和勘查實(shí)踐給綠色協(xié)同勘查提供了重要的理論基礎(chǔ)。關(guān)于能源礦產(chǎn)的形成和分布，前人已經(jīng)總結(jié)了豐富的地質(zhì)理論，在以往的勘查實(shí)踐中發(fā)揮了很好的指導(dǎo)作用?？梢哉f，理論的先導(dǎo)作用是不可或缺的，而不同學(xué)科理論也有一個(gè)交叉和融合及協(xié)同的問題。對(duì)于一個(gè)勘查目標(biāo)，可能有不同的機(jī)制解釋，即從各自學(xué)科的角度解決礦產(chǎn)形成的機(jī)制、展布規(guī)律以及經(jīng)歷不同時(shí)期地質(zhì)作用后的賦存特征等，也存在理論上的沖突和差異性。因此，理論協(xié)同十分重要?？辈槔碚搮f(xié)同就是地質(zhì)理論的交叉、滲透和融合。也可以理解為不同系統(tǒng)的地質(zhì)基礎(chǔ)理論指導(dǎo)的協(xié)同、預(yù)期與實(shí)際工作的協(xié)同。

勘查理論涉及沉積學(xué)、地層學(xué)、構(gòu)造地質(zhì)學(xué)，以及盆地分析、層序地層學(xué)等。近年有不少服務(wù)于資源預(yù)測(cè)的新理論提出，如含煤系統(tǒng)理論及其模式和多元聚煤理論體系及聚煤模式的研究[14-15]、煤系礦產(chǎn)類型及協(xié)同勘查與開發(fā)[5,16]等。礦產(chǎn)地質(zhì)理論部分包括成礦作用機(jī)理、盆地演化、層序構(gòu)成模式，以及多能源礦產(chǎn)共存富集的成因機(jī)制、 多能源礦產(chǎn)富集規(guī)律、構(gòu)造區(qū)劃與礦產(chǎn)聚集單元?jiǎng)澐?、多種礦產(chǎn)組合類型劃分等。

即使是聰明優(yōu)秀的創(chuàng)業(yè)者，也常會(huì)在格局及識(shí)見上有所局限。通常的原因就是成長(zhǎng)過程過于安逸，沒有在視野上得到啟發(fā)。為什么這點(diǎn)在創(chuàng)業(yè)環(huán)境中愈來愈重要？因?yàn)槭袌?chǎng)變化速度太快，大家都在爭(zhēng)取資源，你的愿景或企圖不夠宏大，也難于獲得投資人的青睞。

圖1 綠色協(xié)同勘查系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型Figure 1 Structural model of green cooperative exploration system

2.2 能源巖系多種礦產(chǎn)資源的協(xié)同

實(shí)現(xiàn)協(xié)同勘查，前提是勘查目標(biāo)區(qū)或盆地存在一套巖系或同屬于一個(gè)塊區(qū)或盆地幾套巖系發(fā)育多種礦產(chǎn)。實(shí)踐證明，一個(gè)盆地或塊區(qū)，往往發(fā)育多種礦產(chǎn)，而不是單一礦產(chǎn)，可能是一種為主，其他次之。但這種主次關(guān)系，可能會(huì)隨著理論的創(chuàng)新和對(duì)資源的認(rèn)識(shí)發(fā)生改變，甚至反轉(zhuǎn)。以往針對(duì)單礦種實(shí)施的勘查步驟或方法，也可以在一個(gè)框架內(nèi)實(shí)施相互支持和驗(yàn)證的協(xié)同勘查。前人已經(jīng)提出了多種礦產(chǎn)協(xié)同勘查的理論，如多種能源礦產(chǎn)同盆共存富集成礦( 藏) 體系與協(xié)同勘探[1]，就是針對(duì)盆地具有多種礦產(chǎn)共生、共存富集的特點(diǎn)提出的，突出顯示了礦產(chǎn)地質(zhì)理論的重要性。

綠色協(xié)同勘查的對(duì)象是蘊(yùn)藏于地下深處的礦產(chǎn)資源，是社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)和人類生活需要的源泉。因此，能源巖系礦產(chǎn)資源的協(xié)同是綠色協(xié)同勘查的核心之一。

煤系是能源巖系中最為重要的一類。煤系中蘊(yùn)含多種礦產(chǎn)資源，有固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)和分散元素與分散有機(jī)質(zhì)等多種存在形式，可歸 “四位”，即煤系中礦產(chǎn)在空間關(guān)鍵層位賦存的基本位態(tài)。如固態(tài)礦產(chǎn)、液態(tài)礦產(chǎn)、氣態(tài)礦產(chǎn)、分散性分布的金屬與非金屬礦產(chǎn)等，涉及能源巖系主要成礦層位、可以進(jìn)行全盆地、全區(qū)追蹤對(duì)比的關(guān)鍵層位、層序地層格架中及體系域關(guān)鍵成礦相帶等。

煤系中的固態(tài)礦產(chǎn)資源，包括煤、油頁(yè)巖、黏土礦、鋁土礦、鹽類等。如山東黃縣盆地和黑龍江依蘭盆地古近系煤與油頁(yè)巖共生發(fā)育煤和油頁(yè)巖共生。

煤系中的氣態(tài)礦產(chǎn)，包括煤層氣、煤型氣與致密氣、頁(yè)巖氣，以及常規(guī)油性天然氣等。我國(guó)眾多能源盆地賦存、富集氣態(tài)礦產(chǎn)。如煤型氣藏最為典型的是山西沁水盆地煤層氣開發(fā)、我國(guó)南海煤型天然氣藏等[17]。

煤系中的液態(tài)礦產(chǎn)資源，包括非常規(guī)致密油、煤成油等。

此外，煤系中也蘊(yùn)藏著豐富的金屬、非金屬分散元素礦產(chǎn)，如煤及煤系中的伴生有益元素礦產(chǎn)(如Li礦床、Ga礦床等)和砂巖型鈾礦床等。不同形式賦存于煤系中的這些礦產(chǎn)，是煤系資源結(jié)構(gòu)中重要的礦產(chǎn)資源，而其中大部分屬于潔凈型能源礦產(chǎn)。如2011—2018年由中煤地質(zhì)集團(tuán)有限公司參與實(shí)施的內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯盆地北緣大營(yíng)礦區(qū)、二連盆地陸海地區(qū)煤鈾兼探調(diào)查評(píng)價(jià)示范工程項(xiàng)目中探獲超大型砂巖型鈾礦礦床。煤系巖系與其他巖系礦產(chǎn)的協(xié)同勘查也獲得重要成果，如“煤鈾兼探、戰(zhàn)略轉(zhuǎn)移”就是多種礦產(chǎn)協(xié)同勘查形式之一。

2.3 多種技術(shù)方法的協(xié)同

多種方法技術(shù)協(xié)同是綠色協(xié)同勘查的又一核心構(gòu)件。以往的綜合勘查、協(xié)同勘查多指勘查方法技術(shù)的實(shí)施，典型的如中國(guó)煤炭資源綜合勘查技術(shù)新體系架構(gòu)[18]、多能源礦產(chǎn)協(xié)同勘查理論與技術(shù)體系等[14]?？辈榧夹g(shù)方法涉及鉆探技術(shù)、測(cè)井技術(shù)、重磁電技術(shù)、地震探測(cè)技術(shù)、遙感技術(shù)、化探技術(shù)、實(shí)驗(yàn)測(cè)試分析技術(shù)、地質(zhì)信息綜合技術(shù)和空間信息綜合技術(shù)等。同時(shí)，涉及宏觀技術(shù)、微觀技術(shù)、關(guān)鍵設(shè)備等。地質(zhì)勘查技術(shù)方法的協(xié)同是是協(xié)同勘查的關(guān)鍵思想之一。

2.4 地質(zhì)勘查與生態(tài)環(huán)境的協(xié)同

綠色協(xié)同勘查的最終歸宿是綠色目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。在實(shí)施勘查工程中，始終保持深部勘查與地表系統(tǒng)的完整性、資源勘查與環(huán)境保護(hù)的協(xié)同一致性、生態(tài)修復(fù)與勘查目標(biāo)的統(tǒng)一性。由于資源勘查、開發(fā)造成生態(tài)環(huán)境破壞、人類生活質(zhì)量下降顯然是不可取的。因此，相關(guān)學(xué)者提出了基于綠色發(fā)展理念推進(jìn)地質(zhì)勘查標(biāo)準(zhǔn)化工作的思考與建議[19]，既獲得了社會(huì)和人類生產(chǎn)生活需要的礦產(chǎn)資源，又能保持青山綠水，這是綠色勘探的最終目標(biāo)。

3 結(jié)論與討論

1)地質(zhì)勘查從找礦普查勘探、綜合勘查，到協(xié)同勘查，再到生態(tài)地質(zhì)勘查，雖然勘查理論與技術(shù)方法獲得很大進(jìn)展，但仍有一些問題需要厘清，如綜合勘查與協(xié)同勘查，以及與綠色協(xié)同勘查的關(guān)鍵技術(shù)和理論的差異等。

2)本文使用綠色協(xié)同勘查這個(gè)概念，主要還是突出能源資源勘查的核心作用，綠色是對(duì)勘查的要求，協(xié)同使勘查達(dá)到科學(xué)合理。若用“環(huán)境地質(zhì)勘查”或“生態(tài)地質(zhì)勘查”，似乎主要突出的是環(huán)境和生態(tài)，而淡化了勘查的初始意義。地質(zhì)勘查是引導(dǎo)主體，環(huán)境與生態(tài)是客體，處理好主體，客體才能更加科學(xué)地得到解決。

3)在整理、總結(jié)、分析前人資料的基礎(chǔ)上，提出了構(gòu)建能源巖系多種礦產(chǎn)資源綠色協(xié)同勘查系統(tǒng)框架模型，以期對(duì)深部資源勘查與環(huán)境保護(hù)和諧共進(jìn)起到指導(dǎo)作用。模型主要包括地質(zhì)勘查基礎(chǔ)理論協(xié)同、多種礦產(chǎn)富集及關(guān)鍵層位追蹤協(xié)同、勘查技術(shù)方法協(xié)同和勘查工程實(shí)施與生態(tài)環(huán)境的協(xié)同等。其中勘查理論協(xié)同是基礎(chǔ)、能源多種礦產(chǎn)形成及位態(tài)與勘查技術(shù)方法協(xié)同是核心、綠色協(xié)同勘查達(dá)到資源獲取與人類環(huán)境和諧共進(jìn)是目的。始終保持理論、礦產(chǎn)位態(tài)與技術(shù)與綠色協(xié)同勘查的一致性、科學(xué)性和完整性，是綠色協(xié)同勘查堅(jiān)持的關(guān)鍵思想。同時(shí)還要因地制宜、剖析不同地質(zhì)背景與礦產(chǎn)形成與富集機(jī)制的復(fù)雜性，考慮不同情況的差異性和有限性，及時(shí)汲取新的思路和理論，實(shí)施新的技術(shù)方法，注意協(xié)同的一致性和次序性特點(diǎn)，著力解決綠色協(xié)同勘查出現(xiàn)的問題和有限性，做好工程協(xié)同勘查實(shí)施的先后、主次與互補(bǔ)關(guān)系，做到優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、揚(yáng)長(zhǎng)避短、效益最大化和生態(tài)最優(yōu)化。