有色金属成矿预测教育部重点实验室介绍

上一篇 / 下一篇  2010-10-31 15:02:29

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  有色金属成矿预测教育部重点实验室(Key Laboratory of Metallogenic Prediction of Nonferrous Metals, Ministry of Education)于2008年由教育部批复立项,致力于有色金属成矿预测领域研究。多年来中南大学在地洼成矿学、找矿预测、地球快速探测技术等方面开展广泛的研究,并取得了很好的成绩。重点实验室依托于中南大学地学科学与信息物理学院,在地球探测与信息技术学科(国家重点学科)和矿产普查与勘探学科(湖南省重点学科),及省部级“中国有色金属矿产信息物理工程中心”和省级“湖南省有色资源与地质灾害探查重点实验室”的基础上组建而成。

  有色金属成矿预测教育部重点实验室的研究方向和主要研究内容如下:

  1 成矿过程及定位预测理论与方法

  主要研究内容:

  1)成岩成矿作用:把区域成岩成矿作用的研究与壳体大地构造紧密联系,从壳幔运动的角度探讨成岩成矿作用的机理,探讨构造演化运动与区域成矿作用的内在联系,总结和分析区域成岩成矿作用规律,为有色金属重点找矿区带优选提供方法和理论依据。

  2)成矿过程:开展构造演化动力学和成矿动力学研究,模拟成矿系统的的动力学过程,研究典型有色金属矿床构造变形、能量传输、流体运移、矿质沉淀耦合机制,为有色金属隐伏矿床有效定位预测提供理论支撑。

  3)成矿定位机理:针对不同矿集区背景和成矿系列中不同类型矿床(体),在已有资料的二次开发基础上,充分利用各种新技术新方法提取的有关深部构造和物质组成的各种信息,采用传统的地质综合分析和动力学数值模拟相结合的方法,从成矿系统时空四维演化的角度研究不同类型矿床(体)形成和定位机理。

  4)定位预测理论与方法:应用和深化现代成矿定位预测理论(相似类比、地质异常、综合信息),在研究成矿作用与幔壳地质作用的关系及成矿动力学的基础上,采用现代非线性成矿动力学分析法,综合分析地、物、化、遥成矿信息和找矿信息,结合成矿实验模拟和数值模拟研究成矿的时空演化和分布规律,创建成矿区带—矿田—矿床—隐伏矿体的四级成矿模式,建立针对性的综合找矿勘查模型,为有色资源隐伏矿床(体)定位预测奠定理论基础。

  2 多元成矿信息定量提取及成矿过程数值模拟

  主要研究内容:

  1)成矿信息定量提取:以成矿过程与定位预测理论、多元地质数据集成为基础,以成矿信息提取的三维化、定量化创新为特色,应用空间分析与模拟、非线性统计分析、科学计算可视化等现代技术,探索知识驱动和数据/模型驱动相结合的成矿信息定量提取原理,发展地质三维形态分析、综合地质场模拟、三维成矿空间分析、成矿信息非线性映射等成矿信息定量提取方法及关键技术,实现成矿信息提取与表达的定量化、三维化及可视化,为有色金属成矿规律定量分析和矿产资源定位定量预测奠定技术基础。

  2)成矿过程数值模拟:成矿过程涉及构造变形、热量传递、流体流动、化学反应等多种非线性过程的复杂耦合动力学过程,而数值模拟是用来再现这些实验室不可重复的复杂动力学过程最有力的定量描述工具。在合理构建地质模型的基础上,利用从澳大利亚引进的先进数值模拟平台(FLAC2D/FLAC3D),定量模拟其耦合动力学过程,探讨成矿体系热力驱动、流体运移、应力演变、构造变形、化学反应以及矿质聚集的递进、叠加与耦合效应,从而动态反演复杂的成矿过程。主要开展应力应变分布、体积收缩扩张、岩石变形开裂、脆性韧性转换、聚矿构造体系;热力传导、交换、扩散、对流以及成矿温度场分布;流体运移、扩散、混合、对流循环、流体汇聚、化学反应和物质沉淀;构造变形—热量传递—流体流动—化学反应耦合成矿动力学模型及其耦合成矿过程数值模拟。

  3 深部复杂条件钻进技术

  主要研究内容:

  1)综合钻探技术研究与开发:针对深部复杂条件下钻进技术面临的关键技术难题,开展针对性技术开发和基础性研究,包括复杂条件钻井护壁堵漏技术、特殊地层钻头技术、复杂条件钻进方法优选、难取芯地层取芯工具及技术以及易碎地层防斜纠斜工具及技术,为科学钻探提供基础性理论技术支撑。

  2)深部复杂条件钻探理论研究:在深部复杂条件钻进技术研究的基础上,开展原创性深部复杂条件钻探理论的研究,包括钻探复杂条件分类体系、裂隙岩体渗流模型、深部复杂条件钻进技术集成体系、钻探操作和控制智能化专家系统以及不同地质条件下最优化钻进理论等,为科学钻探提供理论依据。

  4 高精度大测深地球物理探测新技术

  主要研究内容:

  1)地电场理论与观测系统:致力于开展伪随机信号地电场理论及观测系统的研究,在建立三元素自封闭加法群技术和实现均匀广谱伪随机波形的随机编码、发射与接收技术的基础上,解决“矿与非矿异常”快速区分的世界难题,建立以“均匀广谱伪随机电磁理论”为核心的有色金属矿床快速勘查与观测技术体系,为有色资源快速探测提供有效的技术支撑。

  2)弱地球物理信息处理技术:针对深部隐伏矿所对应的弱地球物理探测信息,开展激电井地联合约束随机反演方法、高精度粘弹性介质聚焦成像技术、非线性反演及多次波应用、地震勘探逆散射无速度模型深度成像与速度反演技术以及复杂地形区高精度重磁数据处理技术及解释研究,解决国家有色资源探测重大的地球物理基础性技术难题。

  3)高精度大测深地球物理探测正反演技术:针对目前国内外能够提取有色金属矿床隐伏资源深部断面找矿信息的地球物理高精度大测深方法——TEM(瞬变地磁法)、CSAMT(可控源音频大地电磁测深)和EH-4(高频大地电磁测深),进行三维正反演技术及其相对应的信息提取、处理、成图、解释以及专家系统研究,为深部隐伏矿床和中高山复杂地形矿产资源的勘查与评价提供强有力技术支撑。

  5 三维可视化定位定量综合找矿预测

  主要研究内容:

  1)找矿多元信息集成:针对大型有色金属矿床找矿信息资料异构性(数据种类、格式、时间的差异性)和数据量大的特点,应用数字化采集、GIS系统、数据融合、互操作、UML建模、大型数据库、数据仓库等技术和软件,开展有色金属多元找矿信息的采集、分类、编码、融合、数据建模、数据建库、数据挖掘、数据提取等方法的实验研究,设计开发典型

  矿床的找矿多元信息数据库及其管理与应用平台,实现地质找矿多元信息的集成、分布式存储、异地/跨平台访问、信息综合分析、数据挖掘与主题应用,为有色金属隐伏资源定位定量预测提供有效的数据平台支撑。

  2)找矿信息组合与三维地质建模:以多元找矿地学信息数据库为基础,通过对各种找矿技术探获的多元信息正反演分析、地质模型与找矿信息对比分析、找矿方法技术有效性和有效度的非线性定量评判,研究地、物、化、遥等各类找矿技术获取信息的有效组合,为三维地质建模提供有效的信息支撑;采用三维地学建模(3DGM/GSIS)、正反演等技术,研究“数据支撑-地质模型-信息组合”循环递进型的建模理论,构建有色金属矿床控矿因素、找矿标志集合的三维地质模型,实现矿床的数字化建模与三维可视化表达,为成矿信息有效定量提取和定位定量预测指标构建提供模型支撑。

  3)三维可视化定位定量预测:在成矿过程与定位预测理论的指导下,以多元找矿信息数据库、三维地质模型库为基础,构建矿化空间分布、关键控矿因素、优选找矿标志的三维定量化指标集合,研究各类指标集的非线性空间统计分析方法,建立一套有效的有色金属隐伏矿床(体)三维定位定量预测理论、方法和流程,开发具有精细定量预测结果和准确三维靶区定位功能的预测建模软件系统与预测成果可视化软件系统,开展有色金属矿床三维定位定量预测模型的效果验证与推广实施工作,推动有色金属隐伏矿床(体)预测向立体化、定位化、定量化、可视化、精细化发展。


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