田承盛,張雪亭,蘆文泉,陳喜峰,林文山,吳華英,姚遠,袁波,張宗保
(1.中國地質大學地球科學與資源學院,北京100083;2.青海省國土資源廳,青海西寧810001; 3.中國冶金地質總局礦產資源研究院,北京100025;4.青海省第七地質礦產勘查院,青海西寧810001)
青海東昆侖南坡成礦帶銅鈷礦預測中的主要科技問題
田承盛1,2,張雪亭3,蘆文泉2,陳喜峰3,林文山4,吳華英3,姚遠3,袁波3,張宗保3
(1.中國地質大學地球科學與資源學院,北京100083;2.青海省國土資源廳,青海西寧810001; 3.中國冶金地質總局礦產資源研究院,北京100025;4.青海省第七地質礦產勘查院,青海西寧810001)
青海省東昆侖南坡金銅鉛鋅多金屬成礦帶經歷了漫長而復雜的地質構造演化歷史,產有豐富的金、銅、鉛、鋅、鉬等金屬礦產,但在銅鈷礦預測中仍存在一些關鍵科學問題需進一步研究解決。本文在詳述了區域地層、侵入巖、變質巖、構造、礦產等區域成礦地質背景的基礎上,分析了青海東昆侖南坡成礦帶地質工作程度低、研究程度低、成礦預測的基礎科學問題不清、礦產勘查項目所引用的基礎資料與研究工作所引用的基礎資料明顯不一致和主要礦床類型及預測方向等主要科學技術問題,探討了該成礦帶銅鈷礦產預測現狀與預測思路,從而提出了青海東昆侖南坡成礦帶開展銅鈷礦預測的工作方向。
銅鈷礦成礦預測問題東昆侖南坡青海
Tian Chen-sheng,Zhang Xue-ting,Lu Wen-quan,Chen Xi-feng,Lin Wen-shan,Wu Hua-ying,Yao Yuan,Yuan Bo,Zhang Zong-bao.Major scientific problems in metallogenic prognosis of copper-cobalt deposits in the southern slope metallogenic belt of East Kunlun,Qinghai Province[J].Geology and Exploration,2012,48(5):0940-0946.
青海東昆侖南坡成礦帶成礦地質條件優越,目前已發現駝路溝鈷金礦、督冷溝銅鈷礦和菜園子溝銅礦等中大型礦床。因自然條件差、工作程度較低,應用研究難度大,致使該帶找礦勘查多年來尚未取得突破。近來通過青海地勘基金的支持,作者有幸參與了該帶的找礦研究工作,現就如何擴大該帶的資源遠景、更好地開展礦產預測和勘查工作進行分析。
東昆侖南坡構造成礦帶系夾持于青海東昆侖中央結合帶和東昆侖南緣結合帶之間的狹長區域,向西延入新疆,東于哇洪山-溫泉斷裂(南部為姜路嶺-苦海斷裂)為界與西秦嶺構成礦帶毗連(圖1)。總體上看為板塊構造增生帶(張雪亭等,2007)。
研究區出露地層有古元古代金水口巖群角閃巖相為主的由片麻巖、斜長角山巖、變粒巖、大理巖、麻粒巖等組成的中高級變質巖建造,中新元古代萬保溝群基性火山巖-碳酸鹽巖建造,寒武紀沙松烏拉組陸緣裂谷盆地碎屑-泥質巖建造,奧陶紀納赤臺群洋盆、島弧相蛇綠巖巖塊、鈣堿性拉斑玄武巖及碎屑巖碳酸鹽巖建造,志留紀賽什騰組邊緣前陸盆地磨拉石、鈣堿性火山巖建造,早石炭世哈拉郭勒組陸緣裂陷盆地復成分碎屑巖、鈣堿性火山巖建造,晚石炭-早二疊世浩特洛洼組島弧環境鈣堿性火山巖、碎屑巖碳酸鹽巖建造,晚二疊世格曲組海相磨拉石、鈣堿性火山巖建造,早中三疊世洪水川群弧后前陸盆地粗碎屑巖、鈣堿性火山巖建造、早中三疊世鬧倉堅溝組弧后前陸盆地鈣堿性火山巖建造、碎屑巖碳酸鹽巖建造,中三疊世希里可特組復理石類復理石建造,晚三疊世八寶山組磨拉石建造、鈣堿性火山建造、含煤碎屑巖建造,早中侏羅世羊曲組山間盆地含煤碎屑巖、膏巖建造,漸新世-中新世干柴溝組山麓河湖相含膏巖泥質巖復陸屑及磨拉石建造。其巖性組合及構造環境見表1。

圖1 東昆侖南坡大地構造背景略圖(據張雪亭,2007a)Fig.1 Sketch map of tectonic background of the southern slope metallogenic belt of East Kunlun(after Zhang et al.,2007a)
此外,研究區東部屬于秦(嶺)-昆(侖)構造結合部,以哇洪山-溫泉斷裂為界,西側為東昆侖南坡經典構造區,沉積盆地可能呈近東西向的長條狀分布;東側為宗務隆構造帶和西秦嶺構造帶接壤區域,在該區可能呈北西向延伸。由于斷裂兩側同屬特提斯海域的一部分,其水域相連,結合地帶出現沉積過渡區和相變過渡帶。故此就導致了對該區地層劃分與歸屬的多種方案和構造單元與成礦單元的不一致看法。按照項目專家組意見,研究范圍延至了該分界斷裂的東部地區。所以其地層既包括了經典東昆侖南坡構造地層區,也包括了宗務隆和西秦嶺構造地層區西緣部分,南部阿尼瑪卿構造帶的布青山群也可能卷入其中。
中吾農山群包括土爾根大坂組(CP2t)、果可山組(CP2g)和甘家組(CP2gj)。土爾根大坂組(CP2t)巖石組合為灰色、灰綠色千枚巖、板巖、變石英粗砂巖、變長石石英砂巖夾薄層灰巖、凝灰巖及蝕變中基性火山巖。果可山組(CP2g)為灰白色、深灰色白云巖、鮞狀白云巖、角礫狀白云巖、結晶灰巖,局部夾千枚巖、火山角礫巖、安山玄武巖。甘家組(CP2gj)下部灰-灰綠色長石硬砂巖、長石砂巖、石英砂巖、粉砂巖、粘土質板巖夾灰色礫巖、灰巖;上部灰-深灰色灰質白云巖、白云質灰巖、鮞狀灰巖、生物碎屑灰巖、角礫狀灰巖夾少量粘土板巖,局部地區(切吉水庫一帶)下部夾安山巖、安山凝灰熔巖。總體顯示被動陸緣型的坳拉槽盆地環境。
布青山群分樹維門科組、馬爾爭組,樹維門科組(C2P2s)為灰色、淺玫瑰色細晶灰巖、生物灰巖、礁灰巖、古孔藻粘結灰巖、生物碎屑泥晶灰巖、微晶白云巖夾少量灰色含礫砂巖、石英砂巖,生物非常豐富,屬于島礁環境。馬爾爭組(P2m)為灰綠、深灰色玄武巖、安山巖、流紋巖與灰色千枚巖、灰紫色長石石英砂巖、含礫砂巖、生物灰巖、夾硅質巖,下部火山巖較多,反映為海山-洋島環境。

表1 東昆侖南坡地層出露一覽表Table1 Outcropped strata in the southern slope metallogenic belt of East Kunlun
隆務河組(T1-2l)巖性組合為灰色、深灰色變復成分礫巖、細礫巖、變不等粒含礫凝灰質長石巖屑砂巖、含礫粗砂巖、長石巖屑砂巖、粉砂質泥巖、板巖,底部灰紫、紫紅色粉砂巖、板巖,局部見安山巖、流紋巖,該地層中含石炭紀-二疊紀灰巖、砂巖外來巖塊,屬于弧后前陸盆地。
古浪堤組(T1-2g)為灰色、深灰色粗粒長石石英砂巖、粉砂巖、板巖、炭質板巖夾礫屑灰巖及復成分礫巖透鏡體,屬于弧后前陸盆地。
鄂拉山組(T3e)下部中基性火山巖及碎屑巖,巖性為輝石安山巖、安山巖、玄武安山巖夾凝灰巖、凝灰質板巖、長石砂巖、安山質火山角礫巖、安山質火山集塊巖;中部中酸性火山巖,巖性為灰白、灰綠色英安質熔巖角礫巖、火山集塊角礫巖、英安巖、凝灰巖;上部安山質火山巖,巖性為灰綠色安山質熔巖角礫巖、安山質火山集塊角礫巖、凝灰巖,含植物化石。
研究區侵入巖分布較多,從超基性巖-酸性巖均有,以中酸性巖為主。與成礦關系最為密切的是華力西中酸性侵入巖,尤以巖株與先期碳酸鹽巖接觸時成礦最為有利。
中-酸性巖漿侵入活動分為加里東期、華力西期、印支期、燕山期,以華力西期為主。在各期巖漿演化過程中,對本區斑巖型、熱液型、熱液交代型礦床的形成起著重要作用。該帶成礦條件優越,礦產線索較多。
加里東期以二長花崗巖為主,較集中分布于清水河上游和納赤臺以西,規模都不大,侵位于寒武系、奧陶系、志留系,中、下三疊統不整合于二長花崗巖和鉀長花崗巖之上。
華力西期巖石類型較多,以花崗閃長巖為主,規模較大,多呈巖基產出,其它巖類多以巖株產出。侵位地層同上,呈北西西-東西向展布,見中、下三疊統不整合于二長花崗巖、花崗閃長巖之上,與圍巖接觸處,綠泥石化、硅化較強。
印支-燕山期以火山作用為主,侵入巖出露較少,埃坑地區的花崗斑巖具有較好的代表性,其沿控巖斷裂呈巖珠狀產出,巖石土黃色高嶺土化很強,伴有硅化、絹云母化。埃坑北斑巖原巖蝕變較弱,內部構造裂隙發育,巖石破碎,沿破裂帶高嶺土化明顯,往往形成銅礦化。埃坑南巖體原巖蝕變很強,巖石表面全部發生高嶺土化,其局部破裂帶形成鉬礦化。
區內變質巖發育,中深變質巖為金水口巖群,中淺變質巖包括萬保溝群和納赤臺群,前變質巖分布最廣,是石炭紀-三疊紀地層的主體。與金屬礦化有關的變質礦床尚未發現。
研究區為東昆中和東昆南兩條近東西向巨型斷裂(板塊縫合帶)夾持,構造線主體呈近東西向;呈北西向展布的哇洪山-溫泉斷裂及南部的姜路嶺-溫泉斷裂分布在研究區東緣,并控制了3~4級構造單元,其以東形成構造優選方向不明顯的網格狀構造格局。四者組成研究區的主干構造,常常是區內的控盆、控巖及導礦、運礦構造。其內次級構造及其派生構造發育,增生拼貼及后期推覆作用顯著,具有較典型的活動陸緣型盆地構造組合特點。
(1)昆中斷裂帶
是一個近東西向巨型斷裂分界線,其長度大于1000 km,具控盆、控巖、控礦特點。昆中斷裂構成昆中微陸塊與昆南造山亞帶的分界。斷裂中段清水泉地區發現有較典型的蛇綠巖,該蛇綠巖是早古生代洋殼殘片,具向北俯沖的極性特點。斷裂北側中酸性巖體成帶出現,斷裂以南中酸性巖體分布零星。昆中斷裂具有明顯的長期多期活動特征,其控制了中新元古代地層及古生代地層分界,加里東期發育成縫合線規模,華力西、印支、燕山期均有不同程度活動。
(2)昆南斷裂帶
位于東昆侖南緣,總體呈北西西向展布,沿斷裂帶分布有布青山-德爾尼蛇綠巖帶及串珠狀線性磁異常。其由一系列北西-北西西或東西-北西向斷裂組成,長1000 km。昆南斷裂具有規模大、產狀北傾、延深穩定的區域深大斷裂特征。該斷裂從晚古生代即亦開始活動,并發育成縫合帶規模,至今仍有活動。
(3)哇洪山-溫泉斷裂
沿茶卡西-哇洪山東緣-溫泉一線展布,走向北西,長約200 km,界于東昆侖造山帶與宗務隆山-興海坳拉槽之間,航磁圖上西側為強度較高,大小不等的航磁異常密集區;東側為航磁異常平靜區。該斷裂是一條擠壓逆沖兼右行走滑的斷裂,其影響深度不大,形成于早古生代末期,華力西至印支期活動性增強,形成西隆東坳活動差異的構造分區
(4)姜路嶺-苦海斷裂
為一個大型脆性斷裂與韌性斷裂組合而成的大型剪切變形帶。走向北東,平面上呈反“S”型延展,總體顯示南東傾,傾角中等,為逆沖性質。其形變特征在測區西部苦海-姜路嶺一帶尤為清楚。在乎勒塘-姜路嶺一帶,發育寬度約36 km,各類次生褶皺及變形構造壯觀,也是不同層次構造巖片的疊置拼接帶。
(5)褶皺構造
區內更新世以前的地層,均具不同程度的褶皺變形,褶皺構造不僅發育且類型較多。一般而言,區內褶皺以近東西向為主,具有二重兼并的特點,即變質基底褶皺具有固態流變的復雜形態、前南華紀蓋層褶皺較為開闊。古生代地層及三疊紀地層為造山帶主體,長軸型、線型褶皺發育。其余地層為寬緩褶皺或短軸盆地。由于受強烈的構造作用,褶皺形態保存不完整。
此外,區內北西向、北東向、近南北向次級斷裂構造發育,它們的形成及活動時代與深大斷裂活動及微陸塊運動有關。資料表明,北西向斷裂構造性質以壓性逆沖為主,形成時代較早;北東向、南北向斷裂構造性質以平移走滑為主,形成時代比北西向斷裂構造晚;部分早期斷裂具有韌性剪切帶特點;它們往往是主要儲容礦構造。
研究區已知礦床(點)較多(表2),與銅鈷有關的礦床主要有駝路溝鈷金礦、索拉溝銅多金屬礦、督冷溝銅鈷礦、抗得弄舍金多金屬礦、小南川銅礦點、菜園子溝銅礦、下得波利銅礦點、納赤臺銅礦點、埃坑銅鉬礦、忠陽山銅礦等。主要礦床類型有斑巖型、熱液型、熱液型、熱水沉積型、海相火山巖型等。其主要類型為駝路溝鈷金礦、索拉溝銅多金屬礦、督冷溝銅鈷礦、抗得弄舍金多金屬礦,埃坑銅鉬礦也值得重視。

表2 東昆侖南坡已知主要金屬礦床類型簡表Table2 Major types of metallic ore deposits in the southern slope metallogenic belt of East Kunlun
就銅、鈷而言,研究區主要類型包括熱水沉積型礦床及海相火山巖型,熱液型和斑巖型也是值得重視的類型。駝路溝南礦帶產于早古生代構造片巖中,前人認為礦床類型為沉積-改造型,具弧后盆地的特點。北礦帶產于鏡鐵礦火山角礫巖中。督冷溝銅礦主要產于中新元古代變質火山巖中,受中新元古代海相火山裂谷盆地控制。索拉溝銅礦則產于條帶狀硅質巖中,受三疊紀海陸交互相地層控制。抗得弄舍多金屬礦主要產于重晶石巖、硅質巖中,主礦體受晚古生代地層與三疊紀火山巖地層的破裂不整合面控制。埃坑銅鉬礦產于三疊紀斑巖及其蝕變帶中,受斑巖控制。
從基礎調查工作來看,該區中比例尺區調全部覆蓋,但精度較低,1∶5萬區調僅有部分覆蓋,如開荒地區、鄂拉山地區、羊曲等1∶5萬區調已完成,大格勒溝上游地區已完成礦調,且近期完成的項目普遍研究深度不理想,因此基礎地質調查程度總體較低。
從研究成果(中華人民共和國國土資源部,2007;青海地質礦產局,1991,1997;青海省地質調查院,2000;莫宣學等,2005;孫豐月,1999;吳柏林,2008;楊生德等,2012;伊有昌等,2003;詹發余等,2005;張雪亭等,2007a,2007b;張德全,2000,2008)來看,該區主要開展的項目有:青海國土廳2003年《青海省第三輪成礦遠景區劃研究及找礦靶區預測》,青海地礦局2007始開展的《青海省礦產資源潛力評價》,青海地礦局1993~1997《青海省巖石地層》,青海省地礦局地調院2003~2005年《青海省1∶100萬地質圖及說明書》、《青海省1∶100萬大地構造圖及說明書》(見張雪亭等2007青海省板塊構造研究及青海省區域地質概論)等。其屬于室內大范圍小尺度的綜合性研究項目。這些成果對解決宏觀找礦思路、找礦方向及成礦環境問題起到了很好的作用。《東昆侖元古宙重大地質事件及形成大型、超大型礦床條件研究》、《東昆侖地區綜合找礦預測與突破》、《青海柴達木盆地南北緣鉛鋅鈷金礦床成礦規律研究》基本上也屬于宏觀預測的范疇。《青海省柴南緣與晚三疊世陸相火山活動有關的銅鈷等多金屬礦產資源潛力調查研究》、《青海省駝路溝-督冷溝地區鈷成礦規律及找礦潛力》盡管具有專門性預測的性質,但因人力、課題目標方向、工作思路手段、經費周期等等問題只能開展必要的探討與總結。
總體看,小范圍的專門性內外業相結合的研究,特別是與成礦有關的專門性基礎地質問題研究涉及較少,課題的設置多側重礦產問題,這就導致一些成礦基礎地質問題的遺留和堆積。比如秦昆結合部的晚古生代地層劃分問題,其歸屬有四種意見:分別是阿尼瑪卿帶的布青山群、宗務隆山帶的中吾農山群、浩特洛哇組、一套新地層單位,從而導致與其有關的礦產預測方向不明。盡管我們所依托的地質異常理論仍然是區域預測的主脈,但我們應在長期物化探異常為主導的靶區圈定思路下,深化地質認識,從地質學的視覺開展工作。
從區調圖幅成果分析,該區的1∶20萬資料和1∶5萬成果,由于研究范圍所限,地層的劃分對比研究不夠,也無法把握整個沉積盆地區域空間變化規律問題。其地層的劃分本區特色明顯,更大尺度的延展對比受限。區域預測時,資料不好利用。
從專項基礎研究分析,《青海巖石地層》沒有系統的板塊構造觀作指導,沒有成果圖,未能解決該區的地層清理空間分布問題。《青海省區域地質概論》雖以板塊構造思想為指導,建立了地層的時空格架,但對個別具體的問題缺乏系統的討論研究,也存在說明不詳細等問題。《青海省礦產資源潛力評價》項目的基礎研究部分,由于工作基礎仍沿用了《青海省區域地質概論》的基本框架,無新的野外實地調查資料,其劃分依據缺乏。
所引用的基礎資料明顯不一致
我國的礦產勘查項目,其區域地質礦產圖均是直接引用該區的區調地質(礦產)圖,在此基礎上做進一步草測形成礦區或礦床地質圖,其地層劃分和地質內容均是原區調成果。而大量的研究項目則多應用較新的研究成果資料,與礦產勘查項目的資料基礎不同,造成區域成礦預測的資料基礎不一樣。
從已知礦床的規模和實地調查分析,研究區主要預測類型為駝路溝、埃坑、督冷溝、索拉溝和抗得弄舍五大礦床類型。
駝路溝礦區因軍事禁區等問題不能投入開發,因此其預測的重點應側重區域預測。南礦帶的方向為納赤臺群構造片巖(強變形帶-韌性變形帶)分布區中的脆性斷裂疊加地段;北礦帶其類型與南礦帶差別很大,初步認為其可能與三疊紀島弧火山巖下部潛火山巖的隱爆作用有關。其預測方向為在理清含礦巖系歸屬的基礎上,對三疊紀火山機構可能發育的區段開展預測研究工作。
埃坑銅鉬礦工作程度較低,北礦帶主要受陸內疊覆造山型斑巖體內部的多條斷裂破碎帶控制,南礦帶受規模較大的破碎蝕變帶控制。因此除了礦區內部富集地段的研究預測之外,其外圍同生斑巖體也是主要預測方向。開展礦區蝕變巖填圖、遙感蝕變信息提取是較為有效的方法手段。
督冷溝銅礦床北礦帶正在開發,其礦區深邊部及區域預測均很重要。
索拉溝銅礦床已進入開發階段,除了重視礦床的深邊部預測外,其含礦地層也就是礦體圍巖與已知的地層特點均不同,區域預測方向有待研究。
抗得弄舍礦床正在開展勘查工作,主礦體的控制深度已超過900 m。主要預測方向為控礦斷裂和殘留不整合面的區域走向延伸方向及其平行構造、對應構造帶的對比預測。
此外,受礦業經濟短平快與急功近利思潮的影響,對地質科研項目,特別是地方科研項目的科學實施、科學管理難度加大,對項目實施不利。
礦產預測是地質勘查工作中一項高層次、高難度工作,其要求高、應用性強,為此長期以來一直成為各國、各地區和礦山最為關注和不間斷的研究課題。美國、加拿大、澳大利亞、英國等早在上世紀70年代之后就相繼開展了基于GIS平臺的所謂定量評價工作,我國2007年始開始全國范圍的資源潛力評價項目(國土資源部,2007),力圖趕超世界先進水平。
但是,我們認為目前所有的國家組織的本土全境范圍的成礦預測,仍屬于原定性評價的升級,其先進性在于多S技術的應用,不可能達到定量評價預測的程度,這是由其預測尺度和資料基礎所決定的。真正的定量評價只適用于礦區的深邊部和外圍,我國開展的危機礦山項目具有定量評價的色彩。
我國以往組織的多輪成礦區劃和目前開展的資源潛力評價,其基本技術路線是在劃分成礦遠景區基礎上,通過各成礦單元的潛在資源量估算,解決勘查部署方向和資源家底問題,為制定國家資源戰略規劃提供科學依據。地方政府組織的預測主要目標是勘查選區,為勘查立項服務;對礦區的評價預測則注重解決工程部署和后續開發基地問題,屬于最小評價預測單元。區域性預測評價其預測模型為多要素、多元信息控礦因子示礦標志的集成集合,可變因素多,精準度不高,所提交的靶區范圍較大;礦區的預測模型往往只有1~2個最主要控礦要素,其變化規律清晰,準確度高,可直接部署勘查工程。
本次預測為地方基金項目,為此,我們堅持專家預測思想,主要思路是簡化工作手段、抓住關鍵要素,從實際出發,收集利用最新資料開展勘查選區預測;在無法獲得新資料的前提下,對以往預測資料進行多次開發,通過配合實地調查,開展區域預測和嘗試開展已知礦床的深邊部及外圍預測,力求達到預期效果。
成文過程中得到了青海省地礦局原總工程師任家琪教授,礦床專家張俊太教授,國土資源廳總工程師韓生福教授等專家領導的指導,特此致謝。
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Major Scientific Problems in Metallogenic Prognosis of Copper-Cobalt Deposits in the Southern Slope Metallogenic Belt of East Kunlun,Qinghai Province
TIAN Chen-sheng1,2,ZHANG Xue-ting3,LU Wen-quan2,CHEN Xi-feng3,LIN Wen-shan4,WU Hua-ying3,YAO Yuan3,YUAN Bo3,ZHANG Zong-bao3
(1.School of the EarthSciences and Resource,China University of Geosciences,Beijing100083;2.Land and Resources Department in Qinghai Province,Xining,Qinghai810001;3.Institute of Mineral Resources Research,China Metallurgical Geology Bureau,Beijing100025;4.Seventh Geology and Mineral Survey Institute of Qinghai,Xining,Qinghai810001
The Southern slope metallogenic belt of East Kunlun in Qinghai Province has experienced long and complex geological-tectonic evolution processes,and is abundant in Cu-Au-Pb-Zn-Mo polymetallic mineral resources.However,there are still some key scientific problems to be addressed in metallogenic prediction.Based on the analysis of regional geological background,the main technical problems were summarized as the little geological work,low research degree,unclear basic scientific questions in metallogenic prediction,inconsistent data used in mineral deposit exploration and research work,and poor understanding of the main deposits type and its metallogenic prediction directions.We further discussed the status of metallogenic prediction and method,and proposed the metallogenic prediction direction of copper-cobalt deposits in the Southern slope metallogenic belt,East Kunlun.
copper-cobalt deposits,metallogenic prediction,problems,Southern slope of East Kunlun,Qinghai province
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P618
A
0495-5331(2012)05-0940-7
2012-06-07;
2012-08-26;[責任編輯]郝情情。
本文為青海省地勘基金項目《青海省東昆侖南坡銅鈷礦成礦規律及找礦靶區優選》資助成果。
田承盛(1965年-),男,高級工程師,在讀博士研究生,長期從事地質礦產綜合研究及地勘項目管理和礦床學研究工作。E-mail:tcs2006qh@126.com。