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一、成矿预测基本概念 概念:成矿预测是在科学预测理论的指导下,通过剖析成矿地质条件、深入研究矿化信息(找矿标志)、总结成矿规律,进而圈定不同级别的预测区或三维空间内的找矿靶区的一项综合性工作。
在矿产勘查系统中,成矿预测可视为一个动态的子系统。由于勘查对象——成矿系统的“灰色”特性,决定了找矿信息在一定阶段或一定种类上的“灰色”性。因此,成矿预测必须随地质研究程度的提高及勘查工作的深入而不断地验证、修正已有的认识和结论、不断地提高预测的精度和可靠性,以满足不同的勘查阶段和勘查工作种类的要求。
成矿预测是一项贯穿矿产勘查全过程的工作,即从普查前期开始,直到勘探、矿山开采,都应开展与工作阶段相应的不同要求和不同比例尺的成矿预测工作。
二 控矿因素与找矿标志 一、控矿因素(一)概述控矿因素一般是指控制矿床形成和分布的各种地质因素,如构造、岩浆活动、地层、岩相、古地理、区域地球化学因素、变质因素、岩性、古水文、风化因素等。 一个矿床的形成往往是多种控矿因素共同作用的结果,但针对具体的某一类矿床则控矿因素对成矿的贡献是有主次之分的。例如,内生矿床主要受到岩浆岩、构造的控制,外生矿床则着重与地层、岩相、古地理、构造等有关,变质矿床则主要受到变质因素的制约。控矿因素研究是预测、找矿工作中最基本的工作内容之一。 (二)构造因素分析构造因素是控制矿床形成和分布的重要因素之一。就构造在成矿过程中的作用而言,可以分为导矿、散矿和容矿构造;从构造运动与矿化的时间关系而言,可以分为成矿前、成矿时和成矿后构造,它们对成矿物质的集散起着不同的作用;就构造发育的规模而言,可以分为全球性构造、区域性构造、矿田、矿床、矿体范围的构造。不同级别、不同规模的构造,对成矿起着不同的控制作用,它们分别控制了矿带、矿田、矿床以及矿体的产出和展布(图3-2-1)。
1大地构造对成矿的控制大量的资料表明,大地构造与大范围的成矿区(带)之间有某种固定的联系,大地构造控制了大的成矿带(或成矿区域)的形成和展布。因此大地构造的研究,对指导战略性的区域成矿预测及找矿具有重要意义。由于不同的大地构造学说对地质构造形成发展历史和运动机制的认识不同,因此对成矿的认识也有差异,以下扼要介绍主要大地构造学派有关成矿分析理论: 1)地槽、地台、地洼对成矿的控制 (1)地槽区的控矿和成矿特征 国内外学者在总结大量资料的基础上,认为主要成矿带(巨型)的空间分布,往往与地槽带相一致。并进一步认识到,一定类型的矿带与一定的构造—岩浆带相适应。前苏联学者Ю.А.毕里宾和В.И.斯米尔诺夫将地槽的发展演化和有关成矿作用分为三个主要阶段(表3-2-1)
表3-2-1 地槽发育早、中、晚阶段岩石建造和标型矿床 建造组 | 建 造 | 矿 床 类 型 | 早 阶 段 | 岩浆组 | 海底火山细碧-角斑岩;橄榄岩;辉长岩-纯橄榄岩;斜长花岗岩-正长岩 | Fe和Mn的黄铁矿型硫化物和氧化物矿床 铬铁矿、Os和Ir的岩浆矿床 钛磁铁矿、Pt和Pd的岩浆矿床 Fe和Cu的矽卡岩矿床 | 沉积组 | 碎屑 碳酸盐 鲕绿泥石 硅质 沥青质 | 砾岩,砂岩,粘土 Fe、Mn的氧化物和碳酸盐矿床,磷块岩,石灰岩 Fe和Mn的硅酸盐矿石 Fe和Cu的贫矿石 分散的有机物质,Fe、Cu、Zn、Mo的分散的硫化物,U、V的氧化物 | 中 阶 段 | 岩浆组 | 花岗闪长岩 花岗岩 | 矽卡岩矿床,主要是钨的矽卡岩矿床,Au、Cu和Mn、Pb和Zn的热液矿床 Sn、W、Ta、Li和Be的伟晶岩矿床,钠长石-云英岩矿床和石英共生热液矿床 | 沉积组 | 复理石 可燃有机岩 | 沉积建筑材料;可燃页岩 | 晚 阶 段 | 岩浆组 | 各种成分的小侵入体地表火山 | 深成矿液矿床,主要是硫化物共生组合,复 杂的矽卡岩矿床,火山热液矿床 | 沉积组 | 磨拉石 杂色 含盐 含碳氢化合物 | 沉积建筑材料 Fe、Cu、V、U的沉积-淋积矿床 盐类、石膏的蒸发岩矿床 石油、天然气和煤 |
(据В.И.斯米尔诺夫,1956) ①早期阶段:地槽开始剧烈下沉,中心部分伴随海底火山的强烈喷发,形成细碧角斑岩系、火山—碳酸盐沉积岩系和火山—硅质沉积岩系。典型的矿床是含铜黄铁矿矿床(如苏联乌拉尔和我国祁连山地槽)。继而在地槽边缘地带发生褶皱断裂,沿断裂有基性、超基性岩的侵入,伴随出现Pt、Cr、Cu-Ni和V、Ti磁铁矿矿床。还有派生的斜长花岗岩、正长岩以及Cu-Fe矽卡岩型矿床的形成。
②中期阶段:为主要褶皱阶段,轴部多因花岗岩基的侵入而隆起,边缘相对下降。主要矿床是产于碳酸岩系与花岗岩接触带的矽卡岩型白钨矿,热液型Au、Mo、Pb、Zn矿化。而侵入于硅铝质岩层的花岗岩,则有伟晶岩型和云英岩型、W、Sn、Ta、Li、Be矿的形成。外生矿床则有煤、石油、可燃有机岩的形成。
③晚期阶段:主要褶皱运动结束,逐步向年青地台转化。地槽的边部和接合部断块发育,伴随中酸性小侵入体的侵入,有热液型Sn、Ag、Au、Hg、Sb、As等矿床的形成,此外有与晚期的安山岩—英安岩有关的火山热液矿床的形成。沉积岩为杂色建造(粘土—砂互层),有Fe、Cu、V、U的沉积矿床和膏盐、油、气、煤的沉积矿床出现。最后趋向稳定而过渡为年青的地台。在向地台过渡时有Pb、Zn、萤石、重晶石等低温热液和层控型矿床形成。
需指出的是,这种地槽发展的三阶段成矿模式并不能概括世界上所有地槽区的成矿特征。我国著名地质学家黄汲清教授提出地槽发展的多旋回性的理论,并由此而导致矿化发育的多次叠加理论,应引起深入探索和研究。 (2)地台区的控矿和成矿特征
地台区的成矿,受变质基底、沉积盖层和岩浆活动所控制。
变质基底主要产出各类变质矿床,其中包括沉积变质矿床、火山沉积变质矿床及岩浆变质矿床等,矿种有Fe、Mn、Au、U、Cu、Pb、Zn、Cr、Ni等,还包括混合岩化和花岗岩化及其有关的矿产的形成。其中变质基底中古老的岩层如太古代的绿岩带,蕴藏着丰富的矿产,尤应引起重视。
地台盖层中的矿产以各类沉积矿床具有重要意义。
(3)地洼对成矿的控制
地洼(陈国达教授)与地槽、地台并列为第三大地构造单元,由地槽演化为地台,地台又演化为地洼,它既继承了地台发展的某些特点,又具有本身发展演化的特点,造成成矿物质的多来源,成矿作用的多阶段叠加。我国东部地洼区就存在着地槽型、地台型、地洼型的各种类型铁矿,它们均在同一个构造单元内共生。 2) 板块构造对成矿的控制 20世纪70年代以来,世界上地学界最主要成就之一,就是板块构造学说的发展及其对成矿控制的理论,它成功的运用在斑岩铜矿等矿产的预测方面。 板块构造的基本概念是认为地地球的壳幔可以分为性质不同的三层,即刚性的岩石圈、上地幔和软流圈。在板块不同性质的边界,往往分布不同类型岩石组合和有关矿床(图3-2-2)。板块与成矿关系最主要的是大陆板块边缘成矿理论,它包括增长和消亡两类性质的板块边缘成矿。板块构造对成矿的控制,首先是通过对岩浆活动、沉积作用和变质作用的控制,从而进一步控制矿产的分布。板块构造与成矿关系比较富有成效的研究,是对中生代以后形成的一些矿床,其中俯冲带控矿和与其有关的块状硫化物矿床和斑岩型矿床最为典型。图3-2-2表明了俯冲带构造和与其有关的块状硫化物矿床、斑岩型矿床产出的空间关系。
俯冲带控矿是指消亡(消缩)板块边缘(毕鸟夫带)对成矿的控制。当洋壳板块从中脊分开后,一般是大洋板块向大陆板块俯冲消亡,在俯冲带形成复杂的构造运动和岩浆活动,并伴随多种内生与外生成矿作用,并沿消缩(消亡)板块边缘形成各种矿带。大洋板块向大陆板块之下俯冲有二种情况:一种是直接俯冲到陆壳之下,沿着接触线生成一条深海沟,如南美安底斯山属之,其成矿主要与钙—碱系列岩浆活动有关,并以深成岩浆作用有关的矿床最重要。其总的分带特点为平行海岸线,从西向东依次发育为Fe、Cu(含Au)—Pb、Zn(含Ag)—Sn(含一定距离)三大矿带,但从北美到南美均有不同的变化;另一种是大洋板块与大陆板块相距一定距离俯冲,当它向下俯冲时形成岛弧链。岛弧型板块俯冲带成矿特点主要表现为与火山活动相联系的各种块状硫化物矿床。其中以日本黑矿最为典型。另外,斑岩型Cu-Mo-Au矿床受板块构造的时空控制,具有全球性的广泛一致。在岛弧与大陆之间常有边缘海盆地,如亚洲东部的日本海、鄂霍茨克海等属之,其中有丰富的石油和各种外生沉积矿床。此外,还有一种情况是两个陆壳互相碰撞,形成地缝合线型板块边缘。与地缝合线有关的典型矿床,是超基性岩中的铬铁矿矿床,它们大都集中分布于阿尔卑斯造山带,如我国西藏雅鲁藏布江河谷带即为亚洲与印度两板块的地缝合线。除与超基性岩有关的铬铁矿外,与中酸性岩有关的斑岩型矿化和各种热液矿化在地缝合成型板块边缘也都有一定程度的发育。 2 断裂构造对成矿的控制 断裂构造是地壳中最常见的构造形式之一。①大的断裂构造往往是岩浆和矿液活动的通道,起着既控岩又控矿的作用,②次一级的断裂构造则直接控制了矿床、矿体的产出和分布;③对外生矿产,断裂构造影响到沉积环境及后期的保存、改造条件。图3-2-3是山东胶东地区北东向断裂构造与金矿分布空间关系。
1) 断裂规模、性质与矿化的关系 断裂构造的规模包括断裂沿走向、倾向的延伸距离、下切深度、断距、断裂宽度等。规模大的断裂构造常常是导矿构造,而规模小的断裂构造通常是配矿、容矿的构造。对于延长较大、下切深度达上地幔的深大断裂通常控制了一定区域内的岩浆、沉积建造的发育、矿化类型及矿种组合。 据断裂的力学性质的不同,可分为张性、压性和扭性三大类,三类断裂的成矿特征如表3-2-2所示。 表3-2-2 三类断裂的不同特点的比较表 断裂性质
| 围 岩 受 力 情 况
| 成 矿 特 点
| 张 性
| 围岩处于膨胀状态,孔隙度较高 工
| 结构面不规则状,延深较小,矿液易于通过。温压下降,形成相对开放系统,以充填成矿为主。主要发生在浅部,受控的矿体呈脉状或向下尖灭的透镜状
| 压 性
| 围岩处于压缩状态,孔隙度渗透率都小
| 结构面呈舒缓波状,走向倾向延伸大,有尖灭再现的特点,温压下降慢,形成相对封闭系统,以交代成矿为主。完全压性断裂,对成矿相对不利
| 扭 性
| 兼具张性和压性的特点(压扭接近压性,张扭接近张性),孔隙度渗透率也介于二者之间
| 结构面产状平直,延伸大,有次级断层与主断裂共生,对成矿有利,充填交代作用可成矿
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(据卢作祥等人,1989) 2)断裂活动的时间和期次与矿化的关系 在一个地区往往存在不同时期的断裂构造,而矿化只与其中某一期或几期断裂构造有关。同一条断裂的不同活动期其力学性质可能发生变化,构造的多期活动,可以导致多期矿化的叠加,这些情况在金属矿区极为常见。 成矿前断裂常常具有控岩、控矿的作用。 成矿期断裂是控制矿化富集的主导因素,通常控制了内生矿床的矿体的具体空间产出部位。 成矿后断裂活动常常是使先成矿体破坏错失,并且由于断裂两盘的相对运动,使矿体上升地表遭受剥蚀或深埋地下成为盲矿体。图3-2-4表明甘肃厂坝-李家沟铅锌矿沿北西向地层和构造分布,同时又受北东向断层的限制的明显特征。
3)断裂构造的有利成矿部位 断裂控矿现象极为常见,但成矿毕竟是在断裂中某些局部地段。图3-2-5是翟裕生教授所总结的断裂构造的具体有利成矿部位一般是:
⑴不同方向断裂交叉处,主干断裂与次级断裂交汇处。
⑵断裂产状变化处,在平面上断层走向发生变化、扭曲转弯等处。
⑶断裂中局部圈闭好的部位,台压扭性的下盘,断层泥和蚀变构造岩起圈闭作用。
⑷断裂构造与有利岩层(脉)交汇或其他构造交切处。
3 褶皱构造对成矿的控制 褶皱构造是地壳表层岩石中一种常见的构造形式,其对内生金属矿产,外生的煤、油气等矿产均具有明显的控制作用。 1) 背斜构造 对形成内生矿产比向斜有利,特别地在成矿前及成矿过程中形成的背斜构造,在背斜轴部由于应力集中易形成剥离空间,两翼测产生层间破碎,形成有利于岩浆和矿液运移和充填的构造条件,多见鞍状矿体或似层状矿体产出(图3-2-6)。
图3-2-5 某铁矿鞍状矿体剖面图 (据陈国达,1978) 1-炭质板岩;2-泥质白云岩;3-紫红色矿岩与板岩层;4-铁矿体;5断层 2) 向斜构造 向斜构造对沉积(包括火山沉积)矿床的形成较为重要,有利于沉积作用的进行及成矿物质的集中。世界上大型的风化壳富铁矿床均于向斜构造的中心部位。 4 裂隙构造对成矿的控制 各种节理和劈理,属于小型构造,它们常和断裂褶皱等紧密相伴生。节理与劈理是不同岩性的不同形变,节理常见于脆性岩石,而劈理常见于塑性岩石中。节理裂隙分布很广,对各种脉状矿床的控制尤为重要,如我国赣南部分钨矿即是受节理裂隙控制(图3-2-7),节理带由下而上分为五个脉带,其中下部、中部和上部脉带含矿性最好。
图3-2-7受节理裂隙控制的五个脉带节理是重要的容矿构造,它们在一个地区往往有一定的方向性,成群成组地作为断裂和褶皱配套的伴生构造出现。研究节理的性质、产状、含矿性以及和断裂、褶皱的关系,进行应力场的恢复和力学性质的分析,从而可以指导对盲矿体的预测。因此大量统计分析节理的性质、产状、发育程度、频率及与矿化的时空关系,有着重要意义。 (三)岩浆岩因素分析岩浆活动是地壳运动的主要形式之一,许多内生矿床的形成和分布都不同程度地受岩浆活动因素所控制。预测找矿工作中的岩浆岩因素分析可概括为以下五方面: 1 岩浆岩的成矿专属性岩浆岩的成矿专属性是指一定类型的岩浆建造形成一定类型的矿床,两者存在着专属性的内在联系。 1)岩浆岩类型和岩石化学特征 ⑴基性、超基性岩类 成矿专属性最强,有关的矿产主要有岩浆型Gr-Pt矿床、Cu-Ni硫化物矿床、V-Ti磁铁矿矿床及产于金伯利岩中的金刚石矿床等。 ⑵碱性岩 成矿属性也较强,有关矿化主要是稀有和稀土元素矿床, ⑶中酸性岩 成矿专属性较复杂。范围广,主要有W、Sn、Li、Be、U、Th、Fe、Cu、Pb、Zn等有色金属矿产,稀有、稀土元素矿产和放射性矿产。 2)岩浆岩挥发份和微量元素地球化学特征 ⑴岩浆岩挥发份的研究 岩浆岩内挥发成分F、Cl、B、H2O、CO2等对促使岩浆分异和矿化集中有重要作用,我国个旧含锡花岗岩中F含量与有关的锡矿储量成正比相关,锡矿化好的岩体,含F量大于2000×10-6, ⑵成矿元素及相关微量元素在岩体中的含量 一般认为,岩休中成矿元素的背景含量高是有利于成矿的,可作为岩体含矿性的标志之一。一些指示元素平均值异常亦是这类岩体重要的地球化学特征之一。例如钨锡矿化花岗岩中的Li、Rb、Be等。 2 岩浆岩对成矿的空间控制⑴产于岩浆岩体内部的矿床 这类矿床有:大多数与基性、超基性岩有关的Cr、Pt、Cu、Ni、Ti、V、Fe、等岩浆矿床;碱性岩中的Nb、Ta、Zr、稀土元素等矿床。这类矿床的含矿岩体越大,形成的矿床可能越大。岩体形态以分离完善的岩盆及缓倾斜层状侵入体对成矿更有利。侵入体的底部、分异完善最终形成的残浆冷凝而成的相带最富集矿产。 ⑵产于中酸性岩体的内外接触带及围岩中的矿床 这类矿床包括各类岩浆自交代矿床、伟晶岩矿床、接触交代矿床及与岩浆有关的热液矿床。这类矿床类型及矿种繁多,主要有Sn、W、Li、Be、Fe、Cu、Pb、Zn等有色、稀有金属矿床等。 矿化往往与晚期小侵入体有关,并且常围绕侵入体形成矿化分带:一般在岩体内部或顶部,形成岩浆交代型Nb、Ta、W、Sn矿床;内部接触带形成矽卡岩型或高温热液型W、Sn、Mo、Bi、Be等矿床;再外则形成Cu、Pb、Zn等中温热液矿床;远离岩体有时有Sb、Hg、Au、U等浅成低温热液矿床。图3-2-8是广西龙头山金矿矿区地质图,显然矿体主要分布在岩体的接触带和岩体近外围的裂隙中。
3 岩浆活动对成矿时间的控制⑴不同时代的岩浆活动成矿特点 不同时代的岩浆活动具有不同的成矿特色,从而可划分出不同的成矿期。总的来看,我国不同时代的岩浆活动具有如下成矿特征:①前震旦纪的岩浆活动有关的矿产主要有与火山活动有关的Fe、Cu矿床,绿岩带金矿及部分伟晶岩矿床;②古生代与岩浆活动有关矿化有Cr、Ni、Cu、Pb、Zn等;③中生代及以后大量的中酸性岩浆活动,主要分布于我国东部,形成大量的有色、稀有金属矿床;④新生代仅见Au、Cu、Sn、U等矿化,集中分布于我国西南和东南沿海地区。 ⑵同期岩浆活动的不同阶段,富集的元素及矿化强度也往往有所差异 成矿往往与岩浆分异作用的最后阶段或临近晚阶段有关。 例如华南地区燕山期花岗岩,早期富 W、晚期富 Sn。 4 岩浆活动的物理化学条件 岩浆活动的物理化学条件,主要是由岩浆岩体的形成深度、侵位和冷凝深度,分异程度,内部结构构造和接触带构造等所决定的。这些方面对岩浆岩的成矿有着较大的影响。 前苏联地质学家В.И.斯米尔诺夫总结了各类火成岩建造与矿化成因类型按深度的分布规律,他按岩浆侵位深度分为四个带(图3-2-9):
图3-2-9 火成岩建造—矿床成因类型按生成深度的分布图 (据В.И.斯米尔诺夫,1976) 1)超深成带:地表下10~15km(大洋5~8km),据目前所知,此带只有少数超变质矿床(兰晶石、夕线石、刚玉等); 2)深成带:距地表3~5km至10~15km,此带成分均一,有地槽早期基性超基性岩中Fe、Cr、Pt、Ti岩浆分异矿床、中酸性岩中部分云英岩和矽卡岩矿床; 3)浅成带:深度在1~1.5km至3.5km,此带岩浆成分复杂,各种蚀变及交代作用发育,有与基性岩有关的熔离型Cu、Ni、Ti、Fe矿床,与斜长花岗岩、正长岩伴生的矽卡岩Fe-Cu矿床,以及与晚期小侵入体有关的各类热液型有色、稀有、贵金属(Au)和放射性矿床; 4)近地表带:深度1~1.5km,有碱性岩中稀有碳酸盐矿床,与细碧角斑岩有关的含黄铁矿 矿床,基性和酸性喷出岩有关的Au、Ag、Hg、Cu等火山热液矿床;次火山斑岩型Cu、Mo、Au矿床,以及含金刚石的金伯利岩等 岩浆活动的物理化学条件对成矿的影响还直接表现在岩浆岩形态、大小对成矿的控制方面:一般说来,形态简单、规模较大的基性、超基性岩体有利于形成Cr、Cu-Ni硫化物类的岩浆矿床,特别是岩体形态呈岩盆、岩盘等近似球状体时更易成矿,原因是球体表面积最小、容积最大、散热慢、有利于结晶分异作用的进行,著名的加拿大肖德贝里岩体就呈一岩盘产出;形态复杂、规模较小的中酸性岩体有利于矽卡岩型矿床的形成,特别是岩体形态变化大、规模小于10km2时更易成矿,原因在于岩体和围岩接触面积相对较大,有利于接触交代作用的充分进行。 5 岩浆岩与矿产的成因联系分析正确的判断已知的岩浆岩与已知的矿产之间的成因联系对一定地区范围内的进一步预测找矿工作具有重要的指导作用。在各类岩浆岩中,基性超基性岩以及碱性岩的成矿专属性较强,岩体和矿产的成因关系比较明确,但中酸性岩类与矿产的成因联系则比较复杂,在实际工作中难以正确判定,许多以前被认为属于岩浆岩成因的矿床,近些年来经研究证实,属于层控矿床或多因复成矿床。例如内蒙白云鄂博的铁—稀土—铌矿床,自20世纪初以来,一直认为是内生成因的,50年代,前苏联学者进一步认为是特种高温热液矿床,1976年陈国达研究认为属多因复成矿床;湖南香花岭锡多金属矿,经研究也属于多因复成层控矿床。这类实例不胜枚举。卢作祥和范永香等(1989)认为下列几方面可以作为岩浆岩与矿产成因联系的类比准则: (1)一定的矿床和矿床类型与一定的岩浆建造空间关系密切,表现为矿床和岩体受同一局部构造(矿田的或矿床的)所控制; (2)矿床和岩体形成的地质时代接近,矿床与岩体同时或者稍晚形成; (3)岩浆岩体对矿床具有特定的专属性或专属性较强;两者有相似的地球化学特点(表现在组成矿物、成矿元素和微量元素等);一定的矿石建造产于一定的岩浆岩建造中;矿石中所含矿物在岩石中呈造岩矿物或副矿物存在;造岩矿物与矿石矿物中某些微量元素相同; (4)矿化围绕岩体呈带状分带(水平及垂直分带),包括矿床类型、矿化类型、结构构造、成矿温度、矿物包裹体特征诸方面的递变。 (5)矿床规模和分布与岩体顶面形态和大小有某种依从关系。矿床类型、成矿元素、矿物共生组合与岩体形成深度存在一定的联系。 总之,岩浆岩与矿产的成因联系反映在两者的时间、空间、物质成分和成矿专属性等诸方面。 6 岩浆岩被剥蚀程度的研究岩浆岩被剥蚀程度影响到与其有关的矿床形成后的保存条件。一般来说,岩浆岩被剥蚀程度与矿床的保存程度成反比,即岩体剥蚀程度越高,则发现矿床的可能性越小。但具体到不同类型的岩浆岩,岩体的剥蚀程度对矿床的找寻则有着不同的影响:对基性、超基性岩体,由于与其有关的岩浆矿床通常位于岩体的偏下部位,当岩体经受一定程度的剥蚀时,各种矿化显示增多、物化探异常增强,这种情况下对找矿反而有利。对于中酸性侵入体,由于与其有关的各种岩浆期后矿床分布于岩体的顶部及其附近围岩中,岩体的剥蚀程度对矿床的保存具有较大的影响:当剥蚀程度较低,未及岩体顶部时,围岩的蚀变现象及脉岩分布区可作为找寻Pb、Zn、Hg、Sb等中低温矿床的标志及有希望的地区;当剥蚀程度中等,刚刚达到岩体顶部,侵入体呈岛状出露,各种蚀变较强时,是找寻各种热液矿床和矽卡岩矿床很有希望的地区;当剥蚀程度很高、中酸性岩体大面积出露时,对找矿一般不利,因为在成因上与该岩体有关的矿床数量将大为减少。但是,当侵入体为多次侵入的复式岩体时,情况更为复杂,要针对具体情况进行深入的研究工作。岩体被剥蚀深度的确定,主要根据岩体本身的产出地质特征、岩体形态、岩相变化、捕虏体分布、岩石化学、地球化学(一些特征元素的含量变化及其有关元素比例的变化如Nb/V、K/Na、Zn/Pb等)、副矿物的分布、蚀变强弱及组合等特征综合分析而定。 (四) 地层、岩相、古地理因素地层、岩相、古地理因素对各种外生矿产及部分的内生矿产都具有明显的控制作用。 1 地层因素地层是指一定时代、具有一定岩相特征的沉积物。地层控矿表现在地层层位(时代)和地层岩性俩方面。 ⑴地层层位(时代)对成矿的控制 外生矿床常形成于一定时代的地层中,呈现出外生矿床在时间上不均匀分布特征。例如,外生铁矿虽然几乎每个时代都有,但最有意义的是前寒武纪地层,其储量占世界铁矿储量的60%以上,前寒武纪和第三纪地层还集中了全世界锰矿储量量的50%以上, 叶连俊(1976)认为我国沉积矿床可以划分为4个成矿期,在每个成矿期中主要沉积矿床形成规律的成矿序列(图3-2-10),自老而新大致以Fe→Mn→P→Al→煤→Cu→盐类顺序出现。成矿的周期性,明显地反映了气候条件的规律演变,大致反映了从温湿的气候条件向干燥气候条件演化。即从Fe、Mn、P、Al、煤到铜、盐类沉积矿床形面而告终。另一方面,这一序列也反映了与地壳运动和海水进退的密切关系。即Fe、Mn、P等形成于海侵阶段,形成以海相为主的沉积矿床,而Al、煤、Cu、盐类矿床则常形成于海退阶段,形成以陆相沉积为主要矿床。
图3-2-10 中国沉积矿床成矿时代(据叶连俊,1976) ⑵地层岩性对成矿的控制 对于外生矿床而言,由于地层与矿床两者之间具有共同的物质来源和共同的沉积环境,因而外生矿床常与一定的沉积组合共生。 对风化矿床和砂矿床其形成都必须在具有以提供矿质来源的一定岩石类型基础上,由于有利的气候和地貌条件,才使有用矿物和元素富集, 对于层控矿床,一定岩性的地层为层控矿床提供了部分或全部成矿物质来源,这些岩性层现在常称为矿源层。 2 岩相古地理因素 ⑴岩相标志反映当时的海陆分布、海水深浅、海水进退方向等及有关沉积矿产的空间分布、特征。 其基本规律是:主要外生矿产均分布在沉积区和剥蚀区的中间地带(古陆的边缘、滨海、浅海、泻湖、三角洲等),如我国震旦纪下部的宣龙式沉积铁矿和瓦房子锰矿主要分布于内蒙古地轴的南缘[图3-2-11.a];中南地区泥盆系析宁乡式沉积铁矿主要产于江南古陆的边缘[图3-2-11.b]。 图3-2-11 我国沉积铁矿形成的古地理位置示意图(据侯德义,1984,略改) (a)—北方震旦纪宣龙式铁矿; (b)—南方泥盆纪宁乡式铁矿 1—古陆界线; 2—碎屑沉积区; 3—泥质沉积区; 4—碳酸盐沉积区; 5—铁矿 ⑵主要的外生沉积矿床的形成可分海侵和海退两个序列。 海侵阶段形成的矿床有Fe、Mn、P等,多分布于海侵岩系底部;海退阶段形成的矿床有铜和膏盐等。 ⑶各种外生矿床受特定的古地理环境控制。 其中Fe、Mn、P、Al主要形成在温湿气候下的古陆边缘、滨海、浅海地带和淡水湖泊中;膏盐矿床(包括石膏、岩盐、钾盐、硼砂、天然碱等)形成于干旱气候条件下的古内陆盐湖和泻湖;煤形成于潮湿气候条件下的内陆盆地和滨海沼泽;含铜砂页岩和油气矿产则形成于三角洲和内陆大型盆地;古河谷、阶地、海滨以及部分坡积和冲积层是各类砂矿形成的有利场所,重要的砂矿床有金、铂、锆英石、铌钽、钨、锡、钛铁矿、金刚石等;炎热潮湿气候及地形平缓条件,是风化淋滤矿床和风化壳矿床形成的有利环境。 ⑷受沉积岩相、古地理的控制,许多沉积矿床常形成特有的相变分带。 例如沉积铁、锰矿床的相变分带,一般由海岸→大陆斜坡,可分为三个相带:①高价铁锰氧化物相,形成于古海水波动面之下,充分氧化环境,以高价铁锰氧化物和氢氧化物主为,如赤铁矿、褐铁矿、软锰矿、硬锰矿等;②低价氧化物及硅酸盐相,在浅海环境及不充分氧化条件下,形成鲕绿泥石和菱铁矿,以及水锰矿和蛋白石等;③碳酸盐及硫化物相,在浅海至陆棚地带,含氧不足趋向还原环境中,形成含铁碳酸盐、菱锰矿、黄铁矿、白铁矿、含锰黄铁矿及含锰方解石等(图3-2-12)。上述相变分带在预测找矿中的指导意义在于当首先发现了某一相带时,应该考虑到其它相带可能出现的方向和位置。有时开始发现的可能不一定具有多少工业意义,但却可导致其后更重要的发现。如第二次世界大战期间,А.Г.别捷赫琴在奇阿图拉进行锰矿勘查时,首先发现了菱锰矿,然后据相变规律向海岸方向找到了含锰更高的水锰矿床和软锰矿相带。 (五)区域地球化学因素区域地球化学因素是控制内、外生成矿的重要因素,图3-2-13反映了我国金的地球化学块体分布图,其中几个重要的异常高值区和重要的金矿分布区吻合较好。
区域地球化学特征是指一定区域中化学元素的分布和分配情况,以及迁集活动历史。与成矿预测和矿床普查直接有关的区域地球化学因素分析,应特别重视以下三个方面。
1元素的丰度
化学元素在地壳各个部分分布是不均匀的,表现在某一元素或一组元素在某一地区或某个地质体中相对集中。构成特定的地球化学区(又称地球化学省)。
为了研究一个地区的元素丰度和划分不同的地球化学区,需要系统的区域化探资料。据元素含量的变化,从正常场→低异常区→高异常区→浓集中心→工业矿化,分析元素多阶段逐步富集的趋势,直接地指出找矿远景区。
2 元素分布的区域性
元素分布具区域性特点,往往一些元素集中于这个区域,另一些元素集中于另一区域,这与区域地质构造特点和地质发展历史密切相关,众所周知,在我国南岭地区有大量花岗岩分布,集中了大量的W、Sn、Be、Li、Nb、Ta等矿床;而到湘中湘南一带,酸性侵入体侵入于巨厚碳酸盐岩中,形成W、Sn、Pb、Zn等元素的富集;
3 元素的共生组合与分带
元素的迁移富集常常是成群出现,表现为特定的共生组合规律和分带特征,这在找矿预测、矿床综合评价、确定矿化标志、化探选择指示元素等方面都有重要意义。
如内生成矿过程中,与基性、超基性等有关的是Cr、Ni、Co、Pt、V、Ti等经常共生;与中酸性岩活动有关的则是W、Sn、Mo、Bi、Li、Be、Nb、Ta、Fe、Cu、Pb、Zn等元素经常共生。图3-2-14反映了成矿花岗岩从岩体到外围接触带元素由高温向低温分带的空间特征。 (六)变质作用因素与变质作用有关的矿产具有相当大的工业经济意义。因此在变质岩系分布的和受变质作用影响的地区进行矿产勘查,必须注意变质条件的研究。与区域变质作用有关的受变质矿床主要是受变质前原生矿床的形成条件所控制。因此对变质岩原岩的恢复及变质前的矿床形成的各种成矿地质条件(如地层、岩相—古地理、构造或岩浆岩等)的分析研究是必不可少的。此外,区域变质作用使矿床发生变化,因而也需要对变质条件进行分析。变成矿床是经受区域变质作用才形成的矿床。因此变质作用、变质相就决定了变成矿床的富集和分布规律。为寻找这类矿床必需在恢复原岩的条件下,深入地研究变质程度、变质作用和变质相。矿床总是分布在特定的变质相中,并与它们有成因联系。影响变质作用及与之有关的成矿作用的主要因素是温度、压力和具化学活动性的流体。要注意这些因素在各个不同地区的区域变质作用、混合岩化和花岗岩化中所起的作用。由于这些作用的结果,一方面形成了一系列的含矿变质建造,另一方面也决定了变质程度的深浅、变质相带和变质矿床的类型和分布。因此分析变质条件应注意以下三方面:
1)以岩石学、岩石化学、地球化学和变质作用研究为基础,恢复原岩类型及其建造类型,查明变质建造的含矿特征和有用组份的原始分布,从而可以深入掌握变质矿床的分布规律。例如对变质火山岩系中的黄铁矿型铜矿床的含矿岩系研究,恢复其原岩类型和建造为一套特殊的火山沉积岩,即细碧岩—石英角斑岩及相应成分的凝灰岩互层。这样就可确定其海底喷发的成因,而矿床的形成与火山岩基部硫质喷气孔活动有关。进一步再根据其变质深浅可确定其所属类型。同时结合分析其所处大地构造位置的特征,便可较快地查明其原岩和矿产分布规律。例如国内外许多变质的细碧角斑岩系中的含铜黄铁矿床分布规律都有许多共同特征。
2)分析区域变质程度,划分变质相带。一般来说浅变质区,主要是形成受变质矿床。深变质区往往形成变成矿床,它们还往往与混合岩化作用和变质热液作用有关。例如我国东北前震旦纪绿片岩相和含铁建造中的富铁矿。对于多数矿床来说,随着区域变质作用的加强,元素组份的重新组合和矿物重结晶,矿石质量向好的方向发展。例如结晶程度差的磷矿,经区域变质可以变成易选的磷灰石晶体。铁矿经区域变质晶体加大后,也利于磁选等等。总之详细划分变质相,可以预测在不同相带内可能具有的各种不同类型矿床。
3)总结含矿变质建造及有关的变质矿床:前苏联地质学家将在时、空上彼此密切联系的各种岩石天然组合称为建造,包括岩浆建造、沉积建造、变质建造等。其中变质建造是指一定的构造发展阶段变质岩石的天然组合。不同的变质建造往往具有不同的变质矿床,构成所谓的含矿变质建造。在变质因素的成矿分析中,要注意总结和发现新的含矿变质建造。已知主要的含矿变质建造有下列几类:
- (1)含铁变质建造:有基鲁那型,是产于变粒岩中的磁铁矿—磷灰石型;鞍山型,与绿片岩
相有关,属磁铁石英岩型;大红山型,属变钠长岩型铁铜矿床;还有哈姆斯利型碧玉磁铁石英岩等。 - (2)含硫化物变质建造:有黄铁矿型铜矿(白银厂型),产于变质火山岩中;黝铜矿型(挪威),产于黑云母片岩或片麻岩中;铅锌多金属型(澳大利亚布罗肯山),产于变质火山岩中。
- (3)含磷变质建造:有含磷金云母—透辉石型,产于片麻岩中(黑龙江、内蒙);含磷变质白云母型,产于片岩,白云岩、大理岩建造中(如海州磷矿)。
- (4)含硼、钠长石型变粒岩建造:有电气石变粒岩型和钠长石变粒岩型两类。
- (5)含金-铀变质砾岩建造:有著名的南非维特型,产于云母片岩—石英岩系中。
- (6)富铝变质建造:如河北灵。
(七)人为因素人为因素对人工矿床的形成起着重要的控制作用。随着人工矿床概念的普及及其在矿业可持续发展中的重要地位的确立,对控制人工矿床形成的人为因素的研究也正被人们逐渐所重视。所谓人为因素是指有利于人工矿床形成的全部人类活动。由于人工矿床主要是在技术经济相对落后的年代里人类进行矿业生产活动时所遗留下来的废弃堆积物,如选矿尾砂或采矿的废石等,因此人类活动的时间长短及当时进行矿业生产时的科学技术水平高低对人工矿床的规模及价值都有着较大的影响。一般说来,人类活动的时间越长、当时所依赖的科学技术水平越高则形成的人工矿床规模越大。但当时的科学技术水平越高,形成的人工矿床的价值则相对较小。以金矿为例,早期采用单一的机械分选(重选)所抛弃的尾砂含金可达n~n×10-6、而现今采用氰化法的尾砂含金仅0.n×10-6。对于一些经历了长期的尾砂、废石堆放而形成的人工矿床,因科学技术水平的不断提高,特别是选矿技术的不断改进和更新,人工矿床中的有用组份的含量从下部—上部常具有由高—低的变化及可利用的有用组分的种类常具有多—少的变化。总的来看,人为因素的研究程度目前非常有限,但随着人工矿床的逐步开发,人为因素的研究水平将会不断提高。
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二、找矿标志 找矿标志是指能够直接和间接地指示矿床的存在或可能存在的一切现象和线索。找矿标志按其与矿化的联系一般可分为直接找矿标志和间接找矿标志,前者如矿体露头、铁帽、矿砾、有用矿特重砂、采矿遗迹,后者如蚀变围岩、特殊颜色的岩石、特殊地形、特殊地名、地球物理异常等。 ㈠地质标志1 矿产露头 矿产露头可以直接指示矿产的种类、可能的规模大小、存在的空间位置及产出特征等,是最重要的找矿标志。由于矿产露头在地表常经受风化作用改造,因此据其经受风化作用改造的程度,可分为原生露头和氧化露头两类。 原生露头是指出露在地表,但未经或经微弱的风化作用改造的矿化露头。其矿石的物质成分和结构构造基本保持原来状态。一般来说,物理化学性质稳定,矿石和脉石较坚硬的矿体在地表易保存其原生露头。例如鞍山式含铁石英岩,其矿石矿物和脉石矿物基本上全是氧化物:磁铁矿、赤铁矿、石英等,因此不会再氧化,至多磁铁矿氧化为赤铁矿,故地表露头基本上反映深部矿体的特征。此外,铝土矿、含金石英脉,各种钨、锡石英脉型矿体和矿脉在地表同样稳定,其中主要矿物皆为氧化物。这类露头一般能形成突起的正地形,易于发现,并且还可以根据野外肉眼观察鉴定确定其矿床类型,目估矿石的有用矿物百分含量,初步评定矿石质量。 多数的矿体的露头,在地表均遭受不同程度的氧化,使矿体的矿物成分、矿石结构发生不同程度的破坏和变化,这种露头称之为矿体的氧化露头。在对金属氧化露头的野外评价中,要注意寻找残留的原生矿物以判断原生矿的种类及质量,另外也可以据次生矿物特征判断原生矿的特征(表3-2-3)。 表3-2-3 某些矿床氧露头常见次生矿物及其颜色特征表 矿种
| 原生矿物
| 次生矿物
| 次生矿物颜色特征
| 铜
| 黄铜矿、斑铜矿、黝铜矿等
| 孔雀石
| 翠绿色
| 硅孔雀石
| 绿色
| 蓝铜矿
| 蓝色
| 赤铜矿
| 红色—铅灰色
| 黑铜矿
| 黑色
| 锌
| 闪锌矿
| 菱锌矿
| 灰色或浅灰褐色;白色、浅蓝色或无色(不含铁的)
| 异极矿
| 黄褐色或无色 绿色(有氧化锰混入)
| 铅
| 方铅矿
| 白铅矿
| 白色及浅灰、浅褐色
| 硫酸铅矿
| 浅黄色、褐色
| 磷氯铅矿
| 深浅不一的绿色、黄色及褐色
| 镍
| 针镍矿、镍黄铁矿、红砷镍矿
| 镍华
| 苹果绿色
| 砷
| 毒砂
| 臭葱石
| 葱绿色、白色
| 锑
| 辉锑矿
| 锑华
| 淡黄色
| 钼
| 辉钼矿
| 钼华
| 姜黄色
| 钨
| 黑钨矿、金钨矿
| 钨华
| 姜黄色
| 硫
| 黄铁矿、磁黄铁矿
| 褐铁矿
| 黄褐色—砖红色
| 锰
| 菱锰矿
| 软锰矿、水锰矿、硬锰矿
| 黑色
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(据长春地质学院找矿教研室编,1979,找矿方法) 金属硫化物矿体的氧化露头最终常在地表形成所谓的“铁帽”。铁帽是指各种金属硫化物矿床经受较为彻底的氧化、风化作用改造后,在地表形成的以Fe、Mn氧化物和氢氧化物为主及硅质、粘土质混杂的帽状堆积物。铁帽是寻找金属硫化物矿床的重要标志。国内外许多有色金属矿床就是据铁帽发现的,如果铁帽规模巨大,还可作铁矿开采。在预测找矿工作中对铁帽首先须区分是硫化物矿床形成的真铁帽或是由富铁质岩石和菱铁矿氧化而成的假铁帽,其次对铁帽要进一步判断其原生矿的具体种类和矿床类型。 2 近矿围岩蚀变 在内生成矿作用过程中,矿体围岩在热液作用下常发生矿物成分、化学组分及物理性质等诸方面的变化,即围岩蚀变。由于蚀变岩石的分布范围比矿体大,容易被发现,更为重要的是蚀变围岩常常比矿体先暴露于地表,因而可以指示盲矿体的可能存在和分布范围(图3-2-15)。
图3-2-15 圣马纽埃—卡拉马祖圆心状蚀变—矿化带略图 (据J.D.劳维尔等,1970) (a)—蚀变分带略图; (b)—矿化分带略图; (c)—硫化物产状分布图 围岩的性质和热液的性质是影响蚀变种类的主要因素。不同的蚀变种类常对应一定的矿产种类,主要的围岩蚀变类型及其有关矿产如表3-2-4所列。 表3-2-4 主要围岩蚀变类型及其有关矿产表 含矿 溶夜 温度
| 围岩蚀变类型
| 围 岩 条 件
| 矿产种类
| 岩沉积岩和变质
| 岩 浆 岩
| 碳酸盐类
| 硅酸质
| 超基性基性
| 中性
| 酸性
| 金 属
| 非金属
| 气化—高温热液
| 云英岩化
|
| ++
| | | +++
| 钨、锡、钼、铋
| 金云母
| 钠长石化
|
|
|
|
| +++
| 铌、铍、铌、钽
|
| 矽卡岩化
| +++
|
|
| ++
| ++
| 铁、铜、铅、锌、钼、锡、钨
|
| 方柱石化
| ++
|
|
|
| ++
|
|
| 电气石化
|
|
|
|
| ++
| 锡
|
| 中低温热液
| 次生石英岩化
| ++
|
|
| ++
| +++ | 铜、钼、金
| 明矾石,叶蜡石
| 黄铁绢英岩化
|
|
|
|
| +++
| 金、铜、铅、锌
|
| 硅化
|
| ++
|
| ++
| ++
| 铜、金、汞、锑
|
| 绢云母化
|
| +++
|
| ++
| +++
| 铜、钼、金、铅、锌、砷
|
| 绿泥石化
|
| ++
| ++
| +++
| +
| 金、铜、铅、锌、锡、铬
|
| 蛇纹石化
| ++
|
| +++
|
|
| 铬
| 石棉
| 碳酸盐化
|
| ++
| +++
| ++
| +
| 金、铜、铅锌、铌钽、稀土
|
| 青盘岩化
|
| +
| + +
| +++
|
| 金、银、砷、锑
|
| 滑石菱镁岩化
|
|
|
|
|
| 镍、钴
| 滑石
| 重晶石化
| ++
| |
|
|
| 铅、锌
| 重晶石
|
(据侯德义等人,1984) 注:+++最常见,++常见,+少见 3 矿物学标志 矿物学标志是指能够为预测找矿工作提供信息的矿物特征。它包括了特殊种类的矿物和矿物标型两方面的内容。前者已形成了传统的重砂找矿方法。后者是近20年来随着现代测试技术水平的提高,使大量存在于矿物中的地质找矿信息能得以充分揭示而逐步发展起来的,并取得了较大的进展,目前已形成矿物学的分枝学科——找矿矿物学。 矿物标型是指同种矿物因生成条件的不同而在物理、化学特征方面所表现出的差异性。通过矿物标型特征研究可以提供以下方面的找矿信息: 1)对地质体进行含矿性评价。利用矿物标型可以较简捷地判断地质体是否有矿。例如,金伯利岩中的紫色镁铝榴石含Cr2O3≥2.5%时,可以判断该岩体为含金刚石的成矿岩体;铬尖晶石中的FeO>22%,其所在的超基性岩体通常具铂、钯矿化;再如金矿床中石英呈烟灰色时,其所在的石英脉含金性一般较好。 2)指示可能发现的矿化类型及具体矿种。预测工作区发育的可能矿化类型,在评价矿点和圈定预测远景区时具有重要意义。如不同成因类型矿床中的磁铁矿,其化学组分差别很大,与基性超基性岩有关的岩浆矿床中,磁铁矿一般含TiO2很高,而其它类型的则含TiO2很低。同一矿床从早期到晚期也呈现规律性变化。从锡石的标型特征(晶形和含微量元素)可以区分伟晶岩型、石英脉型、锡石硫化物型等不同类型的矿化。 利用矿物标型特征和矿物共生组合特点,可以提供更好的矿床类型信息。如含锌尖晶石作为多金属矿床出现的标志;电气石的标型变化作为不同成因的锡石矿床的标志。伟晶岩中玫瑰色和紫色矿物(云母、电气石、绿柱石等)的出现是锂、铯矿化的标志;花岗岩中绿色天河石、褐绿色锂云母的出现,说明可能有锂矿化的存在;在变质岩地区见蓝晶石、石榴石、是含云母伟晶岩存在的标志。 3)反映成矿的物理、化学条件。目前在大比例尺成矿预测及生产矿区的“探边摸底”找矿作中应用较多。利用矿物标型特征的空间变化,推测矿物形成时的物、化条件及空间变化特征,进行矿床分带,指导盲矿找寻。如在反映成矿温度方面,锡石从高温→低温,晶形由简单的四方双锥→四方双锥及短柱状→长柱状、针状;闪锌矿从高温→低温,含铁量由高→低、颜色由黑→淡黄。王燕(1979)在胶东玲珑金矿对第一阶段石英进行系统的测温,绘制出温度梯度等值线图(图3-2-16),清楚地反映了多渠道的矿液是从北东深部向南西方向斜向运移的,从而较好的指导了深部矿体的找寻工作。 二)地球化学标志地球化学标志主要是指各种地球化学分散晕,它们是围绕矿体周围的某些元素的局部高含量带。这些分散晕据调查介质的不同可分为原生晕、次生晕(分散流、水晕、气晕、生物晕)等。图3-2-17反映了铜峪沟矿区Cu、Pb、Zn、Ag、Sn元素的地球化学异常分布特征。
从研究、分析地球化学元素的途径入手而达到提取找矿标志的目的,目前已形成了较为成熟的各种专门性的地球化学找矿方法。通过化探方法所圈出的各种分散晕常称之为化探异常,其在找矿中的应用及评价详见找矿方法一节。 地球化学标志在金属、能源矿产勘查工作中应用非常广泛,与其它找矿标志相比,具有其独特的优点:
- 首先是找矿深度大,是找寻各类矿产、特别是盲矿床的重要标志,找矿深度可以达到百米甚至数百米;
- 其次,应用于指导找矿比较简便,利用不同级别、种类的化探异内的主要异常及其形态展布,反映主要成矿带和矿化集中区或主要矿源层的展布以及主要控矿因素与矿化的内在联系,从而有助于提高勘查人员的识别能力,为评价区域总的成矿前景和矿产潜力指明方向;
- 另外,地球化学标志是发现新类型矿床及难识别矿床的唯一途径或重要途径。对于以成矿元素作指示元素而圈定的地化异常是一种直接的找矿标志;其不同级别的地化异常反映了成矿元素逐步地富集趋势,在找矿工作中从正常场→低异常区→高异常区→浓集中心→工业矿床,可以直接进行矿产的勘查与评价工作。因此,一些新类型的金属矿产就是通过对不同级别的化探异常的逐步评价而发现的。这方面比较典型的如卡林型金矿床和红土型金矿床的发现及勘查评价工作。
- 最后需指出的是,地球化学的内涵丰富,获取途径之多也是其一大特点。地球化学异常除了上述的以众多的成矿元素作为指示元素外,还可以根据与成矿元素具相关联系的非成矿元素作为指示元素进行异常的提取及评价工作,例如在金矿的勘查工作中常选用Cu、Pb、Zn、As、Sb、Hg等元素作为指示元素。在异常的获取途径方面可以是从基岩中提取的原生晕,也可以是从水、土壤、空气、生物中提取的次生晕。目前,地球化学标志正在向非
(三)地球物理标志
地球物理标志主要是指各类物探异常,如磁异常、电性异常、放射性异常等。地球物理标志对各种金属矿产、能源矿产的勘查工作具有广泛的指示作用,其主要反映地表以下至深部的矿化信息,对地表以下的地质体具有“透视”的功能,因而是预测、找寻盲矿体(床)的重要途径之一。物探异常的实质是反映地质体的物性差异。因此,地球物理标志是一种间接的找矿标志,其本身往往具有多解性。另外,物探异常的强度受地质体的埋深大小及地形地貌特征影响较大。在应用地球物理标志时,必须结合地质、地貌等多方面的具体特征进行分析,以求对物探异常所反映的信息做出正确的解释。图3-2-18显示出一幅视电阻率的等值线图它是根据以100m电极距用激发激化测量过的同一地区取得的读数作出的,矿体的轮廓重叠在电阻率的异常分布图上,低阻异常与矿体的已知位置和近地表的轮廓重合。
(四)生物标志生物的生存状况受环境条件影响较大,一些特殊的生物的存在可以在一定的程度上反映地下的地质特征及可能的矿化特征,因而可以作为指示找矿的标志。例如:我国长江中下游的铜矿区内一般都有海州香薷(铜草)生长,目前是公认的本地区内找矿的一种重要指示植物。 目前,生物标志的研究趋势是由宏观生物向微体生物、如藻类、细菌、真菌类发展,由现代生物向已绝迹并已成为化石的古生物发展。并且,在研究、揭示生物标志的指示找矿机理方面,一改过去的把生物视为环境的被动产物的片面看法,而是更多地注意对环境的主动改造作用,即把生物本身视为一种重要的致矿因素,在此基础上总结、发掘新的生物找矿标志。这主要是近20年来生物成矿研究所取得的巨大进展,使人们认识到生物通过自身或因其活动而改变了环境的物理化学条件,使成矿元素发生迁移、沉淀和富集,从而形成上规模的工业矿床。生物致矿作用的揭示给生物找矿标志的研究开拓了新的广阔空间。 读书笔记:本空间另外一篇文章——《车前草是找锌矿的指示植物》http://hi.baidu.com/兴冶矿业/blog/item/13b82c73f61df01c8601b07b.html (五)人工标志主要指旧采炼遗迹,特殊的地名等。例如老矿坑、旧矿硐、炼碴、废石堆等,它们是指示矿产分布的可靠标志。我国古代采冶事业发达,旧采炼遗迹遍及各地。古代开采放弃矿山、或者是由于当时技术落后不能继续开采,或是由于对矿产共生组合缺乏识别能力,用现代的技术及经济条件重新评价,有时会发现非常有工业价值的矿床。我国不少矿区是在此基础上发现和开发的。此外,更多的是以这些旧采炼遗迹为线索、通过成矿规律、找矿地质条件的研究而找到更为重要的新矿体。特殊地名标志是指某些地名是古代采矿者根据当地矿产性质、颜色、用途等而命名的,对选择找矿地区(段)有参考意义。有的地名直接说明当地存在什么矿产,如安徽的铜官山、湖北大冶的铁山、河北迁西的金厂峪、浙江平阳的矾山、甘肃玉门的石油河等。有些地名因古代人对矿产认识的局限性,其地名与主要矿产类型有差别,但仍然指示有矿存在的可能性,例如江西德兴银山实际上是铅锌矿、湖南锡矿山实际上是锑矿、甘肃白银厂实际上是铜矿等。 成矿规律是指矿床形成和分布的时、空间、物质来源及共生关系诸方面的高度概括和总结。 矿床谱系是成矿规律在时间、空间和成因演化上的具体体现,是矿床在时间、空间和成因上的有规律的系列,在找矿进程中,注意建立不同的矿床谱系对找矿具有预测的指导意义。 一、矿床时间分布规律矿床在时间上的分布是不均匀的,某些矿种或矿床常在某一地区的某一地质时代内集中出现。例如世界上70%的金矿、62%的镍和钴、60%以上的铁矿形成于前寒武纪;80%的钨矿形成于中生代;85%以上的钼矿形成于中、新生代;50%的锡矿形成于中生代末;40%以上的铜矿形成于新生代等。外生矿产中,世界范围内的煤主要形成在石炭—二叠纪;石油主要形成于新生代;世界上的盐类矿产主要形成于二叠纪。 我国地壳演化早期,成矿作用比较简单;随着时间的推移,地壳加厚,岩浆活动、火山作用、沉积变质作用的多次重演,大气中游离氧增多,生物的出现和大量繁殖,成矿作用愈来愈复杂,到中、新生代达到高峰。 矿产在时间分布上的不均匀性通常用划分成矿期的方式来表述:凡产生特定矿产组合的一段地质时期(代)就称之为成矿期。 1我国主要的成矿期 地史上一定类型的矿床及其组合的出现往往和一定的大地构造发展阶段有关。据我国地壳发展的主要构造运动及成矿特征,将我国的成矿期划分为如下六个: 1)前寒武纪成矿期:该成矿期是我国一个重要的成矿期,持续时间最长,可进一步细分为如下三期: (1)早太古代成矿期(泰山期)(3800~2500Ma):这时地壳开始形成,薄而不稳固,故有大量来自上地幔的超基性、基性岩浆活动,形成重要的绿岩带及有关矿床。本期末发生阜平运动,有广泛的火山和火山沉积作用、花岗岩化和混合岩化作用,并伴随着一系列矿床的形成,重要者有Fe、Au、Cu、P、滑石、菱镁矿、石墨、云母等。 (2)晚太古~早元古代成矿期(中条或吕梁期)(2500~1800Ma):本期地壳已经形成并相对稳定下来,火山作用、花岗岩化、混合岩化仍较普遍和强烈。火山和火山沉积建造,各种碎屑沉积建造及化学沉积建造大量出现,生物沉积建造开始出现。在这种地质环境中形成的矿产有Cr、Ni、Pt、Fe-Ti、金刚石、铜铅锌硫化物、稀土、硼、滑石、菱镁矿、云母等。 (3)中—晚元古代成矿期(1800~600Ma):本期属晋宁、澄江、扬子构造旋回成矿期。这时稳定区与活动带区别明显,大气中CO 2占优势,海水中CO 2逐渐减少而变成硫酸盐型,主要矿产有Fe、Cu、P、石棉、石墨等,在北方产于长城、蓟县、青白口系地层中,在南方则产于板溪群、会理群、昆阳群、神农架群、南沱砂岩层及相应地层中。 2)加里东成矿期:此时我国地壳进入了一个新的发展阶段,华北、西南进入相对稳定的地台时期,矿产以产在浅海地带和古陆边缘海进层序底部的Fe、Mn、P、U等外生矿床为主,如宣龙式铁矿、瓦房子锰矿、湘潭式锰矿、昆阳式和襄阳式磷矿等。中期海浸范围扩大,普遍出现大量钙质沉积,形成灰岩白云岩矿床。晚期在海退环境下形成泻湖相石膏和盐类矿床。祁连山、龙门山、南岭以地槽演化为特点,矿产为内生的Cr、Ni、Fe、Cu、石棉,如镜铁山铁矿床,白银厂黄铁矿型铜矿床等。 3)海西成矿期:与加里东期相似。我国东部处在地台阶段,以稳定的浅海相、海陆交互相、泻湖相及陆相沉积为主,相应形成一系列重要的外生矿产,如南方泥盆纪的宁乡式铁矿、二叠纪的泻湖期相Mn、Fe煤等矿床,北方石炭、二叠纪的铁、Al、煤、粘土矿等矿产;我国西北部地区仍处于地槽发展阶段,以内生金属矿产为主,有秦岭和内蒙的铬、镍矿床;内蒙白云鄂博式稀土—铁矿床,阿尔秦、天山地区的稀有金属伟晶岩矿产,与花岗岩有关的W、Sn、Pb、Zn,南祁连的有色金属,川滇等地的Cu、Pb、Zn以及力马河Cu-Ni硫化物矿床。 4)印支成矿期:印支运动结束了我国大部分地区的海侵状态,使之上升为陆地,出现一系列内陆盆地,形成许多重要的外生矿床,有铜、石膏、盐类、石油、油页岩等。西部地区尚有三江地槽褶皱系,松潘—甘孜地槽褶皱系、秦岭地槽褶皱系及海南岛地槽褶皱系,其中形成众多的内生矿床,如Fe、Cu、Cr、Ni、稀有金属、云母、石棉等。 5)燕山成矿期:燕山运动是我国最重要的内生成矿期。此时我国西部地区大都结束了地槽阶段,进入地台发展阶段。东部地台区进入地洼阶段,构造活动、岩浆活动和火山活动相当强烈,出现多期岩浆活动和火山喷溢,造成丰富多样的内生矿床。岩浆活动以酸性、中酸性岩浆侵入和喷溢为特征,早期以广泛分布的大规模岩浆活动为代表,形成一系列W、Sn、Mo、Bi、Fe、Cu、Pb、Zn矿床,晚期以广泛分布的小规模岩浆活动为代表,形成一系列重要的Fe、Pb、Zn、Hg、Sb、Au、稀有金属、萤石、胆矾石等矿床。喜马拉雅山地区及台湾仍处在地槽发展时期,有超基性、基性岩浆活动,伴随有Cr、Ni、Cu、Pb、Ag等矿床。本期外生矿床不及内生矿床重要,在小型内陆盆地中有Fe、Cu、U、煤、盐类、油页岩等矿床产出。 6)喜山成矿期:此期我国东部各个地洼区的发展均进入了余动期,构造活动较弱。但台湾地槽和喜马拉雅地槽仍在强烈活动,产出有伴随基性—超基性岩浆活动的Cr-Pt矿床(西藏)、Cu-Ni矿床及火山岩中的Cu、Au矿床(台湾)等以及Pb、Zn、S矿床(新疆西南部)。本期内生矿产虽较局限,但外生矿产比较发育,以风化淋滤和沉积矿床为主,主要的有塔里木盆地和柴达木盆地边缘地带的层状铜矿床,各地的砂金、砂锡矿床,风化淋滤型镍矿,风化壳型铝土矿,西北许多地区的硼矿和盐类矿床,西南地区的钾盐和岩盐以及第三纪的煤炭和石油等。 由上可知,我国各类矿床在时间上分布很不均匀,其中Fe、Au等矿早期比较富集,Hg、Sb、As、稀有金属等矿晚期相对集中。我国地壳演化早期,成矿作用比较简单;随着时间的推移,地壳加厚,岩浆活动、火山作用、沉积变质作用的多次重演,大气中游离氧增多,生物的出现和大量繁殖,成矿作用愈来愈复杂,到中、新生代达到最高峰。 2全球主要的成矿期 根据构造作用、岩浆作用、沉积作用和成矿作用的一系列特征,Г.А.特瓦尔奇列利哲将全球分为七个最主要的成矿期(表3-3-1)。以表中可以看出,该表归纳了世界上最主要的矿产,但对比我国及世界上一些地区的矿产发育情况看,尚存在着以下二方面值得进一步探讨的问题: 1)Г.А.特瓦尔奇列利哲把所有的矿产仅归因于地槽和地台型,忽视了地洼区的出现及其成矿的意义。对太平洋周边地区及中、新生代成矿期的强度估计不够充分。事实上中新生代成矿期所形成的W、Sn、Cu、Mo、Cr等矿产的矿化强度很大,受板块构造控制的环太平洋成矿带、阿尔卑斯成矿带规模巨大,在我国和全球都具有十分重大的意义。 2)全球成矿期中,前寒武纪的金矿的矿化强度较大,矿化类型也较多。但对比我国前寒武纪成矿期,则金的矿化强度较小、矿化类型也较少,其原因有待进一步探讨。 表3-3-1 全球最主要成矿期及有关矿床表 最主要的成矿期
| 主要的褶皱作用的地台形成期
| 出现金属矿化作用的强度
| 最主要的矿石建造
| 地 槽 型
| 地 台 型
| 中—新生代成期<150Ma
| 阿尔卑斯期(50Ma)
| 中等
| 含铜黄铁矿,黄铁矿-多金属,铬铁矿,矽卡岩-磁铁矿,硫化物锡石,石英-]锡石-]黑钨矿,Cu-Mo,脉状金-碲,青磐岩Au-Ag,Hg-Sb
| 碳酸盐岩中的铅、锌、含铜砂岩,五元素(Au、Ag、Co、Se、Te)碳酸岩, 金伯利岩,Cu-Ni
| 古生代成矿期
| 海西(200Ma)
| 强
| 含铜黄铁矿,黄铁矿-多金属,铬铁矿,钛磁铁矿,铂,矽卡岩-磁铁矿,云英岩,Sn-W,矽卡岩的Pb-Zn,锑-汞
| 碳酸盐岩的Pb-Zn,含铜砂岩,五元素
| 晚里菲成矿期(500~150Ma)
| 贝加尔(700~500Ma)
| 很强
| 含铜黄铁矿,磁铁矿-钛铁矿,铬铁矿,脉状石英金矿,伟 晶岩
| 碳酸盐岩中的Pb-Zn,含铜砂岩和页岩(常伴生钴和铀),伴生铀的伟 晶岩,云英岩的Sn-W,金伯利岩
| 早里菲成矿期(1 650~900Ma)
| 哥达期(1 000~900Ma)
| 弱
| 碧玉铁质岩,伴生铀的铁-硫化物,脉状石英-稀有金属(W、Sn、Au、Ta-Nb),伟晶岩,Fe-Mn,Fe-Ti
| Cu-Ni,Cu-Ni-Ag-Co(肖德贝里-德卢思型
| 中元古代成矿期(1 800~1 650Ma)
| 赫德森期(1700~1650Ma)
| 中等
| 黄铁矿-多金属,碧玉铁质岩、伟晶岩,铬铁矿
| 金铀砾岩,热液铀矿
| 早元古代成矿期 (2 500~1 800Ma)
| 白海期(2000~1800Ma)
| 很强
| 碧玉铁质岩,铬铁矿,Fe-Mn,脉状石英-金矿,Cu(变质岩中的透镜体
| 含Au和含U砾岩,含Cu砂岩,伴生Pt、V、Sn、Au的铬铁矿-Cu-Ni(布什维尔德型)
| 太古代成矿期(3500~2500Ma)
| 南罗得西 亚期(2700~2500Ma)
| 弱
| 磁铁矿-紫苏辉石,磁铁矿-角闪石,伴生Ta-Nb的伟晶岩 ,脉状石英-金矿
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二、矿床空间分布规律矿床在空间上主要表现为不均匀分布,具体表现显丛聚性分布、带状分布等,但在特殊的地质条件下,在空间上的等距离分布。 ㈠ 矿床的丛聚性分布矿床的丛聚性分布是指矿床在平面的分布上往往在一定范围内集中出现,构成矿化集中区或特定的成矿集中区。例如我国南岭地区的钨、锡、稀有、稀土矿化集中区,川南滇北的铁铜矿化集中区,滇东南的锡多金属矿化集中区(图3-3-1),长江中下游地区的铜铁矿化集中区。 二、矿床空间分布规律矿床在空间上主要表现为不均匀分布,具体表现显丛聚性分布、带状分布等,但在特殊的地质条件下,在空间上的等距离分布。 (二)矿床的带状分布矿床的带状分布是指不同的矿种、矿床类型或矿床的矿石物质组成、结构构造、矿物组合等在一定空间范围内呈现出的有规律的交替变化 。根据规模级别,矿床的带状分布可分为全球成矿带、区域成矿带、矿区分带和矿体分带等。 1、全球成矿带 全球成矿带最著名的有环太平洋成矿带、古地中海—喜马拉雅山成矿带等。 ⑴环太平洋成矿带 ①内带:属新生代成矿带,在美洲西海岸沿滨海断裂带发育,主产铜、金矿床;在亚洲东部沿岛弧分布,主要发育第三纪的火山岩有关的块状硫化物(Cu、Zn等)及Au、Ag矿床(图3-3-2);沿断裂带有基性、超基性岩及有关的Cr、Ni、Pt矿床。 ②外带:位于大陆部分,属中生代成矿带、主产W、Sn、Mo、Bi、Pb、Zn、Sb、Hg、Cu、Ag、Ni、Fe等矿产。 ⑵古地中海—喜马拉雅山成矿带 包括地中海沿岸和亚洲西南部及南部,经我国西藏、川西、云南,属于地缝合线型消亡坂块地界。沿这一成矿带广泛分布发育有斑岩铜矿、块状黄铁矿、铬铁矿、钒钛磁铁矿及铅、锌等矿床。 2、区域分带 它指区域性的矿床分带,如赣南钨锡矿床的区域性带状分布:诸广山锡、钨、稀土成矿带,于山钽、铍、钨成矿带,武夷山铌、钽、钨成矿带。图3-3-3表明了我国华南地区深大断裂与锡矿的分布关系,显然锡矿的分布受东西向的断裂和北东向的断裂控制,且主体沿北东向的断裂分布。
例如:柿竹园矿床自岩体的顶凹部位矿化中心向上,依次出现细网脉云英岩、矽卡岩钨、钼、铋矿床→矽卡岩型的钨、铋矿床→大理岩型的锡、铋矿床,铍、锡矿床。 4.矿体分带 指矿体内沿矿体走向或倾向,矿石的物质成分,结构构造等方面呈规律地变化,在矿体内主要为:矿化形态和结构构造分带,矿石类型分带及相变分带,矿物及元素分带 (三)矿床的等距性分布 所谓等距性分布,指矿体、矿床、矿田、矿带等在空间分布上。 大致以相等的距离有规律地出现。这种等距性可以表现为直线等距,也可表现为弧线等距。 在一些矿带、矿田中,矿床等距分布也表现得很明显,例如赣南漂塘西华山矿带(图3-3-4)受NNE及EW向构造复合控制,矿带内斜列展布5个已知矿床,其间间距一般为5-6km。 图3-3-4 漂塘—西华山钨矿带示意图 (据江西908队,1966) 1.矿带范围;2.已知矿化位置;3.推测矿床位置;4.燕山早期花岗岩;5.燕山早期花岗斑岩;6.隐伏花岗岩顶板等高线矿床的丛聚性分布是指矿床在平面的分布上往往在一定范围内集中出现,构成矿化集中区或特定的成矿集中区。例如我国南岭地区是钨、锡、稀有、稀土的矿化集中区,川南滇北是铁铜的矿化集中区,湘黔交界地荀汞锑的矿化集中区,长江中下游地区是铜铁矿化集中区。 三 成矿物质来源规律目前国内外普遍公认,内生成矿物质主要有三大来源,即上地幔源、地壳同化源、地表渗滤源;大量矿床的成矿物质并非单一来源,而是混合的多来源。不同来源的矿床类型如表3-3-2所列。 表3-3-2 矿物质来源和矿床类型及分布一览表 成矿物质来源
| 搬运介质
| 主要矿床类型
| 时空分布 | 宇宙源
| “岩浆”
| 肖德贝里型Cu—Ni硫化物矿床
| | 上 地 幔 源
| 原 始 岩 浆 | 含Cr—Pt矿床的镁质基性、超基性岩建造 含Cu—Ni矿床的铁质基性、超基性建造 含V—Ti磁铁矿床的辉长岩建造 含矽卡岩型Fe—Cu矿床的斜长花岗岩建造 含黄铁矿型铜矿的细碧角斑岩建造
| 地槽阶段 | | 早期 | 含Fe—Cu矿床的玄武岩建造 含钛铁矿床的基性、超基性杂岩建造
| 地台阶段 | 含金刚石的金伯利岩建造 含Nb、Th、TR矿床的火成碳酸岩建造 含岩浆型Cu—Ni硫化物矿床的暗色岩建造
| 地洼阶段 | 地 壳 同化源
| 重熔岩浆 岩浆热液
| 含W、Sn、Mo、Be的花岗岩—花岗闪长岩建造 | 地槽中期 | 含矽卡岩和热液型Cu、Pb、Zn的花岗岩建造 含金石英脉的中酸性斑岩建造 斑岩型Cu—Mo矿床建造 玢岩型Fe—Cu矿床的陆相火山岩建造 含W、Sn、Mo、Bi、萤石矿床的花岗岩建造
| 地槽晚期 | | 地洼阶段 | 地 表 渗滤源
| 地表水
| 灰岩白云岩中的铅锌矿床 层状铜矿 碳酸盐岩中的微细粒浸染金矿床 砂岩钒铀矿床 热液似层状及脉状汞、锑矿床
| 地台阶段 | | 地洼阶段 | 多来源
| 多介质
| 多成因复成矿床 | 地洼阶段 |
(据刘石年,1993) 四、矿床共生规律矿床共生是指不同矿种或不同类型的矿床在空间上集中在一起产出的自然现象。大量的勘查实践揭示,矿床共生是一种普遍现象。 ㈠矿床共生组合根据矿种组合和矿床成因类型把矿床共生组合分为四类(卢作祥,1989):①单矿种同类型矿床组合:如鞍本、冀东许多沉积变质型铁矿组合;②单矿种不同类型矿床组合:如湖南瑶岗仙黑钨矿床与白钨矿床共生组合等;③多种同类型矿床组合:如辽宁矽卡岩型钼矿与铅锌矿床共生;④多矿种不同类型矿床组合:如长江中下游一系列火山岩浆、火山沉积、火山热液及矽卡岩型共生。图3-3-5是反应了内蒙古东部地区东西向构造与北东向构造控矿的空间分布规律,而这些矿床的共同特点是不同类型矿种共生,主体表现为Cu、Pb、Zn、Ag共生等。
㈡成矿系列所谓成矿系列是指具有统一成矿过程时空上有密切联系、成因上有成生联系的矿床组合。 成矿系列概念的提出,改变了矿床研究上分门别类、彼此孤立割裂的倾向,而以成矿演化、联系发展观点作指导,既重视成矿演化谱系、成矿作用过程的共同特征,又注意地质条件局部变化对成矿的影响。 ㈢成矿模式成矿模式是以简明的图表、文字和公式对矿床组(或某一类矿床)的成矿地质特征、控矿因素及矿化标志进行的高度综合和理论概括。成矿模式的发展趋势是由单项模式向综合模式发展;由单一模式向多种模式发展;由二维模式向四维模式发展;由单源信息模式向多源信息模式发展。图3-3-6表明了海底块状硫化物矿床的分带模式,其中心部位为块状硫化物,主要为黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿、方铅矿等,向外为蚀变带,最外围是卤水循环带。
由矿床共生组合—成矿序列—成矿模式的发展,反映了矿床共生规律研究的深化。其重要意义在于查明矿床组合特征和时空分布、开阔视域、统观全局、由此及彼、举一反三,提高预测找矿的成效。 一 找矿技术方法找矿技术方法是泛指为了寻找矿产采用的工作措施和技术手段的总称。找矿技术方法实施的首要目的是获取矿化信息,并通过对矿化信息的评价研究最终发现欲找寻的矿产。 找矿技术方法按其原理可分为地质找矿方法、地球化学找矿方法、地球物理找矿方法、遥感技术找矿方法、工程技术找矿方法五大类。各类方法对地质体从不同的侧面进行研究,提取矿产可能存在的有关信息,并相互验证,以提高矿产的发现概率。 (一)地质找矿方法包括传统的地质填图法、砾石找矿法、重砂找矿法等。 1 地质填图法 地质填图法是运用地质理论和有关方法,全面系统地进行综合性的地质矿产调查和研究,查明工作区内的地层、岩石、构造与矿产的基本地质特征,研究成矿规律和各种找矿信息进行找矿。 地质填图法的工作过程是将地质特征填绘在比例尺相适应的地形图上,故称为地质填图法。因为本法所反映的地质矿产内容全面而系统,所以是最基本的找矿方法。无论在什么地质环境下,寻找什么矿产,都要进行地质填图。因此,是一项综合性的、很重要的地质勘查工作。地质填图搞得好坏直接关系到找矿工作的效果。如有些矿区由于地质填图工作的质量不高,对某些地质特征未调查清楚,因此使找矿工作失误,国内外都有实例应引以为戒。同时,也有很多实例,通过地质填图而取得可观的找矿效果。 随着高新技术和计算机技术在矿产勘查工作中的普及应用,地质填图正由过去单一的人工野外现场填制向采用遥感技术、野外地质信息数字化、计算机直接成图方面发展,由单一的二维制图向三维、立体制图方向发展。 2 砾石找矿法 砾石找矿法是根据矿体露头被风化后所产生的矿砾(或与矿化有关的岩石砾岩),在重力、水流、冰川的搬运下,其散布的范围大于矿床的范围,利用这种原理,沿山坡、水系或冰川活动地带研究和追索矿砾,进而寻找矿床的方法。 砾石找矿法是一种较原始的找矿方法,其简便易行,特别适用于地形切割程度较高的深山密林地区及勘查程度较低的边远地区的固体矿产的找寻工作。 砾石找矿法按矿砾的形成和搬运方式可分为河流碎屑法和冰川漂砾法,以前者的应用相对比较普遍。 3重砂找矿方法 重砂找矿方法(简称重砂法)是以各种疏松沉积物中的自然重砂矿物为主要研究对象,以实现追索寻找砂矿和原生矿为主要目的的一种地质找矿方法。图3-4-1分别给出了重砂异常圈定的正确方法与不正确方法的对比,正确的方法是在圈定重砂异常时必须要考虑采样点所控制的汇水盆地的形态及地形特征。
重砂法的找矿过程是沿水系、山坡或海滨对疏松沉积物(冲积物、洪积物、坡积物、残积物、滨海沉积物、冰积物以及风积物等)系统取样,经室内重砂分析和资料综合整理,并结合工作区的地质、地貌特征、重砂矿物的机械分散晕或分散流和其他找矿标志等来圈定重砂异常区(地段),从而进一步发现砂矿床追索寻找原生矿床。 重砂法是一种具有悠久历史的找矿方法,我国人民远在公元前两千年就用以寻找砂金。由于重砂法应用简便、经济而有效,因此现今仍是一种重要的找矿方法。重砂法主要适用于物理化学性质相对稳定的金属、非金属等固体矿产的寻找工作,具体如自然金、自然铂、黑钨矿、白钨矿、锡石、辰砂、钛铁矿、金红石、铬铁矿、钽铁矿、铌铁矿、绿柱石、锆石、独居石、磷钇矿等金属、贵金属和稀有、稀土金属矿产和金刚石、刚玉、黄玉、磷灰石等非金矿产。 重砂矿物找矿的依据是重砂机械分散晕(流)(图3-4-2)的存在:矿源母体(矿体或其他含有用矿物地质体)暴露地表因表生风化作用改造而不断地受到破坏,在此过程中化学性质不稳定的矿物由于风化而分解、而化学性质相对稳定的矿物则成单矿物颗粒或矿物碎屑得以保留而成为砂矿物,当砂矿物比重大于3时则称为重砂矿物。这些重砂矿物除少部分保留在原地外,大部分在重力及地表水流的作用下,以机械搬运的方式沿地形坡度迁移到坡积层,形成重砂矿物的相对高含量带,并与原地残积层中的高含量带一起构成重砂矿物的机械分散晕(①机械分散晕,②残坡积重砂矿物分散晕)。有些矿物颗粒进一步迁移到沟谷水系中,由于水流的搬运和沉积作用使之在冲积层中富集为相对高含量带,构成所谓的机械分散流。重砂机械分散晕(流)的形成,是矿源母体遭受风化剥蚀的结果,重砂矿物经历了搬运、分选、沉积等综合作用,其分布范围较矿源母体大得多,故成为较易发现的找矿标志,经推本溯源,就可找到原生矿体。 http://unit.cug.edu. ... ff2/intr/8.html 图3-4-2 矿床次生分散示意图(据侯德义,1984,有改动)) ①—机械分散晕; ②—残、坡积重砂矿物分散晕; ③—生物晕; ④—分散流; ⑤—气晕; ⑥—矿体重砂法除了可单独用于找矿外,更多的是在区域矿产普查工作中配合地质填图工作和物探、化探、遥感等不同的找矿方法一起共同使用进行综合性的找矿工作。 重砂法按采样对象的不同可分为自然重砂法和人工重砂法两种。后者是直接从基岩及某些新鲜岩石或风化壳采取样品,以人工方法将样品破碎,从而获取其中的重砂矿物进行研究。人工重砂法代表了重砂法的发展方向。 (二)地球化学找矿方法地球化学找矿方法(又称地球化学探矿法,简称化探)是以地球化学和矿床学为理论基础,以地球化学分散晕(流)为主要研究对象,通过调查有关元素在地壳中的分布、分散及集中的规律达到发现矿床或矿体的目的。图3-4-3表明了贵州安龙地区的地球化学异常分布规律和强度,烂泥沟和戈塘地区分别发现了烂泥沟金矿和戈塘金矿,说明异常和矿床分布吻合的较好。图3-4-4是地球化学汞气异常联剖图,该图反映了汞气与断裂对应关系。 地球化学找矿法于20世纪30年代在前苏联首先使用,后传到美洲等地。地球化学找矿法可找寻的矿产涉及金属、非金属、油气等众多的矿种及不同的矿床类型,地球化学方法本身也从单一的土壤测量发展为分散流、岩石地球化学测量、水化学、气体测量等,方法的应用途径也从单一的地面发展到空中、地下、水中等,具体各种化探方法的种类及应用综见表3-4-1。
表3-4-1 化探方法的应用及地质效果表 | 方法 | 研究寻找的矿种 | 采样对象 | 应用范围 | 应用效果和实例 | | 岩石测量法 (原生晕) | 铜、铅、锌、锡、钨、钼、汞、锑、金、银、铬、镍、铀、锂、铌、钽等。铁、非金属开展了试验 | 岩石、古废石堆、断裂碎屑物等 | 区域地质测量、矿产普查、含矿区评价、矿床勘探、矿山开采 | 研究地球化学省、指导探矿工作掘进、找寻盲矿体或追索矿体、评价地质体的含矿性均取得良好效果。如青城子铅矿 | | 土壤测量法 | 能寻找的矿种较多,对有色和稀有金属铜、铅、锌、砷、锑、汞、钨、锡、钼、镍、钴和贵金属金、银、黑色金属铬、锰、钒及某些非金属(磷)等矿种均可采用 | 残坡积层土壤、矿帽 | 矿产普查、含矿区普查都广泛应用。配合1∶20万、 1∶5万、 1∶1万、 1∶2 000地质填图进行 | 寻找松散层覆盖下的矿体是一种有效的方法,有时寻找盲矿体也有效。广西某队应用此法发现一个大型钼钒矿床 | | 水系沉积物测量(分散流) | 铜、铅、锌、钨、锡、钼、汞锑、金、银、铬、镍、钴、锂铷、铯、磷等,也可寻找铌、 钽、铍等稀有金属矿床 | 水系沉积物、淤泥等 | 配合1∶20万~1∶2 5万区域地质填图或进行区域化探。方法简单、效率高,是目前区域化探的主要方法 | 近年来应用于区域地质填图和矿区外围找矿,取得显著成绩。广东河台金矿就是用此法发现的 | | 水化学测量法(水化学) | 迄今仅限于寻找硫化物多金属矿床。如铜、铅、锌、钼、镍、钴、汞、盐类矿床、石油天然气及铀矿床 | 水(泉水、地下水、井水等) | 在气候比较潮湿,地下水露头条件良好,水文网密度大,而水量小的地区最适用 | 能指示埋藏较深的盲矿床,在切割强烈的山区,找矿深度可达200m。如江西省钾盐矿床普查中起了特别重要的作用 | | 生物测量 | 含铜、铅、锌、钴、钼、镍、 钒、铀、锶、钡等元素的矿床 | 以草木植物或木本植物的叶为主 | 适用于大比例尺普查找矿 | 能发现的矿化深度较大,通常能发现深11~15m的矿体,在特别有利的条件下能发现深50m的矿体 | | 气体测量 | 寻找石油、天然气、放射性元素矿床及含挥发性组分的各类矿床如汞、金、铜及铅、锌、锑、铋、钛、铀、钾盐、硝酸盐等矿床 | 地面空气、土壤中气体、空气中微尘 | 地面空气测量对大、中比例尺普查找矿均可采用,土壤中气体测量在含矿区找矿可广泛采用 | 地面空气测量对大、中比例尺普查找矿能反映出矿床或矿带。壤中气体测量能圈出矿体大致位置,如白银厂黄铁矿型铜矿 |
(三)地球物理找矿方法地球物理找矿方法又称地球物理探矿方法(简称物探)是通过研究地球物理场或某些物理现象,如地磁场、地电场、重力场等,以推测、确定欲调查的地质体的物性特征及其与周围地质体之间的物性差异(即物探异常),进而推断调查对象的地质属性,结合地质资料分析,实现发现矿床(体)的目的。图3-4-5表明了胶东地区焦家断裂带中段航空磁测ΔT的120方向的水平导数图,此图反映了焦家断裂带鲜明的航磁异常特征——即北东向的异常带。
物探方法不仅可以提供找矿信息,而且还可以用于划分岩性特征,图3-4-6表明根据高精度磁测可将玲珑花岗岩划分为两大类即中粗粒花岗岩及片麻状花岗岩。
1物探的特点 (1)必须实行两个转化才能完成找矿任务。先将地质问题转化成地球物理探矿的问题,才能使用物探方法去观测。在观测取得数据之后(所得异常),只能推断具有某种或某几种物理性质的地质体,然后通过综合研究,并根据地质体与物理现象间存在的特定关系,把物探的结果转化为地质的语言和图示,从而去推断矿产的埋藏情况以及与成矿有关的地质问题,最后通过探矿工作的验证,肯定其地质效果。 (2)物探异常具有多解性。产生物探异常现象的原因,往往是多种多样的。这是由于不同的地质体可以有相同的物理场,故造成物探异常推断的多解性。如磁铁矿、磁黄铁矿、超基性岩,都可引起磁异常。所以工作中采用单一的物探方法,往往不易得到较肯定的地质结论。一般情况应合理地综合运用几种物探方法,并与地质研究紧密结合,才能得到较为肯定的结论(图3-4-7)。
(3)每种物探方法都有要求严格的应用条件和使用范围。因为矿床地质、地球物理特征及自然地理条件因地而异,影响物探方法的有效性。 2 物探工作的前提 在确定物探任务时,除地质研究的需要外,还必须具备物探工作前提,才能达到预期的目的。物探工作前提主要有下列几方面: (1)物性差异:被调查研究的地质体与周围地质体之间,要有某种物理性质上的差异。 (2)被调查的地质体要具有一定的规模和合适的深度,用现有的技术方法能发现它所引起的异常。若规模很小、埋藏又深的矿体,则不能发现其异常。有时虽地质体埋藏较深,但规模很大,也可能发现异常。故找矿效果应根据具体情况而定。 (3)能区分异常,即从各种干扰因素的异常中,区分所调查的地质体的异常。如铬铁矿和纯橄榄岩都可引起重力异常,蛇纹石化等岩性变化也可引起异常,能否从干扰异常中找出矿异常,是方法应用的重要条件之一。 物探方法的适用面非常广泛,几乎可应用于所有的金属、非金属、煤、油气地下水等矿产资源的勘查工作中。与其他找矿方法相比,物探方法的一大特长是能有效、经济地寻找隐伏矿体和盲矿体、追索矿体的地下延伸、圈定矿体的空间位置等。在大多数情况下,物探方法并不能直接进行找矿,仅能提供间接的成矿信息供勘查人员分析、参考,但在某些特殊的情况下,如在地质研究程度较高的地区用磁法寻找磁铁矿床,用放射性测量找寻放射性矿床时,可以作为直接的找矿手段进行此类矿产的勘查工作、甚至进行储量估算工作。 在当前找矿对象主要为地下隐伏矿床及盲矿体的局面下,物探方法的应用日益受到人们的重视,促使了物探方法本身的迅速发展,据地质体的物性特征发展了众多的具体的物探方法,物探的实施途径也从单一的地面物探发展到航空物探,地下(井中)物探,水中物探等,探测深度也从n×10m发展到目前n×1000m(如大地电磁法)。具体各类物探方法的种类及应用条件,适用对象等综列于表3-4-2,以供方法选择时参考。 表3-4-2 物探方法的应用及地质效果简表
方法种类
| 优 缺 点
| 应 用 条 件
| 应用范围及地质效果
| | 放射性测量法 | 方法简便效率高 | 探测对象要具有放射性 | 寻找放射性矿床和与放射性有关的矿床,以及配合其他方法进行地质填图、圈定某些岩体等。对放射性矿床能直接找矿 | 磁法 (磁力测量)
| 效率高、成本低、效果好、航空磁测在短期内能进行大面积测量 | 探测对象应略具磁性或显著的磁性差异 | 主要用于找磁铁矿和铜、铅、锌、铬、镍、铝土矿、金刚石、石棉、硼矿床,圈定基性超基性岩体进行大地构造分区、地质填图、成矿区划分的研究及水文地质勘测。如南京市梅山铁矿的发现;北京市沙厂铁矿远景的扩大;甘肃省某铜镍矿、西藏某铬矿床、辽宁省某硼矿床应用此法找矿,地质效果显著 | | 自然电场法 | 装备简便,测量仪器简单,轻便快速、成本低 | 探测对象是能形成天然电场的硫化物矿体或低阻地质体 | 于进行大面积快速普查硫化物金属矿床、石墨矿床;水文地质、工程地质调查;黄铁矿化、石墨化岩石分布区的地质填图。如辽宁省红透山铜矿、陕西省小河口铜矿及寻找黄铁矿矿床方面,应用此法地质效果显著 | | 中间梯度法(电阻率法) | | 探测对象应为电阻率较高的地质体 | 主要用于找陡立、高阻的脉状地质体。如寻找和追索陡立高阻的含矿石英脉、伟晶岩脉及铬铁矿、赤铁矿等效果良好,而对陡立低阻的地质体如低阻硫化多金属矿则无效 | 中间梯度法 (激发极化法)
| 不论其电阻率与围岩差异如何均有明显反映,对其他电法难于找寻的对象应用它更能发挥其独特的优点 | 在寻找硫化矿时石墨和黄铁矿化是主要的干扰因素应尽量回避 | 主要用于寻找良导金属矿和浸染状金属矿床,尤其是用于那些电阻率与围岩没有明显差异的金属矿床和浸染状矿体效果良好。如某地产在石英脉中的铅锌矿床及河北省延庆某铜矿地质效果显著 | 电剖面法按装置的不同分为
| 联合剖面法
| | | 在普查勘探金属和非金属矿产及进行水文地质、工程地质调查中应用相当广泛,并在许多地区的不同地电条件下取得了良好的地质效果 | | 其装置不易移动,工作效率低 | 探测对象应为陡立较薄的良导体 | 主要用于详查和勘探阶段,是寻找和追索陡立而薄的良导体的有效方法。如某铜镍矿床应用效果良好。当矿脉与围岩的导电性无明显差别时,利用极化率ηs(ρs)曲线也能取得好的效果 | 对称四极剖面法
| 对金属矿床不如中间梯度和联合剖面法的异常明显 | | 主要用于地质填图,研究覆盖层下基岩起伏和对水文、工程地质提供有关疏松层中的电性不均匀分布特征,以及疏松层下的地质构造等。如某地用它圈定古河道取得良好的效果 | 偶极剖面法
| 主要缺点在一个矿体可出现两个异常,使曲线变得复杂 | | 一般在各种金属矿上的异常反映都相当明显,也能有效地用于地质填图划分岩石的分界面。在金属矿区,当围岩电阻率很低、电磁感应明显,且开展交流激电法普查找矿时往往采用。如我国某铜矿床用此法找到了纵向叠加的透镜状铜矿体 | | 电测深法 | 可以了解地质断面随深度的变化,求得观测点各电性层的厚度 | 探测对象应为产状较平缓电阻率不同的地质体,且地形起伏不大 | 电阻率电测深用于成层岩石的地区,如解决比较平缓的不同电阻率地层的分布,探查油、气田和煤田地质构造,以及用于水文地质工程地质调查中。它在金属矿区侧重解决覆盖层下基岩深度变化、表土厚度等,为间接找矿。而激发极化电测深主要用于金属矿区的详查工作,借以确定矿体顶部埋深及了解矿体的空间赋存情况等。如个旧锡矿采用此法研究花岗岩体顶面起伏,进行矿产预测起到了良好找矿效果 |
(据侯德义等,1984) 四)遥感找矿方法 图3-4-8是我国内生金属矿床在线性--环形构造上分布的一些例子。这是遥感技术应用于找矿的直接例证。 应用遥感技术进行成矿预测的关键是建立遥感信息地质成矿模型,即根据遥感影像特征和成矿规律研究程度较高的地区的成矿地质特征的研究,分析主要控矿因素和各种矿化标志,建立矿化信息数据库和遥感地质成矿模式,然后推广至工作程度较差的地区,通过类比,编制成矿预测图,圈定找矿靶区,指导矿产勘查工作。例如美国科罗拉多州中部贵金属和贱金属试验区,应用卫星影像分析了线性构造和环形构造后,确定了十个找矿远景区、并按成矿条件的优劣分为三级,经地面资料证实,有5个与已知矿区相符(图3-4-9)。 图3-4-9 美国科罗拉多地区卫星影像的线性构造和环形构造及 根据卫星影像圈定的10个找矿远景区(据S.M.尼科拉斯,1990) 数字表示远景区优先顺序 (五)工程技术找矿方法工程技术找矿方法主要指地表坑道工程及浅进尺的钻探工程等一类的探矿工程。地表坑道工程包括剥土、探槽及浅井等。 在找矿工作中,工程技术手段主要用来验证有关的地质认识,揭露、追索矿体或与成矿有关的地质体,调查矿体的产出特征以及进行必要的矿产取样等。在矿产普查阶段,配合其他找矿方法,通过有限的探矿工程的揭露,可以快速、准确地解决一些关键的找矿问题,如矿体的规模、质量等。因此,在必要的情况下还尚需使用极少量的地下坑道工程和较深进尺的钻探工程。 1 地表坑道工程 1)剥土(BT) 是用来剥离、清除矿体及其围岩上浮土层的一种工程。剥土工程无一定的形状,一般在浮土层不超过0 5~1m时应用,其剥离面积大小及深度应据具体情况而定。剥土工程主要用于追索固体矿产矿体边界及其他地质界线、确定矿体厚度、采集样品等。 2)探槽(TC) 是从地表向下挖掘的一种槽形坑道,其横断面通常为倒梯形,槽的深度一般不超过3~5m。探槽的断面规格视浮土性质及探槽深度而定。探槽一般要求垂直矿体走向布置,挖掘深度应尽可能揭露出基岩。探槽是揭露、追索和圈定残坡积覆盖层下地表矿体及其他地质界线的主要技术手段。 3)浅井(QJ) 浅井是从地面向下掘进的垂直坑道,深度一般不超过20~30m,断面多为矩形、规格较小。浅井主要用于浮土厚度在5~3m之间的近地表矿体揭露、追索,物化探异常的检查验证工作,也是埋藏较浅、产状平缓的风化矿床、砂矿床的主要勘探技术手段。 2 浅钻 这是一种适用于覆盖层较厚的地区,用以采取疏松土样或岩矿样品的手摇钻、汽车钻或其它动力钻机。浅钻具有设备简单、机动灵活、效率高等特点。在地下涌水量较大的情况下,浅钻可代替槽探、井探等工程。浅钻的取样深度一般在100m之内,多用于取样、物化探异常检查验证、矿体及重要地质界线的揭露和追索等方面。 二 矿化信息提取所谓矿化信息提取,即从地质信息中区分矿与非矿信息。这项工作的正确与否是找矿工作能否取得实效的关键所在。 上述的各种找矿技术方法都是通过获取地质体不同侧面的矿化信息而最终达到发现矿产的目的。但是,各种找矿方法通过具体的实施首先得到的通常为地质信息。而并非为矿化信息。正如矿床(体)是地质体的特殊组成部分一样,矿化信息是地质信息的一部分或蕴藏于地质信息中,大多是通过对地、物、化、遥等资料、数据所反映的地质信息的进一步分析研究,而从中提取出来的。 (一)若干基本概念1 地质信息 是指地质体所显示的特征或利用某种技术手段对地质体的具体度量、推断的结果。地质信息按其获得的认知途径可分为事实性信息和推测性信息两类。 1)事实性信息 事实性信息反映的是地质体(包括矿体)存在的客观属性和特征,其进一步又可分为: 描述型,其仅是对地质体的客观描述性记录,是进一步从中发掘、获取其它信息的源泉,具体如地质体的形态、规模、产状等; 加工型,其是应用科学的分析、类比、综合、归纳等逻辑推理对描述型信息进行加工后获得的比描述型层次更深的信息,具体如据地层岩性及古生物组合特征对原始沉积环境的恢复、在地球化学分散晕基础上圈定的化探异常等。 2)推测性信息 是指尚未观察到(或未揭露到),而是根据描述型和加工型信息推断的某些地质体可能存在及其相应属性、特征的信息。例如根据地表观察所见地质体(矿体)的产状、规模、形态(描述型信息)推测其地下的产状、延深特征,据磁法测量的磁异常(加工型信息)推测地下具有的隐伏基性—超基性岩体或矿体等,据遥感图像数据所做的地质解译成果等。 2 矿化信息 矿化信息是指从地质信息中提取出来的,能够指示、识别矿产存在或可能存在的事实性信息和推测性信息的总和。它可以是有关的资料、数据以及对有关数据经深加工后的成果。矿化信息据其信息来源可分为描述型、加工型矿化信息和推测性矿化信息;据其信息的纯化程度(可靠性)可分为直接的矿化信息和间接的矿化信息,前者如矿产露头、有用矿物重砂,后者如大多数的物探异常、围岩蚀变、遥感资料等。一般来说,事实性信息中的描述型信息和直接矿化信息相对应,加工型、推测性信息和间接矿化信息相对应。因此,矿化信息提取工作的主要研究对象应是具有多解性的加工型和推测性地质信息。 (二)各种矿化信息的提取及评价1 描述型矿化信息 在各种找矿技术手段所获取的大量的描述型地质信息中,有的不需经过进一步的分析、加工,本身就具有直接表明矿产存在与否的信息功能,则称之为描述型矿化信息。例如野外地质调查、地质测量工作中发现的矿产露头、采矿遗迹、通过探矿工程揭露出的矿体等。描述性矿化信息也可称之为直接的矿化信息。地质信息中的描述性矿化信息的识别、获取比较直观、简单,这项工作主要取决于找矿者所具有的知识结构与技术水平。例如,找矿者只要认识、了解某种矿产的基本特征,就能从众多的野外地质现象中将其矿产露头识别出来。对描述型矿化信息应做进一步的评价研究工作,以确定有关矿产的成矿类型、空间分布、规模及工业价值大小等。具体分析、评价内容类同有关的直接找矿标志的分析、研究内容、这里不再赘述。 2 加工型矿化信息 加工型矿化信息是从加工型地质信息中提取出来的,其基本的信息基础是描述型地质信息。从地质体→描述型地质信息→加工型地质信息,已经历了多个信息获取、转换的中间环节,不可避免地已渗杂了一定的干扰信号或假信息,使信息的纯度降低,造成了加工型地质信息的多解性。加工型矿化信息的提取就是从具多解性的加工型地质信息中区分出矿与非矿信息。一般来说,人们熟悉的物探、化探、重砂异常等都是加工型地质信息,在应用于指导找矿工作时都必须首先进行异常的分析评价工作,从中区分矿与非矿异常,即提取矿化信息。加工型矿化信息的提取,必须以地质研究为基础,针对不同的加工型信息的特点,结合研究区内的成矿地质特征及成矿规律进行分析。以下对重砂异常、化探异常、物探异常等加工型地质信息的分析评价工作分别叙述之。 1)重砂异常的分析评价 (1)对重砂异常的研究,首先要重视异常地区地质背景的分析,同时注意影响重砂矿物分散 晕(流)形成的因素,判断含矿岩体、地层、构造或原生矿床(体)存在的可能性。 (2)对重砂异常本身,则要分析重砂异常的范围和强度,有用矿物种类和含量等。一般说, 异常的范围大、有用矿物含量高,则反映原生矿床存在的可能性也大。进一步联系地质地貌特点,则可以判断异常的可能来源; (3)分析重砂异常矿物的共生组合和标型特征。重砂矿物的共生组合和标型特征可反映可能的矿化类型。如锡石、黄玉、电气石、萤石、黑钨矿、白钨矿组合,是与云英岩化有关的石英脉型锡石矿床的特点;锡石、铌铁矿、钽铁矿、锂辉石、独居石组合,则是伟晶岩型矿床的特征。常见重砂矿物的组合及可能的矿化类型见表3-15。矿物标型特征研究意义见前找矿标志一节。 2)化探异常的分析评价 地球化学异常是指某些地区的地质体或自然介质(岩石、土壤、水、生物、空气等)中,指示元素的含量明显地偏离(高于或低于)正常含量的现象。图3-4-10表示了甘肃礼县金山沟系土壤Au异常图,显然由三个浓度带表示的地球化学异常有着明显的套合特点,高异常的分布区很可能是矿化体存在的重要证据。 化探异常可以是因矿床的存在而产生,也可以仅是指示元素含量的波动变化的反映。因此,只有通过对异常的解释评价,才能从中发掘出异常所提供的矿化信息。异常的分析评价一般从以下五方面进行: (1)异常地质背景的分析 从分析异常的空间分布与地质因素的联系入手,在此基础上进一步判断形成异常的可能原因。各类异常的出现都与一定的地质背景有关。 (2)异常形态、规模和展布 异常的形态往往与产生异常的地质体形态有关,如与断裂构造带有关的异常,往往呈带状分布,与岩浆岩有关的化探异常往往成片分布。所以,据异常的形态,结合地质背景,可对引起异常的源体进行判译。异常规模,通常用规格化的面金属量(NAP值)衡量,其取决于异常面积和异常强度。异常面积相对异常强度是比较稳定的参数,一般来说,化探异常的面积越大,则属于矿异常及找到大矿的概率越大。 (3)异常元素组合特征 异常元素组合特征常可反映可能发现的矿化类型的矿化信息。例如Sb、Hg、As、Au(Ag)的元素组合异常,可能是热液型金矿床的前缘晕的显示。长江中下游一带的矽卡岩型矿床分布区内,Cu、Ag、Mo元素组合为铜钼矿化的显示,Cu、Ag、Bi为铜矿床的指示元素,Cu、Ag、As、Zn、Mo、Mn元素组合则指示铜铁矿床的存在。 (4)异常的强度和浓度分带特征 在判断矿与非矿异常时,一定要注意异常的结构。凡异常强度高、浓度分带明显、具有清楚的浓集中心的异常,多属具有工业意义的矿异常,否则则多属与某个地质体有关。矿致异常的浓度分带明显时,据分带特征可以进一步发掘,提取一些深层次的矿化信息,如确定元素的水平或垂向分带、判断矿液运移方向、划分前缘晕和尾晕,判断剥蚀深度、追索盲矿体等。 (5)异常有关参数的统计分析 为了消除干扰、获得定量信息,对异常还可以进行各种统计分析,从中提取有关的深层次的矿化信息。常用的统计分析方法包括趋势分析、回归分析、判别分析、点群分析、因子分析等。 3)物探异常的分析评价 物探异常是地质体物性特征的反映,物探异常具有更复杂的多解性。物探异常分析评价的中心任务是区分出矿与非矿异常,为此首先要结合地质资料,将异常分类、分区分带,对研究区内所有异常的分布、强度及组合特征有概略的了解,在此基础上筛选出与矿有关的矿致异常。一般来说,具备以下条件的异常可能属矿异常。 (1)异常本身的特征、包括异常强度、形态和产状等与已知的矿异常相似,则可认为为地下矿体引起,有必要考虑做进一步的异常查证工作; (2)异常群的分布排列具一定的规律性,特别是与一定的成矿地质条件有一定的空间联系时。例如在宽缓磁异常的边缘或背景上,有次级异常呈串珠状“规则”地排列时,很可能反映了侵入体接触带上的矽卡岩型铁矿床的分布; (3)异常所处的位置具优越的成矿地质条件,例如位于基性、超基性岩带的磁异常是岩浆矿床存在的反映,中酸性侵入体与碳酸盐岩层接触带及其附近的磁异常是矽卡岩型铁铜矿床的显示。 图3-4-11为一胶东牟平-乳山测区上王格庄VLF法HZ 虚分量水平梯度图,根据异常分布特征推测该异常带为一近东西向断裂反映。在异常的评价中,还应特别注意对弱缓异常的研究工作。当矿体埋深较大时,往往表现为弱缓异常,而这正是当前找寻埋深较大的盲矿体的重要线索,我国从低缓异常的分析、研究中已取得了较好的找矿实效,在淮北、邯邢和莱芜等地新增了大量的铁矿储量。 3 推测性矿化信息 推测性矿化信息来源比较广泛,它可以是从推测性地质信息中进一步推测提取的矿化信息,也可以是从描述型、加工型矿化信息中进一步推测、提取深层次的矿化信息,甚至对于已有的全部地质信息、矿化信息经进一步的综合,加工处理后,从中提取复合性的合成信息。例如遥感地质解译图所具有的有关地质内容就是一种典型的推测性地质信息,通过对遥感地质解译图的进一步分析,就可以从中提取出感兴趣的矿化信息;已确定的物探、化探异常中的矿致异常是一种加工型矿化信息,经进一步的分析还可以从这些矿致异常中提取出可能发现的矿种、矿体规模、可能的赋存位置、产出特征等更深层次的矿化信息等。 推测性矿化信息是在推断所得的有关信息的基础上,经进一步的加工、分析而得到的相对较深层次的矿化信息。因此,如何识别出信息以及保证所获取的信息的客观性则成为推测性矿化信息提取的基本要求。为了满足上述两方面的要求,推测性矿化信息的提取必须首先考虑所依据的信息的真实性,如上述的遥感地质解译图是否正确,已确定的物、化、探矿致异常是否真实等,进而结合已知的成矿地质背景和成矿规律,通过慎重、周密的分析、类比和归纳,进行科学的推理,提取深层次的矿化信息。推测性矿化信息的提取还必须综合各有关方面的信息,通过专门的技术性手段及途径,对已获取的有关数据进行分解、提取、加强、合成等处理,进行数据、资料信息的深加工,从中提取综合性的、新的、深层次的矿化信息,这其实已属于信息合成的研究范畴,具体方法见下节内容。 三 找矿模型的建立找矿模型是在矿床成矿模式研究的基础上,针对发现某类具体矿床所必须具备的有利地质条件、有效的找矿技术手段及各种直接或简接的矿化信息的高度概括和总结。 (一)找矿模型的基本内容
找矿模型是在成矿规律研究的基础上,通过对矿床(体)的地质、物探、化探、遥感诸方面信息显示特征的充分发掘及综合分析,从中优选出那些有效的、具单解性的信息作为找矿标志,并在确定了找矿标志和找矿方法的最佳组合后才建立起来的。图3-4-12分别阐述花岗岩与成矿的5种关系模式:①射气成矿模式;②分离结晶分异成矿模式;③侧分泌成矿模式;④大气循环成矿模式;⑤深部壳源成矿模式。 1基本图件 ⑴与找矿模型相匹配的矿床成矿模式图 ⑵代表矿床(体)综合剖面图 ⑶综合平面图 ⑷找矿模型图 2找矿模型的描述内容 1)矿床(田)地球物理特征 ⑴勘查目标物和目的物的地质特征 2)矿床(田)地球化学特征 成矿元素和指示性元素种类 勘查原生晕或次生晕的组合关系及其元素分带性(或分带序列) 3)地球物理、地球化学模型 物化探险参数的空间分布特征 与目的物相对应地质体的模拟特征 (二)找矿模型的分类1经验找矿模型 是在地质概念的基础上通过进一步加强对找矿标志及找矿方法的经验总结而建立的。在地质找矿中,人们其实有意或无意地在运用这种模式。 2地质—地球物理找矿模型 地质—地球物理找矿模型是勘查目标物及其周围地质、地球物理现象综合一体的结果,常以图表的形式表示。图3-4-13是丫他金矿16线综合剖面图(注:矿体下延50m即为矿体埋深),该图由含矿构造剖面、中间梯度和联合剖面方法曲线构成,显然两种物探方法均显示了明显的物探异常特征。
3 地质—地球化学找矿模型 地质—地球化学找矿模型是将已总结的地球化学标志与矿床地质特征融为一体,并用图表的或文字表达出来,地质—地球化学找矿模型应突出矿体不同位置的指示元素分带特征及其与地质体之间的联系,以指导同类矿床的勘查工作。图3-4-14为鄂东南阳新岩体矽卡岩型铁铜矿的地质—地球化学模型,该模式综合反映了元素的地球化学分带,内带主要为:Cu、W、Mo、Pb、Zn、Ag;外带主要为Cu、Pb、Zn、Hg、Ag、As等。
4 综合信息找矿模型 综合信息找矿模型是将各种找矿方法获取的信息及其与矿体的对应关系用图表的或文字的形式进行形象的表述,可以是地质、物探、化探信息的综合也可以是地质、物探、化探等信息的综合。图3-4-15反映了黑龙江多宝山铜矿综合信息找矿模型,该模型反映了成矿的基本地质条件和物探的重力和磁测异常特征,同时展示了地球化学异常分布空间序列。
5 流程式找矿模型 本类找矿模型以系统论作指导,把整个勘查工作视为一个包含众多子系统的大系统,既强调勘查大系统的完整性,又重视勘查子系统(不同勘查阶段,不同勘查技术方法的途径等)的独立性及相互依赖性,既重视勘查工作的循序渐进性,又充分考虑到找矿工作不同阶段在控矿因素、找矿标志、找矿方法上的差异性及特殊性。目前国内外有关这方面已建立的较有影响的具体有赵鹏大院士池顺都教授的“5P“地段逐步逼近法、熊鹏飞教授的勘查模式、前苏联的“预测普查组合”和美国的“三部式”找矿模式等。 第五节 数据模型与信息合成 在找矿难度不断加大,新的找矿技术手段不断引入勘查领域的今天,从单一的找矿手段所获取的单方面的矿化信息已远远不能满足现代找矿工作的需要,综合使用各种有效的找矿方法、获取多源地学信息,并通过一定的技术手段和途径进行信息的合成,从而获取深层次的隐蔽信息,进而为找矿靶区的圈定提供依据,已成为当前矿化信息研究的一种必然发展趋势。 目前,原始地学信息的收集已由过去的以定性描述为主,而转化为大量的定量的地学数据。因此,在进行信息合成时,只有采用一定的数据模型对各类浩瀚的无直观规律的数据集进行整理、分析,把握数据分布的规律性,才能进而进行不同种类的信息合成工作 一 数据模型地质体数学特征研究实质上也就是研究地质数据的数学模型或简称数据模型。利用数据模型可以反映地质体的几何特征、统计特征、空间特征和结构特征,还可以查明可能存在的分形、混沌等非线性特征。这是一种基础性工作,是十分重要的。例如,只有选用或构置适当的数据模型对原始数据进行加工、处理,查明数据分布特征及其规律性,才能在此基础上进一步借助有关的模型对有关数据进行信息合成所必须的数据预处理、噪音信息的剔除、矿化信息的强化等工作。数据模型在广泛采用计算机技术的信息合成的各个环节中都起着不可替代的作用。而且,数据模型是选用各种数据处理方法的依据。 一般来说,用于查明原始地质数据分布律的数学模型有正态分布模型、对数正态分布模型、二项分布、负二项分布、普阿松分布、超几何分布及指数分布等;用于原始数据处理的数学模型有磁法资料的化极、求导、延拓、求假重力异常、视磁化率、正演、反演方法,重力资料的求导、延拓、各种计算密度界面的方法,遥感资料的边缘增强、线性体增强及环形影像增强方法,化探、重砂资料的趋势分析、因子分析、聚类分析、回归分析等;可用于信息提取及合成的因子分析、典型相关分析、信息量法、成矿有利度模型等。具体有关数据模型的建立及应用请参阅“矿床统计预测”等书籍。 二、信息合成(一)概述概念:信息合成也可称之信息综合,是指把反映地质体各方面的有关信息(数据、资料、图像等)通过一定的技术手段,加工成为一种与源信息具相互关联的新的复合型信息,即由直接信息转换为间接信息。 这种复合型信息具有反映地质体总体特征及所具有的隐蔽特征的功能。 用于信息合成的源信息的形式可以是各种原始的地质数据,如各种物、化探原始观测数据,也可以是经过一定的专门性加工、处理、整理而成的有关资料、图像等,源信息的类别可以是事实性信息、也可以是推测性信息,源信息的要素可以是矿化信息,也可以是有关的控矿因素。 信息合成是勘查工作发展的需要。也是高新技术在地勘工作中应用的直接体现。 迄今为止的信息合成结果有两种,一种结果是各种单独的矿化信息在同一空间上的简单叠加定位;另一种是在通过分析各种单独信息的相互关系的基础上提取出来的(定量),是以前一种合成为基础进行的,后一种的工作难度较大,但有人认为这才是真正的信息合成,是信息合成的发展方向。 (二)信息合成的基本步骤1)建立地质概念模型 地质研究是信息合成的基础,只有在全面研究的基础上,才能对矿床的地质条件及成矿特征有深刻的了解,在此基础上才能正确地总结控矿因素及找矿标志,确定选择用于信息合成的各种原理资料; 2)原始各种信息的预处理工作 预处理是把各种格式、比例尺、分辨率的原始资料(图形、图像、数据、磁盘(带)数据等)编辑转换为适合计算机图像处理的统一格式及数据类型等。参与预处理的原始资料可以是有关的控矿因素方面的信息,也可以是各个侧面的矿化信息。如与成矿有关的地层构造岩浆岩或已知的矿床(点)、物探、化探、遥感信息等。 3)信息的关联和提取 各类成矿信息都不是孤立存在的,而是本身就有机地联系在一起的。只有通过信息彼此之间的关联,才能正确、全面地提取有用信息,排除与研究对象无关的“干扰”信息。信息的关联可分为同类信息的关联,如物探信息中的航磁平剖解释信息与化极、求异、延拓解译信息的关联,不同类信息之间的关联,如物探异常信息与化探异常信息之间的关联等。 信息关联和提取的地质意义是清楚的。一般成矿作用,通常理解为多种地质作用相互叠加的结果。各种地质作用常常具有不同的地球物理和地球化学信息标志特征。通过信息关联而确定的有用信息的叠合部位或信息浓集区,则被认为是成矿可能性最大的空间地段。这种成矿可能性最大的空间地段的认识的得出即是信息提取的一种物化表现。 4)信息的综合和转换 信息的综合和转换,即信息合成,是指在各种单信息相互关联和提取的基础上,将提取出来的有用矿化信息作进一步的加工、优化和综合提取,最终完成直接矿化信息向间接矿化信息的转换。信息合成后的物化形式,一般多为直观的图件,如成矿有利度图、矿化信息量图,综合信息找矿模型等。 第六节 靶区优选与目标定位 在找矿难度不断加大,新的找矿技术手段不断引入勘查领域的今天,从单一的找矿手段所获取的单方面的矿化信息已远远不能满足现代找矿工作的需要,综合使用各种有效的找矿方法、获取多源地学信息,并通过一定的技术手段和途径进行信息的合成,从而获取深层次的隐蔽信息,进而为找矿靶区的圈定提供依据,已成为当前矿化信息研究的一种必然发展趋势。 目前,原始地学信息的收集已由过去的以定性描述为主,而转化为大量的定量的地学数据。因此,在进行信息合成时,只有采用一定的数据模型对各类浩瀚的无直观规律的数据集进行整理、分析,把握数据分布的规律性,才能进而进行不同种类的信息合成工作一 找矿靶区优选 找矿靶区优选是成矿预测工作一项必不可少的工作内容,也是体现成矿预测研究成果的直接物化形式。靶区优选的正确与否对后续找矿工作的成败起着关键性的作用,直接影响着预测阶段与找矿(普查)阶段的衔接和过渡。 (一)找矿靶区优选的概念 概念:找矿靶区优选是在找矿靶区(找矿远景区、找矿有利地段)已圈定的前提下,应用经验的、数学的或计算机方法,据相对的成矿可能性大小(成矿有利程度)、结合经济、地理、交通、市场供需关系等诸方面因素的综合比较,对找矿靶区所进行的评价和优劣排序,即找矿靶区的分级。 找矿靶区一般分为A、B、C三级。 对靶区优选过程中应考虑的因素,不仅考虑成矿可能性的大小。还必须适当考虑诸如矿产品经济贸易、交通、地理等诸因素对可能的矿产品开发的预期经济效益的影响。 找矿靶区优选是成矿预测体系中一个不可分割的组成部分,其最基本的任务是完成已圈定靶区的分级,属于成矿预测体系中靶区圈定之后的一个工作程序,也是联系成矿预测工作阶段之后的找矿工作阶段的中介,为找矿工作的决策提供资料。 找矿靶区优选对有关的变量(因素)的选择及取值与靶区圈定有明显的差别:前者除了要考虑经济、地理、矿产品经贸等方面的影响外,在考虑有关地质条件及矿化信息时,是以对矿床成矿的贡献大小(即不等权)为选取变量的出发点;后者一般仅考虑致矿因素,凡是包含有成矿信息的地、物、化、遥感变量都可等权地选作圈定找矿靶区的依据。 (二)找矿靶区优选的原则 1系统优化原则 找矿靶区优选的目的是对找矿靶区进行选优弃劣,实现由面到点、面中求点,从而使靶区见矿概率和潜在社会经济价值大小分明。因此,优选过程中所涉及的各方面信息、标志、工作程序和方法的选择都应该是优化的,才能从整体上保证系统优化的实施,保证所划分的高级别远景区具有最小的面积,最大的见矿概率和潜在利用价值。 2综合评判原则 优化过程中必须结合各方面的影响因素进行全面的综合对比,具体包括成矿的有利地质条件,已知的各种矿化信息的可靠程度,可能具有的矿床规模以及经济价值、社会需求程度、自然经济地理条件、预期的经济回报等。必须时刻清醒地认识到现阶段矿产资源的勘查与开发是社会经济生产活动的一部分,其最终提交给社会的矿产品的是一种特殊的商品。因此,靶区优选中不仅要考虑成矿有利度的大小,还必须考虑到可能影响勘查及开发效益的所有因素,以尽可能地降低勘查工作的风险性。 (三)影响找矿靶区优选的因素 找矿靶区优选是对有利的找矿远景地段的进一步筛选和优化,与找矿靶区的初步确定相比,其更强调深层次信息发掘及各方面因素的综合对比评价。 1地质矿产因素 地质矿产因素是影响靶区优选的首要因素,其决定了靶区内的成矿有利程度,其它的影响因素都是在此基础上才起作用的,这也是前述有人认为靶区优选仅取决于成矿的有利程度的原因所在。 1)靶区内成矿地质条件有利程度,如所处的地质构造位置及在已知成矿带中的部位,区域 地球化学场特征,地层、构造、岩浆岩等控矿因素特征及其有利程度,成矿规律特点及研究程度等。 2)已知的矿化信息的有利程度,例如已发现的矿床及矿点的数量与空间分布,矿产种类、矿床类型及工业意义,围岩蚀变种类及发育强度,已确认的物、化探矿致异常的强度及分布特征,已知的遥感信息的有利程度等。 对地质矿产因素的成矿有利程度的对比确认,除了考虑上述有关的内容外,还应该从中发掘一些深层次的隐蔽信息和综合性的间接信息来进行对比确认,即前述的信息提取和信息合成工作。这需要首先对已知的地质、矿化信息进行信息可靠性的分析工作,区分出矿与非矿信息,进而通过一定的技术手段和途径进行不同信息的空间叠合及转化合成,由分散的直接信息转换为相互关联的、统一量纲的间接信息来进行对比确认。 2经济地理因素等 1)国民经济需求程度和世界市场供需情况:如本类矿产在国内的资源总量、布局及需求状况,国际市场供求情况,市场价格及发展趋势预测等。 2)交通及经济地理:如可能发现的矿产地所处的交通及地理位置对矿业开发是否有利,已有工业基础及能源、原材料、劳动力情况是否有利等。 3)经粗略的投资效益评估,经济上是否可行。 经济地理因素是在地质矿产因素有利的条件下,进一步比较评价靶区优劣的重要内容。经济地理因素是影响可能发现的矿床是否具备现行开采经济价值以及投入开采时经济上是否可行的主要因素。因此,在评价比较时,对所选定的具体参数要预估其一定时期内的变化趋势。 (四)找矿靶区优选的工作方法 找矿靶区优选的方法一般有经验类比法、综合信息法和数学模型等。在具体工作中,这三种方法通常结合在一起使用。 1经验类比法 靶区优选总体上讲属于被优选靶区与已知的矿床之间的相似类比以及被选靶区相互之间的优劣对比排序,这种优选在很大程度上是以已有的找矿经验为基础的,人的主观认识在整个优选过程中起着重要的作用。找矿经验是人们在长期找矿实践中知识的一种自然积累,其虽然形式上是一种思维上的直觉认识,但实质上在一定程度上却是客观规律在人的头脑中的反映。因此,利用经验类比对找矿靶区进行筛选和优劣排序具有一定的可靠性及可行性。 经验类比法可分为地质类比法和人工智能法两种: 地质类比法是地质人员据不同靶区内的成矿地质条件、各种矿化信息的发育程度和所处的经济地理位置等方面的综合分析,结合与已知的矿床类比,对靶区进行相对的优劣分级排序,地质类比法也可以是直接借用已有的、比较成熟的成矿模式对靶区的成矿有利程度进行类比,并在结合考虑其它有关因素(如交通、地理等)的基础上完成靶区的优劣性对比及分类; 人工智能法是在地质类比法和模型法应用的基础上,结合计算机技术,将已有的专家经验和一定的矿床模型输入计算机,建立起专门性的专家系统,进而将欲研究地区的有关信息资料输入,进行对比评判,在此基础上对欲选靶区的优劣作出评价。 2综合信息法 综合信息法是将地质、遥感、地球物理、地球化学等不同方面获取的多源地学信息经进一步的优化、加工处理后,转化为相互关联的间接信息,进而对靶区的优劣性做出评判的方法。 综合信息法的提出和应用是基于成矿作用是一个极其复杂的地质过程,矿床的形成则是这一过程中多种地质因素共同作用的最终结果,因而对未知矿床的预测,本身就是一项综合性很强、难度很大的技术工作,依靠单一的找矿方法而获取的信息对成矿前景的评价往往是片面的,再之,矿床这种特殊地质体本身就是一个和谐的统一体,不同找矿方法获取的地学信息,如地、物、化遥等,仅是其不同侧面的有关特征的反映,因此,只有综合各方面的信息资料,才能对靶区的优劣性做出正确的评估。 综合信息法的具体应用应是在对成矿地质条件深入了解的基础上,尽可能全面地收集各方面的信息资料,在此基础上进行前述的有关信息的相互关联、转换和合成工作,由直接信息转化为新的、具有机联系的间接信息,最后进行优劣性对比评价。综合信息法的应用成效如何取决于源信息的纯化及占有程度、信息的关联、提取、转换与合成是否合理、正确等环节。综合信息法对有关信息的研究成果形式,一般是建立起综合找矿模型,然后以此做为信息提取、评判标准对待选地段进行对比。 3数学模型法 数学模型法是指在地质特征及成矿规律研究的基础上,通过对有关的地质变量,矿化信息特征与矿床成矿可能性大小及成矿规模在量值上的内在关系的分析,构置或选择一定的数学模型,进而利用数学模型对靶区(单元内)内可能形成的矿床数量及成矿的规模大小进行定量的估计,从而达到靶区优选的目的的方法。 数学模型法是以地质、成矿规律研究为基础,以数学为工具、以计算机为手段。数学模型法据其依据的数学原理和方法可分为矿床统计预测方法、灰色关联分析法、模糊数学方法、分形几何方法、地质统计方法、模式识别方法等。 二、找矿目标定位 找矿目标定位或称之找矿对象的确定,是在找矿靶区优选的基础上,对优选出的高级别靶区经开展一定的专门性地质研究工作,最终确定值得展开进一步找矿工作的具体地段及具体对象(找寻的矿种、矿床类型等)的矿产勘查评价工作。 本项工作在整个矿产勘查系统中属于矿产勘查阶段中的前期工作内容,即预查和普查阶段,其工作成果是决定已确定的对象能否转入详细普查的重要依据。其工作目标是发现矿床并初步评价其工业价值,部分排除找矿工作中的不确定性因素(有矿或无矿、有否工业价值等)。 ㈠靶区查证 靶区查证是针对优选出的A级靶区进行的实步找矿工作。其基本目的是对靶区优选中的关键性认识进行验证,实地发现或揭露矿化地质体,用实物证实矿产的存在与否。 ㈡初步普查评价 初步普查评价是矿产普查评价的一个阶段性内容,是指在一系列地质工作的基础上,综合考虑地质、经济、技术诸方面的因素,对已经过过野外现场查证的找矿靶区内是否具有开展进一步的找矿工作的必要性做出明确的回答的一项综合性的地质工作。 (一)预查 预查是通过对区内资料的综合研究、类比及初步野外观测、极少量的工程验证,初步了解预查区内矿产资源远景,提出可供普查的矿化潜力较大地区,并为发展地区经济提供参考资料。预查阶段通常需进行以下方面的工作: 1、全面收集预查区内的地质、矿产、物探、化探、遥感、重砂、探矿工程等各种有关信息及研究成果,并应用新理论新方法进行深入的综合分析研究. 2、对有希望的地区,应选择几条路线,进行比例尺为1:50000或1:25000的路线地质踏勘,辅以有效的物探、化探方法,并选择有代表性的异常进行Ⅲ-Ⅱ级查证,圈出可供普查的矿化潜力较大地区. 3、对发现的矿(化)点或经类比认定为矿引起的异常及有意义的地质体进行研究,与地质特征相似的已知矿床从基本特征、成矿地质条件等方面进行类比、预测、必要时可投入极少量工程进行追索、验证,采集测试样品. 4、寻找的矿产与地表(下)水关系密切时,应收集、分析区域水文地质、工程地质资料,为开展下部工作提供设计依据. 5、应圈出预测矿产资源范围,当有估算资源量的必要参数时,可以估算预测的资源量. (二)普查 普查是在预查工作的基础上,通过对矿化潜力较大地区开展地质、物探、化探工作和(有限的)取样工程,以及可行性评价的概略研究,对已知矿化区作出初步评价,对有详查价值地段圈出详查区范围,为发展地区经济提供基础资料。普查阶段通常需按要求进行以下方面的工作: 1、 通过1:50000-1:25000比例尺的地质填图和露头检查,对区内地质特征的查明程度应达到相应比例尺的精度要求,成矿地质条件达到大致查明程度. 2、通过1:10000-1:2000比例尺地质填图和有效的物探、化探、遥感、重砂等方法手段及数量有限的取样工程,大致控制主要矿体特征,地表要用取样工程稀疏控制,深部要有工程验证,不要求系统工程网度;大致查明矿石的物质组成、矿石质量,并进行相应的综合评价.对物探、化探异常进行Ⅰ-Ⅱ级验证. 3、大致了解开采技术条件,包括区域和测区范围内的水文地质、工程地质、环境地质条件,为详查工作提供依据.对开采条件简单的矿床,可依据与同类型矿山开采条件的对比,对矿床开采技术条件作出评价;对水文地质条件复杂的矿床,应进行相应的水文地质工作,了解地下水埋藏深度、水质、水量以及近矿围岩强度等. 4、对已发现的矿产,应与邻区同类型已开采矿山,从矿石物质组成、脉石矿物、结构构造、嵌布特征、粒度大小、有害组分及影响选冶条件等因素进行全面的对比,并就矿石加工选冶的性能作出概略评述.对无可类比的或新类型矿石应进行可选(冶)性试验或实验室流程试验,为是否值得进一步工作提供依据.对饰面石材还应作出“试采”检查. 5、依据普查所获得的地质矿产资料及国内、外市场情况,进行概略研究,研究有无投资机会,是否值得转入详查,并采用一般工业指标估算资源量 第七节 可行论证与基地确定 可行性论证与勘探基地的确定是详查结束时所进行的分析评价的基本内容和任务,也可以说是详细普查阶段的最终工作成果。在详查阶段,通过对有关的矿点或物化探异常所开展的勘查工作,最终查明工作区内有无工业矿床的存在,并通过可行性论证,做出是否可以转入勘探的评价结论,即确定勘探基地,这是连结矿产普查和勘探的重要环节。 详查是对详查区采用各种勘查方法和手段,进行系统的工作和取样,并通过预可行性研究,作出是否具有工业价值的评价,圈出勘查区范围,为勘探提供依据,并为制定矿山总体规划、项目建议书提供资料。 可行性论证与勘探基地的确定是以详查阶段所进行的工作为基本前提条件的 一、可行性论证(一)可行性论证的概念可行性论证或称可行性研究,是西方国家在第二次世界大战以后发展起来的一种分析、评价各种建设方案和生产经营决策的科学方法。它通过对欲上项目建成后或实施后可能取得的技术经济效果进行预测,从而提出该项目是否值得投资和怎样进行建设的意见,为项目决策提供可靠的依据。 可行性论证贯穿于矿产勘查与开发的各个不同阶段。可行性论证据其目的、任务以及与地勘工作阶段的对应性分为概略研究(普查阶段)、预可行性研究(详查阶段)和可行性研究(勘探阶段),本节介绍概略研究与预可行性研究,可行性研究将在第四章介绍。 1、概略研究:是指对矿床开发经济意义的概略评价。通常是在收集分析该矿产资源国内、外总的趋势和市场供需关系的基础上,分析已取得的普查或详查、勘探资料,类比已知矿床,推测矿床规模、矿产质量和开采利用的技术条件,结合矿区的自然经济条件、环境保护等,以我国类似企业经验的技术经济指标或按扩大指标对矿床作出技术经济评价。从而为矿床开发有无投资机会,是否进行详查阶段工作,制定长远规划或工程建设规划的决策提供依据。 普查基础上的概略研究中所采用的矿石品位、矿体厚度、埋藏深度等指标通常是我国矿山几十年来的经验数据,采矿成本是根据同类矿山生产估计的.其目的是为了由此确定投资机会.由于概略研究一般缺乏准确参数和评价所需的详细资料,所估算的资源量只具内蕴经济意义. 2 预可行性研究:是指对矿床开发经济意义的初步评价。在我国目前的基本建设程序中,预可行性研究属于前期工作,与项目建议书属于同一工作阶段。预可行性研究需要比较系统地对国内、外该种矿产资源、储量、生产、消费进行调查和初步分析,还需对国内、外市场的需要量,产品品种、质量要求和价格趋势作出初步预测。根据矿床规模和矿床地质特征及矿区地形地貌,借鉴类似企业的实践经验,初步研究并提出项目建设规模、产品种类、矿区建设轮廓和工艺技术的原则方案;参照类似企业选择合适评价当时市场价格的技术经济指标,初步提出建设总投资、主要工程量和主要设备以及生产成本等,进行初步经济分析,圈定并估算不同的矿产资源储量类别。 通过国内、外市场调查和预测资料,综合矿区资源条件、工艺技术、建设条件、环境保护及项目建设的经济效益等因素,从总体上、宏观上对项目建设必要性、建设条件的可行性及经济效益的合理性作出评价,为是否进行勘探阶段地质工作及推荐项目和编制项目建设书提供依据。 (二)可行性论证的意义可行性论证的意义首先在于保证矿产勘查工作和后续的矿产开发的经济效益。在市场经济的社会生产活动中,我国矿产勘查的投资来源已由单一计划经济时期的事业费拨款而转变为企业法人或私人投资,矿产勘查的根本目的是查明具有商品属性的工业矿床,并通过转让或直接出售矿产品而获取投资收益。因此,矿产勘查活动必须追求经济效益。但是,矿产资源在自然界的产出条件及特征是复杂多样的,矿床的质及量相差悬殊,所处的经济地理条件也是千差万别,矿种本身的经济价值及矿产品市场供需关系、价格波动等都对勘查投资收益有着较大的影响。另外,矿床一旦进入勘探阶段,由于需要动用大量的探矿技术手段对矿床进行揭露,与普查阶段相比,投资额巨增,为了降低投资的风险性,保证获得经济效益,就必须通过可行性论证对矿床的经济价值及转入勘探工作的必要性进行分析,以保证勘探投资在经济上的合理性,减少勘探投资的盲目性,为勘探基地的筛选提供依据。 在我国矿产储量实行有偿占用、矿产储量成为有价商品正逐步推向市场的今天,矿床可行性论证被赋予了新的应用价值,只有通过论证知道了欲勘探矿床的经济价值,才能真正从经济意义上预估地质勘探工作的经济效果,才能为矿产储量的有偿占用或普查阶段工作成果的转让估价提供依据。 (三) 可行性论证的考虑因素可行性论证要考虑的因素主要有矿床地质因素、自然经济地理因素、政治经济因素、技术因素、矿产品价格及经贸因素、地租、环境保护等六方面。 1矿床地质因素 矿床地质因素主要包括矿产储量或矿床规模,矿床地质构造,矿体形状、产状、规模、埋藏深度和分布范围,矿石的矿物成分、结构、构造,矿石类型、品级、品位和伴生有益、有害组分的含量,赋存状态和分布规律,以及矿床水文地质和工程地质条件等等。 1)矿床规模大小或矿产储量的多少,决定着未来矿山企业的生产规模、服务年限等,甚至影响未来企业的经济效益(因生产规模的大小等)。因此,这是矿床地质因素中的重要因素,对矿床经济价值的评判具有重要意义。 2)矿床地质构造直接控制着矿体的分布及形态、产状等,它的复杂程度对矿山开采影响极大,有时关系到井田的划分和开采境界的确定。对于构造比较复杂的矿床,在勘探阶段受施工手段的限制,使矿床的可控制程度受到较大的影响,并且由于工程量的增加,而使勘探投资增加,影响勘查工作的经济效益。 3)矿床内矿体的个数、各矿体之间的相互关系、集中分散程度,单个矿床的规模、形态、产状、埋深及其空间分布变化规律等矿体外部特征是未来矿山确定开拓方案、开采方法的主要依据,而这些对未来矿山的经营效益有着重大的影响。 4)矿石质量的好坏直接决定了矿床的经济价值及未来矿山的经济效益。矿石质量的具体内容包括类型、矿石中有益及有害组份含量等,这些是评定矿床工业利用价值的重要质量指标,也是正确确定矿山产品方案与矿石选冶工艺流程的主要依据。在充分考虑主要有用组份的同时,矿石中伴生的有益组份能否综合利用,对于降低未来矿山的开采成本、提高矿山经济效益,同时对于充分利用矿产资源,以及对矿山环境保护等方面都有很大的意义。有的矿床单从主要有用组份评价,很可能是没有进一步勘探的必要性,但结合伴生有益组份评价,则可能由一矿变多矿、矿床的经济价值也剧增数倍。对于建筑材料类、压电石英、云母、耐火粘土、金刚石等一类的矿产,其物理性质决定着矿产的质量和加工性能等。 5)矿床水文地质和工程地质条件的复杂程度,如矿体及围岩的含水性,岩溶发育情况,地下水与地表水的联系情况,地下水位,地表水系的洪水情况等,决定着开采时井筒、坑道的布置,排水方法,排水设备的动力大小及开采成本的大小。假如水文地质条件特别复杂,当前技术水平又难以解决,或者解决措施的技术要求高而使开采成本大增,可以导致矿床不能被开采利用。矿床的工程地质条件,如矿石的围岩的物理机械性质,对确定矿床开采的支护方式和支护密度,爆破效率和炸药消耗量,露天开采场的边坡角、地下开采时的回采方法等,都有重要意义。 2自然地理因素 自然地理因素牵涉的内容较多,其主要是与经济有关的矿床的一些外部条件,在进行论证时,要作周到的考虑。 1)矿床所处地理位置,对矿床能否被投入开发建设关系极大,即使其它各方面条件都很优越,只要矿床所处位置不合适,也可能导致整个矿床没有利用价值。矿床所处的地理位置一般要适合工、农业建设的需要及合理布局,有的矿床要求靠近企业或用户,以便就地取材。一般来说,位于边陲和人烟稀少地区的矿床,对开发都是不利的,在进行可行性论证时应特别注意。对处于国家划定的自然保护区、重要风景区,国家重点保护的不能移动的历史文物和名胜古迹所在地、港口、机场、国防工程设施圈定地段之内;大型水利工程设施、城镇市政工程设施附近,铁路、重要公路两侧,重要河流,提坝两侧一定距离内的矿床均不得开采。 2)矿床所在地的交通运输条件好坏,对矿床的开发利用影响很大,它是某些黑色金属及贱金属大型矿床成为“呆矿”的重要因素之一。一般要求靠近铁路、公路及通航水路,以便于修筑矿区与交通干线之间的铁路或公路支线,这样才能节省基建投资降低运输费用。对于大型矿床以及价廉而开采和运输量都较大的非金属矿产,如建筑材料,更是要求缩短运输线路,以降低矿石成本。 3)动力供应与辅助材料的来源与供需满足程度对未来矿山的经营也有着较大的影响。电站及辅助材料(建筑材料、坑木等)应就地提供且供应充足,否则就将影响生产及加大生产成本。 4)水源情况,包括工业及生活用水的满足程度,对于某些地区,如干旱、半干旱地区,可能成为制约矿床开发的重要因素。 5)地形、气候及地震活动情况也应给予慎重的考虑。地形、气候条件可引起生产成本的增加、地震的活动强弱影响到未来矿山的安全与否。 6)劳动力来源是否充足,在可行性论证中也是一个不可忽视的因素。长期以来,我国一直处于劳动力供需过剩的状况,所以这个问题很容易被人们忽视。但随着计划生育国策的稳步执行,劳动力供需过剩的状况将会发生逆转,从而对矿床的开发建设带来一定的影响。 3政治经济因素 政治经济因素主要是与国家的资源政策有关,国家的资源政策是国家和社会对某种矿产的需求程度的体现,它对矿产的开发利用起着决定性的作用,在进行可行性论证时必须给予高度的重视。国家根据一定时期内国内外的政治经济发展趋势而导致的对各种矿产的需求程度,利用资源政策作为调节手段,而对矿产品的生产进行调节,从而影响到矿产是否具有现行利用价值及其开采效益。如国家对欲扶持的矿种,可以在有关税收、收购价格、贷款条件等方面给予优惠,具体如金矿就是如此。在我国正逐步有计划地放活市场,逐步实现与国际市场接轨的今天,在进行可行性证时必须预估国家未来的资源政策的调整对有关矿床开采价值的影响。具体如我国的石油生产,现在的生产成本大大高于国际上的平均水平,长期以来石油的生产及销售一直靠国家的政策扶持而得以维持,这种与经济运作的基本准则相背离的做法虽然有其特定国情、特定时期内的基本要求做支撑,但其持久性显而易见是值得怀疑的。 4技术经济因素 这主要是从技术角度来考虑有关矿床开发利用的经济指标,如矿石的边界品位、工业品位,拟建矿山的服务年限和生产能力,矿山的开拓方案及开采方法,采矿回收率和贫化率,矿石的可选性及选矿方法、流程、选矿回收率等,矿山基建投资费用及矿床开采利润、投资回收指标、单位勘探成本等。在普查阶段主要是据已查明的矿石类型论证矿石在现行技术水平条件下,选、冶的技术可行性及参考同类、同规模矿山有关采、选、冶有关经济指标下开采的经济合理性。 5矿产品价格及经贸因素 这主要是从市场经济角度考虑矿产品的供求关系变化可能对矿产品价格及销售状况所产生的影响而对矿床开采价值所进行的评价。在市场调节的情况下,矿产品的销售状况随时都会产生变化,而矿床从转入勘探到进入开发尚需经过一段时间。因此,对矿产品价格的预估必须要有预测性。 6地租因素 地租在土地私有化的国家内对欲开发矿床的可利用价值有着重大的影响。在我国土地资源为国家、集体二级所有,但土地资源的使用也属有偿占用,在矿山开采期间,其必须有偿征用一定的土地资源。这种因征用土地而付出的租地费用随所处的地理位置、土地资源的质量不同而不同。一些位于经济发达地区的矿床可能会因昂贵的的地租而使矿床难以开发。因此在可行性论证时,对地租因素对矿床利用价值的影响必须给予足够的重视。 7环保因素 环境保护的难易程度及相应的投资费用的大小也直接影响到矿床能否开发及可能的经济效益。环境保护的重要性已被人们普遍所接受,并以法律的形式规定任何建设项目必须采取相应的环境保护措施。矿床所处的自然地理条件对环境保护的难度及费用有较大的影响,如地形的陡缓对于采矿废石堆放的影响,是否有适宜贮存排放选矿废水、尾砂的地形地貌等;采矿过程中对地表植被、草地及自然景观的破坏等;采矿完毕后对土地资源的复原费用投资等。可行性论证中必须对矿山开采能否达到环境保护的要求以及因环境保护的费用支出对矿产开采的效益影响进行充分地研究评价,才能正确地评价矿床的开发利用价值。 (四)可行性论证报告的内容要求关于针对矿产勘查成果的可行性论证报告的编写内容要求,迄今尚无正式标准。国家质量技术监督局1999年颁布的固体矿产资源/储量分类(GB/T17766-1999)中以附录的形式提供了下列一般工业项目可行性研究的主要内容及报告编写提纲供参考: 1 总 论 1.1 项目提出的背景(改扩建项目要说明企业现有概况),投资的必要性和经济意义. 1.2研究工作的依据和范围. 2 需求预测和拟建规模 2.1 国内、外需求情况的预测. 2.2 国内现有工厂生产能力的估计. 2.3 销售预测、价格分析、产品竞争能力,进入国际市场的前景. 2.4 拟建项目的规模、产品方案和发展方向的技术经济比较和分析. 3 资源、原材料、燃料及公用设施情况 3.1 经过储量委员会正式批准的储量、品位、成分以及开采、利用条件的评述. 3.2 原料、辅助材料、燃料的种类、数量、来源和供应可能. 3.3 所需公用设施的数量、供应方式和供应条件. 4 建厂条件和厂址方案 4.1 建厂的地理位置、气象、水文、地质、地形条件和社会经济现状. 4.2 交通、运输及水、电、气的现状和发展趋势. 4.3 厂址比较与选择意见. 5 设计方案 5.1 项目的构成范围(所包括的主要单项工程) 、技术来源和生产方法、主要技术工艺和设备选型方案的比较,引进技术、设备的来源、国别,设备的国内外分交或与外商合作制造的设想. 改扩建项目要说明对原有固定资产的利用情况. 5.2 全厂布置方案的初步选择和土建工程量估算. 5.3 公用辅助设施和厂内外交通运输方式的比较和初步选择. 6 环境保护 调查环境现状、预测项目对环境的影响,提出环境保护和三废治理的初步方案. 7 企业组织、劳动定员和人员培训(估算数) 8 实施进度的建议 9投资估算和资金筹措 9.1 主体工程和协作配套工程所需的投资. 9.2 生产流动资金的估算. 9.3 资金来源、筹措方式和贷款的偿付方式. 10 社会及经济效果评价 二、勘探基地的最终确定在上述对已发现的工业矿床进行了认真的预可行性论证后,根据预可行性论证的研究结论就可以对勘探基地进行最终的筛选工作。
- 对于那些矿床地质条件有利,采、选、冶技术上可行,自然经济地理条件适宜,综合评价认为经济上合理(投资效果好),即矿床具有明显的经济价值的矿区在理论上都可以确定为勘探基地,勘查工作由详查转入勘探阶段,以进一步确切查明矿床的质与量,空间分布特征、产出的地质环境等。
- 对那些经预可行性综合论证认为在经济上不具开采利用价值的矿床,则应坚决弃之,切不可因顾及已有的阶段性找矿成果而追加无效的投资。对于经筛选而已确定的勘探基地还应根据可能的人力、物力条件进一步考虑是直接转入下一阶段勘探工作,以获得最终的勘查成果,或直接出售部分阶段性的探矿成果(出售勘探基地)以获得已有的勘查投资收益。
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