人类在从事探采金属和其他矿物原料过程中积累了有关矿产分布和性状的知识。各个有古代文明历史的民族都有关于矿产地和某些萌芽矿床成因概念的记载。中国利用铜、铁的历史都很早,夏商两代青铜器制作已有相当规模和水平,春秋时期已能够用铁矿石炼铁。公元前2000多年成书的《山海经》记载有数十种矿物、岩石和矿石的600 多个产地,还把矿产分为金、玉、石、土 4类。《管子》中已有关于采矿中金属共生与分带的描述。古代利用的金属主要有铁、铜、锡、银、铅、金、汞等,全国各地发现过很多古矿硐及其他采矿遗迹,有些地方采掘已有相当的规模。唐宋以来史书中有矿产产量的记载。明代(14、15世纪之交)铁产量已达到2000万斤,这大致相当17世纪欧洲国家产业革命后,英国年产量的数字。在这个时期内,也有几种能反映当时有关矿产和矿床认识的著作。如北宋沈括的《梦溪笔谈》广泛涉及到自然科学和生产技术,在地学方面他发现记录了地磁偏角,也最先提出“石油”的命名。南宋的郑所南早在14世纪就提出关于地下活动的水沿岩石裂隙脉络流渗形成矿脉的推想,得到了现代科学史研究家的极高评价。明代李时珍在其《本草纲目》中记载有160多种矿物岩石的产状和药用价值。明代宋应星所著《天工开物》记述了许多工业农业领域的知识和经验,其中包括不少古代金属和非金属矿产的寻找和采冶技术。但总的来说,中国封建社会中自然科学和生产技术的研究和总结不受社会主流的重视,以致长期得不到应有的提高和发展。
在欧洲,古希腊哲学家中有不少人的著述谈到岩石矿物和矿石,关于这些自然界物质起源的认识成了后来地质学及矿床学思想的源头。中世纪,中欧一些古老的采矿业中心积累了有关矿床的知识,一位捷克人Agrico1a经过在这里考察,于1546年写成一本“金属矿床成因”的书,提出了矿床中的物质来源于地壳,地表水渗透到地下深处受热,溶解了岩石中的成矿物质,然后再沉淀在岩石裂隙中的认识,现在认为,出现在16世纪中叶的这一认识可以看作是近代矿床学的萌芽。到17世纪,哲学家笛卡儿提出了与此不同的认识,认为矿床是来源于地球深部,炽热物质通过贯入作用或溶液携带进入已冷却了的地壳岩石裂隙中沉淀而形成的。到18世纪,上面两种不同的观点,发展起来的“水成论”和“火成论”之间的激烈论战达到了高潮。水成论的代表是德国的维尔纳,认为所有岩石和矿床都是大洋水中沉淀形成的,大洋水中溶解有形成岩石和矿床的所有物质,当它们沿岩石裂隙渗透时,就在其中沉淀出矿石。火成论的代表是英国人赫屯,他认为矿石只能由深处上升的火成的熔融物质充填在地壳裂隙中形成。随着大量事实材料积累,表明矿床既有与深处岩浆作用有关的,也有与地球外部的地质作用有关的,这种争论自然就缓和下来。19世纪是欧洲国家工业化后自然科学包括地质学发展的重要时期。19世纪以来的科学由于有了更为正确的理论思维方法和科学研究方法,从而能够更多地揭示出自然界的客观规律。从矿床学来看,这一时期重要的发展和成就集中表现在岩浆分异和热液成矿理论的逐步建立和完善上。包括 , Cotta,等欧洲矿床学家在这方面的研究都作出过贡献。19世纪末期,岩浆热液理论也为大多数北美矿床学家所接受,他们中间的Emmons,Lindgren,Bateman等,还在岩浆热液矿床的一些重要方面的研究中有所发展。应该提到同一时期内也仍然有 berger致力于侧分泌成矿理论研究。并得到等的支持。则提出在地壳中可能存在一个外层溶液区(侧分泌成矿)和一个深壳区(上升热液成矿),并肯定后一种是主要的。因此可以说,现代矿床学理论基础是在19世纪中叶到20世纪初期这段时间所奠定的。这显然和两方面的条件有关,首先是产业革命以来欧美资本主义工业迅速发展,极大地增加了对矿产的需求,从而推动了对矿床的调查研究和开发程度,也积累了大量的矿床地质资料。同一时期,物理学、化学等基础科学取得了很多新成就,在18世纪首先在欧洲出现的地质学各有关学科也迅速发展,都为矿床学发展提供了理论支撑。现代矿床学形成的标志是:
(1)结束了水成论、火成论的论战,肯定了矿床非单一成因,不能企图用任何一种成因来解释所有矿床,提出了一个有广泛影响的(1933)的矿床成因分类,这是一个包括了内生外生成因矿床,考虑了矿床形成的不同方式、不同形成温度和压力条件下的矿床大系统。
(2)肯定了金属矿床与岩浆岩有成因关系,认为岩浆结晶分异到后期分异出含矿气液相物质在地壳中活动形成了矿床,而金属矿床可看作是岩浆演化的一个相,这种岩浆热液成矿理论得到了普遍接受,并在 20世纪前50年占统治地位,其影响达半个世纪之久。
(3)19世纪末到20世纪初,在矿床成因理论方面形成了若干个各有特色的科学学派。弗·衣·斯米尔诺夫认为美国学派重视地质构造对矿床形成和富集的控制,并致力于用大量实验和计算资料力求恢复矿床形成的自然物理-化学条件。德国学派着重对形成矿床的矿物学、地球化学进行深入研究,并建立了各种成矿环境条件下矿物共生系列。前苏联矿床学派的优势是全面研究矿床形成作用与地质介质的自然联系,发展了矿石建造和成矿建造的概念,开创了褶皱带成矿规律研究。
到了20世纪50~60年代以后,除了岩浆热液成矿理论在有关地球结构、岩浆起源、区域构造发展演化研究成果基础上得到充实和深化外,并有了新的突破,这就是证明了金属成矿物质除由岩浆从深部带出来外,在广阔的沉积作用、火山作用和变质作用环境中也有使金属发生迁移富集成矿的重要机制。层控矿床成矿的理论越来越受到广泛的重视和讨论。这一时期矿床成因理论水平得到显著提高,与以下的地球科学重要进展有关:
(1)20世纪50年代以来,矿床地球化学迅速得到发展,特别是同位素地质学被广泛应用到矿床研究中,使矿床中金属的来源迁移富集条件以及成矿年代的研究变得更为实际和深入。同时,其他新的实验技术的发展和应用,在矿物流体包裹体的研究、矿物微区成分的研究中获得了许多新的知识和信息。
(2)在这个期间,人类第一次发现并研究了现在正在进行中的成矿作用,1963年美国加利福尼亚州索尔顿发现上升热液。1964~1965年发现红海海底热水和含金属沉积物。1971~1978年以来,在东太平洋中隆很多地方发现含金属热水喷出口。随后,载人潜艇到海底观察了热水喷出口及其附近的含金属热水沉积物。
(3)20世纪60年代中期提出的板块构造理论为研究矿床形成的区域地质背景和成矿作用动力学开辟了新的方向。大量资料表明,成矿作用与地球演化存在因果关系,对造山带盆地和大陆地质先后开展了相关研究。
20世纪最后20~30年,世界范围内的找矿和成矿理论研究均取得了重要发展,其中包括新类型矿床的发现、超大型矿床的发现和研究、海底热水沉积成矿作用的深入研究、成矿模式的成功应用、同位素、微量元素组成研究与流体包裹体研究的应用等。
中国近代地矿事业发展也已经有了百年的历史,19世纪以来,近代地质学传入中国,当时有识之士把兴办地矿事业看作是社会发展、民族独立的需要。首先致力于出版译著、兴办学堂。辛亥革命后,南京临时政府开始在政府机构实业部中设矿物司地质科,后迁北京改为地质调查所和研究所,所长章鸿钊先生领导下培养了第一批地质人才。1916年十几名毕业生分赴河北、山东开展地质填图,并对龙烟、鄂城、井陉、大同等铁矿和煤矿进行了调查,这是中国人在自己国土上进行地质工作的开端。此后,北京大学、中山大学等相继开设地质系。河南、湖南、两广、江西、四川等省相继成立地质调查所。几十年中,中国地质工作者在基础理论和矿产地质工作方面,都作了许多开创或奠基性的工作。例如,长江中下游铁矿志、赣南钨矿志、云南东川铜矿、个旧锡矿研究报告等不少成果,就是刊载在这些调查所出版的《地质汇报》、《地质专报》中。20世纪三、四十年代发现或作过初步工作的一些矿床,如白云鄂博铁矿、攀枝花铁矿、贵州铝矿、云南磷矿、大冶等长江中下游铁铜矿床、白银厂铜矿、东川铜矿、湖南铅锌矿等后来都成为我国第一批矿产勘探基地。孙建初等在玉门油矿的工作也使这里成为中国自己最早发现的油田。但总的来看在经费不足、装备落后的限制下,像矿产勘查及研究这样需要较大投入的工作和研究领域未能得到如其他基础地质学科领域研究所取得的成果。
1949年新中国成立后,为适应国家经济建设的需要,执行了地质工作大发展大转变的方针。很短的时间内建起了各级地质机构,迅速扩大了地质队伍。在从1953年开始的第一个五年计划中,集中主要力量进行勘探部署,保证了一批新建企业所必需的矿产储量。随着包括鞍山、包头、大冶等钢铁基地,大同、开滦、抚顺等重要煤田以及东川、白银厂、铜官山、桃林、水口山等有色金属矿山,个旧锡矿、赣南钨矿、昆阳磷矿等重要矿产地勘探任务的完成又及时地提出加强对缺乏资源和分布不平衡资源的普查工作。在此后的两三年中,包括铬、钒、铍、钼、钛、金、石膏、重晶石等几十个矿产地被发现。在西北、东北、华北、西南等地区石油普查也发现了大量的储油构造及油气显示。此外,还组织专门机构开展了铀矿的普查。随着矿床普查勘查工作的开展,矿床地质研究工作也得到了加强,一批重要研究成果如程裕淇等关于鞍山式铁矿,郭文魁、郭宗山等关于铜官山铜矿,宋叔和等关于白银厂铜矿,黄懿、裴荣富等关于大冶铁矿,叶连俊等关于中国锰矿等论文先后发表。在1957年的全国第一届矿床会议上,对中国铁、铜、钨、锡、钼、铅锌、金、铬、镍、磷、硫、煤、石油等矿产勘查成果进行了较系统的总结。在20世纪50~60年代中,岩浆热液成矿理论在国内研究工作中仍居主导地位。代表性的有徐克勤等对华南属于不同时代的花岗岩及各自的成矿专属性的认识,郭文魁对中国主要内生金属矿产成矿条件和基本特征的总结。同一时期内也有孟宪民对同生论的倡导,并围绕长江中下游、云南东川等地矿床的同生成因展开了讨论。
1958~1965年间,又有许多新矿产地发现,如金川镍矿和大庆油田的发现引起世人的瞩目。还有甘南铀矿、狼山铜铅锌矿、德兴铜矿、金顶铅锌矿等矿产地的勘查也取得了进展。西藏、内蒙古、甘肃、新疆铬矿找矿工作得到加强。山东、贵州先后找到原生金刚石矿床。1975年,河北任丘发现了特殊的油气藏类型,黄海、东海、南海发现含油盆地。70年代中期,还加强了黄金矿床地质工作,在许多省区找到金矿,发现新类型金矿。在此基础上,提出了中国金矿成因类型和金矿集中区的概念。
1977年以来,地矿工作在调整中发展。重点是开展了成矿区划研究和进行了资源总量预测。先后完成了铁、锰、铬、铜、铅锌、铝、镍、锡、钼、锑、金、铂、铀、磷、硫、钾盐、金刚石等重要矿产的区划远景的研究工作。在后面一轮的固体矿产普查中划分出29个重点片,经过工作在鄂尔多斯、内蒙古、新疆准噶尔和哈密地区、豫陕边境小秦岭、湘南粤北、湘黔边境及三江等成矿远景区都发现了一批值得进一步工作的矿产地。这一时期内,矿床研究的方法手段得到了明显的改善,如先后引进电子探针、扫描电镜、红外吸收光谱、穆斯堡尔谱、核磁共振谱等测试设备。完善了钾-氩、铷-锶、铀-铅、钐-钕、碳等同位素年代方法测定之后,又发展了氢、氧、碳、硫、铅、锶等稳定同位素方法。地质实验测试新技术的应用和地质研究新领域的开拓,使这一时期内矿床类型和矿床理论研究都有了新的进步。
20世纪70年代,不少国家出现了火山成矿作用研究的热潮。我国矿床地质工作者在对长江中下游陆相火山岩中矿床的研究工作中,陈毓川等提出了玢岩铁矿的综合成矿模式。层控矿床研究也受到了普遍的持续的关注,在南岭、秦岭、华北、川黔、甘南、长江中下游等地开展了研究。1982年以来连续三届全国矿床会议中交流了丰富的研究成果。涂光炽主持出版了《中国层控矿床地球化学》。在区域成矿研究方面,从程裕淇等(1973)首先提出铁矿成矿系列开始,随后又综合研究建立了包括各种成因矿床的3大类21个成矿系列。这项工作在后来的成矿区带研究(陈毓川等,1998)中又得到了进一步发展。关于成矿区划研究方面,郭文魁(1987)首先根据中国内生金属矿床的区域分布提出了中国境内存在泛西太平洋成矿域、特提斯成矿域和古亚洲成矿域三大成矿域的看法。陈国达在根据中国地质和成矿特征提出地洼成矿观点之后,更进一步发展为“壳体演化递进成矿”的假说。此外,能够反映这一时期中国矿床研究整体水平的成果还有陈毓川(1993)、裴荣富(1995)对中国矿床成矿模式的总结,涂光炽等(2000)中国超大型矿床研究成果等。总的来看,正如郭文魁先生曾经说过的那样,我国矿床理论研究水平几十年来有了迅速提高,基本上能从追踪国际研究方向,并不断加深对中国区域矿床特色的认识,而发展到目前大体能与国际发展同步。这一时期内,通过参加国际会议,在国内外发表论文等,我们的矿床研究成果在国际交流中已日益受到重视。在新世纪里中国矿床学研究必将会有更大的进步。
就矿找矿理论浅析摘要:在老矿山深部及外围开展就矿找矿,是解决危机矿山资源、增加地质储量的重要途径。阐述了就矿找矿工作的性质和特点,指出了成矿系列理论、成矿系统理论、矿床模型理论、丛聚理论、构造等距分布理论、带状分布理论、侧伏理论等是指导就矿找矿的重要理论基础,并举例对就矿找矿理论的应用进行了分析。关键词:就矿找矿;危机矿山;成矿预测;预测理论经过几十年大规模找矿,在中国东部和中部地区,大部分直接出露地表的矿产和容易识别的矿产几乎全被发现,新矿床的找矿难度极大。另一方面,地质勘查资金又严重不足。就当前这种情况而言,要提高找矿效果,自觉地实行“就矿找矿”具有重要现实意义。对1970年以来世界发现的65个金矿床所涉及的勘查理论与方法统计,其有效性顺序为:地球化学方法、地质填图、就矿找矿、地球物理方法。就矿找矿即在老矿区深部及外围找矿,在已发现的65个金矿床中有38个是就矿找矿的结果,占58%。由此可见,开展就矿找矿,发现新的矿床、矿体,增加储量,可以延长矿山企业的服务年限,并充分利用己建矿山企业的生产能力,具有重要意义。1就矿找矿工作的性质与特点就矿找矿工作的核心任务是在已知矿床的深部、外围开展矿体预测工作,即在一定预测理论指导下,利用有效的预测方法和技术,预测工业矿化地段或矿体赋存的空间位置、形态与矿化强度等特征,为勘查工程验证提供依据。其工作区范围一般在几平方公里至几十平方公里内。因此,就矿找矿是一项复杂的科学系统工程,属于大比例尺成矿预测范畴[1]。就矿找矿具有一定的科学依据。因为从成矿地质理论上分析,一个矿床的形成是多种地质因素综合作用的结果。金矿床的存在绝非是一种孤立的地质现象,而是与其周围地质环境有一定的内在的有机联系。能够形成该矿床的多种综合地质作用在地壳某一地区出现,通常在空间上有一定的广度和深度,而往往不会局限于一个极小的仅仅相当于矿床的空间范围之内,这就是相似的矿床常常在一个地区内成群出现、成带分布的原因。因此,在已知矿床,特别是在大型矿床附近类似的地质环境里,采用新理论、新技术、整合找矿手段,综合分析并综合预测,在地表和浅部附加值高的矿产大多已经发现和开采的基础上,注重寻找中深部隐伏矿体,已成为开拓地质找矿新领域的必然趋势。现代地质科学的发展进步为就矿找矿提供了不竭的思想理论源泉。日臻完善的各种找矿技术方法的应用,使其可能收到良好的效果。另外,就矿找矿有一个已知矿为基础,交通、生活一般较新区方便,更有利于地质勘查工作的组成和实施。就矿找矿要以一定的勘查找矿理论为指导,从某种意义上讲,就矿找矿是运用许多地质专家总结出的一系列反映矿床空间组合的理论,来指导找矿。下文着重就当前的就矿找矿理论进行分析讨论。2就矿找矿理论浅析2. 1矿床成矿系列理论成矿系列的核心是把成矿过程的四维空间作为一个完整体系来考虑,研究成矿作用在四维空间中的规律,其从系统论的观点出发,研究一个区域中与一定成矿事件有关的,在不同演化阶段、不同控矿条件下形成的各类型矿床之间的相互关系,研究这些矿床的总的区域地质构造背景及其发展历史,研究各种控矿因素(构造、沉积、岩浆、变质等)的相互联系和相互作用。因而将传统矿床学着重对单一类型、单一成因、单一模式的研究提高到区域的、综合的、历史过程的研究[2, 3]。成矿系列是矿床学理论研究与矿产勘查实践之间的桥梁,具有科学预见性和较高的实用价值;根据每一个成矿系列所包含的不同类型矿床在空间上或时间上相伴生的特点和相似地质背景条件下可大致重复出现的规律,当在一个地区发现某种矿床类型时,即可根据成矿系列理论寻找属于同一成矿系列的其它类型矿床;利用两个成矿系列和两个端元矿床之间的过渡性规律,可能发现过渡类型矿床;利用成矿系列,可对该区的资源潜力作出全面评价,从而提高成矿预测的综合预见性;突破单一矿种,如金、铜、铅、锌即是一个成矿系列,可互为找矿标志。如与花岗闪长岩有关的铜金矿床,因岩浆侵入就位的地层和构造条件不同,因而产出多种多样的矿床类型:围岩为碳酸盐岩时易生成矽卡岩型矿床;在硅铝质围岩中易形成斑岩型矿床;在含沉积黄铁矿层的碳酸盐建造中经岩浆-热液叠加改造形成层控-矽卡岩型矿床。而在超浅成部位,则可形成角砾岩筒型和热液脉型矿床。当具备适宜的构造时,这类中酸性岩浆和有关热液有可能喷出地表,生成海相喷流型和陆相火山岩区的铜金多金属硫化物矿床。上述各类型矿床在成因上密切相关,在时间上依序发展,在空间上共(伴)生产出,构成在浅表环境中与中酸性岩浆-热液活动有关的铜-金(多金属)成矿系列。在对成矿环境和控矿因素有基本了解的前提下,这个系列中的各矿床类型(矽卡岩型、斑岩型等)可以互为找矿标志。就矿种而言,铜、金矿也可以互为找矿标志。2. 2成矿系统理论成矿系统概念中包括了成矿的地质环境、控矿要素、成矿作用过程、成矿产物(矿床系列和异常系列)及矿床形成后的变化与保存等,几乎涵盖了有关成矿学的基本内容。体现了矿床形成有关的物质、运动、时间、空间、形成、演化的统一性、整体性和历史观[4]。其对矿产勘查的指导作用表现在:成矿系统分析从事物的联系性和整体性出发,将复杂的成矿作用以系统思路贯穿起来,将成矿的环境、背景、要素、作用、过程、产物、异常和演变等作为一个自然作用的整体加以研究,全面认识成矿动力学机制、成矿形成演变历史过程和矿床的时空分布规律。以一个成矿系统所形成的矿床系列(组合)作为找矿的总体目标,预测和发现新的矿种和矿床类型;以一个成矿系统中所形成的异常系列(组合)作为找矿的整体目标,有利于建立起区域找矿的战略眼光,这就增强了找矿工作的主动权,与“单打一”的找寻单个矿种和矿床类型相比,更有利于提高找矿命中率。从矿化网络(包括矿床、矿点和各种异常)入手逐步缩小靶区,强调异常系列在找矿勘查中的重要作用(矿化网络是进行区域找矿的总体对象)。由于矿致异常一般比矿体占有更大的空间,能显示更多的成矿信息,因此常是有效的找矿标志。充分运用地质成矿理论,全面研究矿床形成条件和保存条件,区分和筛选这些有关异常,逐步地缩小找矿靶区,可以达到发现新的矿床目的。2. 3矿床模型理论矿床模型理论是指通过一批典型矿床研究,获取或解释各种基础地质、地球化学和地球物理资料,对复杂的地质环境中矿床形成的全过程,在时间上和空间上联系起来,形成一个完整的概念,建立一套特定地质环境中特定类型矿床的识别标志,作为实际勘查过程的指导原则。矿床模型理论对就矿找矿的指导意义在于:矿床模型能为地质类比和矿床地质研究提供思路,给予启迪,帮助勘查人员把注意力集中在靶区内与矿床有联系的关键性地质特征上;矿床模型集中归纳了复杂的地质现象,在具体勘查过程中,使地质人员明白在探寻矿床的哪个部位,还能使研究人员指明典型矿床研究工作中缺少哪几部分有关内容;模型提供有关成矿作用的完整概念,有助于研究整个成矿环境并区分成矿环境和非成矿环境,发展区域成矿学和矿床学理论,为成矿预测提供地质理论依据;模型帮助领导人员增进对勘查项目的了解程度,洞察全局,把握重点,制定合理的勘查战略和最佳勘查技术方法组合,是提高勘查效益的决策依据。2. 4矿床分布的丛聚性理论矿床丛聚性理论是指矿床在空间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区域。是指在一个不太大的范围内,某些矿产或矿产组合物别丰富,形成具有一套固定的标型矿产或矿床组合,有人称之为“大型矿集区”。国内外这种矿化集中区实例很多,如胶东半岛的金矿化集中区,东秦岭Mo、Au矿化集中区,长江中下游铜多金属矿化区南岭钨、锡矿化集中区等[5]。成矿区带内已知矿床、矿点的外围或深部是寻找同类或同一成矿系列的有利部位。许多矿区的勘查史都表明,矿床往往是成群出现的,在一定的范围内会集中多个矿床或矿体。例如,在加拿大诺兰达矿区已发现19个有经济价值的矿床中,有16个位于以霍恩矿床和奎蒙特矿床为圆心、半径16km的圆内,而8个矿位于以上述两矿床为圆心、半径为8km的圆内,最远的两个矿床距圆心34km。2. 5构造等距性分布理论所谓构造等距性分布,是指矿体、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,也可以表现为弧线等距。成矿作用的等间距分布规律为就矿找矿提供指导。成矿带的等距分布是很有特征的,如北半球的6条巨型纬向构造成矿带,每相邻两条带之间大致保持相等的距离,间距约为纬度8°左右,在中国境内存在3条巨型纬向构造成矿带。在一些矿带、矿田中,同样存在矿床等距性特征,如海南东方戈枕金矿带,矿床受控于北东向戈枕断裂带和近等距分布的东西向构造,尤其在两组构造相交的锐角区出现,致使矿床具有等距性分布特点,为进一步预测提供了依据。2. 6矿床的带状分布理论矿床的带状分布是指不同矿种、矿床类型或矿石物质组成、结构构造、矿物组合等在一定的空间范围内呈现出有规律的交替变化。矿床带状分布现象普遍存在,大至全球,小至矿床、矿体甚至微观领域。根据规模级别,矿床的带状分布可分为全球成矿带、区域分带、矿区分带和矿体分带[6]。全球成矿带中最著名的有环太平洋成矿带、特提斯—喜马拉雅成矿带;区域性成矿带如秦岭地槽褶皱带等,就矿找矿工作中主要考虑矿床或矿体的分带问题。(1)矿床类型的走向分带:如吉林小西南岔斑岩型铜金矿床,成矿与燕山期中酸性小侵入体有关,矿床具有明显的分带性,大体可分为3个带:内带,位于北山段石英闪长岩西侧,Cu、Mo矿化以浸染状为主;中带,位于北山段石英闪长岩与二叠系角岩“盖层”或斜长花岗岩接触带, Cu、Au矿化呈细脉浸染状和复脉状为主;外带,位于南山矿段,Au、Cu矿化以脉状为主,这种分带特征为区内进一步预测指明了方向。(2)矿床类型的垂直分带:在一个矿区(矿带)内同一矿种不同类型的矿床共存的情况,是就矿找矿的重要依据,实践证明,无论是对一个成矿区,还是一个成矿带、一个具体矿山,根据矿床的垂向分带特点,寻找新的盲矿体有着十分重要的意义[7]。以在招掖金矿带为例,根据玲珑式石英脉型和焦家式破碎蚀变岩型金矿,建立了“双段分带”模式,该模式指出两类金矿是同源、同期、相同地质作用条件下形成而赋存于不同深度的金矿床类型。二者在垂向上呈渐变过渡关系,自上而下可分为5种类型,中间三类为过渡型:缓倾破碎蚀变岩型(焦家式);陡倾破碎蚀变岩型;细脉密集带型;群脉过渡矿化型;石英脉矿化类型(玲珑式)。并且在空间分布上,蚀变岩型一般赋存在0m标高以下,石英脉型一般赋存在150m标高以上, 0~150m标高是两种矿床类型的过渡型,可以此标高为参照,在矿带内对矿床的相应矿化类型进行预测。望儿山金矿床被认为上部是石英脉型、下部是蚀变岩型垂直分带的典型。蚀变岩型和石英脉型互为找矿标志,且可指导深部找矿。近几年来,在郭家岭花岗岩体内发现了界河金矿,在玲珑花岗岩体内发现了孙家洼金矿,认为是花岗岩型金矿,其与另外两种类型金矿在成因和赋存空间上有着密切关系,由此可见,在招掖金矿带金矿类型变为蚀变岩型—石英脉型—花岗岩型,这不仅为找矿提供了新思考,可能导致胶东金矿找矿工作再次取得突破。小秦岭地区同样存在矿化垂直分带的特征。根据该地区金矿体形态、矿化类型、矿物组合、围岩蚀变和矿床地球化学特征,可将小秦岭地区金矿化分做三段:上段(2 000~1 500m)为多金属硫化物-石英脉型金矿化,中段(1 500~800m)为黄铁矿-石英脉型金矿化,下段(800~0m)为少黄铁矿-石英脉型金矿化。由此作出了如下结论:上部矿化地段(2 000~1 500m),是指正在勘查和开采的范围,以多金属硫化物-石英脉型金矿化为主;中、下部矿化地段(1 500~800m , 800~0m),是预测深部矿化赋存的可能范围。最近,杨砦峪金矿深部钻孔在标高900m,发现自然金-黄铁矿-石英脉型金矿化;寺范金矿钻孔在标高690m处发现金矿脉;大湖峪、竹峪两个矿山在500m标高处发现盲矿体,属少黄铁矿-石英脉型金矿化。证实该分带规律的存在,同时也为后续找矿工作指明了方向。2. 7矿体侧伏理论矿体的侧伏是指矿体随倾斜移动,其最大延伸轴逐渐偏离倾向线,与矿体走向线(矿体最大延长线)间出现夹角———侧伏角,此现象称矿体的侧伏,脉状矿体与透镜状矿体常出现这种现象。矿体侧伏特征的研究,主要是尖灭再现、尖灭侧现规律的研究,是指导矿山就矿找矿,进行深部矿体预测的重要准则。以灵山沟金矿为例。两条主矿脉5号脉和1号脉具有明显的向东北侧伏现象,并由地表向深部侧伏角变缓。基于对这一构造控矿规律的认识,对上部矿体形态、产状,特别是对矿体侧伏角作了系统分析,根据两个矿脉的侧伏方向和角度,提出了深部探矿工程布置方案,查明1号、5号矿脉在深部侧伏角变缓处形成第二富集带,同时在其两翼也发现了新矿体,新增金属量7. 8t。根据金矿体的侧伏再现规律,有关单位相继在望儿山矿床的深部,获得了明显的找矿效果。3结语经过国内外众多学者的努力探索,在就矿找矿理论研究方面已取得明显进展,积累了许多成功的范例,但在勘查工程验证前,对隐伏矿体的确切形态、位置和矿化强度的认识仍然不清楚,表明隐伏矿体定位预测研究仍然是项大风险、高难度和复杂的科学系统工程。如何做好矿山预测工作,找矿理论是基础,找矿方法技术的突破关键。进行多学科联合、不同找矿预测理论相互渗透,同时引入新的技术方法和手段,从四维空间角度进行隐伏矿体定位、定量预测,是今后就矿找矿工作的主要攻关方向。[参考文献][1]杨言辰,李绪俊,马志红.生产矿山隐伏矿体定位预测[J].大地构造与成矿, 2003, 27(1): 83-90.[2]陈毓川,裴荣富,宋天锐.中国矿床成矿系列初论[M].北京:地质出版社, 1998: 4-7.[3]杨言辰,马志红,杨宝俊.中国北方古元古代成矿带矿床成矿系列研究[M].长春:吉林人民出版社, 2002: 1-3.[4]翟裕生,彭润民,邓军,等.成矿系统分析与新类型矿床预测[J].地学前缘, 2000, 7(1): 123-132.[5]裴荣富,吴士良,熊群尧.中国特大型矿床成矿的偏在性与成矿构造聚敛场[M].北京:地质出版社, 1998: 262-286.[6]翟裕生,邓军,李晓波.区域成矿学[M].北京:地质出版社,1999: 4-15.[7]李惠,张国义,禹斌,等.金矿区深部盲矿预测的构造叠加晕模型及找矿效果[M].北京:地质出版社, 2006.
成矿系列是指在一定的地质构造单元和一定地质历史发展阶段内,与一定的地质作用或成矿事件有关,在不同成矿期(及成矿阶段)和不同地质构造部位形成的不同矿种、不同类型、但有成因联系的矿床自然组合。
成矿系列可划分为6个层次,即成矿系列组合、成矿系列类型、成矿系列、成矿亚系列、矿床式和矿床(陈毓川等,1994,1999)。成矿系列组合以三大地质作用,即岩浆作用、沉积作用和变质作用为划分依据。每一种地质作用伴有相应的成矿作用,在不同的地质时期与不同地质构造单元形成各种矿床成矿系列,构成与岩浆作用有关的矿床成矿系列组合、与沉积作用有关的矿床成矿系列组合和与变质作用有关的矿床成矿系列组合。某些与一定层位有关、受多种成矿作用叠加或改造的矿床,可以暂归于其他成因的矿床成矿系列组合。成矿系列类型是指形成于不同地质时代、不同地质构造单元,但具有相似的地质环境、相似的成矿特征、类似的矿床组合,又具有各自时代及地区特点的成矿系列。对同类矿床成矿系列的归纳有利于进行区域成矿作用对比。成矿系列是指形成于一定地质时代、一定地质构造单元,与一定地质作用或成矿事件有关,包括不同矿种、不同类型、但有成因联系的一组矿床。成矿亚系列是指在成矿系列分布范围内的次级构造单元中,由不同成矿阶段形成的、各具特色的矿床组合,而各亚系列之间具有成因联系、并具有明显的共性。在一个成矿系列中可不分出亚系列,亦可分出若干个亚系列。矿床式是根据一组具有相似成矿特征的典型矿床所概括出来的矿床类型式,代表一种基本的矿床模式,包含有深刻的成因意义。一个成矿系列及亚系列至少应包括一个以上的矿床式。矿床是成矿系列的基本组成单位,一个矿床式至少应包括一个以上的矿床。
成矿系列是由我国地质学家程裕淇等(1979,1983)提出的矿床学新概念。它从系统论的观点出发,研究成矿作用在四维时空中的基本规律,探索在地球演化过程中成矿的时空及物质演化规律,研究一定区域内与一定成矿事件有关的、在不同演化阶段和不同控矿条件下形成的各类型矿床之间的相互联系。成矿系列具有科学预见性和较高的实用价值,根据每一成矿系列所包含的不同类型矿床在空间上或时间上相伴生的特点和在相似地质背景条件下可大致重复出现的规律,当一个地区发现某种类型矿床时就可以预测和寻找属于同一矿床成矿系列的其他类型矿床;利用两个成矿系列之间和两个端元矿床之间的过渡规律,可能发现过渡型矿床。将成矿系列概念应用于矿产勘查实践,可以更好地探讨和阐述矿床的区域分布规律和时间演化规律,从而更加充分地发挥成矿地质理论对找矿预测工作的指导作用。
自程裕淇等(1979、1983)先后发表《初论矿床的成矿系列问题》、《再论矿床的成矿系列问题——兼论中生代某些矿床的成矿系列》等重要论文以来,成矿系列概念及理论已引起国内矿床学界和矿产勘查工作者的普遍关注,在区域成矿规律研究及成矿预测工作中取得了一系列重要的进展和成果。在1994年第9届国际矿床成因协会科学讨论会和1996年第30届国际地质大会上,陈毓川、裴荣富等将成矿系列概念及理论向国外地质学家进行了专门介绍,使成矿系列概念及理论正式走向国际地质科学论坛,引起国际地质科学家的极大兴趣。
20世纪80年代以来,我国地质学者在南岭地区(陈毓川等,1989)、长江中下游铁铜成矿带(常印佛等,1991;翟裕生等,1992)、三江铅锌成矿带(叶庆同等,1991)、桂北地区(陈毓川等,1995)、大兴安岭及邻区(赵一鸣等,1997)、华北地台北缘及北侧(裴荣富等,1998)、秦岭造山带(王平安等,1998)、阿尔泰造山带(王登红等,2002)等重要成矿区带的科学研究工作中,共划分出69个矿床成矿系列,其中,中生代矿床成矿系列34个(占)。1998年,陈毓川等首次在全国范围内将19个成矿区带中的400多个岩浆和变质矿床划归66个成矿系列、41个成矿亚系列和170个矿床式;1999年,陈毓川等首次编制完成1:50万中国矿床成矿系列图,将全国930个代表性矿床划归4个成矿系列组合和32个成矿系列类型。1999~2003年,新疆、青海、甘肃、宁夏、陕西、四川、贵州、内蒙古、黑龙江、吉林、辽宁、河北、山西、山东、河南、湖北、湖南、安徽、江苏、浙江、江西、福建、广东、广西、海南等25个省(自治区)在参加“中国成矿体系与区域成矿评价”项目的研究工作中,开展了新一轮区域成矿分析,共划分出529个矿床成矿系列,其中,中生代矿床成矿系列173(约占)。这些研究成果和资料对进一步划分和厘定全国中生代矿床成矿系列具有重要的参考价值。
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