高等英语教学:内生金属矿成矿规律及隐伏矿床预测方法

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内生金属矿成矿规律及隐伏矿床预测方法
章崇真
原载:南方国土资源 2008(7):35-38

新中国成立半个多世纪以来,矿产普查勘探取得了巨大成就,浅部找矿难度提高,生产矿山保有储量下降。加强深部找矿,探寻隐伏矿床已是当务之急。笔者仅以与稀有金属、有色金属矿床关系最为密切的花岗岩成矿系列为主,讨论与寻找隐伏矿床有关的成矿规律和找矿预测方法问题。
1 内生金属矿成矿规律
1.1 内生金属矿与大地构造的关系
地壳发展不同阶段,在不同大地构造性质的构造层中,赋存不同类型的矿床,这一特点在我国南部表现得十分明显。与花岗岩有关的内生金属矿床,在时间上主要形成于地洼阶段;在空间上,成矿作用贯穿3 个不同性质的构造层;且在不同性质的构造层中既有相同类型的矿床,亦有不同类型的矿床。
地洼阶段在3 个构造层中都可能出现的矿床有花岗岩成矿系列的稀土金属,以及铌、钽、钨、锡、钼、铍、铜、铅、锌、铀、金、银、锑、汞、砷、水晶和萤石;花岗闪长斑岩系列的铁、铜、铅、锌、金、银、钨、钼。在地槽构造层和地洼构造层中都有火山岩成矿系列,但在地槽构造层中以铜、铅、锌、金、银、铀为主,而在地洼构造层中另外还有铁、钼、铍、硼、萤石。在地洼构造层和地台构造层中都存在渗流热卤水成矿系列,赋存在地洼构造层中的有金、锑、汞、砷,而地台构造层中另外还有铅、锌、硫。只在地洼构造层中出现的矿床有陆相沉积系列的铜、硫、铁、铝、煤、石油、膏盐和油页岩;表生系列的铁、锰、钴、稀土、铌、钽、钨、锡、钛、锆、铝、金、锑等。
1.2 内生金属矿与地块结构的关系
内生金属矿床类型与地块结构有密切关系。由于受同生和后生构造的影响,同一大地构造单元中的构造层发育程度不一,形成具有单层结构(地槽构造层)、双层结构(地槽构造层+ 地台构造层)和三层结构(地槽构造层+地台构造层+地洼构造层)的地块。大部分大中型矿床分布在具有双层结构的地块边缘,在槽—台两大构造层的不整合面上下,尤其是隆起断块和凹陷断块的比邻部位,或隆起断块中的局部凹陷处(隆中凹),或凹陷区中的局部隆起处(凹中隆)。这些部位是深部找矿的最有利地区。
1.3 内生金属矿与岩浆演化系列的关系
华南中生代花岗岩同源多阶段的发展演化具有独特的规律性。作者曾将华南中生代花岗岩划分为3 个演化系列[1],不同演化系列的花岗岩有不同的成矿特点。
南岭演化系列(花岗岩成矿系列)矿床数量多,规模大,分布广,类型丰富多彩,常伴随成矿岩体的演化形成不同类型、不同矿种的矿床组合,以稀土、稀有、放射性元素和钨、锡为特征。
扬子演化系列(花岗闪长斑岩成矿系列)矿床集中分布在深断裂带附近,矿床类型和矿种一般比较简单,常构成以成矿岩体为中心的矿床组合,以铜、钼、铅、锌、金为特征。
闽粤演化系列(富钾长石花岗岩成矿系列)成矿作用的广度和强度不及前两系列,兼具两者的矿化特征。
岩浆活动与成矿关系的另一特点是同一成矿系列的岩浆活动一般呈现相似的演化趋势,且不同演化程度的岩浆岩常具有不同的成矿专属性。以花岗岩成矿系列为例,演化早期阶段的花岗闪长岩成矿作用不强,以矽卡岩型、石英脉型铁、铜、铅、锌矿化为特征,经表生改造可能形成淋积型稀土矿床。稍晚的黑云母二长花岗岩或黑云母(二云母、白云母)花岗岩分布广,成矿作用强,矿床数量多,规模大,以石英脉型、矽卡岩型、花岗岩型、云英岩型、似层状浸染型钨、锡、钼、铋、铀为特征,主要形成于外接触带。演化晚期的富钠长石锂云母(白云母)碱长花岗岩成矿作用强,以花岗岩型、云英岩型、伟晶岩型钽、铌、铍、锂、铷为特征,形成于岩体内。
1.4 控矿构造成矿的关系
华南内生金属矿产及与成矿有关的侵入体多受区域性断裂所控制。矿田、矿床、矿体,甚至富矿柱均受一定的构造因素所制约。主要控矿构造常表现出以下特征。
(1)断裂构造是最主要的控矿构造。华南控制花岗岩成矿系列的区域性断裂以NE向平移—逆断层最常见。
深部找矿有利部位与断裂构造的关系是:① 上升和下降断块交接部位由垂向剪切作用形成的区域性断裂,常在隆起一侧次级断裂中形成各种类型的充填型矿床,凹陷一侧形成交代型矿床;② 区域性的剪切断裂,常在两侧次级断裂或两组断裂之间的次级断裂中成矿;③ 在多组断裂交接部位成矿;④ 层间断裂破碎带及其两侧次级张性、剪性断裂中成矿。
(2)控矿断裂常是多次活动,性质复杂的断裂带,都在成矿期发生过强烈的活动[2]。这是深部成矿预测中应重视的重要构造标志之一。
断裂构造在成矿期曾发生活动的主要标志:① 有成矿期的岩浆—矿液充填或多阶段充填成复脉,或经多次破碎—充填,构成“复式角砾岩”;② 断裂两侧或构造岩中有蚀变或矿染现象,或多阶段蚀变—矿化叠加;③ 构造地球化学异常(包括成矿元素、挥发组分、矿物包裹体成分及温度、标型矿物特征等)。
(3)控矿构造常具有等距性、对称性和侧列性,可作为深部矿床预测定位的依据之一。
(4)控矿构造与成矿岩体空间位置和活动时间的相对关系与成矿预测有关。岩体内的容矿构造仅少数可形成规模巨大的脉状矿床(如西华山)。成矿作用复杂,矿床类型丰富,矿化规模巨大,成矿系列发育完美的矿田,常与外接触带多次活动的复杂构造带有关。成矿期岩体处于相对封闭还是相对开放的构造条件下,形成的矿床类型、矿种和成矿位置都不相同[3]。
( 5)侵入体的各种接触构造是有利的成矿部位。由于成岩成矿过程中成矿元素伴随挥发组分向上、向外、向侵入体前锋方向运移聚集,成矿作用常发生在大岩体边缘凹凸转折部位,小岩株内外和隐伏岩体侵入前锋附近。
1.5 地层与隐伏矿床的关系
在分析深部成矿条件时,地层对内生金属成矿作用的控制,至少包括以下几个方面:
① 由于各种岩石物理机械性质不同而影响矿床构造发育程度和表现形式,从而间接控制矿体的产状、形态和规模;② 由于岩石孔隙度不同,影响矿液渗透和运移能力,从而控制了矿床的空间位置和矿化强度;③ 由于岩石化学性质不同而影响矿液的成分和矿液的交代能力,或改变矿液的平衡系统,促进有用矿物沉淀;④ 富集于地层中的成矿元素或成矿介质直接参加成矿。
由于以上因素的综合控制,华南内生金属矿床与地层的关系有以下规律:① 成矿母岩处于相对开放的构造环境中,成矿作用发生在外接触带时,矿床类型和矿种受围岩层位和岩性控制;② 似层状浸染型及部分石英脉型钨、锑、金矿床主要产在前震旦系变质岩中;③ 大多数石英脉型、花岗岩型、伟晶岩型和云英岩型稀土、铌、钽、锂、铷、钨、锡、铍、金、银矿床主要赋存在寒武系中,其次在震旦系和泥盆系碎屑岩中;④重要的矽卡岩型和硫化物型钨、锡多金属矿床主要受地台构造层下部泥盆系和石炭系碳酸盐岩石控制,且控矿层位随海侵自西南向东北升高;⑤ 与深部构造—岩浆活动有关的渗流热卤水为主要运矿介质所形成的似层状和伴生的脉状铅锌矿床多产在地台型碳酸盐地层中;已知似层状浸染型金矿产于地洼构造层底部。
2 深部隐伏矿床预测方法
2.1 深化常规地表地质调查
研究与成矿有关的各种地质因素或地质体的规模、产状及空间变化规律,分析推测其延深情况,制作一定深度(或不同深度)的预测地质图,缩小深部找矿靶区。应特别重视以下几个方面的工作:
(1)准确判断各种地质现象的成因标志及变化趋势。例如对地层要着重研究沉积环境和岩相特征,预测一定深度的地层厚度和岩性。对构造要着重查明断裂构造的力学性质、空间展布、分期配套、地表产状及变化规律,预测深部的构造格局。对花岗岩的研究着重于接触关系、接触面产状及特征、接触变质和蚀变、演化程度、岩相分带及剥蚀程度,预测深部岩体位置、规模、产状、岩性、演化程度及成矿远景。
(2)要重视各种地质要素的产状测量,这是深部地质体定位和推定构造形态组合的重要定量数据。
(3)要重视一般地表调查可能忽视的深部隐伏构造、隐伏岩体、隐伏矿体在地表的微弱显示。
(4)在有深部工程或其他能够提供深部地质信息的遥感遥测或物化探资料的地区,要充分利用这些资料结合地表调查,预测更深部位的地质构造和成矿作用。
2.2 收集和研究矿化显示
运用成矿系列、矿床组合模式和各种综合成矿模式理论,预测深部成矿作用的类型、强度和空间位置。
2.2.1 直接矿化显示
直接矿化显示是深部成矿作用在地表的直接反映,可以预测深部成矿作用特点。
(1)围岩蚀变。围岩蚀变是深部找矿的传统方法之一。根据围岩蚀变类型和强度可以直接了解深部成矿作用的特征。例如,围岩中的面状云英岩化常指示深部可能有演化程度较高的隐伏岩体,岩体内可能出现花岗岩型铌、钽矿化;铁锂云母化、黄玉化指示成矿作用富氟和挥发组分,相应的隐伏矿床可能是富锡的云英岩型、石英脉型和其他贫硫化物的钨锡矿床;绿泥石化、黄铁矿化、绢云母化或伴有萤石化是隐伏矿床富含硫化物的标志。从深部找矿需要出发,今后对围岩蚀变的研究,还应该注意以下几个方面:
① 为了扩大探测深度,应加强远矿围岩蚀变和微观蚀变的研究和蚀变矿物的定量研究;② 注意区分不同成矿期和不同成矿阶段的叠加蚀变,借以发现深部隐伏矿床;③ 研究不同矿床类型在不同的围岩中,围岩蚀变的分带规律,指导隐伏矿床的定位预测。
(2)前锋矿化或远源矿化。对许多大中型矿田的研究表明,成矿作用以成矿岩体为中心,有规律地自下而上,由内向外,往四周或某一方向迁移扩散。矿化类型和成矿元素伴随温度、压力、PH 、Eh 和成矿元素浓度等物理、化学场的演变而改变。最外带肉眼可识别的矿化类型是各种细脉状和浸染状矿化,它们本身不具工业价值,有的曾经作为矿化点经反复检查评价而否定。但从成矿系列的观点来看,它们有可能成为寻找同一系列中其它类型隐伏矿床的标志。例如石英脉型钨矿床自隐伏的工业矿体向上依次出现含钨(锡、钼)石英细脉—石英云母细脉—铁锂云母(黄玉、萤石)细脉—毒砂黄铁矿细脉。花岗岩型铌钽矿床向远离矿体的方向依次出现巨晶微斜长石块体或似伟晶岩体—石英体—脉状或团块状似伟晶岩—含铌钽的碱长花岗岩脉—钠长石石英细脉—铁锂云母(锂云母、白云母、萤石)细脉。可以根据最外围的矿化标志追索深部隐伏矿床。
(3)重砂异常。早已用作表露矿床的有效找矿标志。如何应用重砂异常寻找隐伏矿床,还需不断地研究和总结。运用成矿系列和矿床组合规律,根据外围矿化和前锋矿化中的稳定矿物组合形成的重砂分散晕,来寻找隐伏矿床或预测同一成矿系列中的伴生隐伏矿床,是深部找矿值得探索的途径之一。
(4)岩石地球化学异常。岩石地球化学异常是寻找花岗岩成矿系列中隐伏钨、锡矿床的有效方法之一。今后的方向是如何简化程序,提高效率,提高判断的准确性,扩大探测的深度。
(5)矿物地球化学异常。岩石中的异常元素并非平均分布和分配,而是通常聚集在某些新生矿物或蚀变矿物中。因此,选择适当的指示矿物,有可能强化异常,使岩石地球化学测量无法分辨的异常显示出来。
(6)断裂构造地球化学异常。构造地球化学是我国一些地质工作者致力研究的一个新领域。在深部找矿方面运用构造地球化学测量的目的是为了强化岩石地球化学异常,捕捉来自地下深部的微弱信息,扩大探测深度,其具有效率高、费用低、异常明显的效果。早在1963 年王英华就对利用断层产物找盲矿体进行过有益的探索[4]。作者在1965~1975 年亦进行过研究[5]。断裂构造地球化学测量在深部找矿中可以发挥巨大作用。
(7)其他直接矿化显示。由于深部成矿作用导致上部围岩物理—化学场的改变,还可以留下一些其它标志。例如成矿流体在产生围岩蚀变和成矿元素异常的同时,还可以在某些矿物包裹体中形成物理—化学异常,这种异常有可能超出围岩蚀变的范围。原冶金部南岭钨矿专题组曾对江西和广西个别钨矿床进行过蒸发晕和热晕测量,证明在已知矿体上方和外围存在包裹体异常[6]。
2.2.2 间接矿化显示
间接矿化显示是深部成矿作用或某些直接矿化显示在地表的间接反映,据此所作的推断往往是多解的。
常用的有地球物理异常、遥感图像显示和直接矿化显示的间接标志,例如围岩蚀变、矿化前锋、成矿构造等在地貌、植被和指示植物等方面的标志。
2.2.3 控矿因素显示
决定内生金属矿床成矿类型和强度的最重要因素是成矿岩体和控矿构造。
(1)隐伏花岗岩的地表显示。根据区域地质构造条件分析,从直接地质标志、构造作用机制、构造形迹、地球化学异常、地球物理异常和遥感信息等6 个方面进行隐伏花岗岩预测(袁奎荣,1981 年、1985 年)。
(2)隐伏断裂构造的地表显示。作为一个构造体系,是很少完全隐伏于地下而地表不出露任何痕迹的。因此,可以通过地表调查去预测深部隐伏构造。现有资料表明,下列工作对寻找隐伏断裂可能是有效的。
微构造和显微构造的研究:宏观构造现象消失以后不等于应力作用的消失,微观构造变形可以分布在更广泛的范围内。因此,可以在作为矿化前锋的细微矿化裂隙带的上方,通过微构造和显微构造的研究,重建构造应力场,推定应力作用中心,预测深部隐伏的控矿构造。
应力矿物的研究:通过应力矿物的研究,可以获得更微弱的应力作用或深部构造信息。主要研究内容包括矿物定向、晶格错位、矿物变性、矿物变形和新生矿物等。
地球物理异常:由于隐伏断裂和围岩之间的物性差异(如硅化、矿化、充水、疏松、破碎等),可以选择适当的测量方法去探寻隐伏构造引起的异常。
遥感信息:航空照片和卫星照片可以提供断裂构造的信息,尤其是卫星照片经处理后可以获得清晰的线形构造和色彩异常,反映地表不可见的深部透视信息。结合野外调查,可以作为预测隐伏构造的依据之一。
3 结论和建议
(1)应该运用多学科综合方法进行深部找矿,但并不意味着在任何地质条件下都要投入全部已知的预测方法。能用一种或两种方法达到预期目的,则无须投入第三种方法。许多地区的找矿史例说明,对于不同地质环境中的不同类型矿床,根据地质研究程度的不同,在不同的历史时期,深部找矿的最佳方法是不尽相同的,且往往是一种方法起主导作用,两三种方法起辅助作用。为了有效地和经济地达到深部找矿目的,必须全面占有和分析已有地质资料,选择最佳方法组合,制定合理的预测方案。
(2)根据本文的观点,结合区域地质构造环境分析,广西寻找花岗岩成矿系列隐伏矿床的最有利地区应该是泥盆—石炭系地层不整合于震旦—寒武系之上,且槽—台不整合面剥蚀很浅或隐伏不深的断块构造边缘,断裂构造—岩浆活动强烈而频繁,已知成矿作用强、矿化类型多的地区。例如丹池地区、富贺钟地区和海洋山地区,其次是大明山地区、西大明山地区以及镇龙山地区。在深部找矿中,尤其应该注意寻找隐伏的地台构造层中的似层状浸染型钨锡多金属矿床和富钠长石碱长花岗岩中的花岗岩型钨锡铌钽铍锂铷矿床。
对于已经勘探或开采的已知矿区,可在现有深部探矿和采矿工程中重新寻找和认识各种远源矿化显示。必要时,可以对深部揭露的各种构造岩和脉体进行重新取样分析,寻找被遗漏的隐伏矿床找矿标志。
参考文献
[1]章崇真.华南中生代花岗岩类的演化和成矿.花岗岩地质与成矿关系国际学术会议论文集[C],南京:江苏科技出版社,1984:466-473.
[2]章崇真.试论赣南钨矿矿田构造断裂活动的多期性.地质学报,1975,(2)
[3]章崇真. 略论华南中生代花岗岩成矿系列[J].矿床地质,1983,(1)
[4]王英华.断层产物的研究及其在探寻盲矿体时的应用[J].中国地质,1963,(9)
[5]章崇真.试论矿田断裂地球化学[J].地质与勘探,1979,(3)
[6]冶金工业部南岭钨矿专题组.华南钨矿[M].北京:冶金工业出版社,1985