历代经济改革得失 epub:成矿预测【一】

成矿预测【一】  

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成矿预测【一】

 编辑：探矿者

第一节  构造控矿模式和断裂面波形模拟

一、 成矿期应力场及演化

文峪矿区V03﹑V08﹑V02脉以韧脆性变形为特征，早期韧性变形特征发育，形成的Ss-Sc面理，主成矿期石英透镜体等均指示上盘逆冲，局部地段观察到平面上左行特征。其构造应力场为近水平SN向NEE～SSW向挤压。

白万成等对杨砦峪——四范沟一带发育的共轭剪切带进行了研究，它们将杨砦峪S60与四范沟S201及S203分别配套，求出古应力场。

S60与S201配套求出应力场为：δ1=200°?12°，δ2=109°?5°，δ3=0°?76°

S60与S203配套求出应力场为：δ1=194°?14°，δ2=104°?0°，δ3=12°?76°

它们代表了区域应力场的方向，该应力场最大主应力近水平，最小主应力近直立，发育的断裂无疑为逆断层。

文峪金矿我们通过坑道观察，收集到多处地质现象：分别求出三个主成矿阶段的构造应力场。

第一阶段：δ1=200?12，δ2=109?5，δ3=0?76

第二阶段：δ1=183°?13°，δ2=273°?2°，δ3=3°?77°

第三阶段：δ1=226°?4°，δ2=135°?27°，δ3=319°?63°

结果表明：三个成矿阶段应力场作用方式基本相同。从三个成矿阶段矿物组合、空间分布范围及对三个成矿阶段应力场特征、构造发育强度等分析，早期第一阶段发育范围最广，持续时间最长；第二成矿阶段持续时间也较长，并且一二阶段均经历过韧性变形——脆性变形的转变；第三成矿阶段分布范围也较广，但较前两阶段减弱。多金属矿化的分布在早期石英脉内分段集中。构造变形以脆性变形为主。我们认为主要的金矿化发生在第一、二、三成矿阶段。因此矿区金矿体富集段一般出现在缓倾角区域。构造的陡倾区一般为贫化带。

    D4幕剪切带发育时期，与主成矿阶段相对应，含矿热液上升并在该剪切带中的适当部位（即叠加明显的波峰处），形成金矿化，含矿热液在前期已富集的基础上进一步富集，其波峰与前期波谷叠加时，形成透镜状矿体。而其波峰与前期波峰（D1，D3发育部位）叠加部位，即在原矿体基础之上叠加形成富矿体，因而也就形成矿体的矿化富集中心。

二、 断裂面波形对矿体的控制

文峪金矿石英脉，绝大多数地段波形对矿体有控制作用。首先石英脉厚度与金矿体有对应关系，图6-2中V03脉各中段石英脉厚度与金品位及线金属量高值区有很好的对应关系。

V03脉石英脉厚度与金品位正相关，相关系数0.204（n=4700），与线金属量相关系数+0.204。

V08脉石英脉厚度与金品位相关系数+0.282。

V01脉石英脉厚度与金品位正相关，相关系数+0.312(n=922)。

由于石英脉与金矿化有很好的对应关系，我们统计产状（波形）与石英脉厚度关系来近似代表产状及波形与金矿化的关系。这是由于石英脉厚度在各点上容易统计，并且稳定有代表性，而金品位及线金属量在各点的变化范围很大，稳定性差，并且空间上数据量分布不均，不如石英脉更有代表性。

1. 倾角与石英脉厚度关系

V03脉上部已知区划分单元229个，每个矩形单元长40米，高33米。

石英脉厚度与单元下方倾角相关系数-0.198，与上方倾角相关系数-0.283。表明石英脉与倾角反相关，即缓倾区石英脉厚度较大，而陡倾区石英脉较薄。线金属量与单元上方倾角相关系数-0.283，线金属量与单元下方倾角相关系数-0.198。

46.3～46.52线间倾角与石英脉厚度反相关（图6-1）；剖面上每个倾角缓区均对应石英厚大区。

46.64～46.96线间倾角与石英脉厚度总体相关性弱。导致相关性弱主要原因是：①1524中段石英脉较厚，但倾角较陡。这一点已被坑道新资料更正，即在1524中段46.7～46.9之间上盘还存在倾角较缓的石英脉为主构造面位置而原来较陡的石英脉为下盘贫化（含矿差）石英脉。②46.7～46.96间从1821～1524间存在一段北西南南东向构造，V03脉在此区域上其倾角在图中为假倾角，其真倾角高于计算值。而石英脉厚度与倾角关系是以真倾角关系，不相关可能是表面现象。③1524中段由于实际标高抬高约8m，矫正后倾角约45°。④1590—1621中段缓倾区石英脉较薄，主要在46.76，46.80，46.84，46.60，46.88，46.90，46.92线，该贫化带在Au品位，线金属量，Ag，Pb及Co/Ni等值线图中反映明显。这表明倾角不是控矿唯一因素，还有其它作用对金矿化有影响，导致倾角有利的地段未能形成厚大石英脉及金矿体。我们分析另一影响因素是走向及走向差。该区域构造走向差变化小近平直，而其两侧走向差大的地段形成了金矿体及厚大石英脉，可能由于两侧走向差导致应力集中释放，使该区段构造活动减弱，倾角缓有利的原因在于缓倾角区相应的剪应力大，易形成较大的剪切变形，剪破裂易出现。所以缓倾只是形成厚的石英脉及金矿化的一种因素，而不是必然结果。陡倾角区，压应力较大而剪应力较小，成矿期新生剪破裂及张性（张剪性）破裂是成矿热液充填与成矿的必要条件。某些地段有早期白色石英脉，但石英脉内无剪切破裂面。无主成矿期的黄铁矿及多金属硫化物充填，金品位低构不成工业矿体。局部缓倾区矿化弱，一般这些地段无主成矿期矿脉充填，表明主成矿期该区段未形成应力集中导致的剪破裂。其原因可能是走向及周围环境，如脉岩、围岩岩性或附近更容集形成应力集中已将应力释放。

46.96～47.20线间倾角与石英脉厚度对应较好。石英脉厚大对应剖面上缓倾角区，而剖面上陡倾区对应石英脉薄的区域。

2. 走向与石英脉对应关系：

V03脉上部单元统计（n=229）石英脉厚度与走向以西相关系数=-0.237，

石英脉厚度与走向以东相关系数=-0.027，石英脉厚度与走向一级差（东—西）相关系数=+0.252

图6-1    V03脉产状与石英脉厚度关系

                      (蓝线纵座标为倾角.红线纵座标为石英脉厚度)

V03脉：主波长L1=1256m, 次波长L2=160m

横坐标为标高（米）；纵坐标为拟合构造面偏离理想面的距离

拟合函数：

F=30×(sin(H/200)+0.28cos(H/200)+0.3sin(H/25.5)+0.2cosH/25.5))

图6-2    V03脉剖面模拟

扩容区

扩容区

挤压区

拟合函数：主波长L1=1256m,次波长L2=160m

30×(sin(H/200)+0.28sin(H/200)+0.3sin(H/25.5)+0.2sinH/25.5))

挤压区

表明石英脉与走向差明显相关。在走向变化较大区域有利于成矿。在北西段尤其是北西向北东或近东西转折部位，（西侧走向偏北西的转折部位）不利于金矿化，而由北东东向近东西，或近东西向北南东东转折部位有利成矿。

线金属量与单元以西走向相关系数=-0.109

线金属量与单元以东走向相关系数=0.062

线金属量与走向一级差（东—西）相关系数=0.174，当n=229时，采用α=0.05判别临界值为r0.05=0.133，所以线金属量与走向差有线性相关性，而与走向相关性不明显。

图2-4 V03脉线金属量等值线图显示两个矿柱分别在46.4～46.6与46.95～47.2线间，这两个矿柱对应着走向上两个转折区，西部矿柱对应46.3～46.7间，由NEE向近EW转折区，东部矿柱对应46.9～47.2间，由东西向北西及由北西转回近东西的区域。东部矿柱下部（1620m以下）矿体赋存在NWW向近东西转折区及东西走向段，而其上部（1721～1854）则赋存在北西西走向段内。1650～1687则处于过渡区即在北西段向近东西向过渡区附近。这与矿体上部向SW侧伏，而下部向SE侧伏趋势对应。下部南东侧伏与北西走向陡倾，而近东西走向缓倾，其交汇线向南东侧伏有关。而上部南西侧伏则与北西段在上部缓倾，而近东西段在上部相对倾角较陡形成的交汇线向南西侧伏有关。

西部矿柱与之类似，上部如1888中段北东东走向段较陡，而近东西走向段较缓，交汇线呈南西侧伏，矿体赋存在转折区及偏北东东段，向下部如1755中段、1590中段，近东西段及北西西走向段倾角陡，而北东东段倾角缓，二者交汇线向南东侧伏，矿体赋存在北东东段及转折区附近。

V03脉倾角与走向对矿体联合控制规律性较明显。剖面上缓倾角区与走向上变化较强烈地段是有利的成矿区段。

V01—V02脉：

V01—V02脉石英脉厚度与金品位相关系数=+0.312。

矿脉倾角与矿体关系强，即倾角对矿体影响大，而走向虽有相关性但相关性差，走向变化（即走向差）对矿体影响较大。这与成矿过程中构造的逆冲为主有关。平面上左行活动不是普遍的，我们在北西西—南东走向段多处观察到逆冲右行活动迹象，它们的应力场与区域应力场一致，显然在南东走向较发育地段构造略有右行的性质。因此北西走向地段同样可以成矿，在理论上北西段能否成矿与该段剖面倾角有关。缓倾区有利于成矿，走向上波动区段有利成矿。事实上北西走向地段存在工业矿体：如V08脉1859中段，V03脉西路将矿段。这些矿体赋存于北西走向区域，倾角≤45°。这表明北西走向区段不但构造应力场符合成矿条件，而且实际上有热液活动，或者说成矿热液达到该区域是完全可能的，是否存在矿柱还有待证实。这一区段是我们重点预测区之一。 

三、 矿体侧伏与容矿空间

构造应力场与断裂面波形共同控制了容矿空间与矿体的侧伏方向。我们采用倾角与走向及走向差来具体表达波形在已知区的变化。

V03脉1755m以上矿体有南西侧伏趋势，而1650m下矿体有南东侧伏趋势。矿体侧伏受走向与倾角变化联合控制。

V01-V02脉上部矿体南东侧伏，侧伏角约40°。矿体侧伏主要受北东东缓倾区与近东西—北西西陡倾区交线控制，矿体赋存在缓倾的北东东走向区段内。向深部（1360m以下），由于V01与V02走向上近一致，可能V02消失，只有V01脉。

控矿构造波形是多期次构造运动迭加的结果。主构造发育成熟阶段及其早期构造应力场，形成的构造格局对主构造面形态有重要影响。虽然石英脉及金矿体与构造面产状有很好的对应性，但仍有局部地段不完全吻合。这表明构造产状有利，只是形成容矿空间的可能性大。

1．容矿空间及其对金矿化的重要意义

一条容矿断裂内具有某个矿化阶段的产物，就意谓着该断裂在该阶段发生了某种活动。成矿热液和构造活动二者缺一不可，空间上相邻的断裂有的矿化微弱或无矿化活动，有的矿化活动强烈，根本原因在于该成矿阶段断裂构造是否发生了重新活动。同样，一条断裂内不同部位某阶段矿化活动强度差异很大，是该成矿阶段某部位是否形成了构造重新活动，新破裂面的产生是构造活动的标志。某一阶段新破裂面能否形成取决于构造应力场，即该区段构造面产状及近邻产状综合变化及岩性特征。

由于文峪及整个小秦岭地区各主要成矿阶段构造应力场以SSW—NNE（或近SN）近水平挤压应力为主。因此，南倾的断裂以缓倾区易形成剪破裂。然而简单平直的断裂面即使有构造活动其破裂面上仍以压应力强为特征，成矿流体难以充填。因此，剖面上倾角变化，及平面上走向变化对形成构造破裂（易产生应力集中释放）有利，尤其是剖面上由缓向陡的波动变化产生扩容区，形成容矿空间。

某些构造面较大范围内产状变化弱，断面平直，如V03脉西路将段67.4～67.9，走向以北西西南东东（120°）为主，走向变化少且剖面上倾角以46～47°为主，直至1360中段倾角变化很小，这可能是该段矿化弱的原因。又如V01脉在上部与V02交汇附近几百米内矿化好，离开交汇区（产状变化区）由于断面平直，即使倾角较缓，矿化也不强，尽管早期石英脉发育，但第二及第三成矿阶段总体上不发育，只在局部地段可见。显然深部预测关键是寻找走向尤其是剖面倾角变化由缓向陡的区段。

V08脉矿体产出较少，含矿率低的原因可能是由于该矿脉总体上振幅小、产状变化小、构造面较平缓造成的。

晚期构造活动（成矿期）一般沿早期发育成熟的断裂面再次活动，所以早期构造应力场及迭加作用，控制了断裂面几何形态的主体。断面几何形态即波形主体是由早期构造运动所确定的。

V03脉向深部矿体总体上呈现南东侧伏趋势，1755以下至1165中段几个矿体均如此，导致南东侧伏主要原因是构造面波形，即缓倾区走向偏北东东，或近东西，而陡倾区走向偏北西。南东侧伏在南矿带上其它矿区亦如此，如东闯507脉，Ⅰ、Ⅱ号矿体，杨砦峪S60，四范沟201、203脉。控制矿体SE侧伏原因均是北西段陡倾而近东西段缓倾。杨砦峪S60东部某些矿体与文峪V03上部矿体均出现南西侧伏趋势。但总体上整个小秦岭南矿带以南东侧伏为主，或者说整体上北西走向段倾角偏陡，只个别地段缓倾。V03脉深部矿体SE侧伏的可能性更大，或局部呈柱状。V03脉1600以下矿体具柱状特征，两个柱状矿体分别在46.4和47.0～47.2间，并且柱体内矿体有南东侧伏趋势。

V01-V02脉1400m以上矿体呈南东侧伏，侧伏角35°～50°。矿体侧伏主要受缓倾的北东东走向构造面，与陡倾的近东西走向构造面交汇区控制，矿体被限制在北东东段缓倾区内。

V02脉1700中段至1524中段、45.8～47.0间矿体主要受V02脉1524以下陡倾，而上部缓倾，即剖面上由缓变陡的产状变化所形成容矿空间所控制。

四、 控矿断裂规模与延深

文峪矿区V03脉地表延长4200m，矿脉总长16000m。V03脉是小秦岭脆—韧性剪切带中主干二级脆—韧性剪切带。这种大型韧性剪切带一般延深较大，如按长：深=1：3，估计断裂延深6000m～8000m。

小秦岭地区韧性剪切带的发育历史受控于华北与扬子两大板块的碰撞挤压。叠加在韧性剪切带之上的脆性断裂，发育时间略晚于韧性剪切带。但在韧性变形同时仍发育某些脆性变形。据黎世美等资料。断裂面倾角一般缓于糜棱岩带倾角。脆性断裂受控于韧性变形带。在韧性变形带中心发育脆性变形，而糜棱岩面理与脆性断裂面近平行，离开断裂面向两侧围岩韧性变形变弱，同时糜棱面理或构造片理变陡，产状逐渐与围岩一致。在缓倾区糜棱岩一般发生绢英岩化蚀变。这表明脆性破裂面与韧性变形是密切相关的。在成矿阶段它们是同时存在的。脆性破裂面与糜棱岩带都是韧脆性变形带的组成部分。岩石发生韧性变形并不排斥在剪切带内发育脆性破裂面。

断裂面向深部其性质与上部是相同的，即脆—韧性剪切带在深部容矿断裂仍存在。文峪V03脉1165中段及1150m标高，V01脉的构造性质与上部2003米并没有分别。它们均是早期韧性变形之上迭加晚期脆性变形。在贫矿带韧性剪切带产状较陡，变形带较宽，但变形强度相对较弱。如1312中段V03脉韧性剪切带宽20余米。缓倾斜的脆韧性变形带（含白色石英脉及与之平行的糜棱岩带）迭加在早期陡倾斜的韧性变形带内。

五、 断裂面波形模拟与有利的容矿空间

前面论述了断裂面几何形态对金矿体的控制规律，并运用应力场分析了波形及产状控矿的机制。深部预测的关键是构造面向深部的变化趋势与断裂面形态。对波形深部模拟预测，目前应用比较成功的有天津院郭光裕在山东玲珑矿田建立的模拟软件和白万成等在杨砦峪、四范沟运用的模拟软件。但白万成对杨砦峪S60模拟东部和西部上部两个重要已知矿体没有显示出来，这表明模拟向深部仍存在较大风险。我们应用郭光峪的方法对V03脉深部预测，在1312中段验证时也出现了较大的偏差，因此该方法深部预测风险较大。

由于文峪矿区深部无工程控制，波形模拟难度更大。我们通过对已知区波形的分布特征，并结合具体地质构造条件分析，找出控制已知区几个主要波形变化区的控制因素。根据已知区控制波形的因素，筛选出两个主要函数进行模拟，模拟过程中将剖面划分成几个相似区段分别进行模拟运算。由于每个函数的波长与初相及波的传播方向都是从实际资料获得的，并且对已知区有较好的效果，我们认为拟合函数向深部外推有一定可靠性（图6-2）。

V03脉：主波长L1=1256m，L2=160m

拟合函数：

F=30×(sin(H/200)+0.28cos(H/200)+0.3sin(H/25.5)+0.2cos(H/25.5))

V03脉在上部富集带高为2000米~1500米，根据图6-2模拟结果；深部第二矿化富集带标高为900米~400米。

第二节 深部第二富集带定位预测与预测标志

一、 控矿构造对矿体富集中心定位模式

根据本区各幕构造变形的强度和性质，我们将控制本区矿化带和矿体最终定位的应力场进行模拟叠加，即将近水平左行剪切和左行逆冲剪切进行叠加，其两维空间下的排列方式为侧列再现式，即椭球体部位为应力叠加强的部位，也即矿体出现的部位（如图），因而V01脉第二富集段对应的矿体应出现于侧伏SE40°±5?左右的位置。V03脉第二富集段对应的矿体应出现于侧伏SE50°±5?左右的位置。根据各条脉金呈中心富集式的正态波状变化特征，对该区矿脉垂向延深波长进行计算，得出V03波长为1000—1300m。该波长与控矿剪切带产状呈波状变化一致，是应力作用与构造迭加的结果。因而运用该参数即波长1000—1300m，侧伏向SE侧伏角50°±5?，对第二矿化富集带进行预测可以达到定位效果。

1.矿体剥蚀程度对深部预测定位的影响。

前面已讨论了矿体剥蚀的情况，可以知道，V01矿体剥蚀较浅，V03剥蚀大于V01，而V08剥蚀最深。由此可以看出V01矿化带第一富集带的现存矿体富集中心较深，其延深要大于V03矿化带第一富集带的矿体，这在工程中得到验证，即V01第一矿化带矿体可延深到1350m，而V03第一富集带的矿体延深到1500m左右即尖灭。由此可以得出，第二富集带在V01和V03中出现的标高不会一致，V01脉波长800～1000m。出现第二矿化富集带的深度大于V03脉，其幅度为100m—200m左右。

2. 预示深部出现第二矿化富集段的构造依据

大缓倾区控制了大矿化富集段，大陡倾区控制了大弱矿化段，大缓倾和大陡倾区中的次一级由陡变缓部位控制了单个矿体的分布。文峪金矿这种大缓倾区中的次一级陡、缓变化对矿体的控制非常明显，这在前面已经进行了论述。根据波形模拟与构造迭加理论，V03脉1500m标高以上为第一富矿化段，1500～900m标高沿南东側伏方向为次强矿化段，次强矿化段内将出现多个透镜状矿体。900m以下沿南东側伏方向将会出现第二矿化富集段。

二、 金矿化标志

根据矿体厚度等值线图，富矿体中心间距从上到下增大，杨砦峪S60号脉，走向上上部多为300～600m，下部为200～500m；倾向上多为350～600m。文峪金矿V03脉上部1850标高，厚度1m以上矿体走向间距为150m，1600m标高为300m。矿体最大厚度中心在1800m标高，网格线47.00～47.10之间，大于3m以上。在1650标高又出现一个大于3m的厚度中心，两个中心厚度垂距约150m。Au品位大于20g/t的矿体在1800-1900m标高。V01脉厚度达2m的矿体主要出现在1700～1600m标高之间。Au品位大于10g/t的位置主要出现在1750～1600m标高之间，与厚矿体位置基本重叠。V01线金属量等值线向南东侧伏，侧伏角40?。V03线金属量的展布在1721m以下基本向南东侧伏。

对矿区内V03、V08、V01三条矿化带不同中段的金品位进行研究表明，金品位随深度的变化是呈正态波状变化，而并非是单边下降式。这为深部金矿化的再现富集提供了依据。另外对V01矿脉在不同中段的厚度变化统计可以看出，其平均厚度变化不大，1400m标高以下厚度没有明显变薄，反而有上升的趋势，反映了控矿构造和矿化带向下呈稳定延伸。这为深部找矿提供了良好的场所（图6-4  ）。