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形成金矿的地质作用类型论文文献

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形成金矿的地质作用类型论文文献

从地质构造角度出发,可将金的构造成矿作用划分为微构造成矿作用,裂隙构造成矿作用,褶皱构造成矿作用,断裂构造成矿作用,环形构造成矿作用,深部构造成矿作用,地震构造成矿作用,大地构造成矿作用,宇宙构造成矿作用等。现着重分述如下四种:

一、金的微构造成矿作用

显微裂隙系统能增强岩石的渗透性,并强化渗透机制,能大幅度增加表面积,有利于金的聚集沉淀,能提供空间,作为含金流体的集中迁移和沉淀场所。晶格位错可导致金元素向高应变区迁移聚集,可通过杂质原子的偏聚作用而相对增高金的含量来降低应变能,可把金元素带至晶格或亚晶界,从而有利于金的后期迁移及再富集。所以微构造作用所产生的位错、破碎晶面、颗粒边界等可促进含金流体的产生、扩散、迁移和沉淀。例如海南岛土外山矿区金的成矿与硅化密切相关,有的自然金分布于石英中。显微构造分析表明,金呈叶片状、粒状定向分布在微型剪切带的C面理和S面理上。对土外山金矿区Ⅳ号金矿带北东走向矿脉中金矿石和含金蚀变岩以及矿区外围混合花岗岩的石英晶胞参数进行测定,发现这些岩石的石英晶胞均大于标准的石英晶胞,其中以金矿石中的石英晶胞最大,为113.201—113.171(10-10m)3,其次是含金蚀变岩的,为113.201—113.144(10-10m)3,再次是混合花岗岩的,为113.077(10-10m)3。这说明金的含量富集与石英的微构造有关,也说明金富集于应变区中的扩容域中,同时也表明这些岩石是在围压相对较低的开放体系中形成的。研究还表明土外山金矿区具有多次变形和动态重结晶的含金石英脉,常形成富矿体,品位最高可达1250g/t(梁新权,1990;王可伏,1992;侯威,1993)。

产于海西中期花岗岩中的新疆塔斯特金矿的矿石品位与黄铁矿的关系密切。研究表明,当黄铁矿的{210}面发育及复杂晶形占绝大多数(>80%)、简单立方体极少见,且黄铁矿强烈破碎、晶面裂纹十分发育时,样品中的金品位就高。金主要赋存在黄铁矿之中的裂隙内,以自然金形式产出。富含金的样品中的黄铁矿以破碎强烈的五角十二面体的聚形为特征。

二、金的褶皱构造成矿作用

金的褶皱构造富集成矿在霍姆斯塔克金矿床的形成过程中有着重要的意义。对霍姆斯塔克金矿床的成矿演化研究表明,首先是形成含金的富铁岩层沉积。随后发生复杂的褶皱作用,伴之有变质作用。在褶皱转折地区含金富铁岩层有明显加厚,而在褶皱翼部则减薄。在此过程中,Au、As、S和SiO2易于迁移到褶皱转折处的扩容地带中形成管状矿体。矿体产在横向褶曲与早期同倾向褶皱轴相交部位。硫同位素研究也表明,本矿区硫化物和矿石组分运移时,横向褶皱是“捕捉”它们的构造“陷井”。

辽宁四道沟矿区绝大多数矿体产于褶皱轴部,矿体展布明显受褶曲构造控制。在塑性变形和应变产生时,金从矿源层活化进入流体,并随流变岩层向褶皱轴部流动、聚集,并在脉动微裂隙中沉淀形成矿体。因此,褶皱作用对金矿床形成,在一定程度上表现出一种生因作用。

白云鄂博金矿床亦显现出褶皱构造对金矿形成起着促进作用。该矿床30多条含金石英脉只有褶皱轴部金矿脉构成工业矿体,例如32号矿脉群赋存于哈拉思鸡背斜轴部,203号矿脉群则赋存于北矿向斜核部。这种轴部地带构造破碎作用强烈,(张性)拉伸明显,易产生纵向张性断裂等,从而为金矿的形成提供了很好的构造地球化学环境,有利于金的成矿富集。

三、金的断裂构造成矿作用

断裂构造与金成矿关系十分密切,断裂不仅是成矿的导矿、容矿因素,而且也是重要的成矿或是矿床成因因素。

海南岛土外山金矿成矿与断裂构造有关,其断裂构造成矿作用的依据是:①富金矿体几乎全部分布在长英质糜棱岩中,而随着糜棱化的增强,斜长角闪岩、云母石英片岩等金含量降低,分别由36.8×10-9,27.3×10-9降至6.1×10-9,1.3×10-9,可见长英质糜棱岩是捕获金的岩相。一些硅化黄铁矿化长英质糜棱岩往往就是矿体,矿体与糜棱岩之间无明显界限,其界限要靠化学分析来圈定;②矿化强度与剪切带强度有关,富矿体赋存于强应变带中,应变强度大的矿带,其矿化强度比应变强度弱的矿带好,如Ⅳ矿带就比Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ矿带好;③含金剪切带控制了蚀变带,即其本身就是一条蚀变带,而蚀变带的强弱直接与金矿化的强度有关;④矿石、斜长角闪糜棱岩、长英质糜棱岩在稀土元素分布特征上具有很多相似之点,这表明它们在物源上具有一定的关系,即成矿物质直接来自变形的斜长角闪糜棱岩和长英质糜棱岩。微金分析和硫同位素特点也表明成矿物质来源与长英质糜棱岩有关;⑤自然金的嵌布与动力变质分异的石英的关系十分密切。在反光显微镜下统计,有50%以上的自然金嵌布在石英中,以晶隙金、裂隙金为主。自然金有拉长现象,有时,自然金沿显微韧性剪切带的两组面理Sc、Ss定向分布,显示出断裂变质(动力)分异的特点(梁新权,1990;侯威等,1993)。

新疆塔斯特金矿赋存于北西西向断裂带中,断裂破碎程度愈高、蚀变作用愈强、金矿化就愈富。已知的金矿体均分布在断裂破碎带的中心。断裂构造的展布方向,发育程度和蚀变强度制约了金矿体的产状。由断裂破碎带中心往两侧,分别为碎裂岩带、初碎裂岩带、碎裂化花岗岩带对应组成。碎裂岩带的矿物组合为黄铁矿、绿帘石、绿泥石和绢云母,并伴有石英细脉。蚀变类型为黄铁矿化+绢云母化+绿泥(帘)石化,构成蚀变岩带,有强的黄铁矿化和金矿化,金品位在3g/t以上,往往构成金矿体;初碎裂岩带的矿物组合为黄铁矿、绿泥石、绢云母、绿帘石和石英。蚀变带为黄铁绿泥绢云蚀变岩。有黄铁矿化和金矿化,金品位在3g/t以下,构成0.3—3g/t的金矿化体;碎裂化花岗岩带的矿物组合为绢云母、石英、绿泥石,少量黄铁矿。蚀变以硅化、钾长石化、绢云母化为主。含金量有所增高,出现金异常地段。蚀变和金矿化显然与构造岩变形强弱存在着成因上的联系。

对布尔克斯岱北西西成矿断裂的金分析表明,其变化趋势是自断裂外侧向中心品位增高。含金量(g/t)具体变化为:0.782→0.756→0.608→30.61→1.125→9.516→28.59。可见,断裂活动愈强的部位,含金量愈高。如以节理发育程度反映变形强弱与矿化的关系,则无矿处为10—30条节理/m,矿化处为60—80条节理/m,金矿化地段则多于80条节理/m,这也同样说明,构造变形较强部位就是金矿产出部位(刘翔,1993)。

新疆克孜勒他乌断裂构造带是一条具有金成矿远景的成矿构造带(彭文澜,1991)。据研究,它具有塑性变形和脆-塑、脆性变形的特征,其演化历史经历了五期。构造带的岩石含金量统计分析表明,可以认为在第一期塑性变形的同时发生了第一次金的富集,使此期形成的不同岩性的岩石的含金量大大高于相应的不变形的岩石的平均值。而基性的及酸性的岩石的糜棱岩及超糜棱岩的平均金含量更高,但要成为矿床的可能性不大;在第二期脆-塑性变形时形成了金的第二次富集作用,此期偏塑性变形的初糜棱岩类金的平均含量又高了一些,尤其以石英脉质的初糜棱岩中的金含量较高且稳定。但在此期内的岩石中仍未发现有工业品位的岩石;在第三、四期的脆性变形阶段使金发生了金的第三次富集,其中以碎裂石英脉的金含量竟高达96000×10-9,超过了工业边界品位的数十倍。第三次富集作用使金富化形成金矿床,例如汇流东的小型金矿床就属之。

四、金的大地构造成矿作用

金在不同的大地构造过程中有着不同的成矿作用,而这种不同的金成矿作用必然会引起金的聚集方式、规模、程度、状态等有所差异,并具有各自的成矿特点。在不同的大地构造体制中发生的金的成矿作用,可以称之为大地构造成矿作用。

大地构造成矿作用包括成矿大地构造类型,大地构造成矿作用的方向性,递进性、专属性、继承性、阶段性、不平衡性(差异性)、控制性、改造性和生因性。

1.金成矿的大地构造类型

按前文所述金矿的大地构造类型,可见金的成矿大地构造类型分四类:前地槽型,地槽型,地台型和地洼型。

前地槽型金成矿作用特色是与太古宙绿岩带有关。我国则与绿岩带中的中基性岩建造关系密切。我国太古宙的金矿(化)受到后来的地洼阶段构造-岩浆活化成矿作用强烈的改造和叠加。受地洼阶段改造较弱的见于清源龙王庙金矿。

地槽型金的成矿作用有三个特点:①与超基性杂岩体关系密切,形成许多大型伴生金矿,如金川、德尔尼、喀拉通克等;②与海相火山岩系的关系密切,如红沟、白乃庙、白银厂等伴生金矿即是例证;③在褶皱带期,金成矿与中酸性岩类关系密切,如龙水、多拉纳萨依、小西弓、泥旦沟等金矿。

地台型金成矿作用微弱,在我国只见有较少量的砾岩型金矿化和与峨嵋山玄武岩有关的小型金矿。

地洼型金成矿作用是我国最重要的金成矿作用,它生成了众多的各种类型的金矿,成矿特色是:①与中酸性、酸性侵入岩关系十分密切;②与陆相中酸性、酸性火山岩关系密切;③发育有与碱性岩类有关的金矿床;④斑岩型、爆发角砾岩型和微细浸染型金矿发育;⑤断裂构造作用在成矿作用中起着十分重要的作用;⑥砾岩型金矿较发育。

2.大地构造成矿作用的演化

从金的成矿大地构造类型,可见金的大地构造成矿作用是递进的,而沿前地槽型金成矿作用—地槽型金成矿作用—地台型金成矿作用—地洼型金成矿作用方向发展,这个过程是不可逆的。

金在这个演进过程的成矿演化特点是①富集强度上:我国大部分金矿的主成矿期是在地洼阶段;②金成矿的元素共生组合系列趋于复杂:前地槽型金矿的成矿元素组合以Au-Cu、Au-Cu-Zn等为主;地槽型金矿的成矿元素组合以Au-Cu、Au-Cu-Co-Ni、Au-Ni、Au-Fe、Au-Pt、Au-Pb-Zn、Au-As等多见;而地洼型金矿的成矿元素共生组合则十分复杂多样,有Au-W、Au-Mo、Au-Bi、Au-Cu、Au-Pb-Zn、Au-Cu-Pb-Zn、Au-Ag、Au-Ag-Pb-Zn、Au-Sb、Au-Hg、Au-S、Au-As、Au-U、Au-Te、Au-Ca、Au-F、AU-Sn-Pb-Zn等;③在金的内生成矿地球化学性质上,由与基性超基性岩有关的金矿床发育,演化变成与中酸性、酸性岩有关的金矿床发育,至地洼阶段还出现较多的与碱性岩有关的金矿床;④在原始沉积建造上,由含金的硅铁岩建造演变为含金砾岩建造发育。

3.大地构造成矿作用的专属性

金元素在不同大地构造体制中具有不同的成矿特色,以致具有一定的成矿专属性或优势性。上面所述的金成矿大地构造类型及大地构造成矿作用的演化就反映了这种特性。

前地槽阶段广泛发育着与绿岩带关系密切的金矿床。在这类矿床中具有拉斑玄武岩成分的变质火山岩才是最重要的容矿岩石,而超铁镁质岩石却与矿化关系不甚密切。此外,还见有硅铁质建造的金矿床。可见,前地槽阶段金成矿主要与火山作用有关,在岩石类型地球化学联系的亲疏上,表现出强亲基性和一定的亲硅铁性。

在地槽阶段,金的最突出的地球化学特点是“亲超基性”。地槽阶段具有大规模的超基性岩浆侵入和喷发,它们含金丰富,形成了许多规模较大的与超基性岩有关的伴生金矿床。其次,地槽阶段金的“亲基性”仍显现十分突出,具体表现在一系列的与细碧-角斑岩建造有关的和铜伴生的金矿床发育。与基性火山岩有关的地槽型金矿亦十分发育,如萨尔托海等金矿床。地槽阶段是陆壳迅速增生的阶段,地壳中硅铝成分大量增加促进这一过程形成大量的与中酸性岩类有成因联系的金矿,因此金显示出较强的〞亲酸性〞。地槽阶段,金的外生成矿作用也很强烈,我国元古宇含金砾岩非常发育就是其例。

在地台阶段,金常常形成金矿源层;在金矿成因上与溢流玄武岩建造密切相关。

地洼阶段中酸性和酸性岩浆侵入和喷发活动强烈,除它们本身带来了金元素外,还对先成的矿源层、含金岩系、甚至矿床(化)中的金起着改造活化的作用,金在成矿作用上显示出特强的亲酸性。因此,在地洼阶段发育与中酸性和酸性岩有关的各种各样类型的金矿床和成矿地球化学类型。地洼阶段金的另一个大地构造地球化学特色是〞亲碱性〞,即与碱性岩类以及其它一些富碱岩类有关的金矿(化)发育。地洼阶段形成的微细浸染型金矿床也是地洼体制中形成的一类重要专属矿床。在地洼阶段,金的外生地球化学富集作用特别明显,我国基本构造层的含金地质体能达到工业品位构成矿体并被开采利用的以地洼型砾岩型金矿最为重要(黄瑞华,1994)。

4.大地构造成矿作用的差异性

金的大地构造成矿作用的差异性表现在金的成矿大地构造类型,大地构成矿作用的演化及大地构造成矿作用的专属性诸方面。

此外,就是在同一性质的和同一类型的大地构造单位,尽管在成矿大地构造类型上同属一类,也同属一类大地构造成矿作用,但由于构造发展历史不同,所处构造期不一致,以及它们的成矿条件有别,这样在大地构造成矿作用中也出现有差异性。

例如,在我国中亚型地洼区和华夏型地洼区,尽管在地洼阶段发展时均属地洼构造成矿作用类型,但前者刚进入地洼构造发展阶段,构造-岩浆活化作用还不强烈,所经历的地台构造发展阶段也比较短暂;而后者已进入地洼阶段余动期,遭到强烈的构造-岩浆活化作用,地台构造层也比较发育。所以前者地洼型矽卡岩型金矿床不发育,地槽型金矿很发育;而后者则多见地洼型矽卡岩型金矿床,地洼型金矿发育,地槽型金矿床不甚发育。

5.大地构造成矿作用的继承性

任何一种大地构造单元,除具有自身的大地构造成矿作用外,还继承了以前历代的大地构造成矿作用。例如,在地洼区,除具有地洼型金的成矿作用外,还继承了以前大地构造阶段的成矿作用的残存部分,如残存的前地槽阶段、地槽阶段和地台阶段的成矿作用。

继承性表现的另一个方面,就是在一个构造区内的多个大地构造成矿类型中,均出现有金的成矿富集。例如,在华北地洼区,在前地槽型成矿作用中出现了与绿岩有关的金矿(化)和丰富的金矿源层和金矿源岩;在地槽型成矿作用中也产生有变质热液石英脉型金矿,与海相火山作用有关的金矿,沉积变质(改造)型金矿和砾岩型金矿化;在地台发展阶段中,虽然金的聚集不特别明显,但在地台构造层底部仍见有较多的含金量高的层位;在地洼阶段中,金的成矿富集达到一个新的高峰,形成众多类型的金矿。看来,华北地洼区是一个富金的构造地球化学区。

大地构造成矿作用的继承性,不仅与经历的大地构造发展阶段、物质的分化和分异有关,而且还与原始地球化学区和地球深部圈层物质成分的不均一性有关。

6.大地构造成矿作用的控制性

除上述的专属性、差异性和继承性等在一定程度上反映出金的大地构造成矿作用的控制性外,还存在以下两个方面的控制性。

(1)先成基本构造层对后成的大地构造成矿作用的控制

华北地洼区前地槽构造层发育,因此地洼型金成矿作用形成众多的与太古宙绿岩有关的金矿床;华中地洼区地台构造层碳酸盐岩建造发育,地洼型岩浆活动强烈,故形成我国重要的矽卡岩型金矿带;东北地洼区和东南地洼区(中、东部)地槽构造层发育,地洼型岩浆活动强烈,故生成了许多的石英脉型金矿;尽管在西秦岭地槽构造层中碳酸盐岩建造发育,在滇桂黔(东南地洼区西部)地台构造层中碳酸盐岩建造发育,但地洼型岩浆活动规模小、程度差,而地洼型构造作用强烈,微细浸染型金矿很发育。

先成基本构造层对后成大地构造成矿作用的控制,不仅表现在金矿床类型上,也表现在成矿物质来源上。如前地槽构造层太古宙绿岩带是富金的构造岩浆带,其岩石含金量高,形成了多层的金矿源层。由于金矿源层发育,所以赋存在太古宙地层中的超大和大型金矿床也很发育。如吉林的产于太古宙鞍山群三道沟组中的夹皮沟大型金矿床;辽宁的产于清源绿岩带中的下大堡大型金矿床和浑北地区的我国唯一的太古宙绿岩带原始含金的锌铜型块状硫化物矿床的大型伴生金矿床;河北的产于太古宇八道沟群王厂组斜长角闪岩和斜长角闪片麻岩中的金厂峪大型含金石英脉矿床和赋存于太古宇崇礼群谷咀子组基性变质岩中的小营盘大型金矿床;山西省产于五台群的义兴寨大型岩金矿;山东省的招掖金矿带中的九个大型金矿床都分布在太古宇胶东群展布的范围内;河南灵宝至陕西潼关一带产于太古宇太华群中的小秦岭金矿田的一些大型金矿床等。

(2)先成构造对后成大地构造成矿作用的控制

这方面特别表现在长期性、多阶段活动的基底构造对成矿作用的控制上,例如东北地洼区和华北地洼区接触分界带上的白云鄂博-赤峰深断裂,即所谓的内蒙古地轴北缘深断裂,不但控制了前地洼阶段形成的金矿床,而且还控制了地洼阶段形成的金矿床,如燕山期二道沟火山岩型矿床以及具多因复成特征的金矿床(夹皮沟、金厂峪等)。

又如华北地洼区与华中地洼区接壤带上的华北地洼区南缘断裂带,控制了前地槽构造层和地槽构造层的分布,又控制了多阶段形成的金矿的分布。该地区既分布有地槽型金矿,例如崤山半宽金矿、康山金矿及银洞坡金矿等;又分布有地洼型金矿,例如小秦岭多因复成金矿、上宫蚀变岩型金矿和祁雨沟金矿等。

长期隆起构造和长期坳陷构造对金的大地构造成矿作用也起着相当重要的控制作用。经历了多个大地构造发展阶段的长期隆起区,如华北地洼区和东北地洼区,前地槽构造层和地槽构造层发育,以至金成矿作用与绿岩带关系密切、石英脉型和糜棱岩型金矿发育。经历了多个大地构造发展阶段的长期坳陷区,例如华中地洼区和东南地洼区,地台构造层碳酸盐岩建造发育,金成矿作用与碳酸盐岩建造关系密切,矽卡岩型金矿以及与碳酸盐岩建造有关的微细浸染型金矿非常发育。

7.大地构造成矿作用的多因复成性

地壳经历了多阶段、多期次的演化和运动,后成的大地构造活动必定对先成的大地构造成矿作用有所影响,其表现内容之一就是成矿元素发生活化、转移,再沉淀、富集,以及叠加富化等作用,以致矿床显现出多因复成性质。

金在地质作用过程中表现出很强的活动性,大多数大型、特大型金矿床为多因复成金矿床。引起金矿床具有多因复成性质的因素主要有:

(1)构造作用使金元素发生活化、迁移和富集

应力和应变会引发和引起化学作用,能萃取元素,并使之发生活化、迁移、沉淀和再富集(陈国达等,1984;黄瑞华1983,1990,1993)。微构造成矿作用、褶皱构造成矿作用和断裂构造成矿作用均能促使金活化、迁移、沉淀和再富集,因此,使得相当多的金矿床具有多因复成性质。例如,海南岛土外山金矿就是。

沉积型金矿也在一定程度上受到后成构造作用的改造,例如非洲元古宇底部的变质砾岩型金矿就是。所以,构造作用也是沉积型金矿床的重要控制因素。可见,构造作用是金矿床形成的一个重要的生因因素。

(2)后成岩浆作用的影响

由于后一个大地构造阶段岩浆活动的热力作用、岩浆引发的构造变化、岩浆活性或挥发性组分等渗入的物理和化学作用,以及新带来的成矿物质叠加,使先成金矿源层、金矿源岩、或金矿源体,以及金矿(化)发生变化:一是引起原来的金元素发生活化、迁移和再富集;二是新带来的金等成矿物质叠加富化。由于这种构造地球化学作用和过程,遂形成了多因复成金矿床。例如我国华北地区与太古宙绿岩带有关的金矿床(化),绝大多数在形成以后受到了中生代地洼型构造-岩浆活化作用的强烈改造和叠加,在地洼型花岗岩的周围地区呈有规律的环形分布,有的甚至还直接赋存于地洼型花岗岩中。此外,华南鸡冠山、土外山金矿等也是。

地洼阶段所形成的多因复成金矿床,大多是在构造作用和岩浆活动等综合作用下形成。

8.大地构造成矿作用的生因性

大地构造成矿作用及其特点产生的原因是多方面的,现只从两个方面加以说明。

(1)大地构造成矿作用与大地构造地球化学分异

大地构造地球化学研究(陈国达,黄瑞华,1963,1978,1984)表明,地幔是地壳物质的主要来源地,硅铝层是地幔分异出来的。在分异过程中,易熔的、比重小的、离子半径大的,原子体积大的,易挥发元素和化合物(如碱金属、二氧化硅、挥发组分)不断向上运移,而难熔的、比重大的、离子半径小的、原子体质小的元素和化合物(如镁、铂族和铁族元素)则逐渐向下集中。这个过程不可能一次完成,而是随着大地构造的发展,分异程度愈来愈高。因此地壳构造发展的结果,使硅铝层不断增大,逐渐成熟,地壳的物质成分即中酸性物质、碱性物质、挥发性物质逐渐加多。这就形成前地槽和槽、台、洼四个大地构造发展阶段的不同的地球化学环境、条件和特征,并发生了不同类型的大地构造成矿作用以及不同大地构造成矿作用中的同一成矿元素和不同成矿元素的成矿差别。因此遂形成了前地槽阶段金成矿与绿岩相关;地槽阶段金成矿特别地与基性超基性岩相关;地洼阶段金成矿与酸性岩浆活动相关尤强,并出现与碱性岩关系密切的金的大地构造成矿作用。所以说,地壳大地构造发展的物质分异过程是产生金的大地构造成矿作用的原因之一。

(2)大地构造成矿作用与金的构造地球化学性质

根据总电亲合势,电子亲合力和第一电离式的总情况,Cl、S(等强氧化剂)和金铂等(难氧化金属)属于同一类元素,因此,金有向硅镁层的主要活动带(铁镁质地槽)富集的趋势。硅镁层活动带超基性、基性岩浆活动强烈,金在硅镁层超基性纯橄榄岩-方辉橄榄岩建造和基性岩中相对富集(较高的丰度)。金的另一地球化学特性是与C1、S络合作用强烈,它容易被萃取而形成含矿和成矿溶液。所以,金的富集带常与热液作用关系密切,与花岗岩浆活动密切相关。这就是在地槽褶皱带(硅铝质增多)和地洼阶段(地壳成熟度高、陆壳急剧增生)金成矿与酸性岩浆活动密切相关的原因。

一、区域成矿作用的基本特点

从表4-2可以清楚看出,本区绝大多数矿床都是由岩浆作用所形成的,此即是本区区域成矿作用的最大特色。在28种矿床式中(属于本专题研究对象的为19种),与岩浆作用有关的就有24种(16种为本书研究对象),所占比例高达85%。变质及沉积作用虽然也形成一些重要矿床但数量不多,而且即使是这类矿床也大多因为有岩浆作用参与致使之得到叠加改造并进一步富集。

与成矿有关的岩浆作用方式有多种多样,不论是海相火山还是陆相火山,是潜火山还是中浅成侵入都能形成一批重要矿床。

岩浆作用以各种途径来对成矿作出贡献,有直接提供矿源的,也有提供热源并形成热流体以促使矿质活化迁移和沉淀富集的,还有的先通过形成某些特殊的容矿围岩(如矽卡岩)再使矿体定位其间。多数情况下则是几种途径兼而有之。

岩浆之所以对本区的成矿起如此重大作用,完全是由本区的地质构造条件及其演化过程所决定的。总的来看,本区在一些重要的构造运动期间,壳幔作用都不断处在活跃状态中。

最早可追溯到中元古代,那时海相火山活动就相当发育。这使得四堡期成为本区最早一次集中成矿期。

进入新元古代后,随着硅铝质地壳趋于成熟,区内开始有较大规模的花岗岩类侵入,这为壳源性成矿物质提供了来源。

华力西-印支构造期间,在本区的一些部位发生了一定规模的地壳张裂,导致地幔上隆并使深源成矿物质随岩浆携至地壳上部,使本期因而成为区内第二个重要的集中成矿期。

至燕山运动中晚期,地壳再度大规模开裂,并发育深切断裂而使壳幔作用达到新的高峰。在深源物质上涌的同时,火山喷发及岩浆侵入活动空前活跃。据统计,福建境内中生代火山岩的分布面积竟占全省面积30%之多,若加上同时代的侵入岩出露面积,二者合计接近占全省的三分之二。在如此广泛和强烈的岩浆作用及热流上涌影响下,地壳内的许多成矿元素势必处于一种被激发的活化状态而游离迁移,此时只要有适宜的捕集机制(物理的、化学的,生物的等)就能将之吸附聚集沉淀成矿。事实也正是如此,燕山运动后期特别是早白垩世,成了本区第三次集中成矿期,将之称为成矿爆发期亦毫不过分。

综上所述,足可说明岩浆作用乃是本区成矿最重要的地质作用。

二、区内各种成矿地质作用简述

1.潜火山-斑岩作用和海相火山作用均形成了本区一批大型-超大型矿床

(1)潜火山成矿作用

潜火山成矿作用是本区一种最具特色极其重要的成矿作用,已发现的紫金山及金瓜石大型-超大型金、铜矿床均由其形成。成矿时代分别为早白垩世(紫金山矿床94.10~111.78Ma)及早更新世(金瓜石矿床(1.0±0.9)Ma)。其基本特征可与环太平洋带的同类矿床相对比,即:均沿构造活动区的深切断裂和火山活动带分布,岩浆属深源的中酸性成分,并有同源岩浆发育形成一套从火山喷发岩-潜火山岩-浅成斑岩及侵入岩类的岩石组合。潜火山作用后期,由于积聚了大量气体,在半封闭条件下往往发生隐爆作用,形成一套裂隙系统,成为矿体的定位空间。参照R.H.西利比在研究智利此类矿床时所总结的模式,可将之又分为高硫型(酸性硫酸盐型)及低硫型(冰长石、绢云母型)两个亚类(图4-2)。本区的超大型矿床均属高硫型。

图4-2 浅成热液矿床与斑岩型矿床位置示意图

(R.H.西利比,1997)

HS—高硫型;LS—低硫型;P—斑岩型

(2)斑岩成矿作用

本区由斑岩作用形成的大型-超大型矿床有钨、钼、锡及铅锌银等。其成矿斑岩与国内外典型地区相比有许多共同点,例如:都属于由深源的中酸性-酸性岩浆演化至晚阶段时形成的浅成小岩体,大多数受构造带控制,成岩时代以中生代为主,也有新生代,见表4-4。

表4-4 研究区内斑岩型矿床的成岩、成矿时代表

从表中可看出斑岩成分具有明显的成矿专属性,形成钨、锡、铅锌矿床的斑岩属酸性,而形成铜、钼矿的斑岩则为中酸性。另从成岩时代来看,福建境内及江西南部的斑岩年龄,令人惊奇地大多集中在距今1.1亿年左右。这反映出早白垩世是本区壳幔作用十分活跃的时期,并且印证了该期是重要的成矿爆发期。

福建罗卜岭的成矿斑岩还另具特点,即斑岩和同期、同源的潜火山作用属同一成矿体系,二者只不过是成矿部位与成矿阶段有所差别。这点是本区成矿作用的又一特色。

(3)海相火山成矿作用

区内一批大型铅锌银矿床由海相火山成矿作用形成。主成矿时代是中元古代,构造环境是古隆起区内的裂谷,成矿作用与地壳拉张及壳幔作用有关。其中又可按照火山岩浆的成分而分成变质基性火山岩的层控型及细碧角斑岩型两类,前者形成大型铅锌银矿,后者目前仅有中小型的铜钴矿,见表4-5。

表4-5 由海相火山作用形成的两类矿床简表

变质基性火山岩层控型的含矿建造为绿片岩类,恢复原岩是玄武岩-安山玄武岩。至于细碧角斑岩型这一名称则仍沿用传统的命名,虽然近年来这一名称已很少使用而归为黄铁矿型范畴,但考虑到黄铁矿型作为工业类型名称的原意是指矿石以黄铁矿为主要成分,且含量应高达70%~90%(《地质辞典》四分册,1986)。而本区已发现的此类矿床中黄铁矿只占少数,故不宜称之为黄铁矿型。

2.变质作用及深成地质作用是本区形成金矿床的重要成矿作用

前震旦纪变质岩系中金元素的原始丰度并不很高(福建平均值1.38×10-9,最高的是片岩类亦仅2.6×10-9),因而对成矿作用的要求是必须能使之富集至千倍以上才能成为工业矿床。由此决定了金的成矿往往要在很长时期内经过多种作用的反复叠加方能完成。变质作用及深成地质作用即是这样一种重要的成矿作用。总结本区一些重要金矿床的形成过程,首先是由强烈的混合岩化和花岗岩化作用促使金从原岩中析出迁移,此时发育在深层部位的各种剪切带构造就为金的重新聚集提供了最佳的空间部位。因此本类矿床大多分布于高度混合岩化的热穹窿中心,以及产于变质程度较高及构造层次较深的地区。此外,多数情况下都还要有后期岩浆侵入及热液作用的叠加,才能使之不断富集。

由此种作用形成的金矿床,又可依照控矿构造的不同而分为两种型式:一类是产于剪切带(韧-脆性,通常叠加脆性张裂的糜棱岩带断裂带);另一类产于张性破碎带(脆性断裂带)。以前一类价值较大。

3.由海底喷气(热液)作用形成的矿床在本区极具找矿潜力

本区已发现由海底火山活动或喷气(热液)作用形成的此类矿床,其成矿机制大致可与红海热卤水盆地或东太平洋洋隆地区相对比,因而具有很大的找矿潜力。这类矿床均产于永梅坳陷的海盆内。石炭纪中期由于地壳伸展作用而在该海盆内形成多个张裂中心,导致深源的火山及气液活动。福建龙岩和广东梅州即是当时盆地内的两个凹陷中心。前者形成了与基性火山岩有关的马坑块状铁矿床,后者则形成了与海底远火山及喷气-热液有关的玉水块状铜铅锌矿床。

4.主要与海相沉积岩有关的黑色页岩型矿床是本区新发现的一种重要矿床类型

近年来新发现的此类矿床位于永梅坳陷西南端,早侏罗世时永梅坳陷开始海退,但此处仍为残留海盆,沉积了一套黑色炭质页岩地层,此前又因盆底张裂而引起海底火山及继之发生的热液活动,使银锑等成矿物质被黑色页岩所吸附。至燕山中晚期又由于岩浆侵入及构造破碎作用使之发生再次活化迁移及沉淀富集;而银的富集主要与黑色页岩的吸附作用有关。

5.区内数量最多、分布最广的中小型矿床是由侵入接触和陆相火山作用所形成

(1)侵入接触交代作用

燕山期岩浆侵入至碳酸盐围岩时,在其接触带往往形成矽卡岩矿床,以铅锌银为主。侵入岩成分偏酸性,地层层位从元古宇到下三叠统都有。矽卡岩及矿体常沿一定层位和层间破碎带分布而成为层状矽卡岩矿床。此类矿床又往往围绕某个侵入岩体成群分布而形成矿田或矿集区。有的矿床内还见到有矿化的斑岩及爆破角砾岩类,因而又与斑岩型矿床构成一种具有成因联系的共生组合系列。本类矿床以形成于永梅坳陷区内居多,但在其他构造单元也有分布。

(2)陆相火山作用

与中生代陆相火山作用有关的矿床(点)广泛形成于闽粤火山断陷带内,另在其余构造单元内亦有分布。矿种有金、银、铅、锌、锡、铁及各种非金属矿产。其中的金属矿大多分布零星规模不大,很少能成为工业矿床。从陆相火山作用的成矿机理来分析,虽然火山岩浆本身也携有成矿物质(如福建下西坑铁矿的火山岩围岩中就有铁质火山弹),却难以富集,其原因是与陆相火山作用的自身特点有关。由于陆相环境下的火山喷发物是在开放条件下只与大气圈短暂接触后即坠落地面,使得其中的成矿元素总的趋于分散状态,而没有时间进行比较充分的物质交换。因此,只有在具备以下的后生条件时才有可能富集成矿:其一是能在喷发期后形成一个长期稳定的环流系统,具备必需的热源、水源、裂隙通道以及有利于交代的围岩岩性(如孔隙度较大的凝灰岩类)等,只有这样才能使热流体不断从围岩中汲出成矿元素并迁移至适宜的场所沉淀聚集;另一种条件是水盆地环境,成矿元素随喷发物进入水体后,就能有较充分时间得到解离、分异、迁移和沉淀聚集。对应于这两种条件就形成了两种矿床类型。前者形成的是火山岩构造蚀变岩型,后者形成的是火山-沉积岩中的似层状型,其中以前者的数量最多也较重要。对于构造蚀变岩型矿床来说,在其形成过程中,环流体往往会从火山岩下面或周围的基底岩层中汲取成矿物质,这就使得成矿元素与基底岩之间具有一种亲缘和继承性关系。例如,当火山岩之下或邻近地区的基底岩是老变质岩时,在火山岩盖层内就可能形成金矿。而当基底岩是下侏罗统的海相碎屑岩地层时,火山岩盖层中就会有锡矿形成。这即为本区成矿作用的一大特点。

6.岩浆热液和构造充填作用也能形成大型矿床

这是本区的又一新发现。此类矿床虽仅发现广东厚婆坳一处,但很具意义。成矿与燕山期花岗岩的侵入和岩浆热液作用有关。矿体虽产于侵入接触外带的沉积岩地层内,但随着距岩体的远近而呈现出成矿元素的水平分带特征。此外,其控矿构造也比较特殊,使主矿体成为一种似筒状体产出。

三、区内矿床的成矿类型及其空间分布

矿床的成矿类型是一种按照成矿作用来划分的矿床类型,其不同于成因类型或工业类型的分类,但可作为矿床成矿系列中成矿亚系列之简化同义词,因为二者都建立在成矿作用的基础上,而且成矿类型的名词能简要地表明其成矿作用特点,也比较符合传统习惯,在使用上也方便些,因此在以下的叙述中采用成矿类型来表述。区内的各种成矿类型中有些只在特定的地质单元内才有,有些则贯通于不同地质构造单元。表4-6是本区成矿类型与成矿亚系列及矿床式的对应关系及其在各成矿区带中的分布。

表4-6 研究区内成矿类型与成矿亚系列的对应关系及空间分布

续表

地质作用类型论文

论地下工程引起的地质问题及防治措施论文

摘要:随着城市建设的大力发展,地下工程建设越来越多,由此引发的各类工程地质问题也逐渐显现出来,根据城市地下工程的特点,对地下工程开挖引起的工程地质问题进行了分析并提出了预防措施。

关键词:地下工程;工程地质问题;预防

城市地下工程具有现场环境条件复杂、施工难度大、技术要求高、工期长、对环境影响控制要求高等特点,是一项相当复杂的高风险性系统工程。但是,地下工程建设一般都在市区内,在其施工过程中常常会引起周围地层的位移、变形、沉降与塌陷等环境地质效应,对周围地面建筑物及基础、地下早期人防和其他构筑物、公共地下管线和各种地下设施以及城市道路的路基、路面等都可能构成不同程度的危害,已经出现并且孕育诸多工程地质问题。

1地下工程开挖引起的工程地质问题

1.1地面沉降

1.1.1地层初始应力状态的改变引起的地表沉降:地下工程开挖是在存在初始应力场的地层中进行的,开挖引起地层初始应力状态的改变,即二次应力场,它是由地层初始应力场与开挖引起的附加应力场的叠加应力场,对应二次应力场开挖的位移场仅是由开挖引起的附加应力场。地表沉降的主要机理是由开挖面的应力释放,附加应力等引起地层的弹塑性变形。引起初始地应力状态改变的主要原因有:

(1)地下工程开挖引起的附加应力;

(2)地下工程施工对地层的扰动和地层损;

(3)地下水渗流引起的地下水位的变化。

1.1.2土体的固结沉降:地下工程施工引起的地表沉降与时间有关。土体内部含水渗出,体积逐渐减少,这一现象成为土的“固结”。随着土体的固结,土体的压缩变形和强度逐渐增长。因此,土的固结所产生的沉降是城市地下工程施工中最值得注意的问题之一。根据地下工程施工的特点总结固结沉降的主要原因有:

(1)地下水位下降引起的固结沉降;

(2)土体空隙水压力变化,引起土体的固结沉降;

(3)土体扰动后,重新固结后产生沉降;

(4)土体的次固结和流变。

1.2洞室围岩失稳

地下开挖后,洞壁围岩由于失去了原有的岩体的支持而向洞内产生松胀变形,如果变形超过了围岩所能承受的能力,围岩就会被破坏。围岩的变形破坏程度常取决于围岩的应力状态、岩体结构和洞室的断面形状等。洞室开挖使地下原来的应力状态被破坏,围岩应力重分布,产生变形位移。

均质岩土体中应力未达到或未超过其强度以前,在开挖过程中的变形,以弹性变形为主,变形速度快,变量小,瞬时完成,一般不易察觉;当应力达到或超过岩土体强度时,塑性变形十分明显,发生压碎、拉裂或剪破。当岩体强度主要由结构面控制时,与上述情况基本一样,但当结构面组合构成围岩不稳定条件时,岩体除了弹性变形外,塑性变形也比较明显,它表现为围岩分离体(岩块)的相互错动,围岩松动时围岩稳定性降低,为进一步松动创造了条件。

1.3斜坡破坏

斜坡破坏主要发生在山区城市,除直接经济损失外,还可能造成人员伤亡,其原因主要是:由于自然地质作用和工程地质作用引发的,而工程地质作用造成的斜坡破坏较自然地质作用频率大。当然决非任何斜坡破坏都能称为地质灾害,但斜坡破坏确属重大的地质灾害类型之一。

斜坡破坏主要形式为滑坡,其影响因素主要有岩性、构造、地形、地震、降雨及人类活动等。其中,许多山体滑坡现象是由地下工程活动引发的,即主要是由于地下工程的开挖或采掘影响到了上部的山体,使岩体开裂,地面倾斜,并在一定条件的配合下,导致山体失稳形成滑坡。在隧道建设中,滑坡现象主要发生在浅埋、偏压及进出口等地段,其危害常常比较严重。为评价斜坡岩土的稳定性,预防斜坡破坏导致的地质灾害,认识引起斜坡破坏的内在原因与外部条件,掌握其运动发展规律显得非常重要,尤其是当前在城市这个人类经济活动的密集区,斜坡破坏造成的经济损失和人员伤亡都是巨大的`,都是由于工程活动不合理造成的。 1.4地下水污染

在城市环境地质中地下水的不良作用主要表现为地下水的侵蚀。地下水的不良作用和地下水污染主要由人为引起。随着经济持续稳定发展,人类活动加剧,对地下水的污染越来越严重,主要表现为:多数城市垃圾随意堆放;工业废水和废液不经处理或初步处理后任意排放。首先污染地表水,经地表水补给地下水或渗入地下水,再污染地下水,使地下水具有侵蚀性,对城市的建筑物基础及地下工程不断侵蚀破坏。

2防治措施

2.1开展详尽的工程地质勘察

工程地质勘察资料是地下工程施工的重要依据,通过详细的工程地质勘察,为设计施工提供需要的参数和指标,确定合理的开挖方案、开挖步骤,如果地下工程建设所涉及勘察资料不详细、不准确,势必给支护工程带来事故隐患。

2.2做好开挖方案的优化选择

地下工程的开挖方法很多,以基坑工程为例,有分层全开挖、中心岛式开挖等等。开挖顺序不同,引起的位移不同,中心岛法的开挖顺序就比从一个方向按顺序向另一个方向的开挖方法,对基底隆起和桩后地面沉降有一定程度地减少。因此,基坑开挖时应做好开挖方案的优化选择。

2.3实行科学的降水设计

水是影响基坑工程稳定的重要因素之一,从实际统计资料来看,约有70%的基坑事故与地下水有关,因此,地下工程建设中应特别注意地下水的影响。地下工程建设绝大多数都需要进行人工降低地下水。要降低地下水位,就要合理地选择降水方法,在此基础上进行人工降水的方案设计,以及进行降水方案的水位预测,通过预测进行降水方案的优化,从而达到最佳的降水方案。

2.4做好现场监测,开展信息化施工技术

地下工程是土体与围护结构体相互共同作用的一个动态变化的复杂系统,仅依靠理论分析和经验估计是难以把握在复杂的开挖和降雨等条件下支护结构与土体的变形破坏,也难以完成可靠而经济的开挖设计。通过施工时对整个工程进行系统的监测,可以了解变化的态势,利用监测信息的反馈分析,就能较好地预测系统的变化趋势。当出现险情预兆时,可做出预警,及时采取措施,保证施工和环境的安全;当安全储备过大时,可及时修改设计,削减围护措施。

2.5积极采用新技术、新方法

工程实践证明,采用基坑内降水、坑内侧土体加固(化学灌浆、石灰桩加固等)、及时支撑并预加轴力、增加挡墙的入土深度、墙外地层中筑帷幕、坑内降水坑外注水、分步开挖、逆作法施工、信息反馈施工法的采用等,对改善基坑变形、提高其稳定性有重要意义。计算机技术方法应广泛地应用到地下工程建设中,如进行数据分析与计算、计算机制图、计算机辅助深基坑设计、信息施工与管理等领域具有十分广阔的前景。

结语

地下空间资源正越来越多被开发利用于各种领域,如地下轨道交通工程、地下街、地下室、地下车库等各类地下工程,已经成为现代城市功能转入地下的重要载体。但是,地下工程建设一般都在市区内,在其施工过程中常常会引起周围地层的位移、变形、沉降与塌陷等环境地质效应,对周围地面建筑物及基础、地下早期人防和其他构筑物、公共地下管线和各种地下设施以及城市道路的路基、路面等都可能构成不同程度的危害。因此,研究城市地下建设工程引起的地质问题及其防治措施具有相当重要的现实意义。

浅谈土木工程地质野外实习 工程地质学是地质学的一个分支,是研究与工程建设有关的地质问题的学科。它的主要任务是:勘察和评价工程建筑场地的地质环境和工程地质条件;分析和预测工程建设活动与自然地质环境的相互作用和相互影响;选择最佳的场地位置;提出克服不良地质作用的工程措施;为工程建设的规划、设计、施工和运营提供可靠的地质依据。因此,工程地质学是每一个土木工程人员所应掌握的课程。 在工程地质学教学过程中,主要学习了基础地质和工程地质两部分内容。基础地质包括岩石和土的成因类型、地质特征及其工程性质;地质构造基本类型及特征、地史及地质图的基本知识;水的基本类型和特征等。基础地质是解决好工程地质问题必不可少的基本理论和知识。工程地质包括常见的各种地质灾害;地下洞室常见的工程地质问题;边坡工程常见的工程地质问题;地基工程常见的工程质问题等。这些知识要彻底掌握,必须作好野外实习工作。 在教学过程中学习得到的知识,如果不能运用于实践,这无疑于纸上谈兵。而要将课本知识转化为实践知识的最重要的手段就是野外地质实习。在课本上学习的知识很多是概念化的,或者说是标准化的东西。比如断层,在课本上是理想化的模型,断层面是一个平面,上下盘的移动方向在图上有标识,岩性差别也很明显,因此在课本上很容易识别。然而在野外,断层规模相差很大。小的断层在手标本上可以识别,而大的断层延伸数百公里甚至上千公里。断层是一种重要的地质构造,对工程建筑的稳定性起着重要作用。地震与活动性断层有关,隧道中大多数坍方、涌水均与断层有关。野外实际的断层不是课本上的模型,如何识别规模较大的断层呢?这就要野外实践知识。首先从地貌上识别,断层通过地区通常形成一些特殊的地貌现象,如断层崖、断层三角面、断层湖、断层泉等。其次岩层分布情况,往往断层会造成部分地层的重复或缺失现象。第三可观察断层伴生现象,如擦痕、阶步、摩擦镜面、牵引现象等。再比如说岩石,室内实习时见到的手标本均是比较标准的样本,而野外的岩石千差万别,形态各异。 虽然在课本上也能学到这些,但必须通过野外现场观察,亲手触摸、亲身体会才能记忆深刻,也就能够举一反三,遇到类似情况知道是什么,没有现场的体会根本就不知道野外的地质现象是什么样子,更不用说到野外进行识别。通过野外实习,不但巩固了课本上所学的知识,还能学到很多野外实践知识,这将为以后参加工作打下扎实的基础。

研究金矿床类型及地质特征论文

一、内容概述

矽卡岩是指高温环境下,通过火成岩交代原始富碳酸盐岩形成的,一般富含Fe、Al或Mn的钙或镁硅酸盐岩石(Burt,1977,1982;Einaudi et al.,1982)。矽卡岩既可以是岩浆成因的,也可以是变质成因的。形成矽卡岩的主要作用有不纯碳酸盐岩的变质重结晶作用、不同岩性岩石之间的双交代作用以及岩浆热液和变质热液的渗滤交代作用等。基于围岩类型和蚀变矿物组合可将矽卡岩分为两大类:钙矽卡岩与镁矽卡岩(赵一鸣等,1990)。当矽卡岩中富集了有价值的矿物时,便成为矽卡岩矿床。根据具经济价值的金属矿物不同,矽卡岩矿床可划分为 Fe、Cu、Mo、W、Zn-Pb、Sn和Au等不同类型(Ettlinger et al.,1989;Theodore et al.,1991)。

世界范围的矽卡岩金矿床主要分布在环太平洋成矿带,地跨亚、美、澳三大洲的长约40000 km的20多个沿岸国家(Ray et al.,1990;赵一鸣等,1991)。这一规律性的分布,暗示了矽卡岩金矿床的形成与特定的构造环境有关。自板块学说诞生以来,中外学者(尤其是国外学者)就试图运用板块构造理论建立比较统一的模式,来阐述矽卡岩型矿床形成的可能构造背景(板块构造环境)。例如,Einaudi et al.(1981)系统讨论了矽卡岩矿床形成的板块构造背景,认为大洋岛弧、大陆边缘岩浆弧和造山期后大陆环境下均有利于矽卡岩型矿床的形成。

大量研究表明:矽卡岩矿床均与侵入岩密切相关,不同来源和成因的侵入岩产于特定的构造环境,因此矽卡岩矿床的构造背景研究一直得到地质学者的关注。矽卡岩矿床组合与特定构造环境密切相关,综合矽卡岩矿床的成矿元素组合、与成矿有关的岩体成分和区域地质资料,有助于识别矽卡岩矿床的构造背景(图1)。研究表明,矽卡岩金矿可以形成于大洋火山岛弧的弧后盆地(图1A)。大多数矽卡岩矿床与大陆地壳俯冲的岩浆弧有关,与成矿有关的岩体成分变化较大,岩性为花岗闪长岩和花岗岩,矽卡岩金矿多与还原性岩体有关(图1B)。稳定大陆地壳俯冲至俯冲后构造的过渡环境的研究较少,与低角度俯冲相关的侵入岩源区包含有更多地壳混入,大洋俯冲楔的拆沉可能导致形成局部裂谷,岩浆弧可以很宽或迁移到内陆,成矿岩体为二长岩和花岗岩,常形成斑岩钼矿床、矽卡岩钼或钨钼矿床及少量锌、铋、铜和锌,为矽卡岩多金属矿床,部分矿床局部富金(图1C)。与软流圈上涌有关的裂谷环境多与走滑断裂有关,成矿岩体为花岗岩,含有白云母、黑云母、暗灰色石英巨晶、晶洞和云英岩化蚀变,常形成矽卡岩型锡矿床,演化花岗岩富含W、Be、B、Li、Bi、Zn、Pb、U、F 和REE(图1D)。

近年来,碰撞造山及其成矿理论的研究日趋深入,国内外许多地质学家尝试将矽卡岩成矿与碰撞造山作用联系起来。如Nicolescu et al.(1999)认为,罗马尼亚西南的Ocna de Fier-Dognecea Fe-(Pb-Zn)矽卡岩矿床形成于后碰撞构造环境;Kuscu et al.(2002)研究了土耳其安那托利亚省中部Celebi地区的与W、Fe、Cu矽卡岩矿床成矿作用密切相关的Celebi类花岗岩体,认为该岩体形成于后碰撞的构造环境;Marchev et al.(2005)研究认为,保加利亚南部和希腊北部的罗多彼山脉的Pb-Zn-Ag,Cu-Mo及Au-Ag矽卡岩型多金属矿床形成于造山后的伸展阶段;Mueller et al.(2004)认为,西澳大利亚 Southern Cross 绿岩带中的 Nevoria 金矽卡岩矿床的成矿岩体为后造山花岗岩。陈衍景等(2004)总结了我国矽卡岩型金矿床成矿时代、空间分布及形成的地球动力学背景,认为中国的矽卡岩金矿床多在陆陆碰撞过程中由挤压向伸展转变期的减压升温体制下形成。

图1 矽卡岩矿床与特定构造背景耦合

(据Meinert et al.,2005,有修改)

A—大洋俯冲和弧后盆地环境;B—与增生大洋地块相关的大陆俯冲;C—过渡低角度俯冲环境;D—大陆裂谷或俯冲后的构造环境

图2 矽卡岩形成过程

(据Cawood,2009)

A—等化学作用阶段;B—变质作用阶段;C—退化阶段

在研究矽卡岩矿床成因时,研究者多采用流体包裹体方法确定矽卡岩形成时流体的温度、压力和成分等条件。以往人们在解释矽卡岩矿的成因时,往往偏重于矽卡岩带的形成条件,不重视对矿化问题本身的研究。近年来,成矿作用过程、成矿热流体的来源和演化过程、矿质沉淀机理等方面取得了重要进展(Ya⁃suhiro,1999;Choi et al.,2000;Aissa et al.,2001;Lu et al.,2003;Baker et al.,2004;Meinert et al.,2003;Levresse et al.,2003),但就巨量矿质来源问题的研究仍不够深入。矽卡岩金矿的形成过程与矽卡岩的形成密不可分,而矽卡岩的形成过程大致可分为3个阶段(图2)。

鉴于矽卡岩矿床与侵入岩之间直观而密切的时空联系,近年来中外学者特别注重研究岩浆活动对矽卡岩成矿的重要控制作用(Fershtater,2000;Somarin et al.,2002)。Einaudi et al.(1981,1982),Meinert(1989),Ray et al.(1988,1990)研究认为,与金矽卡岩成矿作用最为密切的是闪长岩-石英闪长岩系列。在整个成矿系统中,矽卡岩型金矿与其他类型的金矿和Cu-Au矿床可以有一定的空间共生关系,如纳米比亚Karibib地区的矽卡岩矿床(Gawood,2009)。

二、应用范围及应用实例

图3 吉尔吉斯阿克塔什金-(铜)矿床地质略图

(据李丽等,2012)

1—第四系;2—大理岩、灰岩夹喷出岩(卡拉扎尔钦组);3—含矿花岗闪长岩;4—岩脉;5—矿体及编号;6—矽卡岩;7—硅化带;8—断层破碎带

吉尔吉斯斯坦阿克塔什金-(铜)矿床位于吉尔吉斯塔拉斯地区,属吉尔吉斯山-伊什基利克铁铜金银多金属成矿带。近EW向下寒武统卡拉尔钦组灰岩夹层被中奥陶世苏布杜克措翁花岗闪长岩及晚奥陶世斑状花岗岩穿切,灰岩中还侵入有闪长玢岩、正长闪长岩、正长斑岩等岩墙(脉),花岗闪长岩外接触带均发生矽卡岩化和细脉-浸染状金-铜矿化(图3)。矽卡岩矿体产状平缓,分布在侵入体下部,呈层状,厚0.5~70m。按矽卡岩矿物分为石榴子石矽卡岩、磁铁矿矽卡岩、钙铁辉石矽卡岩、钙蔷薇辉石矽卡岩、绿帘石石榴子石矽卡岩和绿帘石斜长石矽卡岩。最富的金矿体赋存于石榴子石矽卡岩中。矿体按边界品位为1g/t圈出61个矿体。呈透镜状、巢状、层状,倾向SE向,倾角45°,矿体最长80~260m,厚3.5~12.45m,斜深32~180m(图3)。

矿床类型为矽卡岩型金-铜矿床,中奥陶世细粒闪长岩、闪长岩、石英闪长岩和花岗闪长岩中有少量斑岩型铜矿化。主要矿石矿物有黄铜矿、斑铜矿、磁铁矿和自然金,次为辉铋矿、磁黄铁矿、辉钼矿、赤铁矿。氧化带主要铜矿物变为辉铜矿、铜蓝、硅孔雀石、孔雀石、蓝铜矿等。主要脉石矿物有石榴子石、辉石、石英、绿帘石、碳酸盐。按工艺性质分为综合利用铁和不含铁的铜-金矿两类。浮选第一类矿石中可回收金76%,浮选第二类矿石中可回收金81.2%。该矿床不远处分布有安达什铜金矿(斑岩型)、塔尔德布拉克铜金矿(斑岩型)、托赫托内沙伊铜金矿(矽卡岩型)等重要矿产地。

该矿床主要特点是:①矽卡岩化蚀变强烈,所有花岗闪长岩外接触带均发生矽卡岩化和细脉-浸染状金-铜矿化作用;②矿化位于侵入体下部,沿接触带呈层状产出,其中最富矿体位于石榴子石矽卡岩内部;③矽卡岩性金-(铜)矿床与斑岩型铜矿等矿床在空间上伴生。

三、资料来源

董树义.2008.山东沂南金矿床成因与成矿规律和成矿预测.博士学位论文.北京:中国地质大学(北京),63~73

李丽,李宝强,董福辰等.2009.吉尔吉斯铜金矿床类型与地质特征.地质通报,30(3):342~346

V.V.Nikonorov.2000.吉尔吉斯地质和矿产资源.比什凯克:吉尔吉斯斯坦人民出版社

Meinert L D,Dipple G M,Nocolescu S.2005.World Skarn deposits.Economic Geology,100 th Anniversary Volume:299~336

Cawood P A.2009.Hydrothermal processes and mineral systems.Franco Pirajno:Geological survey of western Australia,Perth,WA,Australia:535~580

地表地质作用论文

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.

地表地质作用包括:风化作用、剥蚀作用、搬运作用、沉积作用、硬结成岩作用。形成方式:地面大气、水和生物等在太阳能、重力能的影响下产生的动力而形成的,可参见外动力地质作用形成原因。影响因素与形成方式有关。

秦岭及邻区区域大地构造背景和区域地质概况我想这篇一定会跟您思路的。真正的论文还得自己写,网上也不会有免费现成的,但是我们可以去其糟粕留其精华~希望可以帮助到您。

金属找矿地质勘查研究论文

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.

郭保健

(河南省有色金属地质矿产局第六地质大队)

我省是有色金属工业大省,主要有色金属产量连续多年位居全国首位。同时,我省也是有色金属矿产资源大省,有色金属矿产资源的勘查与开发在经济与社会的发展中占有重要地位。因此,加强有色金属矿产资源的勘查,对保障我省有色金属工业健康发展具有重要意义。

一、我省有色金属矿产资源勘查现状

新中国成立以来,我省有色金属矿产资源的勘查取得了举世瞩目的成就。豫西铝土矿的发现使我省成为我国铝工业的最重要的基地,小秦岭、熊耳山、桐柏等地内生金银矿产及多金属矿产资源的勘查和开发使我省成为全国第二大黄金产地,同时使灵宝、栾川、桐柏、嵩县、洛宁等县(市)的经济实力上了新台阶。近年来,豫西南铅锌矿、汝阳东沟钼矿、豫西铝土矿、小秦岭及熊耳山西段深部找矿均取得了不同程度的进展,但总体上来说,这些进展与我省经济和社会发展的要求还有不小的差距。

从地区分布上来看,我省主要有色金属成矿区带已有较高的勘查程度。从矿权分布上来看,重要成矿区带内已很少有找矿空白登记区,浅表矿产资源的找矿潜力越来越小。由于我省有色金属矿产资源总体勘查深度大多在300m以浅,深部找矿还有较大潜力。近几年,在小秦岭、熊耳山及豫西铝土矿区等地现有矿山深部进行的勘查活动,均取得了明显的进展,加强深部勘查已成为不可回避的问题。

二、我省重要有色金属成矿区带的深部找矿潜力

科学研究和近年来的找矿实践表明,我省重要有色成矿区带还有很大的找矿潜力,特别是深部找矿潜力巨大。①就铝土矿来说,我省浅表矿产资源潜力已经不大了,但300~1000m深度铝土矿仍有很大潜力,这些地区主要位于现有煤矿开采区之下或其他覆盖区。②对金银及铅锌矿来说,我省位于中国东部中生代成矿域,内生金属成矿强度大,剥蚀深度适中,深部找矿潜力大,在小秦岭、熊耳山、崤山、卢氏—栾川一线及北秦岭一带均有较大潜力。③钼矿资源是我省的优势资源,在华北地块南缘具有非常优越的成矿条件,近几年的找矿工作取得了巨大的成绩,也发现了新的类型,找矿工作仍大有可为。

近来的研究也表明,我省华北地块南缘及北秦岭地区的不同矿种、不同类型的中生代内生金属矿产具有成因联系,在区域上构成一个成矿系列,这对找矿工作具有指导意义。

三、影响深部找矿工作的主要因素

对我省多数有色金属矿产来说,加强深部找矿是今后的主攻方向。但深部找矿面临着诸多挑战,对此必须有清醒的认识。据统计,发现并探明一个矿床平均需要约19年,约1/3的矿床是经过20年以上的时断时续的勘查才获得成功的。由于深部的不可预测性,深部找矿不确定因素多、技术难度大,找矿风险大,找矿成本明显增高,因此,往往需要长时间、大投入的反复探索,才能取得找矿效果。

笔者认为,影响我省深部找矿工作的主要因素包括以下几个方面:

(1)成本因素。深部勘查需要大量的深部工程,不论是钻探还是坑探,深部工程的费用均较大,需要充足的资金保障。

(2)技术因素及找矿风险。由于深部勘查成本高,因此,在施工工程的布设方面,不管是矿山企业,还是地勘单位,往往都很慎重。由于成矿作用本身的不均性和找矿工作的风险性,即使我们使用了地质、物探、化探及遥感等综合方法,对矿区进行了认真的研究,仍不能保证矿产勘查的成功。

(3)矿床类型因素。除铝土矿外,我省内生金属矿产脉形矿体众多,特别是薄脉形矿体。在不少矿化集中区,由于矿化的不连续性和含矿系数不高,钻探找矿的效果受到很大影响。

(4)人因素。目前我省高水平的找矿专家非常紧缺,同时,由于受体制、机制的影响,找矿专家的积极性也未充分调动起来,这也是影响找矿效果的重要因素。俗话说,找矿三件宝:“有人、有钱、运气好”。充分调动找矿人员的积极性是至关重要的。

除此之外,我们在成矿理论和成矿模式的创新方面、深部勘查技术的突破等方面都还有待加强。总之,只有坚定信念,持之以恒,百折不挠,才能取得最终胜利。

四、加强有色金属矿产深部找矿工作的建议

(1)建立多渠道深部找矿投入机制。以省级财政支持为主体,矿山企业、地质勘查单位及其他社会出资人共同出资开展深部找矿的资金投入机制。重点利用省矿业权价款地质找矿专项资金,在重点成矿区带安排重点铝土矿、金、银、钼、铅、锌等有色金属矿矿种勘查项目;同时积极争取中央各类勘查资金支持,特别是中央地质勘查基金(周转金)、全国危机矿山接替资源找矿等中央财政专项资金。要明确政府财政资金支持地质勘查的主要目的不是投入资金的回收和利润回报,而是形成资源储备,提高全社会的资源保障能力。

(2)提高深部找矿科技水平。我省将加大深部找矿的科技投入,集中力量组织科技攻关,研究解决重点矿种、重点成矿区带的深部找矿问题,大力推进成矿理论、找矿方法和勘探关键技术的自主创新与推广应用。

(3)加强深部找矿项目管理。加强对专项资金使用情况和项目执行情况的监督管理,建立项目管理的约束机制和项目监理制度,实施对深部找矿项目的全过程监管。

(4)发挥公益性矿产地质调查成果的作用,使公益性地质成果让全社会共享。国家和省级财政在大中比例尺(特别是五万分之一)矿产调查方面投入了大量经费,但这些成果目前还主要由项目承担单位享用,基本上没有发挥公益性成果的“公益”作用,这对加强地质找矿是十分不利的。

(5)发挥我省各勘查局的作用。目前地勘队伍仍是深部找矿的主体,因为各勘查局在长期的工作中形成了找矿地区和矿种等方面的专业分工,有各自的资料和人才优势,要发挥各自特长,形成分工合理、优势互补的格局。

  • 索引序列
  • 形成金矿的地质作用类型论文文献
  • 地质作用类型论文
  • 研究金矿床类型及地质特征论文
  • 地表地质作用论文
  • 金属找矿地质勘查研究论文
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