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关于我

笔名探矿者—一个立志执着于探索自然和学术的“打工者”。1962年5月生,福建人,1982年毕业于成都地质学院找矿系,地质调查专业 工学学士 高级工程师。长期从事地质调查、矿产勘查以及矿床学和矿床地球化学研究。在该职业生涯中,积累了三十多年来的地质勘查和找矿经验,脚踏实地一步一个脚印一路走来,具有丰富的工作经验,认识了矿产资源在地壳中的成矿机理,掌握了构造控矿因素与成矿地质规律对找矿预测的意义。本人的专长是既懂理论研究、也精通矿产勘查,善于将两者紧密结合,因而有关成果受到各地政府的关注及业内专家的高度肯定。

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区域地质调查与找矿的一些问题  

2011-12-01 11:09:31|  分类: 构造地质论坛 |  标签: |举报 |字号 订阅

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编辑:探矿者   四川地质学报,26(2),1996:109-114

1 找矿方法选择与综合研究工作

        在区域地质调查的室内整理和综合研究工作中也要注意发现直接和间接的找矿信息,积极主动地摸索成矿规律,为普查找矿选择有效的方法、手段,提出今后找矿的有利区段。
        首先是要发挥岩矿分析、鉴定人员的找矿积极性。有人说,岩矿分析鉴定人员是微观岩矿学家或称之为地质工作者的眼睛。他们可以弥补野外人员肉眼看不清和不能识别的矿物和元素的缺陷,并能提供定量和半定量的数据资料。在某种意义上讲,他们的工作也可以称为室内找矿。普查和区调工作中许多矿产是借助于光谱分析、化学分析、重砂鉴定、岩矿鉴定而直接或间接发现的。例如四川冕宁的铈矿、会理岔河锡矿、汉源的古砂钛矿(点)、青海同德的辰砂矿都是通过重砂和岩矿鉴定发现的。四川的硫酸银矿是通过重晶石中的“杂质”分析而发现的??这样的例子不胜枚举。然而室内分析鉴定的样品要靠野外地质人员正确地采集,采样点的地质情况要给分析鉴定人员说清楚,以便让他们在工作中注意发现那些可能出现的矿物或元素。在一地区如果有新的元素组合或新矿物组合的出现,就意味着新的地质发现,反过来又可以扩展地质研究的新内容,有利于提高地质研究程度,进而提出新的找矿方向和找矿方法,例如四川攀西地区早二叠世梁山组的勃土、铝土矿层多出现不太高的放射性异常,经铀、牡的化学分析,含量很低,无法解释引起异常的原因。分析人员主动作了分析,发现铌含量高,异常与具放射的稀土元素伴生,导致该层出现放射性伽玛异常。


        如果普查和区调工作者把宏观和微观资料有机地联系起来,对提高地质研究程度,发现和提供找矿新线索、新思路是大有帮助的,笔者曾有过深刻地教训和体会。1956年在四川会理杨合五超基性岩检查铜镍矿点时是用钻探寻找岩体底部的矿体。岩体的边缘是辉石岩和含长辉石岩,按规定钻孔穿过岩体进入围岩后无矿时,再钻5m即应终孔。当时用肉眼观察岩芯时,注意到钻取岩芯的岩石结构不像岩体,但色深,像细粒辉石岩。立即派人送岩芯标本进行镜下薄片鉴定,当时鉴定为细粒辉石岩。于是继续钻进,直到钻穿岩体后60 m余时发现了变余层理才停钻。后经检查,所谓的细粒辉石岩,实为透辉石角岩,结果多用了50 m余的钻探。1971年在1:20万盐边幅的基性岩薄片中发现了三个微型旋卷构造,直接为盐边旋扭构造提供了微观佐证。1983年在河南宜阳寒武系铁矿层中肾状构造的薄片里,发现赤铁矿为葛宛藻吸附,显示了生物成矿作用的例证。2002年笔者观察甘肃南部糜棱化的板岩薄片时,在若干样品中见有古孢子化石,特别是在原定为前寒武系的浅变质砾岩薄片中发现了两个晚古生代珊瑚化石,为该区混杂岩的存在提供了有力的证据。

        以上所谈,其目的是希望发挥岩矿鉴定人员找矿和研究地质问题的主观能动性,而不只是给岩石定名。也希望区调工作者能亲自参与鉴定关键性的、重要的岩石薄片,这样就可能发现更多的地质、成矿信息。

        找矿方法和手段的选择也是综合研究的重要内容之一。应该说在不同地区、不同的自然地理条件下,哪一种方法最好,是要通过实践来确定。在川西南、滇北地区,不论是重砂、金属量测量、水系底沉积物、磁法、放射性伽玛测量都可以单独或配合使用,效果都是不错的。20世纪70年代苏联的A.B. 卡斯捷林提出“重砂地球化学”找矿方法,是利用重砂矿物进行指示性元素分析。对找寻不同种类的矿床选取不同的矿物,例如找金时,选择了黄铁矿、电气石、磁铁矿、绿帘石、褐铁矿。有矿地段要比无矿地段的金含量高出50一100倍,最高可达1000倍。陕西区调队曾总结过“灰砂化探”找矿的经验。该方法的实质是使光谱分析灵敏度通常不能发现的一些元素,能在被浓缩的重砂样品中从谱板里读出来,其次是防止在重砂分离、鉴定过程中可能漏掉的矿物,因而扩大了找矿的信息量。然而各种找矿方法均有它各自的特点,也不尽是完美的。在表生条件下易风化、溶解的某些矿物,重砂方法是不能凑效的。重砂地球化学方法和灰砂化探找矿法,虽然有较好的效果,但是均要增加不少的分析测试工作量和测试费。所以不同的找矿任务和不同的找矿阶段采用的找矿方法也是有所选择的。

        各种矿床,不论其成因如何,都有它特定的矿物或元素组合,有它的母岩和围岩。这些都是考虑找矿手段和方法的理论基础。在“康滇地轴”上采用磁法加化探(金属量测量)是寻找与基性一超基性岩有关的铜镍、铂、铁钦钒的有效手段。磁法能圈定岩体和磁铁矿体。化探也可大致圈定岩体,此外还可根据Ni,Cr ,Cu,V,Ti含量和比值来判别岩体的种类和可能的成矿类型。放射性伽马测量是普查找矿中常用的简便而具有速效的方法,它不仅可用来寻找铀、钍等放射性矿产,也可以配合其他手段来划分岩石和地层,推断小岩体和某些脉岩的产状,又可以寻找那些不具放射性,但常伴生有放射性元素的矿产。例如勃土、铝土矿、磷矿、黑色页岩中的多元素矿床及富钾的岩石,都是行之有效的。总之,对已知类型的矿床进行寻找时,选择方法的主要因素是矿物的共生组合、物理性质、元素的共生组合和他们的地球化学行为;矿石的结构构造、围岩的性质是进一步详细工作方法选择的条件,自然地理环境是确定某种方法的外部因素。

        遥感是区域地质调查和成矿预测行之有效的方法和手段。不同时间,不同比例尺的航片、卫片和航空物(化)探资料的判读、研究可提供不少的地质矿产信息。20世纪70年代初期我们利用遥感图像填图,加快了填图速度,提高了填图质量,在找矿工作中也取得了良好的效果。对沉积的或层状矿床来说,寻找和追索含矿层位和富集地段是主要的。对内生的或岩浆矿床,构造的判读、岩体和蚀变带的圈定、寻找古火山口等是其重点。对不同方向的线性构造交汇地带和环状、半环状构造的判定和研究显得更为重要。黑龙江区调队在鸡西幅掩盖区据植被解译,确定了梨树镇一带褶皱构造,为扩大煤田远景提供了资料;四川南部地区在20世纪50年代拍摄的黑白航片上,须家河组植被发育呈现粗糙的黑色宽条带,含煤的岩段是那些在黑色背景中显示灰白色条纹的部分;甘肃区调队在北山地区利用航片圈出了矽卡岩带和岩脉群,经地面检查发现了铜、铁矿及妮担矿化。遥感反映的成矿信息是很微弱和稳蔽的,还需要紧密结合航空物(化)探成果,分析地质条件,加上遥感信息的增强技术措施,就能够在地质矿产研究上取得良好的效果。俄罗斯在利用遥感和物探资料解译的构造交叉点、环形构造套小环形构造部位,分别发现黑色岩系金矿和金刚石远景区。

2 加强综合研究,摸索成矿规律
2.1 从提高地质研究程度人手,做好与找矿密切相关的地质问题研究

        矿产是各种地质作用的综合产物,它也是地质体。矿床的形成是受特定地质条件所控制,是地质体中的特殊表现形式。在一个地区可能有不同的矿产。选择研究课题,一是经济建设需要,二是成矿地质条件,三是以往地质研究的薄弱环节。在康滇地轴及其两侧,我想可以从晚震旦世观音崖组(陡山沱组)和灯影组入手。因为这套地层中已发现有10余种不同成因的矿产,计有铁、锰、磷、菱镁矿、白云岩、水晶、重晶石、铅锌、铜(铂)、金、盐等,这绝非是单一因素所致。研究的侧重点是否可以从不整合面开始,该套地层以角度不整合盖于前震旦纪或早震旦世地层之上。各种不同的变质岩、岩浆岩,经过了长期的风化剥蚀,许多元素开始“活化”,当海侵时使许多成矿元素、矿物在海盆地中以真溶液、胶体溶液、机械悬浮物等形式为沉积盆地提供了矿质来源。由于古地理和古气候以及地质构造背景的差异,在同沉积、成岩阶段或成岩期后,在不同空间,不同时间形成不同的矿产。这个不整合是众所周知的,但是以往对岩组内部沉积间断重视不够,缺乏相应的研究,导致成矿信息的丢失和被忽略。观音崖组和灯影组均存在有沉积间断的岩性标志。在四川盐边永兴西部观音崖组泥质灰岩中有帐蓬构造和角砾状隧石灰岩,说明沉积环境是在海岸线附近及陆上风化带;灯影组中不同地区多出现葡萄状构造的淡水方解石形成的花边状构造,在云南华坪腊姑河剖面上最为清楚。这种构造在现代地表水和地下水沉积环境中均有发现。例如在许多喀斯特溶洞中、在河流化学沉积的钙华流中均见到这种构造。说明观音崖组和灯影组内部均有不同程度的暴露或侵蚀间断面。建议今后从晚震旦世地层岩相研究入手,以岩石地层格架研究为基础,结合后期构造和已知矿产实际资料,进一步揭示层控矿床的分布规律。

构造与成岩成矿问题是近年来地质界热门话题之一。

本文只涉及到一些具体的碎裂问题。
 
1) 断裂导致岩石的机械破碎,使岩石增加了渗透性,从而增加了岩石的表面吸附能力,利于吸附某些元素使其富集。陕西小秦岭地区的金矿多产于蚀变破碎带中。

2) 断裂过程改变断裂带及其附近物理、化学条件(温度、压力、氧化还原电位),可使岩石局部熔化形成假玄武玻璃,简称玻化岩。这在宁夏、内蒙贺兰山群变质岩中多处可见。断裂可使矿物晶体构造发生转变,形成新矿物。如岛状、链状构造的橄榄石、辉石、角闪石等变为片状构造的滑石、蛇纹石、绿泥石。这种现象在四川德昌丹桂超基性岩的断裂带上可见(形成片状蛇纹岩);在陕西商南松树沟超基性岩的边缘断层带,岩石变成了菱镁滑石片岩。断裂过程可以使断层带上产生CO2,CO、H2、N2等,以及碳酸盐和含碳酸盐的岩石。在断裂带上常见到碳质或石墨,例如四川盐边西番田断裂、冕宁老麻沟断层带中均有新生的碳质。

3) 断层导致地震的发生以及水文地质场的形变。在断层中循环水被加热或使深层地下水上溢形成地热田或地热异常,如美国西部圣安德烈斯断层带分布不少热田,西安临渔温泉就出露在秦岭北坡断裂带上。有时热水中所溶解的金属元素发生沉淀或将非成矿物质随热水带走使矿物质相对富集形成矿体。如四川会理风山营铁矿;康滇地轴及其东侧的若干铅锌矿,多赋存在破碎带中,大矿多分布在构造交叉点上。

2.2 综合研究已有资料,提高地质研究程度

        从20世纪50年代至今,几十年区调、普查勘探成果,已积累了丰富的地质矿产资料。认真研究这些资料,从中找出规律性的东西,是一项重要研究课题。现就一些资料片断,讨论几个问题。

        大量的岩石光谱分析成果的统计,不但可以说明元素的丰度和岩石成矿专属性、继承性,而且是岩石和地层对比的重要依据之一。例如1:20荣经幅中震旦纪玄武岩和二叠纪玄武岩相比,后者Cu,Ti ,V 元素比前者要高得多。四川攀西地区Cu,Ti元素在不同时代、不同岩石中丰度都比较高,该区不同类型的岩浆岩中钦铁矿的含量较多,此为Cu,Ti富集成矿莫定了一定的物质基础。在会理群中含金红石较多,在四川汉源泥巴山下奥陶统砂岩中有较多的锐钦矿富集。我国南方的钨矿也有类似的地球化学背景,随着地壳的发展演化,在燕山期钨大量富集成矿。利用岩石光谱资料,有时可直接或间接发现矿,如冕宁乌拉溪钨被矿点就是根据光谱资料的元素组合特征结合重砂成果发现的。

         区调中人工重砂成果也不少,它们除了用于岩石的对比外,可直接或间接地指示找矿地质条件。与锡矿有成因联系的花岗岩,常含有较多的挥发性组分(硼、氟)矿物,像萤石、电气石等。攀西地区几个与锡矿有关的花岗岩都有较多的萤石和电气石。花岗岩类岩石中锆石是普遍存在的,锥面极发育的超短柱状晶体往往是碱性系列岩石,可能与稀有元素矿物的形成有密切关系。也有人统计斑岩中金红石的长宽比值和颜色来判断有无铜矿,这种方法是可以参考的。黄铁矿是岩石中常见的矿物之一,它除了可成为一种蚀变岩石外,对寻找金矿来说也是一种找矿标志,有矿的黄铁矿比无矿黄铁Au含量高出10一1000倍。若黄铁矿再伴生有其它硫化物时,可能有金矿的富集。镁铝榴石不论在人工重砂中或在河流重砂中出现,都可能直接或间接地发现金刚石。前已叙及,俄罗斯就是借助河流重砂和航片发现金刚石的。

        区域重磁分布特征常常反映区域构造线的方向和构造岩石区。盐边善河断裂沿北东一南西向100k m余出现低缓的航磁负异常;而出露在地表的钒钦磁铁矿,反映出条带状正负相伴的高异常。有时可借助区域重力资料反演推算上地慢的起伏、地壳的厚度和性质,结合地壳发展历史等基础地质资料来推断深部地质结构与区域成矿的关系,为区域性地质工作部署提供地质依据。上述工作常配合地震勘探和石油构造的研究进行。河北省几十个上地慢隆起区,恰恰与中新生代沉积坳陷区相对应,深部宽的构造变异带是多金属成矿有利地带。大雪山一龙门山重力梯度带与该区复杂的构造推覆带相对应。

        多元统计分析方法是研究地质矿产问题的一个重要手段。前面涉及的是用某一两个信息来探讨找矿的地质问题。区调取得的资料很多,可以利用多项信息和不同的数学模型研讨区调与找矿问题。作者于20世纪70年代末试用岩石化学成分和人工重砂的部分矿物,进行了尝试性的统计。样品系康滇地轴中段岩浆岩岩石全分析资料中氧化物10个变量,计299件样品。在统计花岗岩类时尚加人了部分人工重砂和岩石结构的信息,采用了主因子分析和聚类分析。主因子分析结果中次要因子载荷在划分岩石的亚种时更有意义。

           花岗岩类岩石中FeO和Na2O关系密切。碱性系列花岗岩Fe2O3> FeO(霓石富铁钠闪花岗岩);基性岩中P2O5与Na2O,K2O密切相关,对照了几个含矿岩体都有这个规律。如青海省尚庄磷矿是富钾的超基性岩;河北矾山磷矿产于富钠的基性一超基性岩中;富碱的某些伟晶岩、细晶岩在攀西地区常含烧绿石,会理拉拉厂铜(钼)矿也是富钠的火山变质岩;陕西双王金矿也产于富钠的岩石中。利用方差极大旋转后的因子载荷的提示,攀西地区基性一超基性岩某些氧化物含量表现出与铜镍硫化物矿床、钒钛磁铁矿之关系:CaO 2.5%-7%为含铜镍矿,含钒钛磁铁矿的为7%一11%,含钛特高的岩石大于16%。

笔者对攀西地区一批分析成果所作的聚类分析的谱系图中,曾发现几个有趣的问题:
1) 玄武岩和辉长岩从单一氧化物的对比来看没有明显的差异,但在谱系图中有68%的样品将两者分为两个簇团。盐源矿山梁子辉长岩分到了玄武岩簇群中,该处的铁矿是否与火山岩或次火山岩有关,很值得研究。
2) 攀枝花兰尖铁矿区的辉长岩更接近玄武岩的化学成分。
3) 离散性最大的样品不可忽视,如果不是取样和分析的错误,他们往往是特殊类型或与成矿有关的岩石,拉拉厂铜(钼)矿即属此类。此外,有两件碎裂花岗岩与其未破碎的相同岩石化学成分差异较大,对研究构造岩石化学和成矿分析有重要意义;另一件花岗岩是命名错误,原命名为富云母花岗岩。查证原始资料和采样位置后,该样品当属花岗岩古风化壳(云母长石砂岩)。

统计分析的方法很多,肯定它是有效的研究手段。但是首先应该以客观的第一手资料为准,其次是计算方法和变量的选择,三是认真解析计算成果,以基础地质条件为依托,大胆地提出未曾想到的问题,但不要做计算机的奴隶。

3 问题讨论

3.1 几个矿点的成因

1) 四川会理天宝山铅锌矿在20世纪50年代,把它看作典型的中温热液矿床,热液来自矿区东北的摩掌营花岗岩。后经区调工作证实,岩体的时代比含矿层(灯影组)老得多。“康滇地轴”中、北段已发现和探明的铅锌矿储量有70%以上赋存于灯影组。矿区附近并无花岗岩。
2) 东川式铜矿在20世纪50年代时,认为矿床成因与辉长岩有关。但经普查勘探证实,有矿地段不一定有辉长岩,有辉长岩的地方不一定有矿。铜矿是沿着落雪白云岩分布。70年代有人认为铜矿与古地理环境和生物有成因联系,认为具马尾丝构造的铜矿石是沿盛层石白云岩分布,或是被藻席吸附矿液而成矿的。沿着固定的层位寻找该类型的铜矿,不论在云南还是在四川会理南部的普查勘探中得到了明显的效果。四川地矿局403队在会理黎屯一带,把以往孤立的若干铜矿点,大致连成了一片,扩大了铜矿的规模。

3) 四川盐源辣子乡一带的蓝石棉,过去认为是与富钠的辉长辉绿岩有关。事实上矿点附近的辉绿岩并不富钠。蓝石棉产于三益系含盐层附近,钠应当来源于卤水,辉绿岩的侵人可能是起到一个加热的作用。被加热的卤水与围岩中硅、铁等氧化物发生反应形成蓝石棉。国外也曾报导过产于膏盐层中的蓝石棉。

4) 云南东川茂炉一带的放射性异常赋存于前展旦系碳质板岩中。那些大于1000伽玛的异常点,都在破碎带上,而且常见有松香状的含铀矿物。使我们感兴趣的是发现了“冷液”的成矿事实。在异常点附近从碳质板岩的裂隙中溢出了一种微带蓝绿色的含铀泉华,泉水温度为8一10度,泉华铀的含量大于万分之一,说明地下水溶解并攫取了围岩中被碳泥质吸附的铀和其他元素,沿着小断裂上升到地表发生沉淀。
5) 陕西商南松树沟超基性岩中常见乳白色胶状菱镁矿,呈脉状,脉宽30一50cm,与围岩界线清楚,无蚀变现象,它们的形成可能是含二氧化碳的地下水溶解了纯橄岩中的镁,当溶液循环到地表附近的张裂隙时压力降低,在裂隙中发生沉淀。

上面列举的两个例子是陆上现代成矿现象,不一定就能形成大矿,但是这种因素不可忽视。现代海洋中经常出现的赤潮,是生物圈急速生长和快速消亡的一个不可轻视的例证。在地质历史上有没有另一种形式的“赤潮”?它们对成矿作用有无影响是值得思考的。现代洋底的锰结核、东太平洋海底的热水成矿现象,都给我们以启迪。几年前在我国首次发现了最古老的海底“黑烟囱”。在四川盐边群中能否也找到古老的大洋“黑烟囱”,是值得深人研究的问题。

现代陆上的河流、湖泊、地下水、生物、海洋等都有成矿现象。地质历史上的成矿作用,可能比现代成矿要复杂。分析成矿作用时可考虑三个循环:岩石圈循环、水圈循环和生物圈的循环,在这个链条上寻找元素和矿物富集的环节是工作的重点。

3.2 区调填图与找矿的组织工作
1) 物、化探扫面先行,在填图前完成面上的河流重砂和物、化探工作,填图阶段只对某些矿点、异常和新发现的矿产地进行检查评价工作。

2) 采用图幅联测时,首先填图。只在认为那些成矿有利地区,集中力量按成矿带进行矿产的综合调查工作。在成矿不利的地段,可以不投人或少投人找矿工作量。

3) 由于上级主管部门提出的任务要求不同,而采取不同的工作部署。有许多区调图幅只填图,工作重点就放在基础地质研究方面,地质问题突破了,可以正确指导今后的找矿工作。

4) 区调队伍要精干、得力。每个图幅的技术人员在现行编制的配额上要减少,但是要延长图幅的工作周期,这样能使区调工作者有时间深人研究那些重大地质问题。

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