超大型矿床成矿背景-过程-勘查三位一体的找矿理念

超大型矿床是某一(或某些)矿种资源的巨大储库。据统计,全球矿产资源70%~85%的勘探储量集中分布于占全球矿床数10%的超大型矿床。由此可见发现超大型矿床对一个国家经济与社会发展的极端重要性。超大型矿床成矿背景是其形成的基础,成矿过程是其成矿的关键,勘查评价是其发现的根本途径。文章试图从成矿背景、成矿过程与勘查评价相互关联的角度探索超大型矿床“三位一体”的找矿理念。对于隐伏的和新类型超大型矿床,集“成矿背景、过程与勘查评价”于一体的找矿理念是矿产勘查成功的关键。我们根据地球成矿动力学理论,将地壳结构复杂的地质异常区域(如板块边界)定义为找矿可行地段;在找矿可行地段内,根据成矿系统理论,将成矿关键要素(源、运、储、盖)发育的地段定义为找矿有利地段;在找矿有利地段内,根据成矿系列理论,将可能出现矿床共生组合的地段定义为找矿远景地段。根据自组织成矿系统理论,一个矿集区内,矿床规模-频率幂律分布,奠定了多尺度聚焦找矿的理论基础。地质矿化单一信息的多解性和不确定性奠定应用综合致矿信息找矿的理论基础。基于成矿系统和综合致矿信息数字找矿模型的矿产勘查是从成矿的因果关系(本质)和矿床与诸控矿因素的相关关系(现象)两个方面确定可能矿化地段的最有效方法。超大型矿床找寻上升至综合地学学科水平,应视为一种科学的探索,这种探索综合来自地学各相关领域致矿信息,然后将从这些信息中获取的关键成矿过程和参数转换为找矿的空间数据信息,根据选靶模型识别并确认这些空间数据信息的存在,最后在全球、成矿省和矿化集中区尺度上圈定能够定量排序的超大型矿床的找矿远景区(靶区)。集“成矿背景、过程与勘查评价”于一体的找矿理念应为未来的超大型矿床勘查奠定理论和方法学基础,为应用直接探测技术和方法探测矿床提供合理的工程勘查方案。     

长江中下游成矿带铁-铜成矿系统结构的地球物理探测: 综合分析

成矿系统是在深部过程驱动下形成的、具有自组织的能量及物质迁移-汇聚系统。系统在形成和演化过程中,在岩石圈不同尺度上留下“痕迹”,这种“痕迹”可以通过地球物理、地球化学和遥感等方法进行探测或观测。文章尝试在成矿系统理论框架下,对近10多年来在长江中下游成矿带进行的多尺度地球物理、地球化学探测结果进行分析,识别典型陆内成矿系统“源区”“通道”“场所”的地球物理、地球化学“痕迹”,尝试构建陆内成矿系统的空间结构模型。主要结论有:(1)长江中下游晚中生代的大规模铁、铜多金属成矿作用是一个完整的成矿系统。该系统包括3个子系统,分别为与高钾钙碱性岩浆岩有关的夕卡岩-斑岩成矿子系统、与橄榄安粗岩有关的陆相火山岩铁(硫)成矿子系统和与碱性岩有关的铜-金(铀)成矿子系统。(2)成矿系统的“源区”来自富集地幔的熔融、底侵,并在壳/幔边界与下地壳物质的混合,具有多级分布特点。幔源岩浆与地壳物质混合的比例决定了成矿金属的类型。(3)成矿带发育的“鳄鱼嘴”构造是铁铜成矿系统的主干“通道”。成矿系统“末端”矿质沉淀的“场所”主要受近地表褶皱、断裂、层间滑脱断层,以及由它们形成的断裂(裂隙)网络控制。(4)区域磁异常、放射性和地球化学异常是成矿系统残留“痕迹”的响应和“标识”。通过分析不同尺度的“标识”特征,可以深入认识成矿系统的空间结构,并可用于深部成矿预测。     

深部构造与地质过程控矿研究

随着大规模全球填图和矿产勘探的发展，在地壳深部寻找新的矿产资源的紧迫性日益增加。大型热液成矿系统和矿集区的时空分布受深部地质过程演化制约，成矿系统明显与岩石圈各个层圈的深部结构和组成的不均一性密切相关，其时空分布本质上受深部构造和过程制约。通过深部热-物质迁移的研究，可以建立岩石圈块体构造模型和非线性成矿作用动力学及源区构造等概念，深入探讨岩石圈及与相邻圈层物质和能量交换过程中造矿组分的分散与富集机制及时空演化规律，可以预测矿床出现的种类和聚集的部位，特别是大型矿集区的位置和矿化形式，从而为大型-超大型矿床及矿集区的探寻与预测提供思路和基础。     

冀西北坝上地区石墨矿成矿模式及找矿模型

通过分析冀西北坝上地区石墨矿地质背景、含矿带、矿体、含矿建造、变质变形及混合岩化特征,总结得出该区石墨矿的成矿特征。通过对比区域典型石墨矿床与同一成矿带相邻石墨矿床的地质特征,结合区域大地构造演化规律,总结了石墨矿的成矿模式。按照“三位一体”找矿理论,总结了石墨矿的成矿地质体及构造特征,构建了石墨矿综合找矿模型。该区石墨矿呈似层状赋存于红旗营子岩群含石墨变粒岩中,矿带分布受大型复式褶皱控制,含矿建造的沉积时代为古元古代早期,变质成矿时代为古元古代中期,变质程度为角闪岩相,成因类型为区域变质型。该区为浅覆盖区,“低阻-高极化”物探异常是重要的地球物理找矿标志,地质-物探-钻探相结合是石墨找矿快速、有效的手段。     

西藏铁格隆南铜(金)矿床三维模型分析与深部预测

铁格隆南铜(金)矿床是近年来在班公湖-怒江成矿带西段多龙矿集区新发现的超大型Cu(Au-Ag)矿床。本文针对铁格隆南矿区深部找矿问题,以现代成矿地质理论和多元地学信息综合分析技术为支撑,以构建矿床找矿模型为指导,依托数据库技术、3S技术、三维建模与可视化技术及地质统计学理论与方法,开展基于矿产地质、地球物理、地球化学等成矿条件及找矿标志的三维地质实体建模与矿化异常三维空间重构,将铁格隆南矿床的预测评价研究拓展到三维空间,揭示了区内成矿地质特征、地球化学及地球物理异常表征,据此探讨了矿床的成因及矿体分布特征。并在此基础上,开展了矿区的地质-地球化学-地球物理综合信息分析与预测评价,以期减少单一信息多解性和成矿条件不确定性,为铁格隆南矿区深部找矿工作提供参考。研究结果表明:在地质找矿模型指导下,基于深部成矿空间三维结构重构基础上的三维地质、地球物理、地球化学异常信息提取与综合分析,可以有效的识别成矿地质体和矿致异常信息,实现深部矿产资源靶区空间定位预测,为深部找矿预测研究提供了新思路。综合分析结果显示铁格隆南矿床深部找矿潜力巨大。     

冀西北坝上地区石墨矿成矿模式及找矿模型

通过分析冀西北坝上地区石墨矿地质背景、含矿带、矿体、含矿建造、变质变形及混合岩化特征,总结得出该区石墨矿的成矿特征。通过对比区域典型石墨矿床与同一成矿带相邻石墨矿床的地质特征,结合区域大地构造演化规律,总结了石墨矿的成矿模式。按照“三位一体”找矿理论,总结了石墨矿的成矿地质体及构造特征,构建了石墨矿综合找矿模型。该区石墨矿呈似层状赋存于红旗营子岩群含石墨变粒岩中,矿带分布受大型复式褶皱控制,含矿建造的沉积时代为古元古代早期,变质成矿时代为古元古代中期,变质程度为角闪岩相,成因类型为区域变质型。该区为浅覆盖区,“低阻-高极化”物探异常是重要的地球物理找矿标志,地质-物探-钻探相结合是石墨找矿快速、有效的手段。     

中-哈-吉-乌天山变形带容矿金矿床:成矿环境和控矿要素与找矿标志

天山是全球第二大金矿富集区,世界级和大型-超大型金矿床东西成带横贯中国新疆中部—哈萨克斯坦东南部—吉尔吉斯斯坦—乌兹别克斯坦,构成巨型跨境金成矿带。天山巨型跨境金成矿带和重要金矿床形成的地质环境、成矿的控制要素、找矿勘查的标志都是学术界和工业界高度关注的重大地质和找矿问题。通过广泛、深入地文献调研和境内外天山较全面野外地质矿产调查与研究,本文认为中-哈-吉-乌天山大规模金成矿主体形成于晚石炭世—早二叠世古亚洲洋闭合后的陆块拼贴变形过程,部分形成于中—晚二叠世陆内走滑变形过程。中天山南、北缘古缝合带及其附近的大型脆性/韧-脆性变形带是巨量金成矿的关键控制因素,多期叠加复合成矿是天山变形带容矿金矿床的显著特征。地壳初始富集、构造变形活化、岩浆热液叠加是天山变形带容矿金矿床的主控因素。“碳质细碎屑岩+脆韧性变形带+海西末期岩体”是中-哈-吉-乌天山变形带容矿大型-超大型金矿的找矿标志组合。     

安徽省淮北地区矽卡岩型矿床成矿系列及成矿规律

淮北地区是皖北重要的铁铜成矿区,为系统总结该区矽卡岩型矿床成矿系列及成矿规律,基于近年来在该地区取得的找矿成果,通过系统研究已知矿床地质特征和成矿地质条件,结合成岩、成矿年代学特征,认为该区有3个成矿系列: 与高钾钙碱性侵入岩有关的矽卡岩型铁铜金成矿系列、与高钾钙碱性侵入岩有关的矽卡岩型铁-石膏成矿系列和与二长花岗岩有关的矽卡岩型铁-轻稀土成矿系列。分别论述了该区4个典型矿床的地质特征及成矿规律,认为该区为两阶段成矿,成矿空间受深断裂、弧形构造和岩浆岩带的共同控制。最终建立了该区早白垩世早期“前常式”、“杨桥孜式”和“王场式”铁多金属矿床和早白垩世晚期“旗杆楼式”铁-轻稀土矿床的区域成矿模式。     

矿产沉积学:一个新的交叉学科方向*

矿产沉积学是一个沉积学与矿床学交叉而形成的新的学科方向。矿产沉积学属于应用基础学科,主要任务是应用沉积学(沉积动力学、流体动力学、物理化学、微生物沉积学等)的基本原理,探讨成矿元素的迁移—聚集机理和成矿颗粒的风化—搬运—沉积过程,从而恢复沉积矿产的古环境(沉积环境、古盐度、古碱度、古氧化还原条件)和形成背景(沉积盆地、古地理、古气候等),最终目的是确定矿床成因、成矿规律,建立成矿模式和找矿模型,进行成矿预测,为沉积矿产的找矿勘探提供科学依据。同时将成矿事件与重大地质事件相结合,揭示重大地质事件与成矿事件的耦合关系。     

胶东金矿成矿深度的构造校正测算及成矿预测

成矿深度测算对于矿床学理论研究和深部找矿都有重要意义。经典的成矿深度“压力/比重”计算方法,缺乏考虑构造应力在成矿过程中的影响。前人按照“压力/比重”的计算方法,提出胶东蚀变岩金矿是6 000~8 000 m深的元古宙成矿,石英脉型金矿是深度在3 000 m左右的中生代成矿,并据此建立了金矿垂直五层楼的分带模式。依据该模式指导的深部预测勘查效果不好。“成矿深度构造校正测算”是近几十年逐渐成长起来的一个新方法,即先减去“构造附加压力”后再进行成矿深度测算。本文介绍“成矿深度构造校正测算”的计算方法,指出其应用条件和预测意义。开展成矿深度构造校正测算需要以下条件:(1)确定成矿模式;(2)开展野外构造变形岩相测量;(3)测量岩石矿物应变,恢复成矿构造应力场,计算构造附加静水压力;(4)测算成矿深度。根据“成矿深度构造校正测算”方法已经获得胶东多个典型金矿成矿深度的测算结果:(1)夏甸金矿成矿深度为-1 979.51~-3 014.72 m;(2)焦家金矿成矿深度为-1 632.4~-2 331.6 m;(3)大尹格庄金矿成矿深度为-2 775.4~-4 164.5 m;(4)新城金矿成矿深度为-1 781.29~-2 750.0 m;(5)玲珑金矿成矿深度为-720.55~-3 454.97 m。根据以上典型金矿成矿深度的测算结果,本文认为胶东金矿属于深-1 000~-4 500 m的浅成热液剪切带型矿床,由此推断胶东典型金矿矿体主要部分仍然赋存在深部。按照“构造校正测算”方法得到的成矿深度,结合地质、物探和化探信息,预测金矿发育“深部第二富集带”,已经得到胶东金矿勘查工作的证实。     

华南地区中生代构造控矿规律探讨

根据华南地区近期矿产资源调查评价及综合研究资料,本文简要总结从岩石圈至微破裂网络等不同层次构造控矿特征,包括深部岩石圈拆沉减薄及相关的构造成矿(域)动力学体制转换→区域构造减薄带及相关富碱(A型)岩浆组合控制区域成矿带(矿集区)展布→构造复合部位控制小(斑)岩体及相关的矿田(床)分布→主干断裂及圈闭组合有关的伴生、派生裂隙网络控制矿体产出→构造变形动力学转换及相关水压致裂控制矿质富集等,特别强调与中生代岩石圈拆沉作用相关的不同尺度张性构造系统的控矿主导作用,这对于华南地区区域成矿分析和矿产勘查均具有重要意义。      

成矿模式与找矿模式研究的现代科学技术

为保障资源的可持续发展,地下深部资源勘探与开发是当前国内外许多国家重要的战略选择。地下深部是否存在优质矿产资源研究是开展深部找矿的前提。理想的成矿模式对指导找矿模式的构建具有重要的理论意义,而合理找矿模式的建立对于深部找矿具有重要的指导意义。随着现代科学技术的持续发展,各种新技术不断用于地质研究及勘探中,使深入理解成矿作用,建立理想的成矿模式成为可能。目前,一些新技术如矿物原位U-Pb定年、原位成分、原位同位素分析等在成矿模式研究中已发挥重要作用,指导人们重新建立新的成矿模式;同样一些地球物理探测技术、地球化学探测技术等也正在找矿模式的建立中发挥重要作用,为深部矿的找寻提供更可靠的依据。因而成矿理论及综合地球物理、综合地球化学等现代科学技术的应用是当前及未来深部矿找矿工作的趋势。     

Deep Structure and Metallogenic Processes of the Altai‐Junggar‐Tianshan Collage in Southern Altaids

The Altai-Junggar-Tianshan collage in southern Altaids is an important metallogenic domain in Central Asia that contain world-class copper-iron-nickel deposits. As an accretionary-type metallogenic system, the metallogenic processes of the Altai-Junggar-Tianshan collage is essential in understanding the genetic mechanism of ore deposits in general. Here in this paper we present a brief introduction to the project on the western part of the Southern Altaids, entitled “The deep structure and metallegenic processes of the North China accretionary metallogenic systems”.This project mainly focuses on the deep structure and metallogenic background of the Altai-Junggar-Tianshan collage by integrated studies from field geology, structural mapping, geochemistry and geophysical exploration. Multiple new geological and geophysical methods will be applied to make transparency of the Kalatongke and Kalatage ore clusters. This will update our understanding of the geodynamic processes of metallogenesis and lead to the development and foundation of new metallogenic theories in accretionary orogens.     

成矿系统分析与新类型矿床预测

新类型矿床的发现常能带来矿产储量的巨量增长 ,是新世纪中保障矿产资源供应的一个重要途径。成矿系统分析对发现新类型矿床有重要意义。 (1)掌握一个区域成矿系统中各矿床类型间相互关系 ,由已知矿床类型找寻未知矿床类型 ,这已在长江中下游成矿带的找矿历史中得到证实。 (2 )认识成矿系统的空间结构 ,主要是垂向分带 ,有助于找寻深部的隐伏矿床类型。 (3)查明成矿系统的时间结构 ,包括成矿过程中矿床类型的迭变关系 ,可由已知矿化链条查找缺失的矿化链条 (矿床类型 ) ,这在岩浆热液成矿系统中常能奏效。 (4 )查明成矿系统中矿床类型多样性的制约因素 ,可据此分析相关区域中发现新类型矿床的潜力。 (5)研究新的成矿环境和新的成矿作用 ,从而发现新的矿床类型。在生物成矿系统、深海成矿系统、低温成矿系统、构造成矿系统及叠加成矿系统中有更大的发现新类型矿床的几率。文中提出近期内可能发现的新的铂族元素矿床类型。笔者还指出今后的找矿目标 ,应是整个成矿系统 ,而不是局限于单个矿床及单个矿床类型 ,这样才可能不失去发现新类型矿床的机会。     

黔东南天锦黎地区矿田级金矿定位预测——兼论勘查及研究程度较低地区的矿产预测方法

黔东南天柱-锦屏-黎平地区金矿勘查及研究程度较低,在进行矿产预测时必须有针对性地进行成矿地质背景、成矿规律、物化遥信息、找矿标志、预测要素等专题研究,更多关注成矿地质背景、成矿规律对矿产预测的主导作用,找准影响矿产预测的主要因素,客观适度地赋予物化遥信息对矿产预测的权重。同时,在条件不成熟时可将预测精度降至矿田-矿床级的定位预测,从整体上评价每个金矿田的找矿远景,并对某些部位找到矿床的可能性作进一步评述。采用了多种预测要素权重的简单相加法进行定位预测,而未具体开展基于GIS的定量预测,意在强调地质勘查及研究程度较低地区开展各项专题研究的重要性,并探讨简化矿产预测程序的可行性。经尝试,适宜于该类地区矿田级定位预测的简化流程为：a.相关专题研究;b.预测要素研究及赋值;c.各矿田成矿概率的计算及找矿远景分类;d.各矿田资源潜力评价。通过该方法尝试,该区获得找矿远景区A类4个、B类3个、C类3个。     

地球深部物质和能量交换的动力过程与矿产资源的形成

地球深部物质与能量的交换和深层动力过程这一科学问题的提出,乃是近年来地球科学发展与逐步向量化“进军”的必然,它是探索一系列地学前沿课题的基础。地球表面所见到的一系列地球物理场异常,地质构造格局,地球化学组分变异,无一不受到地球内部物质与能量的交换和深层动力过程的制约。如地球圈层的形成与演化,大陆伸展与裂谷,资源与能源等,均为深部物质运移和物理学、化学效应及地质构造耦合的产物。本文讨论了金属矿产资源与地壳、地幔结构及深部物质运移的动力学响应。通过几个典型矿床和其形成要素分析了成矿作用的深层动力过程。文中主要讨论了五个方面的问题:第一,金属矿产资源成矿和分布与地壳、地幔结构及深部物质运移和成矿带。第二,金的形成与深层过程。第三,金属矿床的形成、演化和分布与深部物质及能量的交换。第四,地幔热柱与成矿作用。第五,地球内部深层动力过程与流体运移和必须深化研究的几个问题。     

甘肃省徽县头滩子金矿地质特征及远景预测

徽县头滩子金矿是近年来在西秦岭东部地区发现的规模较大的新类型金矿床。文章通过对区域成矿地质背景的分析研究,结合头滩子金矿的地质特征,总结了该区金矿的控矿因素,初步认为,泥盆系和石炭系含碳细碎屑岩和碳酸盐岩建造含金背景值较高,为金成矿矿源之一;印支期及燕山期花岗斑岩、正长斑岩及脉岩为金成矿提供热源和深部矿源;东西向、北东向、北西向三组断裂交汇显示出环形构造特征,构成聚矿场。以金矿为中心,向外扩散以后出现锑矿和汞矿,属低温成矿系列。该矿床在西秦岭东部南缘具有代表性,据初步预测,该矿区有一处大型金矿产地,在矿区外围有3个找矿靶区。     

反射地震技术在成矿地质背景与深部矿产勘查中的应用：现状与前景

矿床是地球演化过程中特定阶段、特定地质环境下形成的,深部结构、构造和动力过程是控制成矿作用的关键因素。成矿带或矿集区现今的地壳结构、构造保留着其演化动力学过程留下的痕迹,通过对不同深度地壳结构的探测,不仅可以提供成矿系统(成矿物质来源、迁移路径和存储空间)形成时期的构造背景和成矿地质环境信息,还可以直接追踪控矿构造的延深,甚至直接发现深部矿体。反射地震是深部探测的核心技术,应用于大陆地壳结构探测和油气勘探已经有近百年的历史,但应用于成矿学的研究和深部金属矿勘查只有二十几年。本文回顾了近年反射地震技术在区域成矿背景、矿集区深部3D结构和深部找矿勘查中取得的重要进展,讨论了该技术在应用中存在问题和下一步技术发展方向,为我国"地壳探测工程(SinaProbe)"在重点成矿带和矿集区开展立体探测提供一些借鉴。     

湖南省萤石矿成矿地质特征及成矿带划分

萤石矿是湖南省优势矿种,资源丰富,类型齐全,开发历史悠久,找矿潜力巨大。为满足国内外对萤石矿日益增长的消费需求,深入研究湖南省萤石矿的控矿因素和富集规律具有重要的现实意义。介绍了湖南省萤石矿的成矿地质背景、资源特征、控矿因素及矿石类型; 结合实际地质资料, 综合分析湖南省萤石矿的成矿分布特征,总结萤石矿的成矿地质特征,划分了矿床成矿系列。研究认为,湖南省萤石找矿,需进一步开展矿产资源潜力评价、矿产资源调查及勘查工作。