用于大数据预测的大塘坡式锰矿找矿过程复盘研究

本文提供一个试验性工作的初步总结。通过数据驱动方式对黔东北地区“大塘坡式”锰矿找矿过程进行“复盘”,一方面找到了构建相关知识图谱的办法,另一方面找到了优化实际找矿过程的途径。在此基础上,把基于地质学和矿床学基础知识的“有模型”预测,与基于第四范式的“无模型”预测结合起来,进而组织大数据集和大数据链,便可建立数据-模型联合驱动的锰矿综合预测模式。基于数据-模型联合驱动的成矿预测,涉及地质、物探、化探、遥感数据的广度聚联和深度挖掘,是一项复杂的系统工程,应当着重加强整体逻辑过程研究及其数据链组织;同时需要有地矿勘查工作数字化转型的配合,应当研发并应用基于大数据的数字勘查和成矿预测技术体系,以及相应的大数据采集、管理和融合的基础设施。     

华南南华纪武陵锰矿成矿带松桃举贤地堑盆地特征与潜力预测

在松桃举贤锰矿、寨英锰矿地质工作的基础上,通过对松桃举贤地区南华系两界河组、大塘坡组第一段(含锰岩系)分布特征、岩性及厚度变化规律的系统分析研究,类比普觉(西溪堡)地堑盆地特征,发现在南华纪大塘坡早期,位于南华裂谷盆地(Ⅰ级)、武陵次级裂谷盆地(Ⅱ级)、石阡-松桃-古丈地堑盆地(Ⅲ级)中的举贤地区存在一个隐伏的Ⅳ级地堑盆地,仅盆地的北西边缘局部出露地表,大部分隐伏于地下。预测该盆地展布方向为北东东70°左右,长15 km左右,宽35 km,锰矿资源潜力大,是寻找隐伏大型、超大型锰矿床最有利的地区之一。目前通过首批深部钻探工程验证,已初步证实这一预测。     

黔东松桃地区南华系大塘坡组锰矿中黄铁矿硫同位素特征及其地质意义

黔东松桃地区是我国重要的锰矿富集区,其中大塘坡组中黄铁矿δ34S存在比较大的差异.通过CF-IRSM法对松桃李家湾、道坨、西溪堡矿区菱锰矿样品中黄铁矿硫同位素组成开展研究,结果显示出两个明显的特征:(1) 样品中黄铁矿普遍具有极高的δ34S值,为47.69‰~66.76‰;(2) 在同一成锰盆地中,水深相对较浅的李家湾矿区黄铁矿δ34S值(47.69‰~59.15‰)明显低于水深相对较深的道坨矿区的δ34S值(53.85‰~62.86‰),且中心相δ34S的值(53.85‰~66.76‰)明显高于过渡相δ34S的值(47.69‰~59.15‰),黄铁矿硫同位素组成表现出明显的深度梯度效应.大塘坡组含锰层位黄铁矿异常高的δ34S值及其明显的深度梯度特征表明,在新元古代Sturtian冰期刚刚结束的间冰期初期,海水硫酸盐浓度极低,海洋呈现显著的分层现象,这一时期深部海洋可能并没有完全氧化.      

华南成冰纪“大塘坡式”锰矿沉积成矿作用与重大地质事件的耦合关系*

华南地区成冰系大塘坡组锰矿近年来在找矿勘探方面取得了突破性进展,同时,由于该套锰矿在时空分布及成矿背景上的特殊性,长期以来都受到研究者关注,累积了大量研究成果。在系统性总结大塘坡组锰矿研究成果的基础上,结合新元古代全球大地构造、古气候演变、古海洋环境变化及微生物演化等重大地质事件的最新研究进展,综合分析了华南成冰纪大规模锰沉积成矿作用与这些重大地质事件之间的联系。从新元古代中期开始,罗迪尼亚(Rodinia)超大陆的裂解在全球范围内形成了广泛分布的裂谷盆地系统,以中国南方南华盆地为代表的成锰盆地即是在裂谷盆地基础上发展而来的。裂谷盆地系统为锰矿沉积提供了必须的容矿空间,决定了其展布规律,并且盆地底部的热液系统为锰质输入盆地提供了必要途径。新元古代冰期(“雪球地球”)事件中覆盖全球的冰川系统切断或阻碍了地球各子圈层的物质与能量交换,可能导致冰期海洋缺氧状态的广泛出现。而冰期—间冰期的古气候变化使冰盖消失,海—气循环与海水圈层循环重新启动,随之而来的是古海水氧化还原条件的改变。针对南华盆地而言,表层海水的氧化及可能存在的含氧底流为锰矿沉淀提供了所需的氧化环境。此外,新近的证据表明间冰期微生物复苏背景下的锰微生物成矿作用可能是锰矿形成的重要机制。以上这些重大地质事件之间具有复杂的相互联系,同时它们也为“大塘坡式”锰矿沉积成矿作用提供了必不可少的成矿控制条件。因此, 华南成冰纪“大塘坡式”锰矿沉积成矿作用与新元古代重大地质事件间存在耦合关系。     

广西下雷锰矿床气液喷溢沉积构造的发现及地质意义

广西大新下雷泥盆纪锰矿床是我国首个超大型锰矿床。通过对矿床含锰岩系、矿石组合、矿石成分、矿石结构构造综合分析研究,在锰矿体中发现了可能为气液喷溢沉积成因的角砾状、脉状以及网脉状构造的锰矿石。同时在矿石中普遍见热液成因的含锰硅酸盐矿物和硫化物,如蔷薇辉石、锰铁叶蛇纹石、黄铁矿、黄铜矿、锰帘石等。通过对矿区钻孔原始编录资料综合分析,在控制该锰矿床形成分布的泥盆纪晚期的下雷-土湖Ⅳ级地堑盆地中,成功恢复识别出3条锰矿成矿期同沉积断层。发现角砾状锰矿石等在空间上集中成群分布,应是导致锰矿形成的古气液喷溢口的分布位置,空间分布受锰矿成矿期同沉积断层的控制。通过与贵州松桃南华纪"大塘坡式"气液喷溢沉积型锰矿床进行对比,发现二者气液喷溢沉积构造等特征较为相似,故认为广西大新下雷泥盆纪锰矿床的成因类型可能与南华纪"大塘坡式"锰矿相似,具有气液喷溢沉积型锰矿床的一些典型特征,这为"下雷式"锰矿成矿研究与找矿预测提供了新的思路。      

贵州松桃高地超大型锰矿床矿体空间分布规律与找矿预测

松桃高地超大型锰矿床属于典型的古天然气渗漏沉积型锰矿床,位于断陷盆地中心的渗漏喷溢口及附近的中心相区,古天然气渗漏喷溢沉积成矿系统中心相、过渡相、边缘相特征十分典型,矿床矿体规模巨大,菱锰矿品位高。笔者通过对松桃高地超大型锰矿及邻区地质资料进行综合整理研究,并对其地质特征、矿体空间分布特征进行了论述,认为松桃高地超大型锰矿床、松桃道坨超大型锰矿床及松桃李家湾大型锰矿床属于同一Ⅳ级断陷(地堑)盆地,该盆地长轴方向大致为NE65°,目前已控制的资源量已逾3亿吨,但该断陷(地堑)盆地控制的菱锰矿体均未圈边,找矿潜力巨大。     

黔东北及邻区新元古代陡山沱期岩相古地理特征

陡山沱早期,沉积环境自北西向南东可大致分为碳酸盐台地潮上坪-台缘浅滩相和浅海陆棚盆地相;陡山沱晚期,自北西向南东可大致分为开阔台地相区和深水陆棚-次深海相区。庙河型生物群的产出位于晚期开阔台地向深水陆棚-次深海过渡相区中的黑色页岩、硅质页岩中,其沉积环境为最大浪基面以下的宁静、贫氧环境,其沉积方式为悬浮沉积。     

黔东松桃地区大塘坡组LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄及其地质意义

南华裂谷盆地在南华纪出现地垒区与地堑区的明显沉积分异。在对黔东松桃地区将军山剖面南华系地层进行实测的基础上,与地堑区南华系地层进行了对比。发现地垒区与地堑区的沉积分异主要表现在铁丝坳组与大塘坡组的岩性与厚度变化上。在此基础之上,对将军山剖面大塘坡组底部凝灰层进行LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学研究,得到年龄值为664.2±2.4 Ma。通过该年龄与前人在地堑区所获得的对应地层年龄进行对比,可将南华裂谷盆地地垒区Sturtian冰期结束时间限定在不晚于663~667 Ma范围内,这证明Sturtian冰期消退事件在黔东地区范围内具有等时性,整个Sturtian—Marinoan间冰期持续时间约为10 Ma。与此同时,通过与世界范围内各古板块上Sturtian冰后期沉积的最新定年结果进行对比工作,得出全球Sturtian冰期结束时间同样具有等时性的结论。     

黔东松桃南华系大塘坡组锰矿层物源:来自Sr同位素的证据

锰矿床的物质来源是锰矿床研究的难点问题之一.辨别黔东松桃地区南华系大塘坡组锰矿沉积的物质来源有助于加深对锰矿成矿过程的理解.对黔东松桃地区南华系大塘坡组锰矿沉积的Sr同位素研究显示,15个锰矿石、锰质页岩及炭质页岩样品87Sr/86Sr同位素比值变化范围为0.705 727~0.732 536,其中炭质页岩样品具有最高的Sr同位素比值0.732 536,含锰岩系样品87Sr/86Sr同位素比值平均值为0.711 128.样品中87Sr/86Sr比值随着Al含量的上升,分别出现87Sr/86Sr比值上升与下降的两个分异趋势.87Sr/86Sr比值随Mn含量的上升总体呈现下降的趋势,但该趋势无显著相关性,残差分析显示这主要是由于样品中87Sr/86Sr比值随着Mn含量上升出现收敛性波动造成.上述现象是由于陆源碎屑成分和海底热液成分混合输入造成.通过与大塘坡组同时代(约660 Ma)古海水Sr同位素组成,世界范围内不同时代锰矿沉积以及现代红海沉积物的Sr同位素结果对比,发现黔东松桃地区南华系锰矿层中Sr同位素比值分布范围较宽,部分锰矿样品87Sr/86Sr比值低于古海水87Sr/86Sr比值,与典型大洋成因的锰矿层或铁锰结核具有不同的Sr同位素特征.联系黔东南华系大塘坡组锰矿层形成时期的特殊地质背景,认为锰质积累过程与沉淀过程为不同阶段产物——锰质的积累过程在Sturtian冰期盆地缺氧水体中完成,可能主要以海底热液喷溢系统完成;而锰矿的沉淀过程则是在间冰期伊始古海洋化学条件动荡的水体中完成.      

黔东松桃地区桃子坪锰矿逆冲叠瓦状构造浅析

黔东松桃地区位于慈利—保靖断裂与鹤峰—龙山断裂的夹持区域内。区内褶皱与断裂十分发育,主要发育有NNE-SSW向断裂、线状褶皱,NE-SW向断裂、褶皱以及NW-SE向小型断裂、短轴褶皱。区内桃子坪锰矿床发育了逆冲叠瓦状构造,本文对其特征进行了简要阐述,并推测其发育于燕山期,并简要讨论了其对于锰矿体的影响作用,有利的一面如断层上盘变浅,意味着含锰岩系(锰矿体)的深度变浅,钻探深度也会变浅;不利的一面如含锰岩系(锰矿体)连续性被破坏。