金矿立体地球化学探测模型与深部钻探验证

深部资源地球化学探测科学问题的的焦点是元素大深度垂向迁移机理和立体地球化学探测模型的建立。本文以胶东蚀变岩型金矿和贵州水银洞卡林型金矿钻孔岩芯和地表联合取样获得的数据, 建立千米深度立体地球化学探测模型。蚀变岩型金矿立体地球化学模型显示, Au、S和Hg与金矿密切相关, 分布模式既有相似性又有差异性, Au的立体几何分布模式兼具矿化剂元素S和远程指示元素Hg的双重特征, 金异常和矿化剂元素硫与矿体倾斜方向一致, 反映了成矿过程中流体沿控矿构造的轴向运移; 金异常与类气体元素汞在垂向上一致, 而且出现从矿体到地表的连续贯通式异常, 反映了流体沿微裂隙和纳米孔的垂向迁移。卡林型金矿立体地球化学模型显示, Au、As、Sb、Hg、Tl和S在不整合面都显示高含量特征, 与深部层状主矿体分布一致; 在矿体上覆地层中都存在弱异常, 显示了明显的成矿流体沿隐伏微小断裂垂向迁移特点; 所不同的是Sb和Tl元素在不整合面附近显示了最高的元素含量, 而Sb和Hg在近地表均显示了明显高的异常特征。立体几何模型清晰地显示了矿体的展布特征和范围, 而且金及其伴生元素垂向迁移在地表形成清晰异常, 为利用金及伴生元素和矿化剂元素进行深部矿体三维预测提供了重要依据, 对指导深部金矿勘查发挥了重要作用。针对胶东蚀变岩型金矿地表完全被土壤覆盖区的穿透性地球化学微细粒级土壤采样, 金属活动态提取分析圈定的异常, 经深部钻探验证, 胶东焦家成矿带五一村3200 m钻探, 在2428.00~3234.16 m深度发现6层矿化体, 其中高品位矿体位于2854 m深度; 上宫金矿地表基岩出露, 采集断层泥或裂隙岩石样品, 可以清晰探测深部异常, 经2000 m钻探, 在1312 m处发现高品位金铅锌银矿体; 贵州水银洞采集地表细粒级土壤, 能够直接有效地揭示深部金矿体, 经500~1500 m钻探验证, 在300~1500 m深度新增金资源量203 t。     

贵州习水洞子沟铅锌矿床闪锌矿微量元素特征与成因

贵州习水县洞子沟铅锌矿床位于桑木场背斜核部,矿体呈层状、似层状、脉状产出于灯影组白云岩中,矿石矿物以闪锌矿为主,脉石矿物主要为重晶石、白云石。对单矿物的微量元素ICP-MS分析结果表明,该矿床闪锌矿相对富集Cu、Zn、Pb、Ba、Ga、Ag、Ge等元素,而Mn、Fe、Cd、In、Mo、Se、Tl等相对较贫,其Ga/In(118.83～968.33)、Ge/In(471.88～14079.40),Zn/Cd(196.94～246.27),Zn/Fe(24.67～384.95)比值相似于中低温铅锌矿床闪锌矿,暗示其形成于中低温环境。总体上,洞子沟铅锌矿床闪锌矿微量元素组成特征与喷流沉积型、岩浆热液型铅锌矿床区别明显,而与一些典型MVT型铅锌矿(如马元铅锌矿、大梁子铅锌矿、天桥铅锌矿等)类似,结合该矿床地质特征,本文认为洞子沟铅锌矿成因类型属于非典型的MVT类型。     

山东临清地热田地热地质特征

山东省临清地热田主体位于冠县凹陷内,面积约1550km2。地热类型属层状孔隙型,热源是地球内部的传导热,盖层是第四系和新近纪明化镇组。可被利用的热储层有4个,最有开发利用价值的是馆陶组下段热储,该热储层顶板埋深约1100m,底板埋深约1700m,热储层厚度530~580m,含水层累积厚度158~175m,单井涌水量1500~2000m3/d,出口水温62~67℃,矿化度5000mg/L左右,具腐蚀性,结垢性弱,具较好的开发利用价值。经计算馆陶组热储层单井1a的可采量为5.431×105m3,100a可采量所释放的总热量为1.156×1013kJ,合理井距为1500m。     

山东金刚石原生矿成矿规律研究

山东金刚石矿主要分布于蒙阴地区与郯城地区。根据2009年矿产资源利用现状调查资料,山东省有金刚石矿产地9处,其中金伯利岩型原生矿4处,砂矿5处。截止2015年底,山东省保有资源储量为1357万ct,其中常马金刚石原生矿资源量为326万ct,西峪金刚石原生矿资源量为1031万ct。虽然含金刚石的岩石类型很多,但到目前为止,仅有金伯利岩和钾镁煌斑岩（橄榄金云火山岩）可以形成具有工业意义的金刚石原生矿。在山东境内,目前仅有金伯利岩可形成具有工业意义的金刚石原生矿。由于山东金刚石原生矿皆赋存在金伯利岩中,因此研究与寻找金伯利岩是寻找金刚石原生矿的前提条件。鉴于此,对金伯利岩的赋存规律的研究,对金刚石进行成矿预测与指导找矿,都具有极为重要的意义。     

山东莱州曲家金矿原生晕地球化学分带性研究及地质意义

曲家金矿位于胶东焦家成矿带中段,为新城金矿和马塘金矿的深部延深,矿体赋存深度300~1300 m。对区内32个钻孔岩心样品进行了取样,获得了34个元素的分析数据,研究了各元素的浓度分带及成分分带。发现多元素在此深度范围内除沿矿体轴向有迁移成晕外,在垂向上也有迁移和成晕现象,这对于穿透性地球化学和原生晕找矿机理研究有重要意义。同时发现成矿元素在成矿带轴向和垂向上的扩散受多种因素影响,包括矿体部位,成矿热液中元素浓度、热液的温度压力、围岩化学活性和可渗透性等,在空间分布上具有复杂性。原生晕的高浓度带主要沿断裂蚀变带分布。用格里戈良法和重心法确定的轴向成分分带,在深部有头晕元素与尾晕元素的叠加,预示深部仍存在隐伏金矿体,这与西部邻近招贤勘查区深部发现金矿体的勘查结果相符。垂向上从浅到深成分分带性存在差异,垂向上易在浅部浓集的元素为Se、Cd、Mo、Hg、Bi、S、F、Cu、Ag,成矿带附近浓集的元素为Sb、As、Au、W等,As、Sb在垂向上的迁移能力弱,主要沿轴向迁移。当浅部多个元素同时达到K2O≥4.57×10–2,Au≥0.8×10–9,Ag≥0.057×10–6,Cu≥2.5×10–6,Bi≥0.08×10–6,Hg≥17×10–9,S≥0.0583×10–2,Mo≥0.74×10–6,W≥0.55×10–6时,指示深部发现金矿体的可能性较大,Hg·Ag/(As·W)、Bi·Hg/(As·Au)指数可用来判断金矿体的埋深。     

焦家金矿带3000m科研深钻地球物理测井及初步分析

焦家金矿带3 000 m勘查科研深钻使用多种测井方法,原位获取了钻孔岩石的各种物理化学参数,实现了设计预定的数据采集目标,取得了丰富的初步解译研究成果。通过交会图等技术分析了不同岩石的测井响应特征;通过常规识别法和主成分分析方法相结合,有效的识别了断裂带;通过阵列声波测井了解了岩石机械特性并估算了地应力参数;通过井温测量实现了井温梯度的计算。激电测井显示,低阻高极化为深部矿化体主要异常特征;依据极化率曲线整体幅值及形态分析认为2 485~3 122 m为矿化较为集中部位。     

胶东焦家金矿带3000m深部成矿特征及其地质意义

近年来,胶东焦家金矿带深部找矿取得了重大突破,控制深度一般在2000m左右。为进一步研究焦家金矿带3000m深部成矿特征,本团队在莱州吴一村地区成功实施了深度3266. 06m的科研深钻,新发现金矿体6层,累计见矿厚度20. 87m,平均品位1. 85×10-6,最高品位13. 65×10-6。该深钻有效验证了胶东金矿3000m深部的资源潜力,被誉为"中国岩金第一见矿深钻"。据研究预测,深钻控制的吴一村预测区2000～4000m区间推断金矿资源量约900t,整个胶东地区2000～4000m区间推断金矿资源量4000t左右。焦家断裂带从浅部到深部倾角逐步变缓,焦家金矿带深部从破碎特征、蚀变矿化特征、构造岩类型等方面与浅部及中深部存在差异,具有分带性,一般从外向内分为碎裂状花岗岩、黄铁绢英岩化花岗质碎裂岩、黄铁绢英岩化碎裂岩、断层泥等带;焦家金矿带深部黄铁绢英岩仅局部出现在破碎蚀变最强部位,不连续,常呈条带状、透镜状出现;深部矿体主要位于主断裂面(断层泥)的上部,打破了以往研究认为断层泥在成矿过程中起隔挡成矿热液的作用、矿体位于其下部的局限认识,这些新认识对于正确构建找矿模型、确定深部找矿有利部位、成矿预测以及资源潜力评价等方面具重要意义。根据矿相学观察和测试研究,可将成矿阶段划分为Ⅰ石英-黄铁矿阶段、Ⅱ金-黄铁绢英岩化阶段、Ⅲ金-石英-多金属硫化物阶段和Ⅳ石英-重晶石-碳酸盐矿物阶段;深部矿体黄铁矿原位硫同位素测定及综合研究表明,成矿物质总体来源于中生代活化再造的前寒武纪变质基底,也有深源流体与地壳围岩强烈交换的特征,同时也显示地表水的参与,应该是燕山期地幔大幅度上涌,岩石圈迅速减薄,造成大规模陆壳重熔活化和岩浆活动,形成新的岩浆-流体-成矿系统,最终参与成矿。     

山东铁矿时空分布与成矿规律研究

山东省铁矿资源较丰富,根据山东省矿产资源储量表,截止2015年底,累计查明资源储量6.267Gt,其中鲁西地区保有资源储量占全省总量的94%左右,且以大、中型矿床居多;鲁东地区矿床规模一般较小,多分散分布,保有资源储量占全省总量的6%左右。共发现铁矿矿产地278处,其中大型矿产地18处,中型矿产地72处,小型矿产地188处,形成了莱芜、金岭、苍峄、韩旺等重要铁矿供应基地。近年来,山东省铁矿勘查工作发展迅猛,发现多个大型、超大型铁矿床,尤其在隐伏区和主要成矿区带的的深部及外围勘查找矿成果显著。主要成果有济宁颜店超大型铁矿（1.579Gt）、临沂兰陵超大型铁矿（0.622Gt）、苍峄铁矿东端超大型铁矿（王埝沟铁矿、凤凰山铁矿、沟西铁矿和宋楼铁矿,总储量达0.6Gt）、东阿单庄中型铁矿（0.069Gt）等。最近山东省煤田地质局和山东化工地质勘查院在禹城李屯和齐河县仁里集镇大张村地区进行铁矿勘查工作,发现隐覆在第四系之下的富铁矿矿床,类型为接触交代型铁矿。矿体分布在闪长岩与奥陶纪灰岩接触带上,矿体厚近百米,TFe品位56%～65%,资源量预计超过亿吨,是目前我省品位最高的铁矿床,具有良好的勘查前景。     

胶东焦家金成矿带2420~3206 m垂深金矿物和黄铁矿微量元素特征

在胶东莱州吴一村地区完成的3266.06 m深钻,是目前焦家金成矿带最深见矿钻孔,研究钻孔揭露的深部矿石中金矿物及黄铁矿微量元素特征,对探讨深部成矿作用演化具有重要意义。笔者采取深钻中2420~3206 m垂深的岩（矿）芯样品进行了详细的岩相学和矿相学研究,结合扫描电镜和电子探针微区分析,研究了矿石中金矿物的赋存状态和成分。对不同成矿阶段形成的黄铁矿进行了LA-ICPMS微量元素分析。研究结果表明,深部矿石中载金矿物主要为黄铁矿,其次为石英、黄铜矿、方铅矿,可见金主要以自然金和银金矿的形式存在,以晶隙金和裂隙金为主,其次为包体金。与浅部金矿床比较,深部金的成色较高。黄铁矿分为6种类型,第Ⅰ成矿阶段形成富Co型黄铁矿Py1,第Ⅱ成矿阶段形成富Ni型黄铁矿Py2a和Py2b,第Ⅲ成矿阶段形成富Au、As型黄铁矿Py3a和富Au、Ag、Pb、Bi型黄铁矿Py3b,第Ⅳ成矿阶段形成贫微量元素黄铁矿Py4。其中,Py1和Py2a发生强烈破碎,裂隙表面对热液中的Au络合物产生吸附作用,对金沉淀富集起重要作用。黄铁矿中Co、Ni、As等微量元素主要以类质同象形式赋存,而Au、Ag、Cu、Pb、Zn、Bi等主要以纳米级、微米级矿物包体形式赋存。Pb+Bi、Cu+Pb+Zn、Te+Bi与Au+Ag呈明显正相关,而Au与As相关性较差。黄铁矿中Co、Ni含量较低,而Au+Ag+As或Au+Ag+Pb+Bi+Cu含量较高指示成矿有利。另外,黄铁矿中Co、Ni含量较高,并且破碎强烈,成矿相关元素含量较高也指示成矿有利。     

四川盆地北缘马元铅锌矿床与古油藏关系研究

马元铅锌矿床是四川盆地北缘重要的铅锌矿床之一,赋矿地层为震旦系灯影组,野外可见大量的沥青与铅锌矿共生/伴生,镜下见早期沥青与闪锌矿、方铅矿共生,沥青的生物标志物与郭家坝组烃源岩极为相似。物质来源方面,铅锌成矿主要的物质来源和两期油气成藏的物质来源均为下寒武统郭家坝组;时间关系方面,铅锌成矿的共生矿物Rb-Sr同位素等时线年龄为(486.7±3.1)Ma,仅可能与第一期古油藏形成、破坏有关。闪锌矿和重晶石包裹体中含有CH4和少量H2S、沥青,表明铅锌成矿流体中富含有古油藏裂解产物。生烃、排烃、初次运移萃取出"双源层"中的铅锌元素,第一期古油藏裂解和短暂TSR作用产生的还原性硫为铅锌络合物沉淀提供了物质基础,第一期古油藏最终完全破坏残留下早期沥青。