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。     

长江中下游成矿带宣城矿集区重磁场特征与找矿启示

宣城矿集区位于长江中下游成矿带东段的安徽省南陵-宣城盆地,是长江中下游成矿带新一轮找矿工作的重点勘查区。为查明成矿深部背景,发掘成矿潜力,亟待了解深部结构特征。本文使用地面测量1：25 000重力和1：10 000磁力数据,通过重磁场分离和密度、磁化强度三维反演,结合岩矿石的密度、磁化率等物性测量结果,以及区域地质和矿床资料,以期揭示深部构造及与成矿关系。研究结果表明,新河庄背斜、陈家湾向斜、马山埠背斜和昆山向斜等褶皱构造横向上剩余密度正负差异显著呈相间分布的深部特征,垂向上褶皱构造的最大深度约为2 km;在褶皱构造下方分布北西浅、往南东逐渐加深的低密度、低磁性层,推测可能为研究区内茅山-九连山推覆构造的滑脱面。马山埠背斜轴部花岗闪长斑岩附近的重高磁高组合异常是铜山-荞麦山矽卡岩型矿床的找矿线索,然而成矿岩体规模较小,深部磁化强度弱,马山埠背斜附近深部找矿潜力有限。茶亭矿区呈重高磁高组合异常特征,同时成矿的石英闪长玢岩岩体与围岩灰岩、上覆火山岩磁性差异明显,这些特征是重要的找矿线索。文章研究结果证实,茶亭下方-400~-1900 m磁化强度正异常区域对应茶亭铜金矿床,这为在研究区其他地点深部进一步寻找斑岩型、隐爆角砾岩型铜金矿床提供了地球物理依据。     

庐枞矿集区上地壳结构与变形：综合地球物理探测结果

为揭示庐枞矿集区三维结构,深化对成矿作用的认识,为深部找矿提供更多信息,作者在庐枞矿集区实施了相互交叉的五条综合地球物理探测剖面。综合分析反射地震、MT及区域重磁数据,提出了矿集区上地壳结构、组成和构造变形的新认识。庐枞矿集区东西结构由"两坳一隆"组成,即西侧的潜山—孔城坳陷和东侧的庐枞火山岩盆地,二者之间以一隆起相隔;南北结构呈"南坳北隆"阶梯式台升,两个"台阶"断裂分别为汤家院—砖桥断裂、庐江—黄姑闸—铜陵拆离断层。庐枞火山岩盆地呈不对称"箕状",四周由向盆地倾斜的边界断裂围限。北、东边界断裂(BF2、LHTD)为深断裂,控制火山岩盆地的发展与演化。构造上,矿集区由"三横六纵"断裂系统构成,从北到南的"三横"依次为:庐江—黄姑闸—铜陵拆离断层、汤家院—砖桥断裂和仪津—陶家巷断裂(BF3);从西到东的"六纵"依次为:郯庐、滁河(CHF)、罗河—缺口、枞阳—黄屯、陶家湾—施家湾断裂和沿江断裂带。矿集区的形成与演化主体上受燕山陆内造山运动的影响,经历了中—晚侏罗世古太平洋板块NW向挤压和白垩纪的伸展。本文还取得了一系列新发现。确定了"沿江断裂"为逆冲断裂系,庐江—黄姑闸—铜陵断裂为向南倾斜的低缓拆离断层;新发现汤家院—砖桥断裂,该断裂将庐枞火山岩盆地和潜山—孔城坳陷分为南北两部分。庐枞火山岩东北部,发现保存相对完好的早、中侏罗世沉积盆地,盆地呈NWW—SEE走向,深达5.0km,认为它可能是印支期陆—陆碰撞后伸展阶段形成的盆地。     

豫西矿集区成矿系统初步研究

豫西矿集区以矿产种类多,规模大,分布密集为主要特征;可分为斑岩热液成矿系统、脉状钼矿成矿系统、火山热液成矿系统、浅成热液成矿系统、叠加改造成矿系统和陆相砂岩成矿系统六种。成矿系统时间结构显示,矿集区内存在元古代、印支、燕山期成矿作用,后期的成矿作用叠加到前期的成矿作用之上,形成叠加改造型矿床;成矿空间结构体现出受地幔亚热柱构造、地球化学块体和热点严格控制,各成矿系统的物质结构复杂,彼此显示出相似性、同源性,矿石矿物种类多,共(伴)生元素多样。豫西矿集区是在豫西地壳剧烈的、多期次的演化过程中形成的,成矿系统的时空结构与区域地壳演化历史十分吻合,其成矿机制上具有内在的密切联系。     

基于矿床成矿系列的三维成矿预测——以安徽铜陵矿集区为例

为了对安徽铜陵矿集区深部矿产资源进行定量预测评价,并按不同矿床类型实现混合成因预测,以矿床成矿系列为指导开展三维成矿预测很有必要。在前人研究的基础上,总结归纳了研究区两个矿床成矿系列:与燕山期岩浆作用有关的成矿系列和沉积-改造(变质)成矿系列,以及斑岩-矽卡岩-热液型成矿模式,并利用三维可视化技术,对研究区进行了三维地质建模。在此基础上,运用"立方块预测模型"找矿方法,对研究区开展三维成矿预测,根据信息量值结合地质情况圈定了14个找矿远景区。该研究成功地将传统二维成矿预测理论与三维可视化技术结合,将区域矿产预测拓展到三维空间,更有利于区域范围内隐伏矿体的圈定工作,亦为今后的三维成矿预测工作提供了参考。     

长江中下游庐江-枞阳矿集区龙桥铁矿成矿时代研究

龙桥铁矿床是长江中下游地区隐伏的富铁矿床,位于庐江-枞阳火山岩矿集区的北缘,铁矿体主要赋存于下白垩统龙门院组火山岩之下和石英正长岩、二长岩之上的泥质粉砂岩和碳酸盐之中;本文分别采集了龙桥铁矿床井下370中段与黄铁矿矿体、方解石共生的黑云母样品(Lz370-1)和矿体围岩蚀变粗安岩中的黑云母样品(Lz370-2),进行A...     

安徽宣城矿集区长山铅锌多金属矿床成矿流体特征及成因

长山铅锌多金属矿床位于长江中下游成矿带宣城矿集区东北部,文章在对该矿床开展详细的地质调查和岩相学研究基础上,对代表性矿化蚀变矿物(石英、方解石)开展了流体包裹体测温、激光拉曼光谱和氢、氧、碳稳定同位素分析。长山铅锌多金属矿床矿化蚀变组合从早到晚可以分为矽卡岩-氧化物阶段、早硫化物阶段和晚硫化物阶段。矿物流体包裹体温度和盐度测算显示,长山矿床的成矿流体温度和盐度从矽卡岩-氧化物阶段(315～382℃,w(NaCl)_eq为14.04%～16.24%)→早硫化物阶段(220～347℃,w(NaCl)_eq为4.49%～15.86%)→晚硫化物阶段(163～306℃,w(NaCl)_eq为1.40%～11.10%)逐渐降低。石英和闪锌矿中包裹体的δD和δ¹⁸O值分别为-89.5‰～-67.8‰和-3.2‰～7.62‰,方解石中δ¹³C和δ¹⁸O值分别是-6.8‰～-1‰和10.6‰～17.1‰,同位素特征指示长山矿床的成矿流体为岩浆水与海相碳酸盐中富含有机质流体混合,...     

长江中下游成矿带庐枞矿集区首例钨矿床成岩成矿时代及其意义

庐枞矿集区是长江中下游成矿带中重要的铁铜多金属成矿区之一。2014年在矿集区北部首次勘探发现了东顾山钨多金属矿床,其成矿与隐伏黑云母花岗岩体关系密切。东顾山矿床的矿床地质特征和成矿岩浆岩明显不同于该矿集区内已知的斑岩型铜金矿床和玢岩型铁矿床有关的岩浆岩。本次工作在详细野外地质工作的基础上,开展了东顾山钨多金属矿床地质特征、成矿岩体的岩石学和成岩成矿时代研究。研究表明,东顾山矿床为矽卡岩型钨多金属矿床,其锆石LA ICP-MS U-Pb定年结果为99.7±1.5Ma~99.9±1.7Ma,与钨矿化形成于同一期岩浆热液活动的辉钼矿的Re-Os定年结果为97.22±0.77Ma,成岩成矿时代相近,表明东顾山钨多金属矿床的成矿作用与东顾山岩体几乎同时形成,二者具有密切的成因联系。通过与区域成岩成矿时代的对比,本文首次提出庐枞矿集区内存在100Ma左右的成岩成矿事件,在成矿时代和矿床类型上明显区别于成矿带先存的140Ma的斑岩-矽卡岩型铜矿床和130Ma的玢岩型铁矿床,是长江中下游成矿带新的一期成矿作用产物,据此将成矿带的燕山期成矿时代范围重新确定在145~97Ma之间,说明长江中下游成矿带存在与华南中生代第三次大规模成矿作用对应的伸展地球动力背景下的成矿事件。东顾山钨多金属矿床为下一步在庐枞矿集区及区域上开展100Ma左右的钨多金属矿床找矿勘探提供了重要的线索,也为区域成岩成矿作用的动力学背景进一步深入研究提出了新的课题。     

滇西保山地块金厂河矿集区铁铜金铅锌多金属矿床成矿系统

滇西保山地块是西南“三江”特提斯构造带的重要组成部分,其大地构造位置处于藏-滇-泰-马中间板块中段,是近年来科学研究和地质找矿的热点地区之一。受区域构造演化的影响,保山地块先后历经原、古、中、新特提斯演化,并发生了多期成岩成矿事件,在北部形成了以金厂河铁铜铅锌矿、核桃坪铅锌矿、陡崖铁铜多金属矿、黑牛凹金矿、黄家地金矿等为代表的金厂河铁铜金铅锌多金属矿集区。区内矿床在成矿空间上具有明显的分带性,单个矿床在垂向上、平面上均呈有规律地分布,其分带标志除了矿床类型外,还表现在有用矿物组合及元素分带。由下往上、由内向外均有Fe→Cu-Fe→Cu-Pb-Zn→Au矿种分带及“矽卡岩型→构造蚀变岩型→石英脉型”的矿床类型分带,成矿元素均从高温到中低温变化。成矿系统的分析表明,区内各代表性矿床中矿石的硫、铅同位素组成和变化范围较为一致性,矿床的形成具有相似的成矿流体,表明不同类型的矿化可能形成于早白垩世中特提斯洋的闭合过程。本文综合区内构造演化、典型矿床地质特征、各地质事件发生的先后关系,建立了金厂河矿集区铁铜金铅锌多金属矿床成矿模式,以期为该区深边部地质找矿提供科学依据。     

胶东矿集区金成矿系统组成与演化概论

由于中生代以来构造动力体制多次转换及火山-侵入岩活动形成了胶东矿集区金成矿系统。成矿类型主要以石英脉型、复合脉带型、浸染细脉带型等类型为主，多种类型金矿多为同源成矿溶液在不同构造背景和物化条件下的沉淀产物，从而发育类似的构造-蚀变-矿化分带结构。胶东矿集区存在3期成矿作用，金成矿作用主期明显集中于燕山中期（130~120 Ma），（含金）银矿化为燕山晚期（<97 Ma），含金（银）铅锌矿化介于两者之间、更接近于燕山晚期（100 Ma前后），区域地质事件的定年与因果分析显示这三期成矿过程的物质来源、成矿作用均受壳-幔相互作用等大尺度构造体制转折事件控制。     

综合地球物理勘探在夏日哈木矿区的应用研究

文章通过选用高精度磁测剖面测量、激电中梯剖面测量、高精度重力剖面测量、可控源音频大地电磁测深等方法对青海省夏日哈木铜镍矿床开展地球物理方面的研究,探讨各种物探手段对该区矿床勘查的有效性及适用性,丰富区内物探资料,为区内同类型矿床勘查提供借鉴.研究表明,高精度磁测剖面测量在大范围寻找矿体较为有效,但难以表达矿体的形态特征...     

综合物探方法在甘肃梧桐井铁铜多金属矿勘查中的应用

甘肃梧桐井铁铜多金属矿区已发现的铁铜矿体主要产于大理岩和斜长花岗岩接触带上,严格受北东向断裂控制。在该矿区实施了1∶10000地面高精度磁测和1∶10000激电中梯测量工作。综合研究物探异常发现,不论磁异常还是激电异常,其展布方向均与矿区地层、构造走向基本一致,与地质构造关系密切,具有重要的找矿意义。圈定的磁异常和激电异常都是该区勘查铁、铜矿的直接找矿标志。激电异常和磁异常同时出现,特别是当激电异常处于磁异常强梯度带上时应高度重视。本次研究利用综合物探方法,结合矿区地质特征,进行了成矿预测,有效地指导了地质找矿工作,取得了较好的勘查效果。     

成矿系统的多尺度探测:概念与进展——以长江中下游成矿带为例

在全球矿产勘查逐渐转向“绿地”、深部和覆盖区的大背景下,急需成矿理论的指导。20世纪末提出的成矿系统概念由于其强大的区域成矿预测功能,引起了矿业界广泛的关注和研究。本文首先回顾了成矿系统的概念、组成和分类,然后讨论了成矿系统主要组成部分的探测和识别方法,最后结合笔者近年在长江中下游成矿带开展的多尺度探测,讨论了陆内典型成矿系统的深部过程、地壳结构和地球物理响应,并对成矿系统概念在成矿预测领域的应用前景进行了展望。本文主要结论：（1）成矿系统是由控制矿床形成和保存所有要素构成的自然系统,基本组成单元包括“源区”、“通道”和“场所”,每个组成单元都包括复杂的物理、化学和动力学过程;（2）矿床是成矿系统多尺度深部过程耦合在某一“点上”的“结果”。成矿系统在演化过程中,各种物理、化学作用对地壳和岩石圈地幔进行了强烈“改造”,留下各种物理、化学和矿物学“痕迹”,这些“痕迹”改变了岩石的地球物理性质,具有很好的可探测性;（3）基于长江中下游多尺度探测结果,提出了陆内典型成矿系统“源区”形成过程、控制岩浆/流体迁移的“通道”和物质沉淀场所的新认识;（4）在地学大数据、机器学习、人工智能不断发展的今天,成矿系统和基于成矿系统的多尺度成矿预测将是未来的重要研究方向。     

综合物探在莘县地区地热勘查中的应用

莘县地区广泛被新生代地层覆盖,并且厚度较大,在该区寻找地热资源,首先应查明热储层、盖层及断裂构造的特征。在本区CSAMT法对断裂构造具有很好的横向分辨能力,直流电测深对新生界地层具有较好的分辨效果。在收集有关地质、地震、测井等资料的基础上,通过利用直流电测深半定量的解释结果作为CSAMT定量解释的约束条件进行地质综合推断,基本查清了区内深部隐伏的地层、热储层、断裂构造的埋深及展布特征,取得了很好的勘查成果。综合应用两种物探方法对类似地区进行地热资源的前期勘查,可以高质、高效地取得勘探成果。     

综合物探技术在松山隧道勘察中的应用

松山隧道线路位于松山国家级自然保护区,勘察过程中不允许对植被造成大面积的破坏,且由于地形地貌的原因,采用传统勘察手段很难查明拟建隧道覆盖层的厚度、地层分界线以及不良地质体的分布情况,因此非常有必要开展先进的物探技术研究,探索一套适用于山区复杂地形条件下的、不破坏地表植被的绿色勘探技术。本文针对复杂地表和绿色勘探技术的需求,在松山隧道勘察中,针对不同位置、不同埋深,采用多种物探方法,结合地质资料进行综合分析,推断了隧道洞口位于碎石和块石中,开挖时应加强边坡加固措施;推断了里程K28+945~K29+100区间,隧道位于强风化基岩中,里程K30+645~K31+360区间内,隧道位于裂隙发育带,该两处开挖时应加强超前预报和支护工作。研究表明,本文提出的多种物探方法结合开展勘察的技术,是一套适用于山区复杂地形、不破坏地表植被的、有效的绿色勘查技术,在隧道勘察前期,应用该技术对隧道开挖区域进行勘查,可以提前掌握隧道开挖区域的地质情况,为隧道施工提供可靠依据,保障隧道施工顺利进行。     

综合物探法在小秦岭地区中酸性岩体圈定及空间解析中的应用

蟒岭地区西部地处秦岭腹心,位于不同构造单位结合处,构造变动剧烈,岩浆活动频繁,多数矿产与中酸性岩体息息相关。综合物探工作通过地面高精度磁测、激发极化法和高精度重力测量三种地球物理综合测量方法,开展了研究区的磁场、重力场、极化率和电阻率的分布特征研究。深入分析了地质和地球物理特征的异同,并结合物性工作总结了中酸性岩体与地层的差异,了解了深部隐伏岩体的信息,圈定了岩体在地表的位置,推断出地下深层空间的地质结构,为进一步查找岩体以及其他与之有关的工程勘查活动提供借鉴,为该地区及类似地质背景下隐伏岩体定位预测提供了可靠的方法。     

综合地球物理勘探方法在团鱼山南部地区构造划分中的应用

本文旨在考察综合地球物理勘探方法在了解覆盖层厚度和基底深度、划分构造形态和走向等方面的有效性,在青海省团鱼山南部地区分别应用重力和可控源音频大地电磁方法开展了地质勘测。在地质解释过程中,综合工区地质资料,并按不同方法的特点进行相互约束。利用地球物理勘测结果,根据地层电性和密度属性,划分了区域的构造形态和走向,建立了团鱼山南部地区的地质构造模型。综合地球物理方法的应用,有效地降低了地球物理勘探的多解性,为精细地质解释提供了依据,为下一步开展全面物探工作和钻探布设奠定了基础。     

综合物探在海石湾地区地热勘查中的应用

在兰州海石湾地区进行地热勘查,在分析地热形成条件的基础上,结合可控源音频大地电磁测深、大地电磁测深、伽马能谱测量等物探方法,查清了区内盖层厚度、热储层埋深及断裂构造位置,避免了单一方法的片面性和盲目性,为钻探提供了依据。经钻探验证,井孔地层、含水层与物探推断基本吻合,井口水温60℃,涌水量90 m3/h,主要为断裂型带状热储。研究结果为今后在类似地区进行地热勘探提供了有参考价值的经验和实例。     

综合物探方法在鞍山市某地热田外围地热勘查中的应用

辽宁省鞍山市某地热田外围的接替资源勘查关系到该区旅游疗养产业的可持续发展。通过采用联合剖面法、浅层地震反射波法、瞬变电磁法3种物探方法在该地热田外围进行地热资源勘查,发现1处新的地热资源。勘查区ZK1孔深877m,降深18.8m,出水量350m3/d,最高水温61.2℃,表明该勘查区具有良好的地下热水资源,由此证明采用综合物探方法对探查地下深部热水资源的有效性。