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矿产勘查地质条件及找矿标志

桔灯勘探2018-01-11 16:31:00


矿产勘查地质条件


矿产勘查的工作对象是矿床和矿体。矿床的形成和分布规律是受到一定地质因素所控制。因此,在矿产勘查工作中,把这些控制矿床形成和分布的各种地质因素称为矿产勘查地质条件。


矿产勘查地质条件主要有:岩浆岩、地质构造、地层、岩相古地理、岩性,变质作用、地球化学、风化、地貌条件等。


1

岩浆岩条件


矿床的物质来源(特别是内生矿床)的重要方面是由岩浆活动所提供的。一定类型矿床的形成及分布与一定类型的岩浆活动有关。因此,在矿产勘查中,某些岩浆岩体的存在,可以作为预测与其有关的矿床的地质条件。


  1. 与基性、超基性岩有关的矿床

    与其有关的金属矿产主要有铬、镍、钴、铂、钛、铜、铁等;非金属矿产有金刚石、石棉、滑石、冰洲石等;与碱性超基性岩有关的矿产有铌、钽、铈族稀土、磷灰石、金云母等。


  2. 与中酸性、酸性岩有关的矿床

    与中酸性、酸性岩有关的矿产种类很多,如钨、锡、钼、铜、铅、锌、金、银、铁、铀等矽卡岩矿床或热液矿床。


  3. 与碱性岩有关的矿床

    岩石化学成分Na2O+K2O﹥Al2O3的岩浆岩即称为碱性岩。碱性岩体岩性复杂,通常产于深断裂带中。与碱性岩有关的矿产有铌、钽、锆、铪、铀、钍、铝:和稀土等,且多为岩浆矿床。


  4. 与火山岩有关的矿床

    火山岩为岩浆岩条件的一个特殊条件。火山岩型铁矿仅次于沉积变质和风化壳型而位于第三。与火山有关的矿产有铁、铜、铅、锌、金、银、汞、铀、稀土、金刚石、沸石、明矾石、叶腊石等。


2

岩浆岩的空间分布条件


  1. 岩体的规模及形态

    对基性、超基性和碱性岩体来说,通常岩体规模越大,矿床可能越大。中酸性侵入岩体的规模往往是中小型的与成矿关系密切。


  2. 岩体形成深度

    中酸性、酸性的侵入岩体不同的冷凝深度,有不同的矿化情况。深成相以伟晶岩矿床为主,浅成相则以矽卡岩型矿床及热液矿床形成为主。


  3. 岩体剥蚀深度

    为数众多的热液矿床和矽卡岩型矿床,产于中酸性侵入岩体的顶部及其附近的围岩中,当剥蚀程度浅,未及岩体顶部时,是找铅、锌、汞、锑等低温矿床有希望地区。当剥蚀程度中等,达到岩体顶部,岩体呈岛状分布时,各种变质作用较强烈,是找寻各种热液矿床和矽卡岩型矿床的有利地区,中酸性岩体大面积出露,剥蚀深度很深时,对找矿一般不利。


  4. 矿床与岩体的空间位置


    a.产于岩浆岩体内部的矿床

    主要是分布于超基性、基性、碱性岩体中的矿床,也有一些铜、钨、锡矿床分布于中酸性岩体中。


    b.产于岩体与围岩接触带及其附近的矿床

    多为在成因上与中酸性岩体有关的矽卡岩型矿床、高温热液矿床。其矿体一般分布在岩体接触带及附近的构造或岩性有利部位。矿种繁多,如铁、铜、铅、锌、钨、锡、锂、铍等黑色金属,有色金属和稀有金属矿床。


    c.远离岩体的矿床

    主要有各种类型的中、低温热液矿床。矿床与岩浆活动无直接联系,主要受有利的岩性和构造控制。


    d.与火山岩有关的矿床

    火山岩类型及其岩石化学特征,特别是富碱程度和基性程度,对成矿有明显控制作用。如金刚石主要产于爆发岩筒中的超基性的火山岩一金伯利岩中;黄铁矿型矿床产于海底喷发基性到酸性含钠质的细碧-石英角斑岩系中;“玢岩铁矿”产于富钠的中基性火山岩中;斑岩铜矿产于富钾的中酸性次火山岩和火山岩中等等。


3

地质构造条件


地质构造按规模可分为全球性的(即大地构造)、区域性的和局部的(即褶皱、断裂和裂隙)构造。一般来说,全球性、区域性的构造控制了成矿带分布,而局部的构造与成矿关系最为密切。


  1. 断裂构造



    不同性质和规模的断裂构造,往往是岩浆、矿液活动的通道与聚集的场所,既控岩又控矿,沿着断裂带或主要断裂形成矿带、矿田或矿床。如我国秦岭地区多金属矿产以及长江中下游多金属矿产分布等。



    根据大量已知矿床、矿体构造控制特征,从断裂控矿角度出发,一般认为在不同方向断裂交叉处;主干断裂与次级断裂产生的交叉处;断裂产状变化处;在平面上断层走向发生变化扭曲转弯处;在剖面上张性断裂倾角由缓变陡处;压扭性断裂倾角由陡变缓处;断裂构造与有利岩层交汇处或其他构造交切处等构造部位值得重视。


  2. 褶皱构造

    一般来说,褶皱构造对内生矿床的形成起控制和改造作用,而对外生矿床则主要起改造作用。对内生矿床而言,应注重成矿前的褶皱。在背斜和向斜两类褶皱中,背斜较向斜更为有利,其主要成矿部位是背斜轴部、倾伏背斜的倾伏端、背斜轴线沿走向弯曲转折处、倒转背斜翼部、与背斜伴生的断裂和破碎带、开阔向斜中次一级背斜、背斜与其他有利构造交汇复合处。向斜构造由于构造变形时所处位置较深,围压较大,伴生构造不及背斜发育,不易形成圈闭构造,故对内生矿床控制作用相对较差,而对外生矿床控制则很多,如世界上大型风化壳富铁矿多产于向斜构造中心部分以及地下水资源赋存于向斜中。


  3. 裂隙构造

    各种节理、劈理等裂隙构造是重要的一类容矿构造。如我国赣南不少钨矿受节理裂隙控制。节理裂隙对外生矿床有时也起控制作用。如我国东部某第三纪油田,部分油藏即储存于节理等裂隙之中。


4

岩石的物理化学性质条件


无论是内生矿床或外生矿床的形成,都与围岩的岩石性质有着一定的联系。岩石的化学性质是由岩石的类型,成分和结构构造所决定的。就内生矿床来说,岩层能否为气液所交代矿化,除与其所处的地质构造位置,深度等因素有关外,还与其本身的化学性质有关。一般化学性质活泼的岩石易与含矿的气液发生反应而引起矿质的沉淀和聚集。如凝灰岩与熔岩互层,则凝灰岩易于交代;而凝灰岩与灰岩互层时,矿化多集中于灰岩内。而外生矿床则是岩石的成分起决定作用,其矿质来源是岩石,所以岩石是否含有矿质成分是外生矿床的成矿物质基础。


岩石的物理性质,如脆性、塑性等对矿化也起一定作用。如页岩与灰岩组合岩层,灰岩表现为脆性特征,易破碎、裂隙度高,利于矿液的流通和交代,是矿液富集的好场所,而页岩表现为塑性,不易破裂,又具不透水性质,阻挡矿液渗漏,使矿液在有利岩层中聚集沉淀成矿。所以岩石物理性质对内外生矿床形成也起到一定的控制作用。


5

地层、岩相、古地理条件


  1. 地层条件

    地层主要反映在对成矿时代和成矿空间分布的控制。绝大多数矿床都是受一定地层或一套地层控制的。例如铁、锰、铝、磷、煤、盐类矿床都具有一定的富集时代和地层层位。世界上50%以上的铁矿储量集中在前寒武纪。锰储量也较集中于前寒武纪和二迭纪。最主要的铝土矿集中于石炭二迭纪中。煤主要集中分布于石炭,二迭、三迭、侏罗、第三纪中。


  2. 岩相条件

    许多重要的沉积矿床均受特定的岩相控制,存在一定的相变规律,形成特有的沉积矿床分带。如各种沉积铁矿可以具有四个不同的矿物相带(图见矿床部分);沉积锰矿也有类似的相变特征,别捷赫琴将锰矿分为三个相带(图见矿床部分)。上述相变分带,在矿产勘查中的指导意义是,当首先发现了某一相带时,即应考虑到其他相带的方向和位置,有时开始发现的可能不具有工业意义,但却可导致其后有更重大的发现。


  3. 古地理条件

    古地理是指某个地质时期的海、陆、水系分布,地势及气候等自然地理情况。古地理对沉积矿产控制主要表现为:


    a.重要沉积矿床多分布在沉积区与剥蚀区的中间地带(古陆边缘、滨海、浅海、泻湖、三角洲等地)。

    如我国的宣龙式铁矿分布在内蒙古陆南缘;我国南方的宁乡式铁矿产于江南古陆的边缘。


    b.沉积矿床的形成与气候密切相关。

    按气候条件主要分温湿和干旱两大类,前者以铁、锰、磷、铝、煤等成矿序列为代表,各种膏盐矿为干旱气候的代表。两者中间还有些过渡类型的矿种。


    c.地壳运动也控制外生成矿。

    因地壳运动引起海、陆变迁,而产生海侵和海退两个不同的序列。海侵阶段形成铁、锰、磷等矿床,多分布于海侵岩系的底部;而海退阶段形成铜、盐等矿床;铝、煤为共同过渡产物;稳定阶段则有灰岩、硅藻土等非金属矿床的形成。


6

变质作用条件


在矿产勘查中,对变质作用条件的研究也很重要。因为在变质岩中蕴藏着十分丰富的矿产。它不仅有非金属矿产,而且还有较多的金属矿产,其中特别是金、铀、铁、锰、铜、镍、钴、铬、云母、石棉、石墨、菱镁矿以及锂、铍、铌、钽等矿床,它们大部分集中于前寒武纪变质岩中。因此,在变质岩区开展矿产勘查时,主要应从以下方面着手:


  1. 变质程度研究

    区域变质程度深浅不同,其成矿作用和形成的矿床类型往往不同。如浅变质地区形成的矿床以受变质矿床为主,矿种和类型一般较少;深变质地区则包括受变质矿床、变成矿床以及混合岩化所形成的矿床,矿种和类型较多。


  2. 原岩与含矿变质建造的研究

    对许多变质矿床来说,原岩的物质成分及其地球化学特性(含矿性)是影响矿化类型的主要因素。因此,在着重考虑工作地区具体地质特征的情况下,应查明变质建造的含矿特征,从而深入掌握变质矿床的分布规律。我国常见的含矿变质建造有:

    ①含铁质建造(鞍山式变质铁矿建造);

    ②含硫化物变质建造;

    ③含磷变质建造;

    ④含硼钠长变粒岩建造;

    ⑤富铝含矿变质建造。


7

地貌和风化条件


地貌、风化条件对于砂矿床和风化矿床的形成与分布有直接的控制作用。


在寻找、评价砂矿床时,应注意分析研究地貌形态和第四纪沉积物特征。例如,湖南某地金刚石砂矿床,主要是阶地砂矿、冲沟—细谷砂矿。阶地砂矿存在于砂砾层中。冲沟一细谷砂矿变化大,若阶地上冲沟未切割到砂砾层,则冲沟、细谷中的金刚石砂矿少,相反则冲沟、细谷中金刚石砂矿就很富集。


对于风化矿床来说,在强烈侵蚀的地区,地表水径流流失量大,地下水排泄也快,不利于形成风化矿床,即使成矿也极易侵蚀。如果地形平坦,存在着盆地式地带、阶梯式平台,地表水不易流失,地下水也较丰富,这就加速化学风化作用的进行,利于风化矿床的形成。如我国东南各省花岗岩风化壳高岭土矿。所以说,对气候、地貌、风化条件研究分析对寻找风化矿床是极其重要的。


8

区域地球化学条件


区域地球化学特征,主要指区域中化学元素的分布和分配情况,以及迁移、富集的活动史。它是控制内外生成矿的重要因素。分析区域地球化学条件,一般应注意以下几个方面:


  1. 元素的丰度

    元素在地壳上分布是不均匀的,首先反映元素区域含量与地壳克拉克值对比上,表现出某一元素或某些元素在某地区或某个地质体中相对富集,构成“地球化学区(省)”,即区域地球化学异常。一般在成矿区中,主要成矿元素在有关岩石中的丰度都比较高。如我国华南钨、锡、稀有金属成矿区,各时代花岗岩侵入体中钨、锡、铍、铌、钽等元素的平均含量,普遍高于地壳酸性岩中该元素的平均含量。


  2. 元素分布的区域性

    元素分布的区域性,构成“矿化集中区”或“矿带”,这些均与区域地质构造特点、地质发展历史密切相关。如我国华南南岭地区大片花岗岩分布,集中不少钨、锡、铍、铌、钽等矿床;而在湘中南一带酸性侵入体侵入于碳酸盐岩中,形成钨、锡、铅、锌等元素富集。


  3. 元素的共生组合

    由于某些元素地球化学性质近似,所以在地质作用过程中使某些元素常组成同一矿物,如铌与钽形成铌钽铁矿;或者形成共生矿物,如方铅矿、闪锌矿共生,黑钨矿、锡石共生。这些共生组合关系,在矿产勘查中对于确定矿化标志、选择化探指示元素,矿床综合评价等方面都有重要意义。


上述的各种地质找矿条件,一般来说对寻找内生矿床侧重于岩浆岩、地质构造、岩性条件;寻找外生矿床侧重于地层、岩相、古地理条件;而寻找变质矿床侧重于变质条件。但是自然界中成矿的因素是复杂的,这就要求我们在矿产勘查时,要对各种找矿地质条件进行综合研究、全面分析,才能取得最佳的勘查效果。


矿产勘查标志


1

直接找矿标志


在地质勘查找矿过程中,凡是能够直接或间接指示矿产存在或可能存在的现象和线索,称为找矿标志。找矿标志往往比矿体分布范围广,易于被人们发现,通过对它的研究,就能使我们有效而迅速地找到矿床。找矿标志的种类很多,常见的找矿标志有:


1)、矿体露头


矿体露头是矿体出露于地表的部分。按其氧化程度不同,可分为原生矿体露头和氧化矿体露头。对找矿来说,发现矿体露头并不等于发现具有工业价值的矿床,还必须做一系列的工作来确定新发现矿体露头的实际意义。


  1. 原生矿体露头

    是指出露在地表,但未经或微弱的风化作用的矿体露头。其矿石的物质成分和结构构造基本保持原来状态。一般来说,物理化学性质稳定,矿石和脉石较坚硬的矿体在地表易保存其原生露头。如含钨石英脉、含金石英脉、铝土矿等。


  2. 氧化矿体露头

    是指出露于地表,经风化作用,使矿体的矿物成分,结构构造发生不同程度破坏和变化的矿体露头。此类露头多为物理化学性质不稳定的矿体。如各种金属硫化物的矿体,经风化形成色彩鲜艳的氧化露头。从地质找矿角度看,在矿体氧化露头中以铁帽和风化壳两类较为重要,它们不仅是某些矿床的找矿标志,有时本身就具有工业价值。


2)铁帽


出露于地表的一些金属硫化物矿体,经风化作用后多数的金属硫化物变为易溶的硫酸盐、碳酸盐等被淋滤、流失,而变化后生成难溶的褐铁矿等却覆盖在矿体氧化带上部,构成多孔状的集合体,称为铁帽。铁帽本身即可构成矿床,同时也是寻找金属硫化物矿床的重要标志。对铁帽的研究应注意以下几个方面:


  1. 铁帽的颜色

    铁帽不同的颜色可指示其下隐伏的原生矿床,如砖红色指示其下有黄铁矿、深褐色及黄褐色指示其下有黄铜矿、赭橙至栗色指示有斑铜矿、深栗色指示有辉铜矿、赭橙色指示有方铅矿、淡褐色指示闪锌矿、黄褐-栗色指示辉钼矿。


  2. 铁帽的结构构造特征

    一般情况下,岩体外围硅化破碎带中脉状,团块状褐铁矿及褐铁矿化的蜂巢状、炉渣状次生石英岩,可作为金矿的找矿标志;岩体内部硅化破碎带中脉状,团块状褐铁矿,可作为找铜矿的标志。


3)风化壳


风化作用可使原来矿床或岩石中化学性质活泼的元素流失,而化学性质相对不活泼的一些有用元素残留堆积成矿,如铁、铝、锰、镍、钴、高岭土以及某些稀土元素等。风化壳既是上述这些矿产的氧化露头,也是它们的直接找矿标志。与超基性、基性岩有关的风化壳主要与镍矿、铝土矿有关。如云南等地风化残余硅酸镍矿床,闽南玄武岩形成的残余铝土矿床等。与酸性岩有关的风化壳主要与高岭土矿床、稀土矿床有关。如江西的残余高岭土矿床和离子吸附型的重稀土矿床。与碳酸盐岩有关的风化壳主要与铁矿、锰矿有关。如山西式铁矿,云贵一带菱铁矿床上部褐铁矿风化壳和广西、湖南,贵州的风化残余锰矿床等。


2

间接找矿标志


1)围岩蚀变


在成矿作用过程中,围岩同样遭受到岩浆热液的作用而产生蚀变现象。由于蚀变岩石的分布范围比矿体大,而容易被发现,它可间接指示有矿的存在。不同的蚀变类型可指示不同的矿化。一般情况下,围岩蚀变强烈且广泛发育者,可预示有大矿或富矿的存在。


常见的围岩蚀变类型及其有关矿产




2)近矿围岩的颜色


由于热液蚀变或表生作用的结果,往往使矿体周围的岩石呈现出一些特殊颜色,如赭色、绿色、白色等,也作为一种找矿标志。如河北找斑岩铜矿时,就利用“火烧皮”作为找矿标志。


3)指示矿物


在矿床形成过程中,往往伴生有一些典型矿物,这些矿物也可以作为找寻某些矿产的指示。如接触交代作用形成的矽卡岩矿床,其最常见的典型矿物有石榴子石,辉石、绿帘石、阳起石等;金刚石矿床中,以含铬镁铝石榴石和含铬尖晶石为主要标志矿物。


4)物探与化探异常


矿体与围岩物理性质差异会产生各种地球物理异常(简称物探异常),如磁异常、激电异常、重力异常等。矿床形成或风化过程中,成矿元素及伴生元素迁移,改变矿体附近围岩、土壤、水系沉积物、水、大气和生物(指植物)中元素的正常分布,使其含量增高,这种元素增高现象,即为地球化学异常(简称化探异常)。当一个地区有地下隐伏矿体存在时,矿体与围岩的物理性质可产生明显差异和某种元素的高度富集,成为间接找矿的重要手段之一。


5)旧矿遗迹


我国自古以来采冶事业发达,老硐、废石堆、炼渣等旧矿遗迹遍及各地,它们既是矿产分布的可靠指示,也是很好的找矿标志。由于古代采矿技术落后,不能继续开采或是对矿产共生组合缺乏识别能力,用现代的技术及经济条件重新评价,有时会发现非常有工业价值的矿床。


6)特殊地名标志


特殊地名是指某些地名是古代采矿者根据当地矿产性质、名称、颜色、用途以及矿产的形状等来命名的。对我们选择找矿地区(段)有间接参改意义。如青海锡铁山(铅锌矿)、江西德兴铜厂(铜矿)、湖南锡矿山(锑矿)等等。


7)指示植物


植物种类的分布或者植物的外形、大小、颜色以及生长速率等生态的变化,可作为找矿的指示标志。如我国长江中下游各铜区,普遍见有铜的指示植物——海州香薷,俗称铜草。


列举的各种找矿标志,往往不是孤立出现的,在找矿中应将发现的各种标志进行综合研究,才能取得较好效果。


3

成矿预测


1)成矿预测的概念与意义


成矿预测是在成矿地质理论指导下,总结成矿规律(或成矿模式)和找矿方式,对预测区的潜在矿产资源做出预测,圈定成矿远景区段,并提出进一步的找矿工作部署意见。


成矿预测是矿产勘查的理论依据,又是重要的技术手段。成矿预测的重要意义就在于它是实现科学性找矿的重要途径。其科学性表现为:成矿预测必须以深刻认识已知矿床为基础;必须以深入研究和总结区域成矿规律为前提;必须全面使用地质、地球物理、地球化学、遥感资料,使它们处于最佳的组合状态;找矿效果与经济效益是衡量成矿预测成败的关键。


2)成矿预测的方法


矿产预测的方法很多,概括起来大致可分为以下四类。


  1. 经验模式预测

    经验模式预测方法是建立在类比理论基础上,一般通过模式类比来实现。该方法以矿床描述(存在)模式为基础,通过地质工作者的实践经验实施。


  2. 理论模型预测

    理论模型预测方法是以矿床成因(概念)模式为基础,应用现代地质理论进行预测。目前,由于地质理论尚处于发展阶段,因此在预测的实践中还存在一定的困难,该方法还处在探索之中。一旦地质理论出现较大突破,理论预测必将随之出现较大突破性进展。


  3. 统计分析预测

    统计分析预测方法是以采用数理统计方法建立的基本统计模型为基础,然后进行外推预测。通常是在已勘探地区,以已知矿床为标准统计样品,建立统计模型。外推预测是在未知区进行的。


  4. 综合方法预测

    综合方法预测又称综合信息成矿预测法,是根据预测找矿模式的理论和找矿的技术方法所获得的成矿信息,建立综合信息找矿模型,进行成矿预测的方法。


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