深部找礦的成礦系統分析

1樓：中地數媒

進行深部找礦的關鍵是要深入研究區域和礦區的成礦規律，重點是成礦環境、成礦系統和成礦演化，以便全面認識礦床之所以產在某一深度空間的原因及其制約因素，據以運用適當手段，發現深部礦床。

1.成礦系統發育的完整程度

按筆者理解，成礦系統是指在一定時空域中，由成礦要素、源-運-儲成礦過程、成礦產物及成礦後變化等諸因素構成的成礦整體（翟裕生，1999）。一個發育完整的成礦系統，具有一定的時-空邊界，包括三維網路空間，常能包括多個礦種和多種礦床型別。如長江中下游成礦帶，具備多種有利的成礦條件，其中的燕山期與岩漿熱液有關的成礦系統發育就比較完整，體現了成礦的多樣性和複雜性，既有銅、鐵、金、銀、鉛、鋅、鈷、釩、鈦、磷等多個礦種，又有矽卡巖型、斑岩型、脈型、角礫岩型、層控型等多種礦床型別，其形成時間自170～90ma，又分佈在自武漢到上海的沿江毗鄰的廣闊區域（翟裕生等，1996）。

因此，可形成由此及彼、舉一反三的找礦思路。

2.成礦系統發育的深度

不同的成礦系統產在不同的構造環境和地殼的不同深度。研究掌握各種成礦系統的發育深度（含深度間隔），有助於從巨集觀上把握礦床的空間分佈規律，包括在垂向上的分佈特徵。這對於在一個區域中進行深部找礦有直接的指導作用。

根據地質研究和大量探礦、採礦資料，已知變質、受變質礦床多發生在中下地殼中，與幔源基性-超基性岩漿有關的成礦系統產出也較深，可在中下地殼中發生。與花崗岩類有關成礦系統多在上地殼、距地表5～15 km的範圍內，而產在陸上和海底的火山-次火山活動有關的淺表熱液礦床也可延伸至地下3 km左右。

海陸盆地中的沉積礦床一般是產在水底的近水平、延伸大的礦層，當其受到區域構造作用時可下降到地殼深處並受到明顯的熱動力變質改造。

不同成礦系統的發育深度參見圖11-4，其中礦源場、中介演化場（中介場）和儲礦場等概念是參考引用李人澍（1996）的觀點。

圖11-4 主要成礦系統發育深度概圖

ⅰ—vms，sedex成礦系統；ⅱ—花崗岩類岩漿熱液成礦系統；ⅲ—鎂鐵-超鎂鐵質岩漿成礦系統；ⅳ—變質-受變質成礦系統；ⅴ—沉積成礦系統；ⅵ—韌性剪下帶有關成礦系統①—礦源場；②—中介場；③—儲礦場

按區域的構造層，可劃分出產在古老結晶基底中的成礦系統、早古生代岩層中的成礦系統、晚古生代岩層中的成礦系統、產在中生代和新生代地層中的成礦系統等。越古老的礦床產出的空間侷限性越大，越年輕的礦床產出的有利空間越多，可在多個構造層中產出，尤其是產在多旋迴構造的地塊中的礦床（圖11-5）。

圖11-5 產於不同構造層和不整合面上的各時代礦床

—前寒武紀；pz—古生代；mz-k—中-新生代

3.成礦系統網路結構與礦床分帶

礦床分帶性指礦床的物質組成、礦石組構、礦化強度（品位）、礦化型別及所在岩石、構造等在區域和礦床內的空間變化規律。研究闡明礦床分帶特徵，尤其是礦床垂直分帶特徵，對找尋深部礦床有重要意義。

從成礦系統觀點看，成礦系統的網路性表現為系統內部各成員（礦床、礦點、圍巖、構造、流體及各類礦化異常）間的有序分佈和相互關聯，表現為共生、過渡、複合、重疊和多通道性。作為一個網路，它有自己的內部結構和外部邊界（三維的），它包括礦化分帶，具有比礦化分帶更為廣闊的內涵。在深部找礦中要著重研究礦化網路的垂向變化趨勢。

以上講的是在一次成礦作用中一個成礦系統的結構及分帶性，至於由多個成礦系統疊合交織形成的網路就更加複雜，影響因素就更多。

研究礦床的垂直分帶即礦化網路由淺向深的變化趨勢，包括以下主要問題：①變化內容：有礦種變化（如淺部銀、鉛、鋅，深部銅、鉬等）；礦化型別變化（如上部為脈型、細脈型，下部為斑岩型及矽卡巖型等）；含礦岩石變化（碎屑岩、碳酸鹽巖、泥質岩等及其組合）；成礦強度變化（礦石品位和礦體規模），以及由大氣、地下水作用制約的氧化帶深度等。

②變化形式（指礦體由淺到深的變化）複雜多樣，可概括為（礦體）連續型、斷續型、多層型、疊加型，以及構造斷開型等（圖11-6）。要強調指出的是，每個礦床都有其形態產狀特徵，如再經過後來的構造變動，將更加難以辨認和測定。因此，要做詳細的調研和縝密的思考判斷，包括採用大比例尺立體填圖等精細方法，而不宜套用某種現有模式。

圖11-6 礦床主要垂向變化型式

如何根據已知的淺表礦床資訊推斷其向下延伸方向，涉及因素很多，有幾點可作參考：

1）利用礦床模型或礦床地球化學模型的完整性。一個完整的礦床模型，應能清楚地顯示出礦床的頂部特徵和根部特徵（蝕變的、構造的、元素組合暈等）及整個礦床的蝕變礦化結構，作為**深部礦體的重要標誌。如斑岩銅礦模型（以礦化蝕變分帶為主體）可以作為幫助探尋深部礦的依據，如美國斑岩型 kalamazoo 礦床深部找礦成功的例項（guilbert et al.

，1986）；又如金礦脈的地化原生暈模型可幫助判斷礦頭、礦身、礦尾的部位，從而有助於指出深部找礦方向（李惠等，1998）。

2）構造控礦研究。構造是控制礦體向深部延伸的重要因素，大型垂直斷裂及其中的角礫岩筒、巖牆等控制的礦體可深達1 km以上，主要斷裂與分支斷裂的交點常是富礦囊定位處。而複式褶皺的頂緣虛脫部位也是富礦石聚集部位。

一般可依據含礦斷層的斷距、斷裂頻寬度、斷裂性質推測該斷層的垂向深度及相應的礦體尖滅深度；也要注意礦化系統垂向的多通道性對礦床規模及產狀的控制（翟裕生等，1993）。

除垂向構造外，不同岩層介面、不同構造層介面、不整合面、拆離和滑脫斷層帶及隱伏巖體接觸帶也應注意研究，因為這些有顯著物化性質差異的臨介面和突變帶，常是含礦流體運移道路上的物理化學障，是深部礦體的就位場所。

礦床的垂向變化參見圖11-7，深部礦床產狀十分複雜，這裡只是概括地加以表述。該圖中的多型多層型常表現為高硫的淺成低溫礦床和深部斑岩銅礦床的套疊（telescoping），這在很多地區是常見的（hedenquist et al.，1999）。

另外，礦床由淺到深的變化，除表現在礦體的形態產狀外，在成礦元素、蝕變型別等方面也會有變化，如著名的澳大利亞芒特艾莎礦床在淺部以鉛鋅礦為主，到1500 m±的深度則以銅礦石為主（perkins，1990）。

4.深部礦床的示蹤標誌

大多數礦床包括深部礦床與周圍的不含礦地質體有明顯的物理和化學性質差別，表現為種種異常。在礦床的形成過程中，一般都經歷了由礦源、流體輸運到礦石沉澱聚集的整個過程。在這個過程中含礦流體在所經地質體中會遺留下或多或少的成礦痕跡（蹤跡）。

這類成礦過程的遺蹟的分佈範圍較廣，過去對它們的關注和研究不夠。它們和礦體本身的異常都可以作為追蹤和指示礦體存在的標誌，對它們作全面研究是深部找礦的一個必要手段。也就是說，對礦床（儲礦場）本身的礦化異常研究要擴充套件到對整個成礦系統包括礦源場、中介場（輸運場）和儲礦場的礦化異常的研究。

這在找礦難度日益增大的條件下，是提高找礦成效的必要手段，也是對礦化異常理論研究範圍的擴大和突破（圖11-7）。

礦體和礦化通道中的各類異常不是孤立的，而是密切關聯的。運用綜合的和整體的觀點，對地、物、化、遙異常，巨集觀異常與微觀異常，直接異常與間接異常，原生異常與次生異常等作綜合研究，可以建立起各類成礦系統（區域的、礦田的）的綜合異常模型（翟裕生等，1999），這對找礦是很有幫助的（圖11-7）。

除圖11-8中標出的各種異常外，在岩石、礦物尺度上的異常還有標型礦物暈、礦相學特徵等，在微觀尺度上還有礦物流體包裹體特徵、地氣暈、顯微及超微結構特徵等。

上述異常資訊都各有其有用性和侷限性，偏巨集觀的異常資訊如地球物理、構造及岩石異常等能反映成礦的構造岩石環境及礦體的間接資訊可用於優選靶區；而蝕變岩石、找礦礦物學和各類地球化學暈是接近礦體的資訊，可據以逼近礦體。實際工作中，應綜合運用各類資訊篩選出各種異常的複合帶、濃集帶，它們常是大型礦床（體）的示蹤標誌。

圖11-7 成礦系統及綜合異常網路**

關於深部找礦的淺部示蹤標誌，可以舉內生鐵礦床為例。筆者2023年研究河北承德大廟-黑山釩-鈦-磁鐵礦礦床時，注意到：在礦區地表的礦體露頭中顯示有偉晶狀礦脈，有大量的分支狀小型貫入式礦體且其圍巖蝕變比較輕微，這些都是鐵礦床的淺部標誌。

依據這些淺部標誌，結合在本區發現的顯著高磁異常，還有對礦區岩石、構造及區域風化剝蝕程度的分析，以及已揭露礦體已深達300 m等資訊的綜合分析，提出「大廟礦床有工業意義，尤其是貫入式礦體價值最大。從成礦的先決條件分析，區域內鈦磁鐵礦礦床很有遠景」（翟裕生，1957）。近年來的危機礦山深部找礦工作已經鑽探證明黑山礦床的鐵礦體延深已經超過1000 m，礦量有較大增長，此外還在大廟鄰區找到新的同類礦床。

再以湖北大冶鐵礦床為例，翟裕生、石準立、姚書振等於20世紀70年代在其露天採場觀察時，發現貫入式富礦體的淺部特徵，包括：富礦體邊緣閃長巖中有裂隙充填的小礦脈，且在鐵礦體中有閃長巖板條（中石）定向排列；富鐵礦體邊緣發育有晶洞，中間有磁鐵礦晶簇；富礦體的圍巖蝕變輕微；以及在靈鄉礦區發現有礦漿-熱液過渡型鐵礦體等，認為這些都是大型鐵礦床的淺部標誌。近幾年的危機礦山探礦增儲專案，在鐵山礦床經鑽探在1000 m以下深度發現新的富礦體。

深部礦床（體）的各種異常，如果在礦床形成後未經重大變化，則原生異常儲存較好，但由於位置較深，其反映在淺部的異常訊號一般比較微弱。這需要充分利用已有鑽孔、坑道中揭露的每一個直接間接礦化資訊，作精細的觀察、研究和判斷；注意開展鑽井中和坑道內的物化探等工作，從近距離捕捉礦化異常。同時，也要針對深部礦床的種種特點，研究發現新的異常和新的探測方法。

一些有效的常規地質方法也可提供重要資訊，例如，找礦區內成礦後岩脈或斷層如在深部切過礦體，則可能將破碎的礦石塊（粉）帶到淺部，從而提供深部存在礦體的證據。勘查地球化學表明，當地氣（geogas）通過礦床或礦床周圍的原生分散暈時，會將超微細顆粒乃至奈米級的成礦元素帶到更淺部位直到地表，從而提供比較可靠的有關深部可能存在大型礦床的資訊（謝學錦，2002；王學求等，2010）。

5.結語及建議

當前在中國中東部廣大地區，已逐步進入深部找礦的新階段。深部找礦的經濟和社會意義重大，同時也是發展成礦學和礦產勘查學的一個良好機遇，希望同行專家多加關注。近期內可先制定工作規劃，堅持產學研相結合的調查研究路線，深入解剖代表性礦山，充分收集整理分析已有的大量地礦資料，研究礦床成因和就位機制，闡明礦化網路，建立深部礦床的精細結構模型，並以工程查證，以期找到深部礦體。

深部找礦既要有系統觀和整體觀，又要精細觀測，見微知著。既要通過類比從已知到未知，尋找與已知礦床型別類似和同類的礦床；又要善於求異創新，注意那些與已知礦床型別不同的新礦床型別和新礦種，以及相應的新的成礦環境和控礦因素（翟裕生，2003）。

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