綜合找礦模型的研究與應用

時間 2021-09-04 01:25:47

1樓:中地數媒

在礦床模型研究的早期,一般都考慮各自的專業,以單一專業的找礦模型居多,例如地球化學找礦模型或地球物理找礦模型。找礦難度的加大、勘查技術的發展和成礦理論的成熟,都不同程度地促進了多種方法的交叉與融合,也促進了綜合找礦模型的形成與發展。綜合找礦模型既涵蓋了不同專業的找礦指標,又包括了不同勘查技術方法組合。

各專業指標之間、各勘查方法之間,不是簡單拼湊,而是有機組合。從目前來看,大多數綜合找礦模型限於礦床 ( 體) 尺度。

( 一) 以綜合找礦模型為指導,制定合理的勘查方法技術組合

綜合找礦模型綜合了不同學科、不同方法的資訊,因此,綜合找礦模型是各種勘查技術方法組合的載體,它可以指導同類礦床的勘查部署工作。

圖 4 -20 為 v. g. kaminskiy ( 1989) 提出的俄羅斯遠東馬伊姆成礦帶斑岩銅礦地質 - 地球物理 -地球化學找礦模型。

從該模型來看,在尋找隱伏斑岩銅礦的工作中,主要採用化探與物探相結合的方法,在物探中又以激發極化法為主,磁測次之。

首先以 500m 的間距作分散流測量,可大致圈出斑岩銅礦系統在不同侵蝕面上的礦田邊界,用500m × 100m 網度的次生暈測量可圈出礦田和較大的礦體,對中小礦體則需採用 200m × 40m 或 100m ×20m 的網度。在分散流和次生暈測量中,斑岩銅礦化的指示元素為 cu、mo、au、ag、zn 和 pb,元素原生分帶的主要特徵都保留在次生地球化學場中。

在圈出的整個礦田範圍內有必要加密土壤取樣,不應受某一種元素異常和由 500m × 100m 測網土壤取樣得到的組合異常的限制。這樣不僅能發現小礦體,還能對礦田內的地球化學分帶性作出解釋,最終可大致確定斑岩銅礦系統的侵蝕深度。

地球物理勘探方法包括重力、磁法、電法和航空 γ能譜測量,重、磁測量比例尺一般為 1∶ 50000 ~1∶ 25000。重力用於解釋區域地質構造特徵,確定可能含礦巖體的位置,負重力異常往往反映交代改造岩石發育區。容礦花崗閃長巖侵入體磁性偏高,巖體反映為正磁異常,除花崗閃長巖外,在近接觸帶的角巖之上也見到偏高的磁場。

當巖體受到熱液改造時 ( 尤其是矽化和黏土化) ,花崗閃長巖的磁性往往驟減,可以通過磁力低把斑岩銅礦床劃分出來。磁場的區域性降低是普查斑岩銅礦的重要標誌,不過個別礦床也有例外。與航磁往往同時開展的航空 γ 能譜測量,根據 u、th、k 和總計數的升高可以圈出花崗閃長巖體,而根據 k 異常可以發現鉀長石化、絹雲母化地段,根據 th 異常可以發現黏土化地段。

在化探、重、磁、航空 γ 能譜測量圈定的遠景區內可開展面積性的激電測量。在所有的斑岩銅礦田範圍內都廣泛發育黃鐵礦暈,且引起極化率異常,但激電異常的面積大大超過礦體的規模,一般在絹英巖帶內異常強度最高,而礦體卻往往位於異常中的中等和低值地段,這是因為黃鐵礦的含量在近礦圍巖內比在礦體中還要高。根據極化率異常能相當清楚地圈定出礦田,而以往用鑽探驗證區域性極化率異常尋找斑岩銅礦礦體卻多半是落空的,鑽孔揭露出來的是貧礦或黃鐵礦化岩石。

為了查明視極化率 ηs、視電阻率 ρs的分佈與礦體的關係,近年來通過大量經驗總結和研究工作,已建立了不同侵蝕深度斑岩銅礦的極化率和電阻率模型。從圖 4 - 20 中可以看出,當侵蝕深度達到礦上帶時,黃鐵礦殼被揭露,ρs低,ηs高; 侵蝕達到礦帶內時,ηs降低 ( 硫化物含量比黃鐵礦殼低) 、ρs增高 ( 侵入體外接觸帶岩石的矽化) ; 在礦下帶 ρs高、ηs低,不過在斑岩銅礦的外圍,有部分黃鐵礦殼會保留下來,出現明顯的 ηs異常。在尋找隱伏斑岩銅礦解釋激電異常時,必須將這一模型考慮在內,以求增加見礦的機率。

圖 4 -20 俄羅斯遠東地區馬伊姆斑岩銅礦床不同深度侵蝕面的地質 - 地球物理 -地球化學找礦模型( 引自 v. g. kaminskiy,1989)

( 二) 依據已建的綜合找礦模型,對成礦遠景作出**

已知的綜合找礦模型是有效評價物化探異常的工具。依據建立的模型的主要引數、規模和空間結構,對已圈定的異常的遠景作出**,確定含礦的可能性。

в. и. кочнев - первyхов 等 ( 2006) 從成礦區—成礦帶—礦區—礦田—礦床—礦體不同級次方向上,研究了溢流玄武岩型礦床的地質找礦標誌,建立了找礦模型,並據此劃分出了找礦遠景區。

成礦帶與火山 - 構造窪地是一致的,根據航磁測量資料可部分地解釋它們的內部結構。區域性重力異常可以標出窪地的邊緣 ( 圖 4 -21) 。

東西伯利亞暗色巖區的西北部屬於銅鎳成礦區,它主要由暗色熔岩建造組成。東西伯利亞臺坪的這個地段在所有的時代 ( 從前寒武紀到三疊紀) 中都具有很強烈的活動性。其形成在空間和時間上都與裂谷作用相伴隨,在西西伯利亞臺坪相鄰構造中也出現明顯的裂谷作用。

圖 4 -21 據航磁測量資料編制的諾里爾斯克地區磁場圖( 引自 в. и. кочнев - первyхов 等,2006)

諾里爾斯克銅鎳礦區實際上是一組含礦和潛在含礦的侵入體,它們有一組典型的標誌。銅鎳礦區是根據外接觸暈和岩石及礦物的結構、成分特點,以及侵入體中硫化物浸染的地球化學特點劃分出的含礦和潛在含礦的侵入體。據此,建立了諾里爾斯克地區相應的含礦侵入體找礦模型 ( 表 3 -5) 。

в. и. кочнев - первyхов 等 ( 2006) 根據所查明的成礦區、成礦帶、礦區、礦田、礦床的找礦標誌和所建的模型,評價了西西伯利亞地臺的遠景,在已知礦區的外圍劃分出了幾個遠景區:

庫列伊火山 - 構造窪地邊緣的斯韋特洛戈爾斯克礦區、北列恰火山 - 構造窪地邊緣的科柳伊礦區 ( 圖 4 - 22) 。他們還進一步指出,奧巴地區位於諾里爾斯克地區構造南延部位,沒有超出噴發的拉斑玄武岩 - 安山岩 - 玄武岩構造物質組合的分佈範圍,包括苦橄質火山岩出現的範圍。這些地區的侵入岩在成分和含礦性方面都接近諾里爾斯克的類似物———諾里爾斯克—塔爾納赫型的侵入體,值得進一步追索。

地質 - 地球物理 - 地球化學綜合找礦模型是尋找隱伏礦的有效手段之一。例如,河北張家口蔡家營鉛鋅銀礦區以重、磁、電 ( 電阻率和激電) 等綜合物探方法為基礎,建立了礦床地球物理綜合異常模型( 圖 4 -23) 。根據對該模型的研究,再結合原生地球化學分帶模型,在蔡家營地區建立了地質地球物理地球化學綜合找礦模型 ( 圖 4 -23) 。

在礦區選定了兩處綜合異常,並提出了驗證孔。結果驗證孔均打到了工業礦體,其中 12#以剩餘重力異常為主的重、磁、電綜合異常見礦 14 段,累積厚度 90 餘米,從而找到了一箇中型鉛鋅銀隱伏礦床。

( 三) 與時俱進,依據不同認識階段確定找礦模型

在一個地區,隨著礦產勘查工作的深入,人們對成礦作用、找礦標誌的認識都會發生深刻的變化。一方面,隨著礦床發現的增多,人們發現了不同型別礦床空間分佈的規律性變化; 另一方面,隱伏礦、深部礦的發現促進人們重新認識已有的資料,增進對礦床找礦模型的認識。因此,在不同勘查時期,需要與時俱進,採取新思路、新模型指導找礦工作。

這裡以內華達州卡林型金礦床找礦思路的演變,論述不同階段找礦模型對找礦工作的作用。

隨著內華達地區金礦勘查工作的不斷深入,卡林型金礦床模型不斷修正與完善,找礦不斷取得新的突破。整個礦帶的找礦工作可以劃分為 3 個階段。

1960 ~ 1970 年,以構造窗模型為主導的找礦階段。20 世紀 60 年代初,美國地質調查局的 r. j.

羅伯茨對該區的地質構造特徵進行了詳細的研究,提出了 4 條找礦準則: ①在構造窗及其附近找礦;②羅伯茨逆斷層下盤的碳酸鹽類地層的下部層位是有利的找礦層位; ③在有希望的構造系列,如斷層交叉處找鉛、鋅、銀礦體; ④緊靠逆斷層上盤的岩石也可能發生區域性礦化,尤其是侵入體附近,也是找礦的有利部位。這就是著名的 “構造窗找礦模型”。

在 r. j. 羅伯茨理論的指導下,j.

s. 利弗莫爾和 a. 庫珀將目標鎖定在林恩構造窗,先後進行了地質填圖、槽探、取樣和地球化學填圖。

通過大量化探取樣分析發現,與金伴生的 as、hg、sb 等元素是該區找金的指示元素組合。根據化探圈出的異常區,於 1962 年驗證,結果第三孔見礦,最終發現了卡林金礦床。此後,相繼發現了科特茲、布斯特拉普、“藍星”、巴克霍恩金礦。

20 世紀 60 年代後期,找礦人員按照構造窗模型,將找礦主要侷限在羅伯茨山組,但找礦效果不佳。1970 年後,j. s.

利弗莫爾等針對已知礦化區的外圍找礦,提出了以下找礦準則: ①有利的鈣質沉積岩;②與石英脈不同的普遍熱液矽化的證據; ③與礦化有關的黃鐵礦氧化作用的鐵鏽顏色; ④靠近侵入體和( 或) 有蝕變巖牆的存在。同時,在找礦空間範圍上,不侷限於卡林帶,尤其重視了不符合於經典 “構造窗模型”的格徹爾礦帶,從而導致了一系列重要發現,例如平森、普雷布林、拉位元河、奇姆河等礦體。

在這個時期內,一系列礦床的發現使人們對卡林型礦床重新重視,並獲得瞭如下一些新的認識:

1) 卡林型金礦的容礦圍巖具有多樣性。r. j.

羅伯茨最初提出的 “構造窗模型”認為,卡林型金礦就只能產在羅伯茨山組中,後來在其他早古生代岩石中也發現了該型別礦床。研究表明,除了碳酸鹽巖外,容礦岩石還有片岩、燧石巖、凝灰岩、流紋岩、安山岩和白崗巖。

2) 對羅伯 茨 山 逆 斷 層 的 控 礦 作用提出 質 疑。最初,一直認為羅伯茨山逆斷層對卡林金礦帶起著關鍵的控制作用。越來越多的研究表明,羅伯茨山逆斷層對成礦的控制作用十分有限。

因為在該礦帶北部雖然存在一條羅伯茨山逆斷層,但能否延續到礦帶南部,即存在一條長達 960km 的逆斷層,令人難以相信。如何解釋這麼長的金礦帶上分佈有幾十個地球化學特徵相同的金礦床呢? 後來,有人提出了 “熱點”的假說。

根據這個假說,卡林型金礦帶可能是一個 “熱點”源上運動的形跡,礦體應當產在有利的構造部位和這個形跡的交會處。

20 世紀 70 年代以來,化探分析 au 的技術取得了重大進展,大大降低了 au 的檢出限,可以準確確定出au 的真實背景,從而大大提高了找礦效果。可控音訊大地電磁法可以判別巖性,確定一定深度的構造。電阻率法可用來判別矽化區。

重力法可用以確定覆蓋層的厚度。

20 世紀 80 年代以來,卡林型金礦帶又相繼取得了一系列重大的突破。90 年代以來,卡林金礦床深部繼續有新發現和擴大,其中包括一些較深的礦床,如南米克爾、北貝茨、西貝茨等。在傑里克特峽谷礦床附近深部也發現了 2 個礦床,其中一個含金 46.

7t,品位為 6 ×10- 6。在科特茲金礦床近旁相繼發現了派普萊恩( 含金 115t) 和南派普萊恩礦床 ( 含金 136t) 。

圖 4 -22 西西伯利亞地臺主要構造 -物質組合分佈略圖( 引自 в. и. кочнев - первyхов 等,2006)

圖 4 -23 河北蔡家營鉛鋅銀礦床地質地球物理地球化學找礦模型( 引自姚敬金等,2002)

找礦模型的作用與功能,礦床模型建立

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