勘查区找矿预测理论与方法--1

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1、,勘查区找矿预测理论与方法研究,叶天竺 2017年5月10日,一、 概述二、成矿作用基本问题三、“成矿地质体”找矿预测地质模型概述四、主要矿床类型地质模型研究内容五、找矿预测基本工作方法,内容目录,1.1 矿产预测类别 1.2 基本思路 1.3 技术路线 (略),一、概 述,1.1 矿产预测类别 比例尺分类：区域预测/勘查区预测 不同类别预测思路、方法选择不同。找矿勘查过程就是预测-验证过程，因此找矿勘查过程中的预测称为找矿预测，找矿预测和其它矿产预测方法存在重大区别。 目的分类：统计预测/概略预测/找矿预测 成果分类：定性预测/定量预测,1.1.1 区域矿产预测 比例尺：1:5万1:25万

2、目的：提交找矿远景区，为部署矿产勘查 提供依据。 方法：应用地球物理、地球化学、遥感资 料研究成矿地质背景，开展预测工 作区成矿特征研究。 建立预测准则，进行类比预测，圈定预测区，估算资源量。,1.1.2 勘查区找矿预测 比例尺：1:5万，勘查区矿产预测。 目的：部署探矿工程，揭露矿体位置。 方法：专题填图、样品采集、构建地厧模型、应用物探、化探綜合方法 通过专题地厧填图和勘查区浅部矿化特征研究，查明成矿地厧体、成矿构造和结构面、成矿作用特征标志，构建勘查区找矿预测地厧模型， 预测未发现矿体的空间部位 。,1.1.3 勘查区找矿预测理论方法体系,一、基本思路 二、成矿作用基本问题 理论基础 三

3、、“成矿地质体”找矿预测地质模型概述 四、主要矿床类型找矿预测地质模型 五、基本工作方法 六、物探、化探方法技术应用,1.2 基本思路,找矿预测学科是需要验证的学科。思想方法、宏观观察、微观研究、工作方法，要求符合基本理论和实践检验。 1.2.1 成矿作用因素辩证思维：内因、外因 1.2.2 成矿作用特征综合思维：时、空、物、能 1.2.3 成矿作用分类比较思维：元素分类、矿床分类,成矿作用：成矿物质通过地质作用引起环境 温度、压力、酸碱度、氧化还原电位等物理化学条件的变化，造成溶质浓度变化而集聚沉淀成矿。 成矿作用因素：内因、外因 成矿作用特征：元素、矿物、矿体、矿床、地质体 成矿作用分类：

4、地质作用、地球化学、矿床,成矿作用的本质：成矿元素根据其地球化学特征在不同的地质作用条件下形成各种类型的矿床。外因是变化的条件，内因是变化的根据 矿床形成：内因：成矿元素地球化学特征外因：成矿地质作用以金矿为例：沉积砾岩型、次火山热液型、远程热液型、中低温热液型、矽卡岩型、韧性剪切带型。各种类型矿床基本特征受金元素地球化学特征控制。,1.2.1 辩证思维成矿作用因素 1. 内因：元素地球化学特征,（1）元素地球化学亲和性和地球化学分类 （2）元素电负性和成键规律 （3）离子的性质和行为：离子半径、配位法则、 离子电位 （4）晶体场理论 （5）元素的迁移和沉淀理论,2. 外因：成矿地质作用 （1

5、） 元素迁移沉淀的外部条件是地质作用沉积、火山喷发、岩浆侵入、区域变质、大型变形、复合 （2）决定地质作用存在形式大地构造背景、地壳块体、离散、聚合、碰撞、造山 （3）决定成矿物质区域分布的因素大地构造背景、基底构造的物质成分。,1.2.2 综合思维 成矿作用特征,1成矿时间 2成矿空间 3成矿物质 4成矿能量,1成矿时间,（1）成矿年龄、时代 （2）成矿期次：不同成矿系统为期次 （3）成矿阶段：同一成矿系统为阶段 （4）成矿作用时间 （5）成岩成矿时间关系 （6）同空间多期成矿问题,2成矿空间,（1）成矿区带、大地构造背景 （2）元素、矿体、矿床、矿田的分带、分布 （3）矿床三维空间结构 （

6、4）成矿深度、矿床顶底深度 （5）矿体形态、规模、产状、品位、空间特征 （6）矿化样式、矿石结构构造,3成矿物质,（1）金属元素与流体（水及其它挥发份）成份及其含量、组合、时空变化 （2）矿物成份及其含量、组合、时空变化、赋存空间 （3）成矿物质来源、分配/分异、迁移、沉淀过程 （4）大地构造环境、基底,4能量,（1）动力来源：重力、压力、热力、流体、构造应力 （2）热能来源：大地热流、岩浆热、放射性热、构造热、撞击热、化学反应热 （3）其他能量：电、磁、震 （4）空间影响范围、持续时间 （5）成矿速度,5时、空、物、能藕合关系,1.2.3 比较思维成矿作用分类,1元素分类 2成矿作用地球化学

7、分类 3找矿预测矿床分类,1元素分类,（1）元素周期表 （2）戈尔德施密特分类、查瓦里茨基分类、费尔斯曼分类 （3）2003年，LBruce Railsback，地学元素和离子周期表，按离子的酸碱硬度和离子电位分区（详见成矿作用基本问题，“成矿元素地球化学特征”）,2成矿作用地球化学分类,（1）水流体成矿作用 （水为主）沉积、风化、 岩浆及期后热液、火山喷发沉积、变质占矿床80 （2）岩浆成矿作用：（岩浆 为主 ）结晶分凝、熔离、微量元素 占矿床20,（1）水流体成矿作用：元素地球化学特征软硬酸碱理论离子络合物理论成矿地球化学障理论成矿物质分配、迁移、沉淀理论 （2）岩浆成矿作用：超基性岩浆结

8、晶分异理论基性超基性岩浆熔离作用理论花岗质岩浆微量元素成矿理论,两类成矿作用基本理论问题：,3矿床分类问题,分类原则矿床分类方法很多，也很复杂。以找矿预测为唯一目的的分类原则：即沉积、火山、侵入、变质、大型变形、复合六类。再在此基础上考虑地球化学特征显著的不同矿种，特殊矿化特征等因素分亚类。 （1）考虑确定成矿地质体 （2）考虑找矿预测工作方法。 （3）考虑地球化学特征的显著差异。,找矿预测矿床 分类表,上述分类中对层控型矿床分三种情况,第一类：岩浆后生型层控矿床：成矿地质体为侵入体。第二类：非岩浆后生型层控矿床：成矿地质体为含矿地层、盆地构造、断裂构造。第三类：喷流沉积型同生矿床：成矿地质体

9、为含矿地层、盆地构造、断裂构造。,说明：,1. 关于造山型金矿，我们的理解全部改为韧性剪切带型金矿，指韧性剪切带同生金矿。2. 关于卡林型金矿，本次分类中不存在卡林型金矿，归为远程低温热液矿床。3. 关于风化型矿床，应该单列我们暂列入沉积型矿床大类中。 4. 关于华南花岗岩容矿、火山岩容矿铀矿问题，归入非岩浆后生热液矿床。,2.1 成矿作用机制 2.2 元素地球化学特征 2.3 成矿地球化学障 2.4 流体及超临界流体 2.5 成矿作用过程 2.6 成矿速度 2.7 成矿深度 2.8 成矿物质来源、热源、动力源 2.9 矿床及元素分带 2.10 岩浆矿床成矿作用,二、成矿作用基本问题,2.1

10、成矿作用机制问题,地质作用成矿成矿作用是地质作用产物和组成部分成矿地质体和矿体关系研究 界面成矿成矿作用在界面发生成矿构造系统和成矿结构面研究 突变成矿成矿作用在物理化学条件突变时发生成矿作用特征标志研究,2.1.1 地质作用成矿 1通过沉积作用、火山喷发、岩浆侵入、区域变质、大型变形构造等地质作用形成矿床。 2成矿作用的产物是矿体，地质作用的实物载体是地质体。 3矿体和地质体存在时间、空间、物质、能量的关系 4成矿地质体是成矿作用发生的基础。,2.1.2 界面成矿,成矿作用发生在地球物质的各种界面上。 1岩性界面：包括全部地球物质界面； 2构造界面：包括全部地球物质隐性或显性破裂面； 3物理

11、化学转换界面：包括温度、压力、酸碱度、氧化还原条件等变换界面； 地球物质界面构成成矿结构面。,1成矿作用是指成矿物质溶解、迁移、集聚、沉淀过程；2成矿物质到达集聚地以后，由于物理化学条件（温度、压力、酸碱度、氧化还原电位、溶质浓度）发生突变而由流体态变成以矿物态为主的固体态；3两个要点：（1）过程突变。因此，成矿年龄可以实际测定；（2）成矿物质完成集聚以后经历了流体态和固体态两个阶段。 4物理化学条件突变是成矿作用发生的基本条件。,2.1.3 物理化学条件突变成矿,2.2 成矿元素地球化学特征 2.2.1 成矿元素地球化学特征1 地学元素和离子周期表简介2元素成键特征3软硬酸碱理论4元素离子电

12、位图5介质PH、EH值对元素迁移、沉淀的控制6络合物主要类型（2）（6）详见成矿作用特征标志有关内容,李布鲁克（L.Bruce Railsback）地学元素和离子周期表 2013年 张德会 地球化学P128,1地学元素和离子周期表简介,李布鲁克（L.Bruce Railsback） 地学元素和离子周期表简介,李布鲁克，美国佐治亚大学地质系教授，该表发表于地质学杂志2003年9月第31卷第9期（P737 P740）。2004年美国地质调查局（USGS）出版图表。中文译本由金持跃于2006.02在金华职业技术学院学报刊出。按照元素离子排表；基于软硬酸碱理论与离子势（离子电位）概念；划分为：硬阳离子

13、、过渡阳离子与软阳离子、元素单 质形式、阴离子、惰性气体；清晰的表达了离子配位关系。,2元素成键特征,成矿元素成键规律,各种类型的化学键中电子的分布 系统矿物学（上册），王濮，1982，第37页,离子键,共价键,金属键,分子键,2.3 成矿地球化学障概念,2.3.1 概念 别列尔曼于1968年提出了“地球化学障”的理论，强调了在短距离内环境物理化学条件截然变化对元素沉淀富集的重要意义。巴尔苏科夫1980年提出热液自混作用理论解释蚀变分带。环境的物理化学界面，如氧化还原界面、压力释放带、温度界面、pH界面、水位线、土壤温度界面等经常形成元素发生迁移或沉淀的界面。这就是地球化学障。针对成矿元素沉淀

14、界面而言就是成矿地球化学障。 2.3.2 成矿地球化学障标志 矿物学标志详见成矿作用特征标志有关内容。,2.4.1不同类型矿床流体特征,地壳中各种水的氧、氢同位素组成（Misra，2000）,2.4 流体及超临界流体,2.4.2 不同类型流体和各热液矿床关系,不同类型流体和不同各类热液矿床间的关系（Robb，2005）,2.4.3 超临界流体1概念 温度高于某个数值时，任何大的压力不能使物质由气相转为液相，此时为临界温度TC，临界温度以下气体被液化的最低压力为临界压力PC。临界点附近，流体密度、粘度、溶解度、热容量、介电常数等所有流体物性发生急剧变化。温度及压力均处于临界点以上为超临界状态。水

15、的温度和压强临界点：TC=374.3，P=22.05MPa。,2超临界流体特征液态、固态以外的新流体态密度变化：临界点水密度降低至25的0.322g/cm3。离子介电常数与温度负相关，静电引力正相关，络合物稳定迁移。很强的溶解能力，从围岩萃取成矿物质。流体密度、粘度性、溶质扩散系数变化形成层析和分离。,2.5.1 分异/分配、迁移、沉淀 1沉积：分异、迁移、沉淀 2岩浆：分配/分异、迁移、沉淀 3热液：分配、迁移、沉淀 4变质：分异、迁移、沉淀 分异：同一物相状态下两种物质分离，如岩浆分异； 分配：平衡共存两相状态下，物质在不同相态中分配关系。 金属元素在熔体和热液中分配。,2.5 成矿作用过

16、程问题,1物态形式 沉积：碎屑、胶体、分子、原子、离子 岩浆：熔体不混熔、珠滴、分子、原子、离子 热液：络合物、离子。热液 迀移距离、速度问题,2.5.2 迁移：物态、动力,2成矿物质迁移动力源（1）重力驱动：重力位能高处向低处流动（2）压力梯度驱动：压力差，深部向浅部流动（3）热力驱动：热液对流系统（4）构造应力驱动：浅部 泵吸模式；深部 断层阀模式（5）成矿流体内力驱动：流体水压作用,作用：T、P、PH、 Eh变化，成矿物质在流体中达到过饱和状态。 条件：T、P、PH、 Eh发生变化 因素：成矿地质体侵位、构造应力流体和流体，流体和围岩 方式：沉积：重力分选、胶体凝结、分子、原子、离子化合、吸附和吸收。岩浆：熔离、分凝、压滤、混合。热液：充填、交代、混合、沸腾。,2.5.3 沉淀机制,1成矿早阶段 当地质体成岩作用已经完成，实现了岩石和流体的初始分离。由于发生地质构造活动，成矿物质集聚，成矿介质温度、压力发生变化。成矿介质尚处于高温、高压、强酸、强碱条件下，成矿流体对原来的岩石矿物形成大规模交代作用，出现大量交代矿物。金属物质尚处于络合物状态尚未沉淀结晶，此时发生大规模矿物交代作用，属于成矿前期蚀变。,