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1、金属矿产找矿预测理论与方法 研究纲要说明 叶天竺 2012 年 11月11日,一、概述 二、成矿作用基本问题 三、成矿预测方法理论框架 四、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 找矿预测基本思路 1.3 工作安排,一、概 述,1.1 矿产预测类别 目的分类：统计预测/找矿预测 成果分类：定性预测/定量预测 比例尺分类：区域预测/矿床预测 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。,1.1.1 区域矿产预测 比例尺：1:5万-1:25万 目的：提交找矿
2、远景区，为部署矿产勘查 提供依据。 方法：应用地球物理、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，矿区矿产预测。 目的：部署探矿工程，揭露矿体位置。 方法：总结成矿规律，提出找矿思路，开展大比例尺。 地、物、化工作，提出工程部署方案。 矿床预测/矿区矿产预测/大比例尺矿产预测可统称深部找矿预测。 三位一体找矿预测方法,1.1.3 地质预测、综合信息、综合手段,地质预测：以地质成矿特征研究为主的预测方法。 综合信息：物探、化探、遥感、自然重砂等显示的地质矿产信息。 矿产预
3、测：成矿地质特征研究结合综合信息应用。 综合方法：在矿产找矿、勘查过程中采用地质、物探、化探等综合方法。 矿产预测方法：单一法、综合法两类。,（1）地质模型,通过成矿特征研究，建立全面反映矿体赋存位置的成矿地质作用、成矿构造、成矿作用特征标志的空间模型，称为矿产预测地质模型。 针对找矿预测需要，建立成矿地质体、成矿结构面、成矿作用特征标志为主要内容的地质模型，为矿产预测服务。,（2）综合手段、综合信息,在同一空间范围内通过物探、化探、遥感、自然重砂、地质填图、矿产勘查等专业的地质工作获取的相关信息，经过综合研究、转换为揭示矿体空间位置的信息。 开展工作的各种专业探矿工作，称为综合手段，获得的信
4、息称为综合信息。地质模型，在综合信息解释成果基础上构建，在地质模型指导下采用综合手段进行找矿预测。,1.2 研究思路,研究成矿作用机理，甄别成矿地质现象，解决地质找矿标志的不确定性。 1. 研究途径 2. 基本思路 3. 技术路线 4. 工作安排,1.2.1 成矿作用机理研究途径,（1）截取成矿物质集聚迁移到矿床所在位置后成矿物质从流体状态转变为成矿结构面中固体矿物的短暂过程。 （2）通过元素地球化学原理逻辑推理，在复杂纷繁的地质现象中排除指示标志的不确定性。 （3）理论基础：地球化学、矿床地球化学、矿物学、矿床学、矿田构造学、区域地质学、找矿勘查学。,1.2.2 基本思路,成矿作用的本质：成
5、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,（1）内因：元素地球化学特征, 元素地球化学亲和性和地球化学分类 元素电负性和成键规律 离子的性质和行为：离子半径、配位法 则、离子电位 晶体场理论 元素的迁移和沉淀理论,（2）外因 成矿物质迁移沉淀的物理化学基本要素 温度、压力、酸碱度、氧化还原电位、溶质浓度五要素（引起成矿物质浓度变化的地球化学动力学过程十分复杂，暂不讨论）。 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。 决定地质作用存在
6、形式： 大地构造背景、地壳块体、离散、聚合、碰撞、造山。 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。,1.2.3 研究思路实现途径： （1）成矿作用地球化学分类： 按照元素迁移沉淀的基本要素条件分类： 95%以上为水：采用软硬酸碱理论 95%以上为岩浆：采用岩浆分异理论 （2）矿床成因分类： 按地质作用划分大类：沉积、火山、侵入、变质、大型变形、复合六类 按大地构造背景划分亚类：（或者基底、区域） （3） 构建“三位一体”找矿预测地质模型： 以成矿地质体概念作为找矿预测方法基础 以元素地球化学特征作为成矿作用特征标志依据 以成矿结构面特征确定成矿空间位置,1.3 技术路线
7、（1）按照矿床地质事实的概率统计 （2）按照微观测试数据验证（反演） （3）按照实验室矿物学实验数据论证（正演） 收集： 国内外矿床学研究数据 国内外矿物学实验数据 国内外区域成矿规律研究资料,1.4 工作安排 1.4.1 2013年完成提交初步研究成果 编写固体矿产找矿预测理论方法第一版 1.4.2 2015年提交深化研究成果 编写第二版 1.4.3 各矿床类型出版专著 自行安排 2013-2015年第一阶段 2015-2020年第二阶段,2.1 成矿作用类别问题 2.2 成矿作用机制问题 2.3 成矿地球化学障 2.4 双阶段成矿过程 2.5 成矿物质迁移沉淀的动力学机制 2.6 超临界流
8、体问题 2.7 成矿速度问题 2.8 成矿期次和成矿阶段问题 2.9 成矿深度问题 2.10 成矿物质来源问题 2.11 成矿元素分带问题 2.12 矿床分类问题,二、成矿作用基本问题,2.1 成矿作用地球化学类别问题,水流体成矿作用：（水占95%）沉积、风化、岩浆 期后热液、火山喷发沉积、变质 占矿床80 岩浆成矿作用：（岩浆占95% ）结晶分凝、熔离、 微量元素 占矿床20,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 岩浆成矿作用： 超基性岩浆结晶分异理论 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,2.2 成矿作用机制问题,地质作用成
9、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 流体成矿作用特征标志研究,（1）地质作用成矿 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。 成矿作用的产物是矿体，地质作用的实物载体是地质体。 矿体和地质体存在时间、空间、物质、动力的关系。,（2）界面成矿,成矿作用发生在地球物质的各种界面上。 岩性界面：包括全部地球物质界面； 构造界面：包括全部地球物质隐性或显性破裂面 物理化学转换界面：包括温度、压力、酸碱度、氧化还原条件等。,成矿作用是指成矿
10、物质溶解、迁移、集聚、沉淀过程。 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。 两个要点： 一是过程突变。因此，成矿年龄可以实际测定； 二是成矿物质完成集聚以后经历了流体态和固体态两个阶段。,（3）物理化学条件突变成矿,（4）流体成矿作用 水流体成矿作用： 成矿流体是成矿物质运移、富集的载体，流体成分以水为主，此外还有各类元素。水源以岩浆水和天水两类，流体物态分气液两种，以液含气混合态为主。流体成矿作用是成矿物质通过流体溶解、迁移和富集、沉淀，这是两个完全不同物理化学条件下的作用过程。 岩浆流体成矿作用 硅酸
11、盐熔融体系地球化学基本理论。,2.3 成矿地球化学障 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。针对成矿元素沉淀界面而言就是成矿地球化学障。,2.3.2成矿地球化学障类型,（1）酸碱地球化学障：指水流体成矿作用中由酸性和碱性环境相转换引起成矿物质沉淀的“界面”。 （2）氧化还原地球化学障：指水流体成矿作用中氧化向
12、还原转换引起成矿物质沉淀的“界面”。 （3）降温减压突变界面：各种构造界面。,2.4.1第一阶段 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、强碱或强氧化条件下，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。成矿物质尚处于络合物状态时的蚀变，此时属于成矿前期蚀变。,2.4 双阶段成矿过程,2.4.2 第二阶段 成矿介质在地质作用过程中转变为低温、低压、近中性或还原条件时，成矿物质沉淀结晶就位，同时又形成新的脉石交代矿物。此时属于成矿物质卸载阶段的蚀变。因此矿床周围出现了两套交代作用。一是
13、显示成矿物质处于流体中络合物状态；二是成矿物质结晶沉淀就位。两个阶段实际上在时间上是连续、过渡的。在空间上受各种界面控制。交代矿物的分布呈渐变过渡或交替叠加过渡。,2.5.1 成矿物质迁移 （1）流体迁移的动力学原理 减压降温？地表和深部？封闭和开放？ （2）流体迁移形式 渗滤作用，是否存在导流构造？ 2.5.2 成矿物质集聚 （1）不同地质作用集聚机制：内生，外生、扩散和集聚 （2）地质作用驱动要素、浓度变化要素、物理化学变化要素,2.5 成矿物质迁移沉淀的动力学机制,2.5.3 成矿物质沉淀形式 交代作用，充填作用 2.5.4 成矿构造研究基本问题 （1）成矿流体聚集动力源问题？ （2）是
14、否存在“导矿”构造问题？ （3）脉状成矿集聚机制问题 （4）盆地边缘成矿集聚机制问题， 内生成矿接触带集聚机制问题 （5）火山成矿集聚机制问题 （6）沉积变质成矿集聚机制问题,2.6 超临界流体 岩浆热液、变质流体、地幔流体、海底火山热液流体都是超临界流体（水的临界参数tc=374，Pc=22.4MPa） 超临界流体具有3个特点： （1）流体中水气不分为混合态； （2）水的质量可以由常温的1g/cm3减小到近岩浆条件下的0.01g/cm3； （3）流体中携带大量络合剂、挥发份，可以萃取所通过岩石中的离子，改变流体的物理化学条件。这是一个使流体发生酸碱度变换时地球化学界面。顺层产出的大型矿床，往
15、往和此类硅钙面相关。 高位侵入体成矿问题？,2.7 成矿速度问题,2.7.1 收集现代成矿速度实际资料 2.7.2 不同地质作用的成矿速度 2.7.3 成矿速度的找矿意义 成矿速度问题研究较少，本次研究仅仅作为探索。,陈骏等（2004） 环太平洋斑岩铜矿不到1Ma，日本和塞浦路斯块状硫化物矿床不超过M1000a。 层控矿床和某些超大型矿床一般不超过M1Ma 总体来讲，在地质历史时期成矿速度比较短暂 范洪瑞老师提供据巴布亚新几内亚Lihir岛Ladolam金矿床，凯文.李研究热卤水中金含量15ppb，获得24kg/年，金通量估算55000年形成1300吨金矿床。,2.8 成矿期次和成矿阶段问题,
16、2.8.1 概念 成矿期：若干种成矿物质在同一成矿地质作用下，由迁移到沉淀的完整过程，称为一个成矿期。其矿物形成的年龄可以实测。 成矿阶段：同一成矿期内，若干种成矿物质形成的先后沉淀过程，称为成矿阶段，其矿物形成的生成顺序是可以鉴测的。 一般一个成矿期包括若干成矿阶段。,2.8.2 多期成矿问题 （1）“层控”矿床成矿期次问题。 （2）内生热液成矿作用如何识别多期热液 成矿作用？ （3）多期侵入体和多期成矿问题？ 例如：钨铜伴生成矿问题 （4）同一矿床不同构造旋回叠加成矿存在吗？,关于“继承性聚矿空间理论”：认为某些空间多次聚矿的现象十分普遍。 前苏联D.B.龙德克维斯特（1983）提出矿化发展继承性原则，认为继承性不仅限于一次成矿作用内，也可以发生在几千万年、几亿年多次成矿之间，即“热点假说问题”。 这些问题要有成矿年龄、大地构造演化的实证。,2.8.3 成
