关于深部找矿的探讨

关于深部找矿的探讨Ξ

张云坡,刘玉成,岳瑞芳

(内蒙古地质矿产勘查院,内蒙古呼和浩特　010010)

　　摘　要:在论述深部找矿的重要性、可能性和艰巨性的基础上,阐释了深部找矿的有关概念,对比分析了深部矿床和浅表矿床的差异,重点论述了深部探矿的4个基本问题,对加强深部找矿提出了意见和建议。

关键词:地质学;深部找矿;成矿系统;矿床分带;矿化网络;矿床示踪标志

　　中图分类号:P631　　文献标识码:A　　文章编号:1007—6921(2008)18—0091—02

1　深部找矿和深部矿床的有关概念

现有矿床及勘查文献中提到的深部找矿多指相对于浅部而言,很少作定量说明。各个国家(地区)的矿业发展历程、科技水平和市场需求以及矿种的不同,使得对探矿的深度有不同的要求和不同的理解。中国现有金属矿山的探采深度一般为300～500m,有少量的控深钻孔达1000m以下,但采矿大于1000m的只是个别。考虑到中国的矿产勘查和矿山开采技术水平,对中国大部分地区的深部找矿似可定为500m以下的深度。对老矿业基地,此深度可考虑延深到800～1000m。总的认为,深部找矿是一个相对概念,要考虑其深部是否有成矿的可能和经济、技术等多方面的因素。

1.1　深部找矿的地区和矿种

深部找矿地区没有固定的范围,视各地区的地质成矿条件、经济社会发展水平和矿业市场需求而定。它既指现有矿山的深部和外围找矿,也包括在一些有利成矿区带中对已发现矿床的深部勘查。在当今和今后一段时间内,抓紧开展对有市场需求和成矿条件的大中型危机矿山的“探边摸底”、

“攻深找盲工作有更大的现实意义。根据有关部委的要求,深部找矿应以煤、铀、铜、金、富铁、富锰、铅、锌、钨、锡、锑、钼等紧缺和优势矿种为重点(新闻办公室,2003),以尽可能找到大矿、富矿和易采选冶矿为目标。

1.2　矿床形成深度和矿床产出深度

深部矿床指现阶段产在深部的矿床,而不一定就是指在深部形成的矿床。矿床形成深度和矿床产出深度是两个概念,不能混淆。地壳和岩石圈是在不断变化的,早已生成的矿床因其所处地质环境的变化,其产出深度也会相应改变。例如,在一定深度形成的矿床,当其所在区段隆升,上部地层岩石受剥蚀时,矿床位置就会变浅甚至出露地表。相反,原生成在浅表的矿床可因后来所在区域的显著沉降,而被埋藏在深部。还有些产在稳定地块中的矿床,因成矿后缺少大的变动,其形成深度与现产出深度可大体一致。因此,深部产出矿床可包括:①原来形成在深部或很深部,现仍在深部保存的矿床(如多数岩浆矿床和高温热液矿床);②原生成在浅表,现埋藏于深部的矿床,如沉积变质矿床。明确区别矿床形成深度和矿床产出深度,有利于查明控矿条件和矿床形成后的变化历史,这对找矿和评价是很重要的。

1.3　深部矿床与浅表矿床的区别与联系

产出在深部的矿床与浅表矿床的对比见表1,这种比较只有相对意义,视矿床所在的内外动力环境和矿床类型的差异而有若干变数。深部矿床和浅表矿床的区别主要是产出深度及由此派生出的一系列差别。但同一类型的深部矿床和浅表矿床的基本成矿作用应是一致的,其产出深度的区别则是形成深度和以后地质变动的综合作用结果。

表1　深部和浅表矿床对比简表

浅表矿床深部矿床

产出深度<500～1000m>500～1000m

演变类型 a.原浅现浅;b.原浅现深 a.原深现深;b.原深现浅

原生特征保存较少、较左保存较多、较好

次生变化较明显不明显

地温、地压较小较大

成矿系统中位置较浅、较上较深、较下

找矿方法地质、化探、物探、浅表工程等地质、物探、化探、深部钻探、坑道等

矿床信息较易获得,较直观较难获得、较少,较微弱、间接多

主观因素介入程度较少较多

勘采费用较少(有些或露采)巨大

实例铜厂Cu、Au矿冬瓜山Cu矿

　　深部矿床和浅表矿床是有密切联系的,表现在:①矿床在地壳中的产出深度是可以变化的,是动态的。如前所述,原在深部可以变浅,原在浅部后来可以被深埋,深浅是相对的。②在一个区域中产出的同时代同类型的矿床中,有的产在深部,有的产在浅部,情况复杂多样。以铜陵矿集区为例,冬瓜山层控铜矿产在地下800～1000m,而同类型的铜官山层控铜矿则产在浅表。它们在形成时处于同一地质环境,因后来所处构造位置及剥蚀程度的差别而现在处于不同深度。③每种类型矿床产出深度的跨度(空间)是不同的。有的跨度较小,有的则相反。在跨度较大的一些矿床中,有的矿体产在浅部,有的产在深部;有时,一个大矿体可自地表向下延深到1000m以下,浅部探矿和深部探矿只是针对一个矿体的不同部位,如会泽麒麟厂热液型铅锌矿床、澳大利亚Parks斑岩铜矿床和Rand型Au-U砾岩型层控矿床等的单个矿体产出深度都大于1km。

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Ξ收稿日期:2008-02-18

作者简介:张云坡(1973-),男,现在内蒙古地质矿产勘查院就职,地质工程师,主要从事地质矿产勘查工作。

　总第172期　内蒙古科技与经济

2　深部找矿的地质科学问题

进行深部找矿的关键是要深入研究区域和矿区的成矿规律,重点是成矿环境、成矿系统和成矿演化,以便全面认识矿床之所以产在某一深度空间的原因及其制约因素,运用适当手段,发现深部矿床。

2.1　成矿系统发育的完整程度

按笔者理解,成矿系统是指在一定时空域中,由成矿要素、源—运—储成矿过程、成矿产物及成矿后变化等诸因素构成的成矿整体。一个发育完整的成矿系统,具有一定的时—空边界,包括三维网络空间,常能包括多个矿种和多种矿床类型。如长江中下游成矿带,其中的燕山期与岩浆热液有关的成矿系统发育就比较完整,体现了成矿的多样性和复杂性,既有Cu、Fe、Au、Ag、Pb、Zn、C o、V、Ti、P等多个矿种,又有矽卡岩型、斑岩型、脉型、角砾岩型、层控型等多种矿床类型,其形成时间自170Ma到90Ma,又分布在自武汉到上海的沿江广阔空间。

研究了解成矿系统的发育完整程度,可帮助我们建立起对研究区成矿过程和矿床类型的整体认识,在深部找矿中可起到由已知到未知、由此及彼、由浅人深、举一反三的作用。对区域成矿系统及所产生的矿床系列(组合)有了基本认识,有助于在深部找矿中寻找新类型和新矿种,从而提高找矿的成效。例如,安徽321地质队和江西赣西北地质队依据对长江中下游成矿带矿床组合“多位一体”的认识进行深部找矿,分别发现了狮子山矿田深部的冬瓜山铜矿和城门山矿床的深部层控矿体。

一个成矿系统发育完整需要多种有利因素的耦合。例如,一个热液成矿系统要发育完整,形成大型矿床,需要有超常规的热能和流体。Barnes(2002)指出,反复侵入的复式岩体能提供足够的热能以维持对流的热液系统。因此,在热液活动区中复式岩体的存在是找矿的关键性标志。国外很多重要岩浆—热液矿床就是产在这种环境中的。

2.2　成矿系统发育的深度

不同的成矿系统形成在不同的构造环境和地壳的不同深度。研究掌握各种成矿系统的发育深度(空间),有助于从宏观上把握矿床的空间分布规律,包括在垂向上的分布特征。这对于在一个区域中进行深部找矿有直接的指导作用。

根据已有的大量探矿、采矿资料,已知变质、受变质矿床多发育在中下地壳中,与幔源基性—超基性岩浆有关的成矿系统形成也较深,可在中下地壳中发生。与花岗岩类有关的成矿系统多发育在上地壳或距地表5～15km的范围内,而与陆上或海底的火山—次火山活动有关的浅表热液矿床也可延伸至地下3km左右。海陆盆地中的沉积矿床一般是近水平、延伸大的矿层,当其受到区域构造作用时可下降到地壳深处并受到明显的热动力变质改造。

不同成矿系统中矿源场、中介演化场(中介场)和储矿场等概念引用了李人澍(1996)的观点。按区域的构造层,可划分出产在古老结晶基底中的成矿系统、早古生代岩层中的成矿系统、晚古生代岩层中的成矿系统、产在中生代和新生代地层中的成矿系统等。越古老的矿床产出的局限性越大,越年轻的矿床产出的有利空间越多,尤其是产在多旋回构造的地块中的矿床。

2.3　成矿系统网络的三维结构与矿床分带

矿床分带性指矿床的物质组成、矿石组构、矿化强度(品位)、矿化类型及岩石、构造等在区域和矿床内的空间变化规律。研究阐明矿床分带特征,尤其是矿床垂直分带特征,对找寻深部矿床有重要意义。

从成矿系统观点看,成矿系统的网络性表现为系统内部各成员(矿床、矿点、围岩、构造、流体及各类矿化异常)间的有序分布和相互关联,表现为共生、过渡、复合、重叠和多通道性。作为一个网络,它有自己的内部结构和外部边界(三维的),具有比矿床分带更为广阔的内涵。在深部找矿中要着重研究矿化网络的垂向变化趋势。

以上讲的是在一次成矿作用中一个成矿系统的结构及分带性,至于由多个成矿系统叠合交织形成的网络就更加复杂,影响因素就更多。

研究矿床的垂直分带,即矿化网络由浅向深的变化趋势,包括以下主要问题:①变化内容,有矿种变化(如浅部Ag、Pb、Zn,深部Cu、Mo等);矿化类型变化(如上为脉型、细脉型,下为斑岩型及矽卡岩型等);含矿岩石变化(碎屑岩、碳酸盐岩、泥质岩等及其组合);成矿强度变化(矿石品位和矿体规模)以及由大气、地下水作用制约的氧化带深度等。②变化形式(指矿体由浅到深的变化)极为复杂多样,可概括为(矿体)连续型、断续型、多层型以及构造断开型等。③对于复杂的矿床分带还要仔细研究其成因,如顺向分带、逆向分带以及多个矿化阶段的叠加分带。要强调指出的是,每个矿床都有其形态产状特征,如再经过后来的构造变动,将更加难以辨认和测定。因此,要作详细的调研和缜密的思考判断,包括采用大比例尺立体图等精细方法,而不宜套用某种现有模式。

如何根据已知的浅表矿床信息推断其向下延伸的方向,涉及因素很多,目前尚无成熟的经验,以下几点可作参考:

3.1　利用矿床模型或勘查模型的完整性

一个完整的矿床模型,应能清楚地显示出矿床的顶部特征和根部特征(蚀变的、构造的、元素组合晕等)及整个矿床的蚀变矿化结构,作为预测深部矿体的重要标志。如斑岩铜矿模型(以矿化蚀变分带为主体)可以作为帮助深部探矿的依据,如K ala2 maszoo矿床找矿成功的实例;又如金矿脉的地化原生晕模型可帮助判断矿头、矿身、矿尾的部位,从而有助于指出找矿方向(李惠等,1998)。

3.2　构造控矿研究

构造是控制矿体向深部延伸的重要因素,大型垂直断裂及相关的角砾岩筒、岩墙等控制的矿体可深达1km以上,主要断裂与分支断裂的交点常是富矿囊的定位处。而复式褶皱的顶缘虚脱部位也是富矿石的聚集部位。一般可依据含矿断层的断距、断裂带宽度、断裂性质推测该断层的垂向深度及相应的矿体尖灭深度;同时还要注意矿化矿断层的断距、断裂带宽度、断裂性质推测该断层的垂向深度及相应的矿体尖灭深度;同时还要注意矿化系统垂向的多通道性对矿床规模及产状的控制。

除垂向构造外,不同岩层界面、不同构造层界面、不整合面、拆离和滑脱断层带及隐伏岩体接触带也应注意研究,因为这些有显著物化性质差异的临界面和突变带,常是含矿流体运移道路上的物理化学障,是深部矿体的就位场所。

深部矿床产状十分复杂,这里只是概括地加以表述。该图中的多型多层型多(下转第95页)

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・　何正斌,等・富国战略与强国战略研究———重商主义发展战略带来的启示2008年第18期

国的战略目标。但如果这些条件都不能实现,那么富国与强国目标很难实现。

当前,国际社会追求多极化的努力,可以看作是第一种办法具体实现。中国随着经济的发展,对世界市场的依赖增加了,对世界能源、原材料的需要也增加了,开始在世界寻找稳定的市场和能源、原材料供应。而单极主义力量对世界市场、能源、原材料的控制,严重威胁我国的经济发展,这种形势就在某种方面要求我国发展强大海军以保证海上航路安全,这样,建立航母舰队的必要性出现了,与之相应的制空权问题提出来了,增加国防开支以保证国家经济战略空间的愿望也表现出来。但面对强大的美国为首的单极力量,要多大的军事力量才足以与之抗衡呢?如果要达到这样的力量,中国的国民经济会不会像苏联那样在现代化实现以前就被拖垮呢为了避免重蹈覆辙,我们需要寻找途径,使军事支出成本小于海外收益。通过世界多极化来相互制衡,可能是不错的选择之一。

通过托庇某一强大军事力量,来保证国家的经济发展投资,是战后的日本以及一些较小国家的简单办法。日本战后虽然较少发展军事力量,但它受美国保护,可以放心地去发展经济,开拓世界市场,获得所需要的能源、原材料等,所以,它在战后能够迅速地发展。作为保护者的美国则通过取得政治和经济的便利获得军事保护收益。

欧盟及其北约组织属于第三种情况,这原本为应对冷战而产生的集体安全组织,在冷战结束以后,并没有解散,而且有加强的趋势,因为这是一个合西欧多国力量,共同保证军事安全的组织,军费分摊到每个国家时数目变得很小,而总和的军事力量强、效果好。

在如何处理军事开支与经济投资二者关系上,世界各国都在根据自己的实际寻找解决问题的途径。但是,所有国家均通过不同的途径来首先使自己的安全得到保证,然后才有以后的经济发展。

冷战结束以后,美国的军事开支在新的名义下,不断扩张起来。就其经济力量来说,美国不可能统治世界,但美国的行为表明它要通过军事上的绝对优势,促进经济也占绝对优势。著名的“星球大战计划”,是一个军事高科技计划,带来的却是美国在民用高科技方面的突飞猛进,带领美国率先进入信息化时代,短时间内把西欧和日本的经济远抛其后。美国发动的“反恐战争”,主要发生在中东,而中东是世界的油库,富有的中东人反恐战争开始后,资金大量流入美国。美事上变强大的同时签订的经济合同也多了,利润丰厚的军火合同不断涌来,以美国的利益原则确立的经济规则也逐渐增多。这些表明,美国进一步的强国,正在导向美国进一步富国目标。

日本似乎是一个特例,在发展初期并没有在军事方面投入很多,这一方面是因为国际影响,另一方面是由于其强国战略托庇于美国,从美国方面寻求安全保证,在此基础上进行大规模经济投资。现在,美国开始放飞日本,日本由于经济力量的强大,开始追求军事上的强大。从这一过程看,似乎日本所走的道路是先富而后强。其实日本也是先强而后富,不过这个“强”是“搭便车”,以相对较少的军事开支,换回了较大的海外利益和国内的和平安定。富裕以后,日本寻求自身军事力量的强大,只不过是想改变那种在军事上被人托管的状态,在政治上重新获得日本民族的自豪感,在经济上使日本的利益能够依靠自身的军事力量优先保证,而将托庇于美事力量的情况置于其次。

4　结论

通过以上的分析,我们可以得到这样的结论,要富国先要强国的战略路线,自重商主义时期到今天,几乎没有什么改变,如果说有改变,也只是强国方式、强国途径有所改变。有人以为,在经济全球化的今天,共同利益大于分歧和利益冲突。但在今天,重商主义时期提出的“零和游戏”的理论依据并没有减少,还增加了类似“反恐”这样的新因素。而所谓“文明冲突”,也只不过是“零和理论”的另一方面表现。因此,在现代国际社会,虽然分工互利的时代已经开始,但要富国仍然先要强国。

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[5]　何正斌.经济学300年[M].长沙:湖南科学技

术出版社,2000.

(上接第92页)　　表现为高硫的浅成低温矿床和深部斑岩铜矿床的套叠(Telescoping),这在很多地区是常见的。另外,矿床由浅到深的变化,除表现在形态产状上外,在成矿元素、蚀变等方面也有变化,如著名的芒特艾矿床在浅部以铅锌矿为主,到约1500m的深度处则以铜矿石为主。

4　结语及建议

当前在中国中东部广大地区,已逐步进入深部找矿的新阶段。深部找矿的经济和社会意义重大,同时也是发展成矿学和矿产勘查学的一个良好机遇,希望同行专家多加关注。近期内可先制定工作规划,坚持产、学、研相结合的调查研究路线,深入解剖代表性矿山,充分收集、整理、分析已有的大量地矿资料,研究矿床成因和就位机制,阐明矿化网络,建立深部找矿的勘查模型,并以工程查证,以期找到深部矿体。

深部找矿既要有系统观和整体观,又要精细观测,见微知著。既要通过类比从已知到未知,寻找与已知矿床类型类似和同类的矿床,又要善于求异创新,注意那些与已知矿床类型不同的新矿床类型和新矿种,以及相应的新的成矿环境(翟裕生,2003)。

鉴于深部找矿是一项有战略意义的重大科技工程,建议有关部门尽早支持立项研究。

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