zealer fix换电池 知乎:sedex矿床勘查方法

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sedex矿床勘查方法

(2009-10-13 23:52:49)一、成矿预测与矿产勘查的基本理论

    (一) SEDEX型铅-锌矿床成矿与定位规律

    从全球和我国对SEDEX型铅-锌矿床研究进展看,SEDEX型铅-锌矿床成矿与定位规律可归纳总结如下6个基本方面:

(1) SEDEX型铅-锌矿床形成于大陆裂谷、弧后裂谷和伸展盆地的中部或边部次级沉积盆地和同生断裂附近(Large,1980,1983;KcGay,1991;Derrick,1996;方维萱,1999a;朱上庆等,2000)

该类矿床形成于大陆伸展体制或总体大陆挤压体制下的局部伸展背景中。沉积盆地的构造动力学类型主要有:裂陷盆地、走滑-拉分盆地、断陷盆地,多具有区域基底-沉积盆地充填地层体-后期改造与岩石地层等组成的“三层式”构造-岩石地层结构,区域基底岩石多富集Pb-Zn等成矿物质,并具有成矿物质可活化的矿源层特点。这些特征是战略靶区优选宏观标志和成矿区带优选的宏观依据。

(2) 沉积盆地是SEDEX型铅-锌矿床的主要定位构造,其主要特征是沉积盆地具有明显地分级(Large;1980,1983;KcClay,1991;方维萱等,1999a)

一级沉积盆地常控制着SEDEX型铅锌成矿带和多个大型-超大型SEDEX型铅-锌矿床集中区;二级沉积盆地控制着大型-超大型金属矿床集中区中SEDEX型铅-锌矿床的矿床分带,三级热水沉积成矿盆地是大型-超大型矿床的定位空间,其内部常被低序次同生断裂分割、盆地基底隆起或生物(点)礁隆分隔,有些地区常发育多个四级热水洼地,它们是热水沉积矿床和热水沉积岩相的沉积容纳空间。因此,划分沉积盆地分级特征并圈定三级热水沉积成矿盆地或四级热水洼地是缩小成矿靶区有效途径。

(3) 同生断裂(或称同沉积断层)不但是成矿-成盆的主控因素和热水运移的构造通道(Large,1980;KcCI~,1991;翟裕生,1997;方维萱等,200la、b),而且也是岩石圈深部和大陆表壳相互作用和耦合的序参量

如在泥盆纪,由于扬子陆块俯冲的远程效应,秦岭微板块内及其两侧发育着3个不同的地幔-地壳对流体系,深部岩石圈缓慢地近南北向收缩,浅部发生了伸展裂陷形成沉积盆地-海山(岛)构造,这种秦岭型伸展构造主要是由地幔-地壳对流体系所形成。因近南北向远程俯冲及岩石圈收缩与地壳下降流和地幔上升流的相互耦合,导生了沉积盆地系中发育NE向、NW向、SN向和EW向的网状同生断裂系统,为热水从地壳大规模排出,上升进入次级沉积盆地提供了构造通道。热水喷溢进入沉积盆地常为低序次同生断裂(NE向、NW向及SN向),而高序次同生断裂(EW向及SN向)为成盆主控因素(方维萱等,200la,b)。因此,追迹和发现高序次同生断裂是圈定沉积盆地空间位置的关键,追迹和发现低序次同生断裂是寻找SEDEX型铅-锌矿床深部勘查和勘探目标的有效途径之一。

(4) 热水沉积岩相发育齐全,分异良好,它们是形成SEDEX型铅-锌矿床赋矿岩石建造和岩相组合(方维萱等,2000a、b,2001c、d)

如厂坝一李家沟超大型铅-锌矿床内及银硐子一大西沟超大型矿集区中(银硐子超大型银多金属矿床、大西沟大型菱铁矿床、中型重晶石矿床),发育热水沉积岩相的亚相有重晶石岩亚相、硅质岩亚相、钠长石岩亚相、电气石钠长石似碧玉岩亚相、镁铁碳酸盐岩亚相(包括菱铁矿岩、铁白云岩、硅质菱铁矿铁白云岩等)和铁绿泥石岩亚相等,反映了古热水场的地球化学类型较为复杂,是多组分复杂的热水体系(方维萱,1999d)。在物质组成上,SEDEX型铅-锌矿床常有直接赋存于热水沉积岩相之中,有些热水沉积岩相本身就是矿床中矿石的组成部分(如重晶石岩亚相、硫化物岩、菱铁矿岩等);热水沉积岩相在SEDEX型铅-锌矿床的赋矿地层具有惟一性和不可分割性,也是沉积盆地内十分重要的沉积体系和地层充填体组成部分,热水沉积岩相的亚相和微相类型划分、特征和判别的地质地球化学依据和标准是成矿预测的核心内容之一。合理划分热水沉积岩相的亚相和微相类型有助于确定同生断裂(或称同沉积断层)的空间位置、进行三级热水沉积成矿盆地或四级热水洼地的空间结构精细描述和成矿预测。

(5) 多组分、多因素及多过程流体成矿作用地球化学动力学形成不同类型的矿石建造组合

多组分耦合的热水场空间拓扑结构是超大型金属矿床所特有的,也是主要的勘探目标区。热水成岩成矿作用常具有突发性,若热水沉积成矿盆地中有先存的成矿流体,后继喷溢进入的热水因具有不同成分、性态,形成混合热水(或与正常沉积混合)的非平衡体系。在不同成分、性状热水混合体系的边界协同学约束条件下,两类热水场(A2、A2)形成的热水混合体系的空间拓扑结构为:

    并型热水场:两类热(A1、A2)沿同一同生断裂喷溢进入热水盆地,Al类热水和A2类热水两个集合包含着相同点,记作A1=A2,即为点集式(热泉型)。并型热水场形成上为层状矿体,下为网脉状矿体的多组分耦合空间结构,发育在热水喷溢通道内(同生断裂)是主矿体的赋存空间,常可能与上部层状矿体的走向有斜交。

    交型热水场:若A1类和A2类热水分别以点集式或线集式喷溢而进入同一热水沉积成矿盆地,它是两类热水场波及的范围总和,Al和A2类热水场两个集合共同所包含点的集合为交型热水场。它是不同性态、成分热水混合体系的多组分、多重耦合空间域拓扑结构。交型热水场常位于并型热水场之上或旁侧,若为线集式喷溢(沿同生断裂带),常在同生断裂一侧矿体的厚度迅速增大,品位突然升高,向同生断裂的另一侧(上升盘)突然减薄尖灭,甚至缺失热水沉积岩相。一般地,沿矿层走向至同生断裂带附近,矿层的倾角亦变陡,或发育在两个背斜之间的向斜构造中。

    在岩石-矿石组构学上和矿石建造组合上,它们在平面和剖面上具有连续变化或突变规律,调查某矿点这种规律或借鉴已知矿床规律,对于矿点评价和详查勘探工作都具有一定的参考价值。对于点集式空间拓扑结构的热水场,形成了从矿体中心向两侧同时层位发育明显的纵向热水沉积岩相及成矿分带,流体通量动量方程服从高斯分布(如重晶石矿层)。而线集式空间拓扑结构的热水场是典型单一成分热水层流体系,常形成厚大而稳定的高品位层状矿体,两种热水流体动力学机制形成了良好的热水沉积岩相的微相及岩石组合带现象。面集式空间拓扑结构的热水场中各类热水沉积岩相发育齐全,分异良好,表现为三级盆地或四级热水洼地(热卤水池)聚沉在SEDEX型铅-锌矿床,发育F-As-Sb-Ba-CO2-Fe-B组合的异常是寻找超大型矿床的流体地球化学重要标志。不同成分、性状的热水混合体系中,多因素成矿作用地球化学动力学,如温度(T)、压力(P)、酸碱性(Eh-pH)、物质化学位(Mi)等的耦合是普遍存在的,这也是触发非平衡热水混合体系失稳,引发矿质大规模骤沉的地球化学机理。多过程耦合是超大型矿床形成的重要地球化学机理,从热水混合地球化学流体动力学角度看,热水混合流体动力学过程有热水喷溢逐渐衰减的阻尼型(U=Y-et,如大西沟菱铁矿层垂向热水流体通量动量剖面结构)、反阻型(U= Yet,如大西沟重晶石矿层剖面结构)、高斯型(钠长似碧玉岩二维垂向剖面)和两种不同成分、性状的热水边界层双扩散体系型(如硅质岩亚相中,夹含铜硅质铁白云岩-铁白云岩)等四种不同流体动力学过程。

    矿石建造类型及其在岩石-矿石组构学的空间变化规律研究和总结有助于在详查评价和勘探过程中矿体定位预测。

(6) SEDEX型铅-锌矿床的矿床组合类型

有(铜)银铅锌型(澳大利亚BrokenHill型、世纪、Cannington等)、菱铁矿-重晶石-银-铜-铅-锌矿床组合型(陕西银硐子一大西沟)、含银-铅-锌矿床型(甘肃厂坝-李家沟、陕西铅硐山等)、天青石-石膏-镉-铅-锌矿床组合型(云南金顶)等5中典型矿床组合类型。从热水喷口中心,成矿分带为铜→铅锌→锌→菱铁矿→重晶石→ (锰矿化)。  (二)SEDEX型铅-锌矿床的成矿预测方法

    SEDEX型铅-锌矿床的地质勘查阶段可划分为4个主要阶段,即:预查选区、概查找矿、详查评价与矿床勘探,因各阶段的地质任务与勘查目标不同,成矿预测的方法、预测目标具有差异,其特点如下:

第一阶段:预查选区中成矿预测目的主要为圈定有利成矿区(带)。

    (1)综合编图,初步确定野外调研区。对已有地质-物探-化探(1:20万~1:50万)资料总结分析,并与已知SEDEX型铅-锌矿床的地质特征进行对比分析,采用经验类比法、地质-地球物理法、地质-地球化学和遥感地质解译等方法,综合确定具有寻找该类矿床可能前提地质条件的预选地区。

    (2)野外路线地质观测与宏观选区。对所选的预选地区进行野外路线地质观测,已穿越路线地质法为主,对区域地层进行清理,并建立地层格架,划分岩石-构造层;局部结合追索路线地质法,初步调查岩石建造类型及其特征;对区内矿点进行初步踏查,了解矿石建造类型,寻找热水沉积岩,并进行沉积学研究。通过上述工作,初步确定勘查区形成的大地构造特征,基本了解伸展构造类型、热水沉积岩和建造类型特征,确定沉积盆地分布的大致范围和进一步地质勘查技术方案。

    前人对沉积盆地已有明确的定义和范畴(M1dl,1990;陆克政等,2001),从沉积盆地-造山带(古陆块)-金属矿床三者之间关系角度,沉积盆地的概念可理解为:

    ①在地质历史时期,在盆状的古地理空间单元中具有相应的沉积中心和沉降中心,堆积沉积物一般厚度超过1000m以上;

    ②这种单元的周缘古陆(块)或水下隆起成为它的蚀源岩区和物源区,这种岩石圈负向构造单元(沉积盆地)和正向构造单元(造山带或古陆块等)在地质历史时期相互耦合和转化。

    ③现今沉积盆地具有特定的沉积物层序、沉积相和沉积体系,而现今大陆上地质历史时期的沉积盆地多已经过构造变形,但通过“将今论古”的研究,能够恢复和重建原型盆地及其盆地动力学。如秦岭微板块曾控制泥盆纪陆表海域、沉积体系和沉积盆地(张国伟等,2001),而该海域并不是前人(祁思敬等,1993a,b;薛春纪,1997)所谓的一级沉积盆地,而是秦岭造山带晚古生代伸展构造域,该伸展构造域主要有同生断裂、剥离断层、陆表海域中的地堑-地垒式的盆-岛构造;褶叠层、分层剪切流变构造、滑塌同沉积构造、阶梯状同生断层等一系列伸展构造样式(方维萱等,200la)。在秦岭泥盆纪陆表海域中,一系列盆地-岛屿构造(图11-2-1)从南到北依次为勉略裂谷盆地一旬阳一留坝晚古生代隆起带一旬阳、镇安半地堑式沉积盆地一小磨岭、陡岭、佛坪、白水江海岛(垂向基底隆起)一柞山断陷盆地一商丹带中黑河弧前盆地一北秦岭古陆;从西到东为西成拉分盆地一白水江海岛(垂向基底隆起)一凤太拉分盆地一佛坪海岛(垂向基底隆起)一板沙拉分盆地一小磨岭海岛(垂向基底隆起)一柞山断陷盆地一陡岭海岛(垂向基底隆起)一淅川沉积盆地一武当海岛(垂向基底隆起)(方维萱等,200la)。沉积盆地与垂向基底隆起的大陆动力学如图11-2-2所示。这些沉积盆地从70年代起,一直是地质找矿的活跃地区,在今后仍是地质勘查投资的重点地区。

 

      

 

第二阶段:概查找矿中成矿预测目的主要为圈定成矿远景区。

    对宏观选区优选出的地区开展1:5万比例尺的地球化学普查工作(水系沉积物或土壤地球化学普查)和遥感地质普查工作,开展异常查证和遥感地质地面调查;对于重要地区也可直接开展1:5万比例尺地质调查,同时采用同比例尺的地球化学普查工作配合,进行成矿预测,缩小找矿靶区,圈定成矿远景区带。

    调查和研究区域伸展构造样式、圈定和发现三级热水沉积成矿盆地是成矿预测中主要关键问题。在1:5万地质测量成果基础上,采用沉积盆地分析、岩相古地理填图、浅层反射地震和矿点检查等方法可有效的缩小勘查目标。

    沉积盆地分析和圈定成矿远景区是成矿预测的核心内容。如在秦岭凤太泥盆纪一级拉分盆地中,西河近南北向同生断裂将其分割为东北部太白二级盆地及西部凤县二级沉积盆地,银母寺一八卦庙一八方山拉分式三级构造热水沉积盆地位于凤县二级沉积盆地的东北边缘上,铅硐山一双石铺三级构造热水沉积盆地位于风县二级沉积盆地的西部边缘上,它们之间为苇子坪碳酸盐岩台地相和生物滩(礁)相所分隔(图11-2-3)。

 

图11-2-2  秦岭泥盆纪沉积泥盆地及深部动力学背景示意图

1.碎屑岩;2.碳酸盐岩;3.火山岩;4.深变质岩;5.(同生)断层及运动方向;6.热流柱及运动方向;7.粗碎屑岩(杂砾岩及含砾杂砂岩)

 

    近年来,沉积盆地分析理论已逐渐完善成熟,在石油天然气勘探中发挥了重要作用,国外在寻找SEDEX型铅-锌矿床中,沉积盆地分析是重要的地质勘查方法之一,并取得了一系列新成果,我国在应用沉积盆地分析方法进行SEDEX型铅-锌矿床勘查尚处于起步阶段,但该方法在我国今后寻找SEDEX型铅-锌矿床具有广阔的应用前景,该方法主要特点如下:

    1.基本原则

    (1)资料收集、数据采集与综合分析:对于区内地质要素、区内和全球可对比的已知矿床(点)进行三维空间的资料收集整理,若有条件时,可进行标准化数据人工采集/计算机自动化采集,建立综合数据库和图形库。在矿床勘探层次上总结已有的规律,建立矿床范围内的盆地分析模型,一般可以建立三级热水沉积盆地-热水沉积矿床的构造-沉积容纳空间模型。对勘查区外围及深部开展必要的地质-地球物理-地球化学工作,完成资料收集-数据采集、综合分析与建模工作。

    (2)典型解剖与全局观念:进行热水沉积成矿盆地分析与研究,不但要对已知的三级盆地进行典型解剖,同时还要将三级热水沉积成矿盆地放在整个一级盆地中和伸展构造域研究,树立全局观念,进行已知矿区外围预测。从整个成矿区带的区域上研究一级沉积盆地,进行新区预测。

    (3)组织多学科、高层次的研究和矿产勘查人员协同工作:人员素质高,可能做到勘查经济效益的最大化。热水沉积成矿盆地分析涉及的学科有沉积学、矿床学、构造地质学、矿物岩石学、沉积盆地分析、地球化学、地球物理勘探及计算机技术。

    2,基本原理、方法、地质勘查和研究提纲

    (1)基本原理:以现代大陆板块构造理论和流体地质作用为指导,以山-盆转换和耦合及大陆构造作用为学术思路,合理运用沉积盆地分析的方法技术和基本理论。以沉积盆地为整体研究对象,以构造-沉积-热水成矿为线索,以“热水沉积岩相与沉积盆地”为核心,将“热水沉积岩相与沉积盆地”作为大陆造山带演化过程中一个特定的构造成矿单元,从岩石圈地幔尺度进行系统剖析和研究。通过地层分析恢复沉积盆地埋藏史;通过沉积-同生构造分析恢复控盆-导矿同生断裂格局与演化史;通过沉积体系分析恢复沉积充填史;通过热水沉积岩相研究重建恢复热水沉积成矿盆地空间几何学特征;通过盆-山耦合与转换、盆地改造变形-热叠加再造研究恢复成岩成矿演化史,重建盆地的构造古地理与原型盆地恢复。

 

图11-2-3  秦岭风太泥盆纪一级拉分盆地的盆地分级示意图

1.古陆块边缘;2.三级盆地;3.古海底隆起;4.推测同生断裂;5.构造应力场及运动方向;

SBl为铅硐山-双石铺三级复合断陷型热水沉积成矿盆地;SB2为银母寺一八卦庙一八方山三级拉分式热水沉积成矿盆地;SB3为双王三级拉分式热水台盆;SB4为老铁厂三级单断型热水台盆;F1为商丹断裂带(西段);F2为礼县一风县一风镇一山阳同生断裂带(中段);F3为酒奠梁-镇安一板岩镇同生断裂带(西段);F4为留坝剥离断层[中泥盆统古道岭组上岩段等厚线据杨锦源(1995)]

 

(2)基本方法:

    ①点、线、面结合:选定具有代表性的三级热水沉积盆地进行详细的解剖研究。

    ②多学科、综合方法:对于热水沉积岩相、热水沉积岩及成岩成矿作用等方面研究,采用多学科综合方法,包括构造地质学、沉积盆地分析、沉积学、矿物岩石学、地球化学等。

    ③系统综合分析:在流体成岩成矿系统研究方面,进行构造-流体-成岩成矿作用的系统综合分析,研究总结流体成矿系统,重建古流体场,总结构造-流体-成矿作用示踪标志。

    ④综合信息成矿预测:在上述研究基础上,总结、提出综合信息成矿标志,建立综合信息成矿预测系统,进行成矿预测。

    ⑤采用计算机的数据库、图形图像库等可视化技术进行地质-地球化学-地球物理综合方法模拟和分析热水沉积成矿盆地。

(3)勘查和研究提纲:

    ①沉积盆地的形成、发展、演化及成矿特征。沉积盆地的基底岩石组成与特征、矿源层地球化学特点;盆地沉积体系和沉积充填史;盆地后期构造变形和热演化史;沉积盆地的分级与一级盆地特征、原型盆地恢复;热水沉积成矿盆地的分类及成矿特征。一级沉积盆地的面积一般在100kin2(Sangster,1999)~数百km2(方维萱,1999a),沉积充填地层体厚度多在1000m以上。二级沉积盆地的面积一般在数十km2~小于100km2,三级沉积盆地的面积一般小于20km2(方维萱,1999a)。

    ②三级热水沉积盆地空间几何结构及成矿特征(图11-2-4)。三级沉积盆地(四热水洼地)的发育特点、形态及容矿特征是热水沉积矿体和热水沉积岩相的容纳空间和重点研究内容,通过

栅状剖面图、地层柱状对比图和构造-热水沉积岩相等编图可以有效进行研究总结(方维萱等,1999a,2001c)。

    ③依据热水沉积岩相的岩石组成、岩石化学、含矿特征、亚相、微相分类及特征研究,划分沉积体系、热水沉积体系和构造-热水沉积岩相,进行沉积盆地古地理重建和原型盆地恢复(方维萱等,2000a、b,2001c、d)。按其成岩成矿方式、岩石组合(沉积建造)、矿石建造-地球化学动力学因素不同,热水沉积岩相可划分为两种亚相系列及其相应的微相(方维萱等,2001d),在沉积盆地分析中,它们是建立热水沉积盆地中地层格架的构造岩石地层单位的组成单元,因为在热水沉积盆地地层充填体中,热水沉积体系是以来自盆地下伏地层为主的特殊沉积体系。从热水沉积岩相的亚相、微相及其同生沉积相的研究可以恢复重建三级构造热水沉积成矿盆地的构造古地理环境(图11-2-5)。

    第三阶段:普查找矿中成矿预测核心为矿体定位预测,目的为指导探矿工程设计,提高探矿工程的见矿率。

    重点开展矿点评价和物化探异常评价、区域地质调查、沉积盆地分析等项工作。区域地质调查(1:5万)围绕已知矿化带(点)和物化探异常带(群)开展工作,并覆盖更大的有利地质背景区和基底地层区。物化探异常评价中,物化探异常评价的基本比例尺为1:2.5万,物理点位密度控制在40--80个物理点/km2,实际物理点位密度视具体地质特征和工作需要确定。在矿点评价中,矿化带采用槽探工程间距为200~400m,地表矿体槽探工程间距加密到50~100m;钻孔勘探线工程间距为400~600m,并辅以手坑控制近地表的矿体产状和形态特征。对矿体露头、坑道或钻孔进行方位充电测量和电测深工作,预测矿体产状和深部变化规律。对地表和深部探矿工程开展工程地球化学测量工作,采样点距一般为5~10m,矿(化)体上采样点距一般为2.5m左右。

    开展井-坑-地方式的充电方位地球物理测量和地球化学测量,预测矿体深部空间位置。采用热水沉积岩相的亚相-微相和构造-热水沉积岩相栅状剖面图等方法可有助于矿体定位预测,指导探矿工程设计,提高探矿工程的见矿率。但热水沉积岩相必须进行整体性研究,确定宏观特征后编制热水沉积岩相的亚相和微相的精细结构填图(图11-2-5)。刻意力争区分正常沉积与热水沉积之间的差别会走向误区,因为热水沉积岩向正常沉积岩之间是过渡性界面,采用岩相学中亚相和微相分析和填图进行热水沉积岩相确定亚相和微相界面是可行的途径之一;即使在陆相热水喷流沉积中也是具有类似特点。如王京彬(1990)认为云南兰坪金顶铅-锌矿床四种热水沉积岩为微晶白云岩、天青石岩、硬石膏岩和赤铁矿岩;王江海等(1998)认为同生构造作用诱发的液化砂流在成岩成矿过程中具有重要作用,据此和地质现象建立了金顶铅-锌矿床的陆相热水喷流成矿模式。湖相正常蒸发作用和沉积物软泥-砂体的扰动和再沉积与热水沉积作用同属统一的成岩成矿过程,热水喷口的角砾岩相、含矿砂岩相(热水沉积和沉积物软泥-砂体的扰动和再沉积)、盐湖化学沉积相(包括微晶白云岩、天青石岩、硬石膏岩和赤铁矿岩等热水沉积岩)等同属热水沉积盆地中的沉积体系。

    在该阶段工作结束前,对已获成矿进行系统总结,建立初步的某区SEDEX型铅-锌矿床勘查模式(主要为有效方法组合),进行沉积盆地分析工作。计算和预测某区SEDEX型铅-锌矿点的资源量(333十334)。

    第四阶段:详查评价中成矿预测核心为矿体三维空间形态模拟分析、矿体空间位置描述与隐伏矿体预测,目的为提高地勘资金的投资收益率。

    重点对已发现的地表矿(化)体的规模进行圈定,寻找和发现新矿体和隐伏矿体。采用100~200m槽探间距和钻孔勘探线间距对重要矿化带进行系统控制,采用200~400m槽探间距和钻孔勘探线间距对外围矿化带进行框架控制;坑道初步控制地表浅部矿体产状和形态特征。

 

 

图11-2-4  风太泥盆纪三级盆地中构造-热水沉积岩相时空分布与演化示意图

1.含砾砂岩;2.泥质粉砂岩;3.含碳生物灰岩;4。生物(礁)灰岩,a为热水同生交代微相;5.铁白云质灰岩;6.硅化铁白云石化生物灰岩;7.硅质灰岩,b为热水混合同生沉积微相;8.铁白云质硅质岩;9.硅质铁白云岩;10.硫化物岩微相(含矿硅质铁白云岩-含矿菱铁矿铁白云岩),c为热水同生沉积微相;11.硅质岩;12.铁白云质泥岩(千枚岩)-铁白云岩,d为热水液压致裂微相;13.含矿硅质角砾岩-含矿硅质铁白云石角砾岩,e为封闭、滞水盆地相(矿体覆盖保存层);14.碳质泥岩(千枚岩);15.(含碳)铁白云质泥岩(千枚岩);16.绿泥石泥岩(千枚岩),f为热流体隐爆岩相;17.钠长石碳酸(角砾)岩-铁白云石钠长石(角砾)岩,g为热流体充填岩相;18.钠长石碳酸岩脉;19.基性岩脉-闪长玢岩脉;20.盆地下伏热源区;21.微相相变界线;22.同生断层及运动方向;23.浊积岩层序;Q为中石炭统;丁2一卜C2为中三叠统一二叠系-中石炭统;D>j为上泥盆统九里坪组;D3)/为上泥盆统星红铺第二岩性段;D3x1为上泥盆统星红铺组第一岩性段;D》82为中泥盆统古道岭组第二岩性段;D2g’为中泥盆统古道岭组第一岩性段;正一S为泥盆纪沉积盆地下伏寒武系一志留系;h为元古代富钠火山岩

 

图11-2-5  银硐梁一手搬崖矿带构造-热水沉积岩相分析图

1.含碳生物灰岩;2.钙质千枚岩;3.生物灰岩;4.碳质灰岩;5.硅化铁白云石化含炭生物灰岩;6.石英铁方解石岩;7.铅-锌矿化层;8.铅-锌矿层;9.硅质灰岩;10.硅质铁白云岩(Mn异常);11.构造角砾岩;12.黄铁矿化铁白云质灰岩(As、Cu异常);13.铁白云质千枚岩;14.绿泥绢云母千枚岩;15.含碳绢云母千枚岩();15.含碳绢云千枚岩();16.碳质千枚岩夹薄层灰岩();17.碳质千枚岩();18.铁白云质绢云母千枚岩(1s、B);19.铁白云质千枚岩夹薄层灰岩(Ag、B异常);20.铁白云质千枚岩(B、bh、As异常);21.闪长玢岩,基性岩脉

    依据地质工作的需要,较系统的开展井-坑-地方式的充电方位地球物理测量,预测矿体侧伏方向等深部的空间位置;进行热水沉积岩相精细编图,进行成矿预测和矿体定位预测;指导重型山地工程设计和施工。采用岩石学-岩相学-地球物理-地球化学综合方法,以计算机图形图像处理和分析为技术支撑体系,进行热水沉积岩相的亚相-微相和矿体的三维精细结构填图和三维空间拓扑结构研究,可有助于矿体空间位置描述与隐伏矿体预测,提高地勘资金的投资收益率。计算和预测某区SEDEX型铅-锌矿床的资源量(332+333+334)。

    根据某地区工作程度不同,也可以直接从第二阶段或第三阶段开始进行地质工作。在以上该阶段工作请参阅已颁布的各专业技术规范。 

二、地质理论找矿

    (1)提高地质工作者的认识水平,对SEDEX型铅-锌矿床寻找有间接推动作用。影响较大的专著和文章有《层控矿床和层状矿床》(K.H.Wolf主编)、《沉积相模式》(FaciesModels,Ceo-scienceCanada上连载)等英文原版和中译本。历史证明:有关理论和众多文献对我国冶金和有色金属行业地质工作者在寻找铅-锌矿床方面上的认识水平提高较大,特别是原冶金部地质局秦皇岛冶金地质进修学院举办的学习班和《现代成矿理论及勘查地球化学汇编》、吴延之教授主讲的“层控矿床的基本特征及找矿评价方法”,对层控型铅-锌矿床找矿评价和地质工作者认识水平的提高曾起到积极的推动作用。

    (2)进行岩相古地理填(编)图,突破前人对某一地区传统找矿认识的束缚。如甘肃西成铅-锌矿田的前期勘查中,由于受岩浆期后中低温热液成矿理论的束缚一直未能取得突破。随着层控矿床理论运用,逐渐认识到受地层层位及岩相古地理等是控制的主要因素。通过对地层、岩相古地理及构造的系统研究后,认为厂坝一向阳山长约7.5km的地段是成矿有利地段,古地理条件为局部的滞流洼地(丘后洼地相),采用200m间距进行了系统钻探控制,结果发现有三个滞流洼地分别控制了厂坝、李家沟、向阳山等3个铅-锌矿床,探明了金属储量(Pb十Zn)达1000万吨以上的李家沟及厂坝铅-锌矿床,先后又探明了邓家山、洛坝等一批大、中型Pb-Zn矿床。新成矿理论及新研究方法的运用对厂坝-李家沟超大型铅-锌矿床发现起着重要的作用(王集磊等,1985,1996;周维君,1985)。风太地区泥盆世岩相古地理研究(杨锦源,1991)对地质勘查也曾发挥了积极的指导作用。

    (3)运用SEDEX型铅-锌矿床的矿床模式,进行综合方法勘查,澳大利亚在运用BrokenHill Pb-Zn-Ag矿床的成因模型和勘查模式,在澳大利亚先后发现了世纪、Sullivan、Cannington等一批大型Ag-Pb-Zn矿床。

    (4)沉积体系、沉积建造和矿石建造分析有助于认识和确定SEDEX型铅-锌矿床在沉积层序上的有利含矿层位,进而预测某区的找矿方向。

三、地球物理找矿

    在1:20万宏观地质选区中,重力和航空磁法测量资料经一定的计算机数据处理后可用于进行沉积盆地初步分析,一般沉积盆地具有重力低和弱(负)磁场区特征,在沉积盆地内,局部高重力和高磁场区可能暗示基底隆起。在铅-锌矿点附近分布的航磁异常是值得注意和检查的重点地区。

    在1:5万比例尺重力和磁法测量成果可用于沉积盆地分析,重点成矿区带中可依据实际需要,开展反射地震剖面测量,进行沉积盆地的空间结构模拟分析。

    秦岭造山带中SEDEX型铅-锌矿床上具有明显的自然电位异常和自然电位梯度异常、激发极化(中梯装置)和双频激电异常,因此,实际工作证明(王集磊等,1996)自然电位和激电法可用于寻找SEDEX型铅-锌矿床。但所获物探异常受含碳岩石所引起的异常干扰,因矿体常与含碳岩石在空间上共存,实际解释时应结合具体地质特征进行综合解释和分析。

    大比例尺的井中充电测量、电位梯度和激电法获得的物探异常与铅-锌矿体吻合很好,勘查实践证明(王相等,1996),这些物探方法可以有效的指示铅-锌矿体的侧伏方位和空间位置,为准确的寻找隐伏矿体曾起到积极的指导作用,为钻探工程设计提供了重要依据。

    MacIntyre(1995)通过对12个SEDEX型铅-锌矿床(Cirque,Sulhvan,Drift江1e;Faro,Grum,By,Vangorda,Swim,Tom and Jason,Red Dog,McArthur Rive,Mt.Isa;Megen,Rammelsberg)总结,提出航空和地面电磁法和磁法等地球物理测量可用于寻找块状硫化物带(它们为陡产状时更有效),然而,在有富石墨的含矿地层时,EM法异常的解释更为复杂化;在矿体中含丰富黄铁矿和磁黄铁矿时,电磁法和磁法可有效的圈定这种块状硫化物矿体的分布范围;矿体产状近水平或呈薄层状与地层互层条件下,电磁法和磁法异常显示很弱,但激电(1P)方法可用于寻找这种特征的矿体,在有浸染状热水喷流通道矿带条件下,激电(1P)方法更为有效(Coxand Curtis,1977)。重力测量可用于寻找和圈定与金属硫化物有关的富重晶石矿带(Young,1989;Hooveretal,1994)。

四、地球化学找矿

    水系沉积物地球化学异常(1:5万)和重砂异常可有效的圈定成矿带分布范围,缩小找矿靶区,(Pb十Zn)>150×10-6的异常含量可用于圈定矿田分布范围,(Pb十Zn)>500×10-6的异常含量可用于圈定具体矿化带分布范围,(Pb+Zn)>1000×10-6的异常含量常指示地表有矿体出露。

异常和矿点评价中可采用1:2.5万~1:1万比例尺的沟系次生晕或基岩地球化学测量。在普查找矿中,探槽和钻孔需开展工程地球化学测量。Pb-Zn-Cu-Ag-Hg组合是标型元素组合,一般具有直接找矿指示作用。化探异常的元素组合齐全为:Pb-Zn-Cu-Ag-Hg-As-Sb-Mn-(Ba-F-B)。As-Sb-Mn-(Ba-F-B)是间接找矿指示元素组合,As-Sb多为与方铅矿-闪锌矿共生的含砷黄铁矿-毒砂或含As-Sb的硫盐矿物所引起;Mn异常由含Mn的铁白云石和菱铁矿引起;Ba异常由重晶石、Ba绢云母和钡长石等引起;B异常由电气石和高B铁白云质千枚岩等引起;F异常由高F绢云母千枚岩或萤石等所形成;这种元素组合及其引起的地质和矿化因素可能是热水沉积作用的直接指示元素组合,不同组合可以暗示古热水场地球化学类型,在Pb-Zn-Cu-Ag-Hg组合的异常中,共生有一定规模的As-Sb-Ba-Fe-B组合异常是良好的寻找超大型SEDEX型铅-锌矿床流体地球化学标志。

SEDEX型铅-锌矿床具有元素垂向分带序列,如陕西凤县铅硐山、银硐梁和手搬崖三个铅-锌矿床元素综合垂向分带序列为(方维萱,1991):

SHg(吸附汞)-Zn-THg(全汞)-Asl-Cd-(Cu-Ga、Ge)-Pb-Ag-Sb-As2、Au。

在该分带序列中,SHg-Zn-THg-Asl-Cd为前缘晕元素组合;  (Gu-Ga、Ge)为矿体中部晕元素组合;Pb-Ag-Sb-As2、Au为矿体下部晕元素组合。利用分带指数可以进行矿床剥蚀程度预测,研究前缘晕元素的线金属量与隐伏矿体的埋深程度之间关系,建立预测回归方程可以进行隐伏矿床的埋深程度预测。

    MacIntyre(1995)通过对12个SEDEX型铅-锌矿床研究提出矿化水平分带为:铜矿体(异常)主要指示热水喷溢通道和喷口位置;铅矿体(异常)指示热水喷口附近的位置,向上或向外逐渐变化为富锌矿体(异常)区。重晶石-碧玉岩-赤铁碧玉岩建造常出现远端矿化地段,与海相灰岩互层的矿层中发育Mn-Zn-Pb-NH3异常,Ba异常可以出现在盆地尺度的更大范围内。

五、综合找矿

    在铅-锌矿床中常有银、菱铁矿、重晶石、天青石、石膏、萤石、硫铁矿矿床和镉、铟等有益元素的共伴生矿床;在铅-锌矿床的外围常有金矿床和汞锑矿床共存,这是我国SEDEX型铅-锌矿床成矿区带的重要特点之一(王集磊等,1996;王相等,1996;朱上庆等,2000;卢纪英等,2001),因此,综合找矿是重要的地质勘查方向。

    综合找矿评价发现新矿床:在银硐子多金属矿点评价中,依据原西北冶金物探队发现强Ag异常,对基本分析样品进行Ag系统分析,发现Ag可达工业品位,经原00534部队系统评价,发现了银硐子大型银多金属矿床。经原西北冶金物探队对该矿区西部大西沟航磁异常的地面磁法检查和评价,发现了地面磁异常体和异常源,经原00534部队进一步开展地质评价发现了大型大西沟菱铁矿矿床和中型重晶石矿床。

    共伴生组分查定:在SEDEX型铅-锌矿床中,共伴生组分(Ag、h、Cd、Hg、Ga、Se、Te等)常具有很大的工业价值,如贵州牛角塘铅-锌矿床中共生Cd可达大型独立镉矿床规模,金顶铅-锌矿床中共生Cd可达超大型独立Cd矿床规模,Cd以硫镉矿、方镉矿和菱镉矿等独立矿物形式存在于铅-锌矿床的氧化带中(谷团等,1998)。

    综合方法勘查、系统评价是发现超大型金矿床的有效方法:秦岭造山带是地处我国中部,属亚热带北缘与北温带南缘过渡带的中高山地球化学景观区,对于寻找肉眼难辨认的贵金属矿床,水系沉积物地球化学普查(1:5万)是快速、有效地缩小靶区方法,沟系次生晕详查(1:2.5万~1:1万,采样介质为土壤-冲积物·坡积物)是有效地异常检查评价方法,系统的剖面地质地球化学详查及地质路线剖面填图(原生晕法为主),可快速有效地查证异常源,以轻型山地工程揭露和圈定地表蚀变矿(化)体。如金龙山微细浸染型金矿床的发现,地球化学普查起着关键作用(胡键民等,1994),从1986年开始,在汞锑矿带的西延开展了1:5万水系沉积物地球化学普查寻找与卡林型金矿类似的找矿靶区,1990年在金龙山地区开展了1:1万的原(次)生晕详查,获得了4个异常。现已探明了金龙山金矿,其远景可达超大型金矿床。李坝大型金矿床的发现和勘探过程有6个阶段多方法找矿勘查模式(柳淼,1994),Ⅱ阶段是1:5万水系沉积物地球化学普查。Ⅳ阶段为地表地质概查,查明金矿体浅部形态、规模及产状。礼岷金矿床集中区内,已发现李坝、金山及大山3处大型金矿床,小型金矿床数10处,这些金矿床的发现,地球化学普查起了先导作用,综合方法勘查是探明金矿床规模的有效方法。

    普查与科研并举,认识和发现新类型金矿床:1979-1980年检查1:5万水系沉积物地球化学异常时,发现规模较大的Ag异常,异常检查中发现了10余件Au>1.0×106拣块样,认为是找金有望异常(赵宽,1980)。在进一步普查中,以上泥盆统星红铺组中褐铁矿化石英脉为主要对象,未能更深人。1985-1986年,开展了风太矿田铅-锌矿床地球化学异常模式及成矿预测研究,提出了风太矿田内发育多建造晕,在铅硐山一峰崖矿带、八方山-长沟-洞沟矿带的多建造晕是由多金属矿床与金矿化所形成的异常在空间上相互叠加和替代所形成,并从多建造晕的异常组分、空间形态、不同成矿建造中元素对相关关系、横向分带、轴向分带、铅同位素特征等6个方面进行了系统研究总结(方维萱,1991),提出“在今后的找矿工作中,建议注意综合评价和寻找Au矿,特别是铅硐山一峰崖矿带,八方山、长沟一蚂蝗沟一黑头沟一带,可能存在着未被发现的Au矿床,伴生Au矿”的新认识。随后据长沟铅-锌矿床中高He(1290×106~12600×106)的特征,寻找与卡林型金矿类似的金矿化仍未取得进展。在1989年开展原生晕剖面时,对Au>100×109的异常内,在探槽中系统刻槽取样,金品位普遍大于1.0×106,矿化体连续宽度可达100m左右,西北有色金属717总队从而打开了八卦庙地区找金局面。通过进一步科研工作发现了NE向的裂隙和石英脉中金品位高,显示了后期有岩浆热液叠加成矿作用提出了多期富集成矿的认识。90年代初,在新一轮的地质勘查中,探明了八卦庙超大型金矿床、八方山一二里河大型多金属(金)矿床,提出八卦庙金矿床的含金岩石是与钠质热水喷流岩有密切关系,并单独划分八卦庙组(Dbg),含矿岩系主要分布于高水位体系域中,燕山期发生了岩浆热液叠加成矿作用使金富化(郭健等,1992)。从八卦庙金矿床的发现、勘探和研究看,普查与科研并举是认识和发现新类型超大型矿床的有效途径。

六、国内外铅-锌矿床找矿案例

澳大利亚SEDEX型铅·锌矿床构造定位的主要区域地质指标为(Derrick,1996):

①多数SEDEX型铅-锌矿床位于大陆裂谷中部或大陆裂谷边缘的裂陷盆地中,在先存裂谷-凹陷盆地沉积序列之上的年轻凹陷盆地沉积序列有利于SEDEX型铅-锌矿床形成。

②生长断裂;

③三级黄铁矿-碳质沉积物充填的盆地;

④沉积盆地的基底为富长石质原岩。

⑤具有典型的岩石建造特征,白云质粉砂岩和大陆架相碳酸盐岩是主要赋矿地层的岩性,容矿岩石为薄层钙质片岩、不纯大理岩、石英岩和石墨片岩。石榴子石石英岩常为硫化物矿体的上下盘围岩,有关岩石类型有层状异序石英岩、结晶大理岩、石英长石质片麻岩、角闪石片麻岩、泥钙质片岩、片麻岩,局部碳酸岩和闪石岩。在矿化末端部位或附近地层中常见条带状铁质建造、碧玉岩、锌尖晶石石英岩、电气石岩等。富方柱石岩石类和硫同位素表明与蒸发岩类有关。变质程度为角闪石相-麻粒岩相。运用SEDEX型铅-锌矿床,先后发现了世纪、SullNan、Cannington等一批大型Ag-Pb-Zn矿床。

    所有已发现矿床是通过铁帽露头和浅部土壤地球化学采样而发现的。其后逐渐地认识到航空磁测、地面EM测量是寻找和勘探隐伏黄铁矿和碳质相的方法,结合重力测量寻找块状硫化物和沿隐伏断层发生厚度变化的块状硫化物。反射地震测量支持SEDEX型铅-锌矿床勘探仅是采用该方法进行石油勘探的特例。区域地球化学可寻找流体运移和蚀变路径,C和O同位素可发现导向矿体的矢量方向在澳大利亚世纪SEDEX型银-铅-锌矿床勘探过程中,地球化学和地球物理探矿发挥了较大作用。该矿床位于昆士兰州芒特艾萨(Mt.Isa)NWW向250km处,在世纪银-铅·锌矿床发现前已有100余年的矿床调查历史,共有47个脉状铅-锌矿床。CRA公司通过对该带的区域地质、地球物理和成矿资料分析后认为该区具有寻找大型层状铅-锌矿床的潜力。

    在发现的土壤地球化学异常中,经地面磁法和重力未发现明显与层状铅-锌矿有关的异常,经进一步的电磁法测量认为SIROTEM方法能够确定和观测到与地球化学异常有关的硫化物位置,但仍没有发现具有找矿价值的异常。IP和视电阻率法可以有效的帮助确定和圈定深度为150m的石灰岩和后期盖层以下的矿化范围。CRA公司经勘探后,发现了世纪银-铅-锌矿床的矿石量为11600万吨,(Zn+Pb)品位为11.8%,伴生银为35克/吨。