矿床成矿模式.ppt

第三篇成矿模式和整装勘探 矿产资源所成矿远景区划室 朱裕生 主要资料引自 中国矿床成矿模式陈毓川 朱裕生等 1993 地质出版社 成矿模式是对矿床赋存的地质环境 矿化作用 随时间变化显示的各类特征 地质的 地球物理的 地球化学的和遥感地质的 和成矿物质来源 迁移富集机理等矿床成因要素进行的概括 描述和解释 是某类矿床共性的表达方式 公认为是典型矿床研究的最终成果和成矿规律的表达方式 一 成矿模式的内涵 矿床成矿模式按矿产调查工作可以分为 1 区域成矿模式 2 矿床成矿模式 3 找矿模型三种类型 矿床成矿模式是成矿规律具体内容的总概括 按矿床成矿地质作用和成矿空间应包括四类模式 区域成矿模式 级区带 矿床成矿模式 矿床的立体模式 或模型 找矿模型 按技术方法分五个亞类 二 建立成矿模式 建立矿床成矿模式的目的将各种描述性的内容概括成一组相似矿床的共性认识 总结成矿规律 进行类比预测 将已知成矿空间延伸到未知地区或地质工作程度较低的地区 提高地质研究程度和充实成矿学理论 典型矿床的解剖研究时 通过建立典型矿床的成矿模式的方式 表达已知区和未知区内成矿特征 矿床成矿模式建模的内容是 1 矿床成矿模式内容 1 区域地质背景 大地构造单元 所在区域特征 2 成矿环境 赋矿地层 时代和岩性特征 成矿岩体 岩石组合 岩性特征及年代 控矿构造 用地质图说明 3 矿体 或矿床 组合分布规律及产状 4 矿石类型及矿物组合 5 矿石结构构造 6 矿化阶段及分带性 用典型剖面图说明 7 微量元素特征 8 蚀变类型及分带性 用典型剖面图说明 9 成矿物理化学条件 温度 压力 Eh pH fo2 fs2等 11 矿床类型 12 控矿条件和找矿标志 即综合方法找矿信息标志 10 矿床成因机制 成矿物质来源 成矿物质的时空变化特征 在矿床成矿模式图上标出并说明 2 建立成矿模式的方法在GIS平台上建立矿床成矿模式时 几乎涉及到所有矿产 预测 空间数据库中的各类资料都需调用 1 按建模内容调用空间数据库中建模有关的图件 图层 组成建模新文件 2 调用建模对象的典型矿床卡片资料选择建模有关的材料 3 根据矿床地质 地球物理场 地球化学场特征 按XYZT置作矿床成矿模式图 可以是立体的 也可以是平面的或文字及表格的 4 通过空间数据库表达搜索和图形交互式搜索 实现叠加操作 平面与平面叠加 剖面与剖面叠加 5 在叠加图上选定模式必要的图层或删除一些图层 6 当某些关键性的标志缺少时 可以用手工添加 7 按模式的地质概念和一定类型矿床的成矿特征构造模式图 成矿模式的典型案例见下图 当前 3 必要图件 1 矿区或矿床地质平面图或矿床的三维立体图 2 矿床典型剖面或一组连续的剖面 或中段平面图 综合表达 3 矿床成矿模式图 成矿模式的典型案例见下图 世界分布 中国分布 一 沉积变质型铁矿成矿条件和成矿规律 二 我国铁矿成矿地质条件 据天津铁矿会议资料 2008 2 27 29 1 分布 分布于古老克拉通深变质建造中的沉积变质铁矿 以石英 氧化铁 磁铁矿 赤铁矿 组合为特征 总铁含量20 40 SiO2含量43 56wt Al2O3含量非常低 条带状构造明显 苏比利尔型 古元古代为主 沉积变质 阿尔果马型 中 新太古代为主 火山 沉积变质利用价值 国外多利用BIF后期改造富集的富矿 中国多利用BIF贫矿 据天津铁矿会议资料 2008 2 27 29 2 矿床特征 原始陆核 路块汇聚拼接 陆源碎屑物贫乏 Al低的条件 早期地球地壳薄 放射性热量大 岩浆活动强烈 富铁的地幔岩浆沿大洋裂谷大量喷发到海底 提供成矿物质 铁 硅 大气缺氧 形成层化海洋 上层富氧层 下层巨量水体缺氧 大量溶解二价铁 成矿流体形成 生物缺乏 硅质未被消耗 在水体中饱和 硅质富集条件 资料来源同上 3 BIF形成条件 上升洋流模式 上升洋流将成矿物质带到富氧 缺氧层界面附近 二价铁因氧化而沉淀 形成BIF 资料来源同上 4 BIF形成机理 海底对流模式 大洋裂谷迅速闭合变为转换断层 沿转换断层发育地震泵 启动了海底对流 下渗海水溶解新生基性 超基性岩的洋壳中的成矿物质形成成矿热液 又沿转换断层喷出到海底 遇到冷的海水发生沉淀并触发溶解的二价铁大量沉淀 形成BIF 资料来源同上 5 BIF型赤铁富矿形成机理 资料来源同上 6 我国沉积变质型富矿形成机理 主要为磁铁矿石 主流认识 变质热液 主要为混合岩化热液 交代及重结晶其他 火山矿浆 变质 海底喷流富矿 变质 资料来源同上 宁芜白垩纪火山岩盆地及其铁矿分布图 资料来源同上 1 青龙群石灰岩 T1 2 2 黄马青组砂页岩 T2 3 象山群砂岩 J1 2 4 5 龙王山 大王山两旋回火山岩 J3 K1 6 辉长闪长玢岩一辉长闪长岩 7 蚀变分带界线 8 角砾岩化带及角砾状矿石 9 块状矿石 11 镜铁矿或磁铁矿脉 11 层状铁矿 12 黄铁矿化 13 浸染状磁铁矿化 龙旗山式 竹园山式 龙虎山式 梅山式 凹山式 陶村式 向山式 黄铁矿 姑山式 凤凰山式 I 下部浅色蚀变带 中部深色蚀变带 上部浅色蚀变带 据陈毓川 2008年 天津铁矿会议 玉龙斑岩型铜钼矿成矿模式 斑岩铜矿成因类型环境分类模式 A造山期后斑岩铜 钼 矿体系 顶部有同源火山锥 B造山期后斑岩铜 钼 矿体系 顶部无同源火山锥 斑岩柱刺穿较老的同源火山锥 侵位到更高的层位中 C同造山期斑岩铜 钼 矿体系 D造山期前 造山期后斑岩铜 钼 矿体系 十七 狮子山矿田成矿模式 图11 15 与中酸性岩浆侵入作用有成因联系的隐 盲 矿床综合图 Cu Au Ag Pb Zn S Cu Pb Zn Au Ag S 狮子山矿田矿床组合成矿界面 自下而上 1 C2 D3界面 Dw3 五通组为陆相碎碎沉积岩 C2 黄龙组为白云岩层 粗晶灰岩层和纯灰岩层 层间虚脱 赋存有冬瓜山铜 铁 硫 矿床2 C3 P1q界面 C3 船山组属深浅两色灰岩相间的灰岩 具特征的球状构造 浅水高能沉积环境 P1q 栖霞组 由灰岩 生物碎屑灰岩 灰质页岩 硅质岩组成 含煤岩系和铁铜硫金的容矿岩系 与C3假整合 狮子山地区赋存有花树坡似层状含铜 硫 矽卡岩型矿床3 P1q P1g界面 P1q 栖霞组 P1g 孤峰组为台地相的碳酸盐岩沉积 花树坡 铁 铜硫矿床赋存在栖霞组顶部和孤峰组底部的两地层层而的交接处 4 P1q 孤峰组 P2L 龙潭组为海陆互相和海浸沼泽相沉积 以灰岩和含煤碎屑岩为主 老鸦岭铜硫矿床赋存在P2L层位的下部的含铜砂岩中 5 P2l P2dP2l 龙潭组 P2d 大隆组 属陆棚内缘相和开阔台地相的碳酸盐岩沉积 赋存有铜 钼 铁 金 矿床 老鸦岭铜铁 金 矿床主矿体赋存在P2d底部 P2d顶部硅质岩和黑色页岩中属含钼矿层 6 P2d T1yP2d 大隆组 T1y 殷坑组归属大冶群 为浅海陆棚相 滨海台地相的泥岩 碳酸盐岩沉积 大团山钼铁矿床赋存在殷坑组下部的碳酸盐岩地层中 7 T1y T1hT1y 殷坑组 T1h 和龙山组 滨海台地相碳酸盐岩 大理岩 西狮子山铜 金 矿床赋存在和龙山组大理岩中 含泥质条带 应用成矿模式深部找矿和整装勘探 1 赣南黑钨矿石英脉五层楼模式 新加地下室 浅部矿床成矿模式 隐伏岩体內外新矿种 新类型 界面 2 宁芜火山岩地区玢岩铁矿成矿模式 区域成矿模式 隐伏成矿构造 匹配磁重异常 1 赣南黑钨矿石英脉五层楼模式 新加浅部矿床成矿模式 隐伏岩体內外新矿种 新类型 界面 1 赣南钨矿 五层楼 地下室 模式示意图 2 老矿山深部深部找矿成效显著 淘锡坑矿区 根据 五层楼 缺位矿床 模式 通过对地表矿脉分布特征分析和深部隐伏岩体顶面的预测 经钻孔验证 矿体延伸了400余米 还揭露岩体顶面强云英岩化矿化带的云英岩钨锡型矿床 最终新增钨资源量12万吨 富氧化物 挥发份的熔浆析出形成的黑钨矿石英脉 1 2富金属硫化物 氧化物 挥发份的熔浆析出形成的硫化物黑钨矿石英脉 富金属硫化物的熔浆析出形成的条带状硫化物石英脉物 最晚期阶段无矿残浆析出形成的萤石碳酸盐脉 1 太古代脉状金矿床的地壳连续成矿模式 引自施俊施2009 12 21在中国地质科学院的讲演 澳林匹克坝IOCG矿床模型图 引自施俊施2009 12 21在中国地质科学院的讲演 澳林匹克坝 OxideCu Audeposit Cu 20millionst 2000万吨 Au 1 200t U 1 2milliont Fe Severalbilliont 实例奥林匹克坝 主矿体位于重高磁高 在安达莫卡 Andamooka 图幅内 8个地球物理靶区中有5个靶区符合构造条件 因此 钻孔位置选择了奥林匹克坝和阿奎迪西蒂斯坝 后来改名为阿克罗波利斯 Acropolis 1975年6月 RD1钻孔定在奥林匹克坝重力 航磁 构造重叠靶区 打这个孔的目的是为了验证所期望的氧化玄武岩 实际上打到了不是真正的氧化玄武岩 对岩心进行岩屑取样 其目的是检验一下根据概念预测的铜品位的可能下降是否真的在 氧化玄武岩 源岩中发生 1975年施工的第一个钻孔见到38米的铜矿化体 有趣的是当时现场的地质人员并不认识它 而是描述成 coarsegrained altered haematitic amygdaloidalbasicvolcanics 只因WMC的的技术规范 严格的取样分析才没错过这一重大发现 分析结果表明 铜品位没有下降 事实正好相反 38m岩心的铜品位为1 1975年10月才对岩性描述作出纠正 岩石由石英 绢云母 赤铁矿 长石和辉铜矿组成 辉铜矿颗粒极细 以致在暗色赤铁矿基质中几乎无法目测 它实质为含赤铁矿的砂岩和火山岩 其后一年又施工了8个钻孔未见有经济价值矿体 但此区花费已达300万元 使得整个元古代铜矿项目的花费达到了3000万元 项目面临下马的危险 地质人员坚信角砾岩和强蚀变岩石的找矿意义 且投资者又充分相信科学家的判断 才使得项目得以延续 终于在1976年施工的RDD10号钻在地下350米以下打到了厚170米含铜达2 1 的矿体 OlympicDam矿床剖面 矿床埋藏在350多米的盖层下 铜矿体 澳林匹克坝IOCG矿床平面图 澳林匹克坝IOCG矿床模型图 据陈毓川 2008年 天津铁矿会议 奥林匹克南铜金铀矿床 30mtCu 930000tU3O81200tAu6700tAg 10MtREE 矿床埋埋藏在350多米的盖层下 土屋式斑岩铜钼矿找矿模型据朱裕生 1998 三建立区域成矿模式1 区域成矿模式的内容 建立区域成矿模式对象是成矿亚区 矿田 内容是 1 区域地质环境 附区域矿产地图 构造单元 区域地质概况 2 成矿期次 时代 和成矿作用及其有关的矿产 种类和矿床类型 概括矿床模式或有代表性的矿床 附有关矿床的综合剖面图及矿床特征表 3 构造对成矿作用的控制 包括不同的构造层 构造分区和构造类型对区域和局部矿化类型的影响 4 沉积岩相对矿化类型 层位 岩性 古地理 5 岩浆岩对矿化类型的控制 时代 产状 喷出 侵入 岩性及地球化学 6 变质作用对矿床形成的控制 原岩 温度 压力 7 各类矿床随时间的演变关系 矿种 类型 8 各类矿床的区域特征及各自的矿化分带性 9 各类矿床识别标志及后期变化特征 地 物 化 遥等 10 各类矿床及其组合的成因联系 划分依据 矿床类型组合及成因联系 模式图 11 区域的和局部的控矿条件及找矿标志 12 参考文献 2 必要图件 区域地质矿产图 各类矿床综合剖面图和不同类型矿床的剖面简图 附一说明各矿床特征表 相当于矿床成矿模式中的一些要求 区域成矿模式图 典型例实观点 思路不同 区域成矿模式的差异极大 桂东区域成矿模式 桂东地区与印支晚期 燕山期花岗岩有关的稀土 稀有 钨锡多金属矿床区域成矿模式 1 稀有金属花岗岩Nb Ta Sn W矿床 2 似伟晶岩壳及伟晶岩脉Nb Ta Sn矿 3 围岩内Sn W长石石英脉矿床 4 岩体内接触带Sn W石英脉矿床 5 富稀土花岗岩 风化后成矿 6 夕卡岩白钨矿 含锡 矿床 7 黑钨矿石英脉 8 夕卡岩硫化物型锡矿 9 锡石硫化物多金属似层状及脉状矿石 10 顺层交代的含锡多金属硫化物矿床 11 锡石 黑钨矿硫化物石英脉矿床 12 黑钨矿 辉锑矿 石英脉矿床 陈毓川 2006 以碳酸盐 碎屑岩为容矿岩石的Pb Zn矿床成矿模式 古陆缘与基性岩浆活动有关的攀西裂谷内形成的多类矿床示意图 据曾忻耕资料 1 裂谷盆地砂砾岩 2 震旦系 盖层 3 结晶基底 4 A型花岗岩 5 正长岩 6 基性岩 7 峨眉山玄武岩 近代盐湖中锂硼钾 钾镁 钙 盐湖成矿作用图1 碳酸盐 CaCO3 2 碳酸盐 MgCO3 CaCO3 3 硫酸盐 硼酸盐 钠硼解石 硼砂或镁硼盐 4 Na K Li Mg Cl SO4 CO3 B 盐类 5 石膏 6 石盐 硫酸钙 钠 7 石盐 硫酸钠 镁盐 8 钾镁 钙 盐 石盐 三 建立找矿模型 一 找矿模型概念模型源于模式 在矿床学中常用 模式 解释和描述一组相似矿床各种复杂现象的共性 模型 是矿产勘查方法中采用的 有别于矿床学中 模式 一字 它是工程学名词 找矿模型 是指一个具体的矿体 矿床 矿田乃至成矿带预测标志 地 矿 物 化 遥 经验的 的综合特征 指示发现矿床信息或指标 常用图件 文字和表格等形式进行总概括 建立的区域成矿模式和矿床成矿模式表达的内容 方法及作用 他虽然阐述了区域成矿作用和相关矿床的基本特征和成因机理 但在内容上尚未标明寻找矿床的方法手段 缺少找矿的直接标志和间接标志的综合归纳 无法显示发现矿床的过程和地质找矿的普遍顺序 找矿模型是在区域成矿模式 或矿床模式的基础上 标定找矿标志和发现矿床的找矿方法配制 提高发现矿床的预见性 准确性 提高找矿效益 经验找矿 理论找矿 信息找矿 找矿模型 理论模型 经验模型 引自施俊发 2009 12 21 在地院的报告 二 建立找矿模型的内容和表达方式建立找矿模型的尺度可以分矿床 体 矿田和矿带三种 此处以矿田为主 其他级次的找矿模型在内容和建模方法有雷同之处 可以互为借用 成矿尺度 客体 成矿域 成矿省 成矿带 区 成矿亚带 矿田 矿床 体 与之对应的不同级次的异常和建立对应的找矿模型 4 成矿系统性与矿产勘查的级次问题 地球化学方法继承了这种直接找矿方法的传统 把辨认矿化的直接信息的能力从人类肉眼的万分之几提高到百万分之几 根据地球化学方法圈出的异常是一种矿化 微露头 是地质找矿直接信息 朴真 特性的延续 起着直接信息的独特作用 直接信息是矿产勘查最可靠的信息 它在矿产勘查中必须起先导的作用 地球化学找矿模型继承了直接找矿方法的传统 把辨认矿化的直接信息的能力从人类肉眼的万分之几提高到百万分之几 根据地球化学方法圈出的异常是一种矿化 微露头 是地质找矿直接信息 朴真 的特性 起着直接信息的独特作用 直接信息是矿产勘查最可靠的信息 它在矿产勘查中起先导的作用 1 矿田地质特征和预测的地质准则 成矿地质构造背景和成矿地质环境 构造分区图中的构造单元图层 区域构造特征 岩相古地理图中的构造图层 火山岩岩性岩相构造图中的构造图层 岩浆构造图中构造图层 区域变质地质构造图的构造岩浆岩图层和 图层 含矿岩石建造 岩相古地理图中的岩相图层和沉积建造古构造图中的沉积建造图层 火山岩岩性岩相 火山岩岩性岩相构造图中的岩相岩性图层 侵入岩类组合 岩浆构造图中的侵入岩图层 建立找矿模型的内容概括为 2 矿田地球物理特征地球物理异常特征 地球物理矿产信息综合异常图中局部重 磁异常图层 3 矿田地球化学异常特征 地球化学矿产信息综合异常图中的地球化学异常图层 或地球化学块体特征 4 矿田地质 地球物理 地球化学 遥感地质综合信息找矿模型的表达方式 找矿模型的表达方式一般用图件 文字和表格三种形式 通常采用图件和文字结合 表格和文字结合三者并用的表达方式 找矿模型表达的案例如下 地球物理找矿模型1 研究控矿因素地球物理模型 将有利近矿控矿因素转化为找矿标志2 经验地球物理模型指导勘查3 通过已知矿床地球物理找矿模型寻找未知矿床4 井中物探异常模型发现共生异体矿体 多宝山矿床地球化学找矿模型1 安山岩 2 花岗闪长岩 3 矿体 4 外带异常 5 中带异常 6 内带异常 其中0 分