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地质评价解评词地质评价是一个以已有的各种地质资料为基础,依据一定的理论作指导,通过一定的途径和方法,经过专门性、有针对性地分析和研究,对研究对象某一地区、矿床、矿点等的某些感兴趣的属性,如成矿前景,可能的资源量及进一步的具体找矿地段等所做出的带推测性的结论性意见。由于勘查工作的循序渐进性和阶段性,人们对有关地质资料的认识是不断深化的,因而地质评价也是一个随勘查工作的进行而不断进行的动态过程。 由于地质认知过程中所获取的有关信息的灰特性和有限性及复杂性,造成了地质评价结论具有较大的推测性,并且还必须依赖于一定的理论作指导、一定的方法作工具才能得到一定地勘工作阶段内的相对可信赖的结论。一、基本理论1相似类比理论相似类比理论是指在相似的地质环境下,应该有相似的矿床产出,如一定种类的矿床及其共生组合特征,在相同的地区范围内应该有相似的矿产资源量。依据于这一理论,在进行矿产资源评价时,就可以运用研究程度较高、地质资料丰富的矿床所取得的有关认识去推测研究程度较低、地质资料比较有限的同类矿床的成矿前景和可能的资源量等。2求异理论求异理论是相对于人们熟知的相似类比理论而提出,其主要是指一些新类型、特殊类型或超规模(巨型、超大型)的矿床皆产于特殊的地质环境中,这种特殊的地质环境具有与周围地质环境截然不同的地质结构和要素,构成所谓的地质异常。在找矿评价中,从总结、研究和探求地质异常入手,进而进行成矿可能性分析。求异理论强调的是地质体(地质环境)的不同之处对成矿的影响及作用,它对于找寻评价新类型、特殊类型、超大型的矿床具有特殊的指导作用,而相似类比理论只能指导人们进行已熟知的同类型矿床的找寻评价工作。3定量组合控矿理论定量组合控矿理论是指成矿不是由单一因素,也不是由任意几个因素的组合完成的,而是由必要和充分的因素的耦合而完成的,但这种“必要和充分”的因素的组合对于矿产勘查工作者往往具有较大的不确定性,为了最大限度地提高找矿成功概率,就必须最大限度地查明控矿的定量组合因素。在进行某一地区或某一矿区的成矿前景或资源潜力评价工作时,按照定量组合控矿理论,首先应全面地分析有关控矿地质因素并掌握这些因素对成矿的贡献及其相互之间的耦合关系,尽可能定量地研究控矿因素组合,而不是仅限于定性分析和判断。在地质条件相似的情况下,一些地区成矿,而另一些地区可能无矿,这是因为相似的地质条件并不一定是成矿的充分条件。一般地说,一个地区成矿概率的大小与成矿的有利因素的种类及其耦合有关。“ 定量”是任何一门科学现代化的重要标志及基本要求。按照定量组合控矿理论,在进行矿产预测时应该充分提取、构置、优化各种控矿要素及各种信息,并采用一定的先进技术手段进行综合的定量处理,定量地把握各种因素在成矿中所起作用的大小、性质、参与程度等,以提高评价结论的准确程度。4惯性理论惯性理论本身是指自然界的客观事物在其发展变化过程中常常表现出一定的延续性,通常称其为惯性现象。在矿产勘查领域中,这种惯性现象表现为成矿事件及其有关的地质体,如矿床等在时间、空间上所具有的稳定的变化趋势。这种变化趋势越稳定,则越不易受到外界其它因素的干扰而改变其发展趋势。在进行地质评价时,依据惯性理论作指导,通过分析、总结有关的地质体及成矿事件的发展变化规律,就可以对其相邻地段及深部地段的成矿前景及可能的成矿规模进行推断。 5相关理论相关理论是指任何成矿事件的发生、变化都不是孤立的,而是在与其它地质作用的相互影响下发展的,并且这种相互影响常常表现为一种因果关系。例如地质评价的主要对象矿床和各种岩石及构造有着密切的联系,一定类型的矿床是特定的地质作用的特殊产物。相关理论有助于评价者深入、全面地分析与成矿有关的各种地质因素,从而正确地认识矿床的有关特征及成矿规律,进而做出正确的评价。二、基本方法1类比法类比法实质上是一种经验性的方法,其主要是利用通过对已知区(研究程度相对较高的地区)的深入解剖研究所取得的有关认识或已经过验证的评价结论,去类比成矿地质条件相似的待评价区(工程程度相对较低的地区)的有关问题,从而得出评价结论的方法。类比法是所有的评价方法中使用简便、易行、见效快的一种方法,目前在地质评价工作中得到了广泛的应用。本类方法特别适用于矿产勘查工作程度较低的地区或矿床以及受技术条件限制而研究难度较大的地表深部的成矿前景评价工作。由于类比法是建立在相似理论基础上的一种推断,受评价者的经验及主观因素影响较大,因此在使用时对此应特别注意。在具体应用中,类比的内容可以是多方面的,如成矿地质特征、物理化学环境、矿床工业类型、矿化信息等,但为了提高类比的可靠性,应尽可能采用综合的类比,即用模式类比。另外,要注意分析评价区的具体成矿特征,注意分析建模区(已知区)和评价区成矿地质特征上的差别对评价结论的可能影响。2)趋势外推法本类方法立足于矿床(体)的已知特征,据矿床(体)有关特征的自然变化趋势从已知地段外推相邻未知地段内的有关成矿特征。趋势外推法是地质评价,特别是进行成矿前景评价中应用较早的一类较成熟的方法,在一般情况下,所得结论的可信度较高。本类方法即使用简便、直观、效果又较好,目前在大比例尺的成矿预测,特别是矿体定位预测中得到了较广泛的应用。在具体应用中,根据所依据的外推参数的不同,可至少分为矿体外部特征变化趋势外推法、矿体内部特征变化趋势外推法、成矿物化条件变化趋势外推法、控矿因素趋势外推法、预测标志变化趋势外推法、成矿规律趋势外推法等六种方法组。趋势外推法所依据的理论基础是惯性理论。因此,在使用本类方法时应注意的事项是:必须是在起点真实的基础上,严格地按照变化趋势进行有限的外推;外推时应考虑到后期地质作用改造的影响,如后期断裂活动对先成矿体的错失、岩浆活动对先成矿体的熔蚀等。归纳法是立足于对具体对象作深入、具体的分析,通过对本地区或某一具体矿床的成矿地质条件的深入研究,总结成矿规律,进而对成矿前景做出科学的评价的方法。建立在相关理论基础上的归纳法是地质评价工作中经常自觉不自觉要用到的一类方法,在工作全面深入、细致、分析合理的前提下,所得结论往往比较正确。本类方法无论是在地质研究程度较高的老区或研究程度较低的新区都有其广泛的使用前景,并且是应有类比法的基础,类比中所应用的各种模式都是通过对已知区域成矿特征的归纳、总结才建立起来的。应用归纳法时应重视已有成矿理论的指导作用,并注意总结新的成矿理论及建立相应成矿模式等以指导相似地区的矿产资源评价工作。归纲化学元素的具体方法组有地质归纳法、成矿系统分析法、预测普查组合方法、建造分析法、统计分析方法等。4求异法求异法是以求异理论作指导,从分析、总结研究对象的异常特征入手,进而利用研究对象的某种异常特征而对其可能的成矿前景及规模作出科学评价的方法。求异法也是地质评价中经常用到的一种方法,如通过物探异常和化探异常而对矿产资源进行评价等,但真正明确地将其作为一类基本方法则是得益于地质异常致矿理论(即求异理论)的提出及普及。自赵鹏大院士(1991)提出地质异常的概念以来,目前利用地质异常进行预测评价正逐步形成一种新的思维评价方法,并在实践中逐步得到推广应用。需要指出的是,严格地说,求异法应属归纳法的一种,因为科学的归纳本身就包含着求同及求异两种途径。具体的求异法可以分为地质异常评价法,物探异常评价法、化探异常评价法等。三、地质评价的基本内容解评词地质评价是矿产资源评价工作系统中的一个重要组成部分,其主要是以已有的地质资料的依据,从矿产形成的角度入手,对欲研究地区或已经过一定勘查工作的矿床(点)的成矿条件的优劣性,可能所具有的成矿规律大小、资源量具体的找矿有利地段及下一步工作意见进行评价。这些即是地质评价的主要工作内容,也是其欲解决、回答的主要问题。上述四者本身又构成了地质评价工作的有序组合,即前者是后者的基础,后者是在前者的基础上展开的。1成矿条件的优劣性评价1)控矿因素控矿因素是指一切控制矿床形成和分布的地质因素,其一般包括了与成矿有关的构造、岩浆岩、地层、岩相、古地理、变质作用、区域地球化学因素等。一个地区内矿产的高度发育及某一类矿床的形成往往是多种控矿因素共同作用的结果,但针对具体的某一矿床则控矿因素对成矿的贡献是有主次之分的。例如,内生矿床主要受岩浆岩、构造和岩性的控制,外生矿床则着重与地层、岩相、古地理、构造等有关,变质矿床则主要受到变质作用的制约。控矿因素分析是地质评价工作中最基本的;不可回避的研究内容之一。通过控矿因素的剖析,掌握控制成矿的主要地质因素的种类,相互关系及其对成矿的具体控制作用,进而从已知的地质条件方面判断成矿的可能性,为地质评价提供依据。(1)构造因素构造因素是控制各种矿产资源形成和分布的主要因素之一。在进行地质评价时,对构造因素的分析应着重据已有的资料查明研究区内已有的构造种类、规模、构造配套关系以及与成矿的时空关系和构造的形成发展史等方面对成矿的具体控制作用。A构造类型不同的构造类型往往控制了不同的成矿类型及其产出特征。如断裂构造一般控制了内生矿产的形成及分布,大的沉降盆地则常常有沉积矿产形成,褶皱构造则对内生的金属矿产、外生的煤、油气等均具有明显的控制作用。倘发现评价区内不同类型的构造比较发育,则对成矿非常有利,反之,则不利于形成多类型的矿产。B控矿构造规模一般情况下,控矿构造的规模越大,则成矿的规模也越大:一些大规模的深大断裂常控制了区域性的岩浆岩带及矿带,如著名的郯城庐江断裂带就控制了我国东部已知的金伯利岩及其有关的金刚石矿床的分布;成矿规模较大的蚀变岩型金矿床通常受控产出于规模较大的断裂构造中。但同时也要注意一些规模较小的构造,只要其发育的程度较高,即单位体积内的数量较多,则也可能构成工业矿化,如一些热液脉状矿床的矿体就主要发育在次级断裂、甚至裂隙构造中,较为典型的如“玲珑式”金矿床和赣南地区的钨矿床(图1,等)。图1 江西西华山钨矿地质略图(据袁见齐等,1979)1含钨石英脉;2黑云母花岗岩;3砂岩;4砂砾C构造的配套关系及其与成矿的关系:构造的配套关系主要是指不同类型、不同级别、不同序次的构造之间的相互关系,即查明欲评价区的控矿构造格架,这对于判断成矿地质条件的优劣具有重要的参考意义。在分析构造的配套关系时,应以系统论观点作指导,真正从内在成因联系上把握构造之间及其与成矿之间的关系。一般地说,构造据其与成矿之间的时间关系,可分为成矿前、成矿期及成矿后构造,据其对成矿的控矿作用可分为导矿构造、配矿构造及赋矿构造。一些经历了长时间、多期次活动,并与不同方向、不同类型的构造相互叠加、改造的构造是非常有利于成矿的构造及矿体直接产出的有利部位(图2),在构造的配套关系分析时应特别注意。图2 豫西卢氏不同方向,不同类型构造叠加控矿示意图(据宜昌地研所一室、河南地质四队,1978)1第三系及第四系;2震旦亚界;3古元界;4燕山期花岗斑岩及闪长岩; 5燕山期花岗岩;6区域性航磁的正异常轴8预测区,其隐伏的成矿斑岩已被钻探证实;9预测区;10背斜轴;11向斜轴; 12喜马拉雅山期压扭性断层;13第三纪第四纪盆地;14EW向构造带多期压性断层; 15与EW向构造带配套的一组前燕山期的张性断层被新华夏系主干压性断层重叠,又形成喜马拉雅山期的扭断性断层;16EW构造带前期燕山期的主干压性断层,被新华夏系一组配套的张性断层重叠,又形成喜马拉雅山期的压扭性断层;17凹陷(2)岩浆岩因素岩浆活动是地壳运动的主要形式之一,许多内生矿产的形成和分布都不同程度的受到岩浆活动因素的制约。通过岩浆岩因素的分析,可大致判断区内成矿的可能性大小及可能发育的矿种、矿床类型及大致的成矿有利地段。具体分析时应从岩浆岩成矿专属性、岩浆活动对成矿的时空控制、岩浆岩本身形成时的物、化条件及岩浆岩后期保存程度等几方面入手。A岩浆岩成矿专属性:岩浆岩成矿专属性是指一定类型的岩浆建造常形成一定类型的矿床,两者具有密切的内在联系。在一定的地区内,一定类型岩浆岩体的存在,可作为评价与其有关的矿产发育的前提条件。不同各类的岩浆岩中,以基性、超基性、碱性岩的成矿专属性对应关系较明确,一般形成岩浆矿床,具体对应关系见表一;中酸性岩浆岩的成因类型较多,因而成矿专属性也较复杂(表2),但与之有关的矿产也比较丰富,主要的矿种有W、Sn、Li、Be、U、Th、Fe、Cu、Pb、Zn等有色金属矿产、稀有、稀土、放射性矿产等,矿床类型以矽卡岩型、热液型为主。表1 岩浆成矿专属性(据袁见齐等人,1979)主要岩浆矿床类型有 关 的 侵 入 岩铬铁矿矿床与含镁高的超基性岩,特别是纯橄榄岩有关,其次是橄榄岩和橄辉岩,以及由它们蚀变而成的蛇纹岩。铂及铂族元素矿床与含镁高的及含铁高的超基性岩有关,前者与铬尖晶石矿床密切有关;后者与镍铜硫化物矿床密切有关。钒钛磁铁矿与辉长岩、斜长辉长岩密切有关;其次是与斜长岩及橄榄辉长岩有关。镍铜硫化物矿床与含铁较高的单斜辉石和斜方辉石所组成的基性岩和超基性岩有关,其中特别是苏长岩和橄橄苏长岩,其次是辉长苏长岩以及辉石岩有关。金刚石矿床与角砾云母橄榄岩有关,此外还有与碱性煌斑岩有关。磷灰石磁铁矿矿床与基性和偏碱性的超基性有关铌稀土元素矿床与超基性碱性杂岩中的碳酸盐岩有关。表2 不同成因类型花岗岩的成矿专属性花岗岩成因成矿特征陆壳改造花岗岩常形成热液型的W、Sn矿化组合陆壳重熔花岗岩形成矽卡岩型热液型的、W、Sn、Bi、Mo,Au、Cu、Pb、Zn矿产,早期有Be、Li、Nb,稀土形成。幔源型花岗岩主要是形成矽卡岩型的Fe、Cu矿产组合碱质花岗岩与岩脉有关的Sn、Ta、Nb稀土矿产 B岩浆活动与成矿的时间联系岩浆活动在时间上的特征对矿产的形成具有不同的影响。这种特征主要是指岩浆岩的形成时代以及同一岩体的侵入期次等。一般来说,不同时代的岩浆岩具有不同的成矿物征:如我国目前震旦纪的岩浆岩经历了多次的变质作用改造,主要形成与火山活动有关的Fe、Cu矿床,绿岩带金矿及部分伟晶岩矿床;古生代主要在我国西北部和北部地区形成Cr、Ni、Cu、Pb、Zn等矿产;中生代主要是我国东部形成与中酸性岩浆活动有关的大量的有色、稀有金属矿床;新生代则主要在我国西南和东南沿海一带形成 Au、Cu、Sn、U等矿产。多期次活动形成的杂岩体一般比一次性形成的岩浆岩更容易成矿,并且成矿集中于杂岩体活动的偏晚期阶段中。掌握了上述的岩浆活动在时间上的成矿特征,在进行区内的岩浆因素分析时,应注意查明区内岩浆岩的主要形成时代及其形成时的期次性,从而为进而评价其成矿的可能性提供依据。C岩浆活动与成矿的空间联系:岩浆岩与有关矿化的空间关系十分密切。一定类型的矿床受岩浆岩条件的制约而通常产出于岩体的特定部位,具体可归纳为:a)产于岩浆岩体内部的矿床 这类矿床有:大多数与基性、超基性岩有关的Cr、Pt、Cu、Ni、Ti、V、Fe等岩浆矿床;碱性岩中的Nb、Ta、Zr、稀土等矿床;一部分中基性火山岩的Fe、Cu矿床等。这类矿床的含矿岩体越大,形成的矿床可能越大。岩体形态以分离完善的岩盆及缓倾斜层状侵入体对成矿更有利。侵入体的底部、分异完善最终形成的残浆冷凝而成的相带最富集矿产。b)产于中酸性岩体的内外接触带及围岩中的矿床 包括各类岩浆自交代矿床、伟晶岩矿床、接触交代矿床与岩浆有关的热液矿床。这类矿床类型多矿种繁多,主要有Sn、W、Li、Be、Fe、Cu、Pb、Zn等有色、稀有金属矿床,矿化往往与晚期小侵入体有关,并表常围绕侵入体形成矽卡岩型或高温热液型W、Sn、Mo、Bi、Be 等矿床;再外则形成Cu、Pb、Zn等中温热液矿床;远离岩体有时有Sb、Hg、Au、U等浅成低温热液矿床。在具体的评价工作中,根据研究区内所发育的岩浆岩种类,可以推测有关矿产的可能空间产出范围。D岩浆活动的物理化学条件与成矿的关系岩浆岩是否成矿在很大程度上受其形成时的物理化学条件所影响,而岩浆活动时的物理化学条件又主要与岩浆岩的侵位深度、分异程度、岩体规模、形态等有关。.斯料尔诺夫曾对岩体生成深度与成矿的关系进行了总结(图3) 。一般地说,在地表下10-15km(大洋为5-8 km)的超深成带所形成的岩浆岩不易成矿;距地表3-5 km至10-15km的深成带常形成与基性、超基性岩有关的Fe、Cr、Pt、Ti 岩浆矿床,与中酸性岩有关的云英岩型矿床及部分的矽卡岩矿床;形成于浅成带(距地表1-1.5 km)和近地表带(距地表1 .5km )的各种中酸性岩浆岩非常有利于成矿,常有大量的热液型、矽卡岩型、 火山斑岩型等矿产形成。 岩浆岩形态大小对成矿的控制主要表现为形态简单,规模较大的基性超基性岩体有利于形成Cr、Cu-Ni硫化物类的岩浆矿床,特别是岩体形态呈岩盆、岩盘等近似球状体时更易成矿,原因是球体表面积最小、容积最大、散热慢,有利于结晶分异作用的进行,著名的加拿大肖德贝里岩体就呈一岩盘产 出;形态复杂、规模较小的 中酸性体有利于矽卡岩型矿床的形成,特别是岩体形态变化大、规模小于10 km2时更易成矿,原因在于岩体和围岩接触面积相对较大,有利于接触交代作用的充分进行。E岩浆岩的剥蚀程度分析: 岩浆岩的被剥蚀程度可以通过岩体在研究区内的现今出露特征而加以判断。其对进一步分析与具有关的矿床的保存找寻条件有着重要的参考价值。一般来说,岩浆岩被剥蚀程度与矿床的保存程度成反比,即岩体剥蚀程度越高,则发现矿床的可能性越小。但具体到不同类型的岩浆岩,岩体的剥蚀程度对矿床的找寻则有着不同的影响:对基性、超基性岩体,由于与其有关的岩浆矿床通常位于岩体的偏下部位,当岩体经受一定程度的剥蚀时,各种矿化显示增多、物化探异常增强,这种情况对找矿反而有利。对于中酸性侵入体,由于与其有关的各种岩浆期后矿床分布于岩体的顶部及其附近围岩中,岩体的剥蚀程度对矿床的保存具有较大的影响:当剥蚀程度较低,未及岩体顶部时, 围岩的蚀变现象及脉岩分布区可作为找寻Pb、Zn、Hg、Sb等中低温矿床的标志及有希望的地区;当剥蚀程度中等,刚刚达到岩体顶部,侵入体呈岛状出露,各种蚀变较强时,是找寻各种热液矿床和矽卡岩矿床很有希望的地区;当剥蚀程度很高、中酸性岩体大面积出露时,对找矿一般不利,因为在成因上与该岩体有关的矿床数量将大为减少。但是,当侵入体为多次侵入的复式岩体时,情况更为复杂,要针对具体情况进行深入的研究工作。岩体被剥蚀深度的确定,主要根据岩体本身的产出地质特征、岩体形态、岩相变化、捕虏体分布、岩石化学、地球化学(一些特征元素的含量变化及其有关元素比例的变化如Nb/V、K/Na、Zn/Pb等)、副矿物的分布、蚀变强弱及组合等特征综合分析而定。以斑岩铜矿有关的斑岩体为例,其确定岩体根部和顶部的主要标志见表21。表21 与斑岩铜矿有关的斑岩体根部及顶部特征对比表斑岩体根部特征斑岩体顶部特征岩性均一呈斑状蚀变弱以钾化为主蚀变强,有青磐岩比、泥化、石英绢云母化等系列蚀变长石具碱性反应边碱性长石呈细脉产出硫化物少,小于3%,呈浸染状硫化物多,710%,呈细脉状FeS2/CuFeS2=1115大于101铜的含量低铜含量高Fe3O4交代FeS2相反FeS2交代Fe3O4无Pb、Zn、Au、Ag的分带有分带角砾岩筒少见常见氧化系数Fe+3/Fe+2较小较大磷灰石、锆英石量较小较多找矿远景较小较大(3)地层、岩相、古地理因素地层、岩相、古地理不仅对沉积矿产的形成和分布具有直接的控制作用,并且还决定了矿床的规模、物质成分及其变化特征。在进行外生矿产的地质评价时,必须对地层、岩相、古地理这三个既有区别而又互相关联的因素进行系统的分析,才能对区内外生沉积矿产的成矿前景及可能的时、空分布特征做出较客观的判断。A地层因素地层对沉积矿产的控制主要表现在地层时代对成矿的控制上,即一定种类的沉积矿产通常产出于一定的地层层位中,其本身是地层的一个特殊的有机组成部分。已有的研究成果表明,外生矿床常形成于一定时代的地层中,呈现出外生矿床在时间上的不均匀分布特征。例如外生铁矿虽然几乎每个时代都有,但最有意义的是前寒武纪地层,其储量占世界铁总储量的60%以上;前寒武纪和第三纪地层还集中了全世界锰矿储量的50%以上;铝土矿主要形成于石炭二叠纪地层;磷主要形成于前震旦纪、震旦寒武纪、二叠纪和第三纪地层;我国煤矿主要集中在石炭二叠纪、三叠纪侏罗纪和第三纪地层;沉积铜矿主要集中于前震旦纪、二叠纪三叠纪和侏罗纪白垩纪地层;世界上盐类集中于泥盆纪、二叠纪和第三纪地层;世界上石油总储量的90%以上形成于中、新生代地层中。在地质评价时,通过分析区内的地层发育特征,结合已知的沉积矿产在不同时代地层中的分布规律,就可以在理论上对区内可能所发育的沉积矿产的种类及其大的空间分布范围作出推断。B岩相、古地理因素上述各类沉积矿床分布在一定地层之中,但在同一地层中矿床富集的具体空间部位及富集程度又受到一定的岩相古地理条件所控制。岩相古地理对各种沉积矿床的控制具体表现在: a)岩相标志反映当时的海陆分布,海水深浅,海水进退方向等及有关沉积矿产的空间分布、特征,其基本规律是:主要外生矿产均匀分布在沉积区和剥蚀区的中间地带,如古陆的边缘、滨海、浅海、泻湖、三角洲等。例如我国震旦纪下部的宣龙式沉积铁矿和瓦房 子锰矿主要分布于内蒙地轴的南缘(2-9-a)。中南地区泥盆系的宁乡式沉积矿主要产于江南古陆的边缘(图2-9-b)。西南地区的Fe、Cu、Al等沉积矿床,主要产于康滇地轴的东缘。b)主要的外生沉积矿床的形成可分海侵和海退两个系列,海侵阶段形成的矿床有Fe、Mn、P等,多分布于海侵岩系的底部;海退阶段形成的矿床有铜和膏盐等;而铝和煤等为海陆交互相和滨海沼泽相产物。c)各种外生矿床受特定的古地理环境控制。 其中Fe、Mn、P、Al主要形成在温湿气候下的古陆边缘、滨海、浅海地带和淡水湖泊中;膏盐矿床(包括石膏、岩盐、钾盐、硼砂、天然碱等)形成于干旱气候条件下的古内陆盐湖和泻湖;煤形成于潮湿气候条件下的内陆盆地和滨海沼泽;含铜砂页岩和油气矿产则形成于三角洲和内陆大型盆地;古河谷、阶地、海滨以及部分坡积和冲积层是各类砂矿形成的有利场所,重要砂矿床有金、铂、锆英石、铌钽、钨、锡、钛铁矿、金刚石等;炎热潮湿气候及地形平缓条件,是风化淋滤矿床和风化壳矿床形成的有利环境。d)受沉积岩相、古地理的控制,许多沉积矿床常形成特有的相变分带。例如沉积铁、锰矿床的相变分带,一般由海岸大陆斜坡,可分为三个相带;高价铁锰氧化物相,形成于古海水波动面之下,充分氧化环境,以高价铁锰氧化物和氢氧化物为主,如赤铁矿、褐铁矿、软锰矿、硬锰矿等;低价氧化物及硅酸盐相,在浅海环境及不充分氧化条件下,形成鲕绿泥石和菱铁矿,以及水锰矿和蛋白石等;碳酸盐及硫化物相,在浅海至陆棚地带,含氧不足趋向还原环境中,形成含铁碳酸盐、菱锰矿、黄铁矿、白铁矿、含锰黄铁矿及含锰方解石等。上述相变分带的指导意义在于当首先发现了某一相带时,应该考虑到其它相带可能出现的方向和位置。有时开始发现的可有不一定具有多少工业意义,但即可导致其后更重要的发现。如第二次世界大战期间,.别捷赫琴在奇阿图拉进行锰矿勘查时,首先发现了菱锰矿,然后据相变规律向海岸方向找到了含锰更高的水锰矿床和软锰矿相带.图2-4 我国沉积铁矿形成的古地理位置示意图(据侯德义,1984,有改动)(4)变质作用因素变质作用对变质矿产的形成和分布具有重要的控制作用,与变质作用有关的矿产本身也具有相当大的工业经济意义,因此,在变质岩系分布和受变质作用影响改造的地区进行矿产资源评价时,必须对区内的变质作用条件进行如下方面的分析。A.分析区内的变质作用类型变质作用类型一般可分为区域变质、岩浆侵入热接触变质、构造动力变质、混合岩化、气液变质作用等。变质作用的类型不同,形成的变质矿产类型及特征也不同,如区域变质作用常形成范围广、规模大的变质矿产,具体如南非的含金铀变质砾岩型矿床,热接触变质作用可形成绕侵入体外侧接触带附近呈环带状分布的石墨、大理岩等矿产,而单纯的构造动力变质作用不易成矿等。但在一些变质岩地区内,常出现多种变质作用相互迭加改造,共同成矿的现象,如果鞍山式铁矿就是在沉积成矿的基础上,先后经受了区域变质混合岩化作用的改造。在地质评价时,通过分析区内不同成因的变质建造的种类,就可以在此基础上分析区内可能所具有的变质矿床类型。B分析、恢复变质原岩类型及其建造类型变质矿床可分为受变质矿床和变成矿床,前者主要是受变质前含矿建造的特征所控制,而变成矿床在一定程度也受到变质原岩特征的影响。因此,通过对变质原岩类型及其建造类型的恢复可以深入掌握变质矿床的分布规律及成矿前景大小。 C分析变质程度、划分变质相带变质程度不同,成矿特征也不同,这对区域变质作用尢为明显。一般来说,变质程度低,主要形成变质矿床,变质程度高,则往往形成变成矿床。对于多数矿床来说,随着区域变质作用的增强,因元素组分的重新组合和矿物重结晶使矿石质量向好的方向发展。例如结晶程度差的磷矿,经区域变质改造可以变成易选的磷灰石晶体。煤经一定强度的变质改造后,煤中的挥发份逐渐减少,煤的类型随挥发份的减少而从褐煤变化至无烟煤。在变质程度分析的基础上,划分变质相带,进而可以推测不同相带内可能具有的有关矿产,从而为评价提供依据。(5)区域地球化学因素区域地球化学因素是控制内、外生成矿的重要因素,在矿产勘查工作中正日益被重视和强调。某一地区的区域地球化学特征是决定某地区内成矿特征的内在因素,它提供了成矿的矿质来源,决定了成矿的元素种类及共生组合特征。区域地球化学特征是指一定区域中化学元素的分布和分配情况,以及迁集活动历史。即一个区域的地球化学背景,包括区域内元素(首先是主要成矿元素)的丰度、元素在空间分布的区域性特点、元素的共生规律等,也包括不同地质作用和成矿作用过程中元素的迁移规律等。在地质评价工作中,对区域地球化学因素 的分析应着重主要从以下方面入手:A元素的丰度化学元素在地壳各个部分分布是不均匀的,首先反映在元素区域克拉克值与地壳克拉克值对比上,表现在某一元素或一组元素在某一地区或某个地质体中相对集中。往往是地球化学性质相近的一组元素相对集中,构成特定的地球化学区(又称地球化学省)。这取决于区域岩石类型和地质发展历史。根据元素丰度资料,联系区域地质构造特点和成矿作用分析,可以进行地球化学分区,这对区域成矿分析和类比具有重要意义。一般在一个成矿区中,主要的成矿元素在围岩或有关岩浆岩中的丰度都比较高。如我国华南钨锡稀有金属成矿区,各时代的花岗岩侵入体的W、Sn、Be、Nb、Ta等元素的平均含量,普遍高于地壳中的酸性岩的平均含量。各时代花岗岩中,以与成矿有关的燕山早期花岗岩含量最高(图2-5)。图2-5 我国华南各时代花岗岩的W、Sn、Be含量分布曲线(据卢作祥等等,1989)元素丰度分析,是许多新矿床类型发现的重要途径,根据元素的丰度变化和富集趋势,可以估价区域相对成矿远景和潜在矿产。如我国中南地区寒武系底部和志留系底部黑色页岩中(有的已成石煤),普遍富含Ni、Mo、V、U、P等多种元素,是很有意义的潜在矿产之一,已经引起有关方面的重视。B元素分布的地域性特征上述元素分布的不均匀性常造成元素分布的地域性特征,即某些元素在一定的地域内相对富集。这种地域分布上的不均匀性大至区域范围、小至研究区内的某一地段,甚至出现于绕岩体外围的一定范围内,矿床范围内的某一区段等。如我国南岭地区有大片花岗岩分布,集中了大量的W、Sn、Be、Li、Nb、Ta等矿床;而到湘中、湘南一带,酸性侵入岩侵入于巨厚碳酸盐岩中,形成W、Sn、Pb、Zn等元素的富集;向西至湘西黔东一带,大片碳酸盐分布,则是Hg、Sb的富集区。元素的不均匀分布一般与区域地质构造特点和地质发展历史有关。通过分析元素的不均匀分布及局部富集特征,可以为判断评价区内可能成矿的矿种及可能的成矿地段提供依据。C元素的共生组合元素的共生组合现象是自然界一种自然现象,并且是造成矿床共生的一种重要的内在原因。造成元素共生的原因较多,主要的有元素地球化学习性相近、经历的地质作用和形成时的物理化学条件相近、叠加改造作用相似等。元素共生的例子如Cr、Ni、Co、Pt、V、Ti等常伴之基性、超基性岩浆活动而共生,W、Sn、Mo、Bi、Li、Be、Nb、Ta、Fe、Cu、Pb、Zn等常伴之中酸性岩浆活动而共生;外生成矿中的Fe、Mn、P、Al共生,盐类矿产的Cu、U的共生等。在地质评价中分析、掌握研究区内的元素共生组合现象通常可起到以下方面的作用:1)作为预测找矿的一种标志,当我们已发现某种元素成矿,则应该注意可能有另一些共生元素矿床的存在,如CuMo、NiCo、WSnMo、HgSb萤石等;2)利用共生规律进行矿床价值的综合评价。有的矿床倘单从主成矿元素评价,则矿床可能不具备开采价值,但倘考虑到伴生元素的综合利用,则矿床的经济价值可能就会剧增而成为可开采矿床,具体如石英脉型金矿,其通常伴生有Ag、Cu、Pb、Zn、S等元素可综合回收,长江中下游一带的矽卡岩型Fe、Cu矿床中通常伴生金可以回收利用等。2)成矿特征研究区内已知的成矿特征对于评判矿床未来的开发利用价值及勘查工作决策都具有非常重要的参考意义。矿床成矿特征着重是考虑成矿的矿种及其共生组合特征、矿床类型、矿床规模、矿体赋存特征及其复杂程度、矿物种类及其共生组合、有用元素赋存状态、矿石结构构造等:成矿的矿种倘为市场需求较为迫切、本身价值较大,特别是多种有益元素共生,则矿床往往由此具有极大的经济价值。如金是一种贵金属、本身就具有货币功能,在我国湘西一带出现Au、Sb、W共生的大型矿床,并且三种元素的储量都单独构成大型矿床的规模,三者的共生造成了矿床本身价值及开发生产效益的巨增;矿床类型主要是从矿床的一般工业利用价值角度考虑,即是否为矿床工业类型,只有属于工业类型的矿床,才具有进一步勘查及开发利用的价值;矿体赋存特征主要是影响未来矿床开采的难易程度,如矿体埋深过大、围岩不稳固、矿体形态复杂等特征皆会大大地增加采矿成本,最终影响到矿产的合理利用;元素的赋存状态直接影响到选矿工艺流程的选择及选矿的回收效果等方面。例如以晶隙金、裂隙金存在的粗粒自然金,采用简单的重选工艺就可以进行分离回收,但对于以微细金及包体金存在的自然金需采用氰化工艺才能回收。3)矿化信息矿化信息是指能够直接和间接地指示矿床存在或可能存在的一切现象和线索。矿化信息一般可分为矿产地质信息、遥感地质信息、地球化学信息、地球物理信息四大类。矿化信息对于判断评价研究区内的成矿前景比控矿因素的分析具有更直接的指导作用。在对已有的矿化信息分析时,应注意把各方面的信息综合进行研究,并注意采用一定的方法和手段对各种信息进行深层次信息提取和合成,以更好地指导评价工作。4)成矿规律成矿规律是指矿床形成和分布的时间、空间、物质来源及共生关系诸方面的高度概括和总结。在进行地质评价时,一方面要充分利用已有的成矿规律作指导,通过分析已有各方面资料,正确、客观地认识待评价对象的成矿可能性大小及可能的成矿规模等;另一方面要针对欲评价地区的具体地质成矿特征,有意识地总结、发现新的成矿规律,以指导进一步的矿产勘查工作。例如胶东地区是我国三大金矿集中区之一,在该区内发育有典型的石英脉型金矿床(玲珑式),利用这种已知的成矿规律作指导,有关的地勘单位在胶东地区发现和评价了众多的石英脉型金矿床,但随着勘查工作的深入,区内发育的破碎带蚀变岩型金矿床逐渐被人们认识和发现,特别是通过对焦家金矿床成矿特征的总结和推广,不仅区内相继发现了三山岛、仓上、河西等一大批焦家式的金矿床,并且在广东的河台、江西的金山等地也发现和评价了一批同类型的金矿床。2矿产资源总量估计及潜力评价1)有关概念(1)资源总量:是指储量和资源量的总和(2)资源潜力:是指资源总量中扣除了储量的那部分资源量(3)矿产资源潜力评价:是指在一定的范围内(一国、一省、一地区或一矿区),以区内的地质、地球化学特征为背景,以区内已知的矿产储量及产量为依据,通过适当的途径和方法对有关的矿产资源的总量进行估计,并结合市场需求因素,对有关矿产近、中、长期的供应保证程度作出的评价。从上述概念中可以看出,矿产资源潜力评价与矿产资源总量估计是密不可分的,前者是后者的目的、后者是前者的基础。资源总量估计及潜力评价是矿产资源评价的一个重要组成部分,其一般是在一个较大的范围内进行,通常是对某一大地构造单元、成矿带、省区、国家甚至全球范围内的矿产资源作出有针对性的评价,故常称之为区域矿产资源评价,但是也可以对一个矿田、矿区、甚至矿体做出评价,这方面则常称之为矿区矿产资源评价。但需指出的是,资源总量估计及潜力评价并不是矿产资源评价的全部内容。进行矿产资源潜力评价的意义在于通过对矿产资源潜力的调查模底,可以为一个国家或地区制定发展规划、拟定资源政策时提供重要的参考依据以及为地勘单位的勘查决策提供依据。2)资源总量估计和潜力评价方法资源总量估计和潜力评价方法种类较多,朱裕生(1984)认为原则上可分为非地质标志评价方法,主观评价方法,简单地质标志模型评价方法,成矿地质标志评价方法和定性地质标志评价方法五大类,哈里斯(1973)曾将定量评价方法概括为三类:地质多元统计法、主观概率法、空间法。国际地质对比计划98号专题提出并推荐了主要以相似类比为基础针对区域资源评价的6种具体方法:区域价值法、体积估计法、丰度估计法、矿床模型法、德尔菲法(主观概率法)、综合法。本节将对此6种方法进行概略的介绍。(1)单位区域价值估计法A基本概念和原理单位区域价值估计法是一种据已知地区的单位区域矿产量和单位区域价值去类比、估计研究区的资源概况的资源评价方法。这种方法的实质是:通过对一个地区内所开采各种矿产资源给出一个综合量,并将其数量和价值与其它相似地区的资源进行比较分析,以确定:a在研究的地区内可能出现哪几种矿产?b是否能获得新的资源?c已经开采的资源未来还可获得多少?所以,这种方法也是以类比法为基础。但是,进行这种类比,有几项假设前提:a等面积的地壳有相等的矿产资源量b类似的地质条件下可找到类似的矿产资源c矿产资源与岩石类型二者都是受地质环境(主要是构造背景)所制约,因而两者之间在变化程度上存在着某种相关联系。上述假说可以表示为:因此,对平均urv的偏离,指示不同地区的勘探程度、开采程度不同。在这方面,美国地质调查局麦克卡门(1981)用一些简单公式和曲线作了详细说明。设一个地区划分为若干省,则此地区的总资源量可表示为: (21)式中TRi是第i省的资源总量(i=1,2,k)根据资源总量的定义,有TR=DR+UR (22)式中DR为已发现资源,UR为未发现资源。因此在一个省内,也有TRi=DRi+URi (23)对于一个特定地区(如省)而言,TRi可视为一个固定量,而DRi及URi是随时间而变化的。在勘探初期显然DR小,UR大,故式(515)可改为TRi,t=DRi,t+URi,t (24) (25)图26示上述关系。随时间的推移,确切地说,随勘探程度的加强,一个地区的UR逐渐减少,而DR逐渐增加,直至等于TR。上述曲线对各省可能不同,因为地质条件不同,也可能是勘探程度不同。另一方面,一个地区的已发现资源DR又随时间的推移,确切地说,随开采程度的增加而将逐渐转变为产量。这种关系可由公式(26)及图(27)表出:DRi,t=CPi,t,+REi,t, (26) (27)式中CP为累积产量,RE为储量,代表开采阶段。图27中所示曲线随地区而异,主要取决于地区的文化和社会经济因素。 (28)公式(28)说明了已发现资源,累积产量及总资源量之间的关系。而=单位区域重量(Ai为地区面积)。把重量换算成价值,即单位区域价值。这就是说,单位区域价值是指区域内所有金属、非金属累积产量的每平方公里价值。由此可见,区域价值估计法适用于综合矿种的资源估计,并且是资源估计的下限。B方法步骤最初的单位区域价值是根据面积估算的,因而对数据的最基本要求是获取一个地区的全部矿种(有时是几种矿种)的产量或累积产量。在美国,确定了75种矿种作为评价的基础。为了查明什么地区可能有什么矿种,就必须建立矿种的变化与基础地质之间的关系。为此,必须选择一张比例尺合适的地质图,如150万的地质图。具体工作步骤如下(据朱桑等,1987,略加修改)。a确定一个单元内75种标准矿产的重量和价值。b对所使用的所有单元的资料进行综合研究:选定矿产(或几种矿产)和/或产出位置;累计时间。求出该地区和该时间范围内所研究的一种矿产或几种矿产的总量。c把重量换算成公吨。d确定价值。e用区域面积除价值(和/或重量),得单位区域价值(和/或单位区域矿产量)。f对现有地质资料进行评价以建立对比基础。必须研究所使用地质图的可用性,如图件的比例尺是否合适。g在所研究的地质图上划分单元(如按1515km的网格)。单元大小可根据研究者的需要/研究地区和图件的限制等进行修改。h在网格交点处记录所遇见岩石类型并进行统计。i利用岩石类型/时代单位换算表将图件符号标准化。在美国,划分了65个时代岩性单位。转换表见表23。表23 时代岩性单位换算表时代沉积岩变质岩变质岩其它边缘总和概率石英岩长石砂岩硬砂岩碳酸盐岩蒸发岩酸性基性超基性区域变质岩低级高级侵入岩喷出岩侵入岩喷出岩侵入岩喷出岩No1234567891011121314新生代中生代古生代元古代太古代边缘总和概 率54321j根据点的统计绘制总图,用以表示时代/岩性单位的类别。令S为时代岩性单位数,则用S1来定量地表示地质变异程度,称地质变异度。k根据研究区内矿产资源特征,查明矿产变异度S1,其S为区内已知矿种数。l绘制变异表,内容包括:各种岩石类型的统计分布,以显示地质变异度;各种矿产的统计分布,以显示矿产变展或资源变异变。m绘制地质变异度(横坐标)和矿产变异度(纵坐标)的相关图。以地质变异度为自变量或输入变量,以矿产变异度为因变量,作为输出变量,建立回归方程。n将绘制好的图解与所研究地区中的或有类似关系的地区中的已知矿产作比较,通过对差异的分析,指出在开发程度较低地区内可能发现(或可能存在)的相应矿产。C应用实例格里菲思(1978)等用单位区域价值法估计了美国的资源潜力。根据美国50个州的测定,单位区域价值呈对数正态分布,因而利用平均数和标准差可将不同地区按此尺度加以分级。美国48个相邻州19051972年生产的全部资源的平均单位区域价值是54954美元(1967年美元值),而阿拉斯加在同期内的单位区域价值只有2738美元,即约为平均单位区域价值的二十分之一。这提供了在阿拉斯加发展矿物资源未来潜力的一个估计,但这只是根据它的面积进行的。如果考虑到基本的地质特征,即时代岩性单位特征,美国全部50个州的地质组成都是根据各州可靠的地质图按点计数法统计的,结果从50个州的累积数据得到51个时代岩性单位的变异度(S1)。各州在变异度方面,以路易斯安那州最低:S1=1,而加利福尼亚州最高:S1=25。在地质变异度方面,阿拉斯加州居第七位(S1=17),与内华达州及新西兰接近。但从矿产变异度来看,内华达为49,新西兰为36,而阿拉斯加仅为27。另外,据美国50个州的资料,矿产资源变异度(y)与地质变异度(x)之间存在有线性相关关系。两者之间的相关系数r=80%。所建立的回归方程为:y=11.277+1.846x上述方程可作为预测公式使用。按此公式计算,阿拉斯加州的理论矿产变异度应为45。由此可见,阿拉斯加具有找矿潜力。阿拉斯加的地质背景与内华达、俄勒冈等州相似,特点是沉积岩中缺失变质程度低的硬砂岩和长石砂岩,在火成岩中缺少酸性喷出岩和超基性侵入岩。根据贾斯纳(1966)的路线地质调查,常见的岩石组成是:包括硬砂岩、泥质板岩、板岩和燧石组合在一起的,代表变质程度较高的硬砂岩,占45.1%,长石砂岩只有3.2%(以上为基岩)在转石中只有1.51%为长石砂岩,而34.72%为变质程度高的硬砂岩组合,14.5%为花岗闪长岩,19.94%为绿岩。据此,阿拉斯加潜在资源的主要母岩是变质程度较高的硬砂岩及和它伴生的绿岩,它们是最有希望产有矿产的岩石。阿拉斯加地质历史以变质程度较高的硬砂岩类所代表的地质环境为主,与这些碎屑岩相伴生的侵入岩有花岗长岩,一些基性岩,和包括少量超基性岩及蛇纹岩在内的变质岩,这属于凫弧型岩石系列。根据变质程度高的硬砂岩、基性岩、超基性岩以及绿岩(基性、超基性侵入岩变质产物)所特有的矿产看,最有希望的潜在金属矿产是:Fe、Mn、Ni、Ce、Co、Ti、Cu、Pb、Zn、Au、Ag、Pt、Sb、Hg。在金属(贵金属除外)的单位区域价值次序中,阿拉斯加居第28位(1977年),这说明阿拉斯加能大大地增加这方面矿产的产量。在贵金属(Au、Ag、Pt)的单位区域价值次序中,阿拉斯加居第9位,而地质
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