礦床學研究的思路與方法

1、1,礦床學研究的思路與方法,中國地質(zhì)大學（武漢）,區(qū)域成礦學與成礦規(guī)律研究典型礦床研究,一、區(qū)域成礦學與成礦規(guī)律研究,（一）研究對象 指不同規(guī)模的成礦（區(qū)）帶，范圍在幾百~幾萬平方公里的地區(qū)。往往是礦床（點）集中分布和有利于礦床形成的構造帶，在地質(zhì)構造類型和演化、地質(zhì)作用和巖石建造等方面具有相同或相似特點的地區(qū)。 規(guī)模大的如東秦嶺鉬金鉛鋅銀多金屬成礦帶、長江中下游鐵銅金多金屬成礦帶、東天山銅鎳鉛鋅金多金屬成礦帶

2、等； 中等的如鄂東南鐵銅金多金屬成礦區(qū)、豫西鄂西北銀鉬鉛鋅多金屬成礦區(qū)、九瑞銅鉬金多金屬成礦區(qū)、赤峰錫銀鉛鋅銅多金屬成礦區(qū)等。 小的如白龍江銀金多金屬成礦帶、桐柏-大悟金銀成礦帶等。,我國重要成礦帶及整狀勘查,秦嶺成礦帶,東天山-北山成礦帶,（二）研究目的和意義,理論意義：認識和深刻理解成礦動力學背景、區(qū)域成礦條件、區(qū)域成礦作用和成礦規(guī)律； 應用價值： 是區(qū)域成礦遠景區(qū)劃分的理論依據(jù)；指明區(qū)域找礦方向，確定

3、主攻找礦礦種、礦床類型； 為區(qū)域勘查部署提供指導； 為勘查技術方法及組合的選擇提供地質(zhì)依據(jù)；,從系統(tǒng)思想出發(fā)，運用現(xiàn)代地質(zhì)構造理論和成礦理論，從成礦動力學背景和區(qū)域成礦條件研究入手，結合研究區(qū)內(nèi)已發(fā)現(xiàn)的典型礦床成因和控礦因素，通過對含礦建造、成礦元素地球化學、區(qū)域地質(zhì)作用、構造演化和熱事件的系統(tǒng)分析，探討區(qū)域成礦規(guī)律，包括成礦時間演化規(guī)律、空間分布規(guī)律、成礦元素逐步富集規(guī)律、礦床類型組合及成礦系列，建立區(qū)域成礦模式。,（三）.研究的

4、基本思路,（四）、主要研究內(nèi)容和方法,1. 區(qū)域成礦地質(zhì)背景 （1）地層 包括地層時代劃分、層序、巖石組合、主要巖性和組構，巖石化學特征和主要成礦元素豐度與含礦性，不同地層形成的構造和沉積環(huán)境、后期改造變化等；,（四）、主要研究內(nèi)容和方法,研究方法：通過查閱前人的基礎地質(zhì)研究成果（區(qū)域地質(zhì)志）、1/25萬—1/5萬的區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告和其他有關地層的基礎研究成果（包括各類地質(zhì)圖）；必要的典型地層路線、剖面觀測和測量（

5、巖性、礦物、地球化學、化石、物性結構和）；不同時代地層形成的沉積環(huán)境和巖相古地理恢復，這對沉積礦床、層控型礦床和Sedex型礦床非常重要；沉積體系和層序地層學研究，對煤、油氣、砂巖型銅、鈾等礦床非常重要；如果是變質(zhì)的沉積巖，還要進行原巖恢復；上述工作中，巖石學和礦物學的研究非常重要，特別是顯微鏡觀察和分析；,Sedex型礦床形成的構造-沉積環(huán)境,（2）. 構造,內(nèi)容：確定區(qū)域構造格架、構造期次，查明不同構造期的構造體制和研究區(qū)的

6、構造單元屬性、構造環(huán)境等及其對成礦的影響；劃分不同構造期的構造類型，各類型構造特征、力學性質(zhì)、構造序次和組合樣式、以及不同構造期構造復合關系；（需要編制必要的構造專題圖，如構造綱要圖、構造演化圖）研究方法：現(xiàn)代全球大地構造學，包括板塊構造學、大陸動力學、地幔柱理論等方法；區(qū)域構造學，區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告、區(qū)域構造及演化、遙感地質(zhì)學、構造地學斷面（地球物理）；,（2）. 構造,巖漿巖和火山巖巖石類型及組合的構造地質(zhì)指示意義研究；巖石圈

7、地球化學，深部構造的研究（地幔探針、火成巖及包體地球化學）；古生物和巖相對比；礦床類型組合的構造環(huán)境指示意義；同位素年代學、裂變徑跡法、熱釋光法等其他方法；,板塊構造與成礦,天山-北山成礦帶板塊構造分區(qū)圖,北山南部地球動力學演化與成礦模式圖,Ⅰ上揚子地塊，Ⅰ1四川盆地，Ⅰ2江南西部隆起帶；Ⅱ下?lián)P子地塊，Ⅱ1長江中下游坳陷帶，Ⅱ2江南東部隆起帶，Ⅱ21九嶺逆推隆起，Ⅱ22黃山—天目山過渡帶，Ⅲ湘桂加里東造山帶，Ⅳ欽杭結合帶，Ⅳ1欽

8、杭北帶，Ⅳ11萬年—錢塘弧盆帶，Ⅳ11—1萬年島弧地體，Ⅳ12湘東弧盆隱伏帶，Ⅳ11—2錢塘島弧地體，Ⅳ13欽州印支造山帶，Ⅳ2欽杭南帶（前陸逆沖疊覆帶），Ⅴ東南加里東造山帶。,（3）巖漿巖（或火山巖）,內(nèi)容：研究確定巖漿巖的形成期次和時代不同時期巖漿巖類型、巖性組合、巖石化學、造巖礦物學和巖石地球化學等，查明不同期巖漿巖的起源、形成環(huán)境、演化、結晶分異作用和含礦性。,（3）巖漿巖（或火山巖）,研究方法：（收集區(qū)域地質(zhì)調(diào)查成果基礎

9、上）同位素年代學，鋯石U-Pb、富鉀礦物Ar-Ar、全巖Rb-Sr、Sm-Nd等；巖石學方法和礦物學方法，野外地質(zhì)路線、剖面和露頭及巖心等的觀察和分析， 顯微鏡下的巖礦鑒定，來確定巖石類型、結晶分異作用、侵位深度；巖石化學和礦物化學，包括主量元素、稀土元素、微量元素分析，可查明巖石的分類、形成環(huán)境、巖漿來源、演化和熱力學條件；巖石和礦物的同位素地球化學，示蹤、巖漿成因機制；巖石中成礦元素的豐度與分配，含礦性和成礦貢獻；,北山地

10、區(qū)中酸性侵入巖時空分布示意圖,（4）.構造-熱地質(zhì)事件演化史,（4）區(qū)域地球化學場和成礦物質(zhì)來源,,內(nèi)容：研究區(qū)內(nèi)主要成礦元素及相關元素的空間場與結構，包括地球化學塊體、巖石圈不同層圈巖石的物質(zhì)組成和地球化學豐度和分帶；研究區(qū)不同構造單元或建造的地球化學特征與結構等；研究方法： 元素地球化學方法，區(qū)域1/20萬—1/5萬地球化學圖、剖面圖； 古老基底巖石的元素豐度分析、不同構造層的元素地球化學豐度對比； 由古老基底（下地殼）熔融

11、形成的巖漿巖（及火山巖）的元素地球化學特征和成礦元素豐度、繼承性、區(qū)域性、趨富性和疊加性； 放射性同位素、微量元素和稀土元素的示蹤； 穩(wěn)定同位素、氣體同位素的組成與示蹤； 上面的測試分析，均要注意采樣的空間分布和代表性，并且是要在礦物、巖石分析的基礎上進行，不要盲目采樣；,區(qū)域地球化學圖與成礦遠景區(qū)和礦集區(qū),1.金礦；2.銅礦；3.銅鐵礦；4.鉛鋅礦；5.多金屬礦；6.銀礦；7.鎢礦；8.銻礦；9.錫礦；10.鉬礦；11.銅

12、鎳礦；12.銅鉬礦；13.鎢鉬礦；14.鎢錫礦；15.銅解礦；16.異常帶及編號：17.工作區(qū)范圍；,天山-北山區(qū)域地球化學綜合異常帶劃分圖,天山-北山銅元素地球化學塊體圖（劉拓，2005）,1.金礦；2.銅礦；3.銅鐵礦；4.鉛鋅礦；5.多金屬礦；6.銀礦；7.鎢礦；8.銻礦；9.錫礦；10.鉬礦；11.銅鎳礦；12.銅鉬礦；13.鎢鉬礦；14.鎢錫礦；15.銅銀礦；16.A類遠景區(qū)；17.B類遠景區(qū)；18.C類遠景區(qū)；,天山-北山

13、地球化學塊體綜合成礦遠景區(qū)圖,（5）.區(qū)域地球物理場,內(nèi)容：區(qū)域地球物理包括重力場和磁力場，主要是解決地殼的結構，包括各類地質(zhì)體的類型、分布和相互關系，查明各類構造面、巖性面和物性不連續(xù)面的規(guī)模、分布、延深和排列等特征，這是認識深部地質(zhì)構造、巖石建造和層圈結構和演化的重要手段；方法：航磁、航重、地學大斷面。,新疆布格重力異常為負值，是我國除青藏高原外重力最低的地區(qū)，重力變化復雜。全區(qū)重力異常分布總體上呈環(huán)狀特征，中部以西天山依連哈比爾

14、尕山和哈爾克山重力低為中心，外部為巴楚—塔克拉瑪干、庫魯克塔格、準噶爾等布格重力高異常環(huán)繞，最外部是昆侖山、北山、阿爾泰等相對布格重力低異常所包圍。最低布格重力異常在新疆西南部昆侖山的喀喇昆侖山至泉水溝一帶，異常強度-520×10-5m/s2；最高布格重力異常在準噶爾盆地西北緣，異常值為-80×10-5m/s2。,根據(jù)1：50萬區(qū)域布格重力異常分布特點，可劃分出2個區(qū)域布格重力異常區(qū)和6條重要區(qū)域重力梯度帶,天山-北

15、山成礦帶航磁異常分區(qū)圖,新疆北部地殼斷面推斷圖,2. 成礦系統(tǒng)研究,（1）.區(qū)域成礦期和礦集區(qū)的劃分 主要研究成礦帶的成礦期次，各成礦期所形成的礦床類型及產(chǎn)出的空間位置，確定重要礦化集中地段。 這主要是通過分析區(qū)域礦產(chǎn)和礦床研究成果的詳細資料獲得；（2）典型礦床 對區(qū)域成礦帶中的主要礦床類型開展系統(tǒng)的礦床學研究，重點是礦床的產(chǎn)出地質(zhì)構造位置，礦床地質(zhì)特征（后面講），成礦時代，成礦作用和控制礦床形成的5大要素（成礦

16、物質(zhì)來源、能量、介質(zhì)、通道和有利成礦場所；具體方法后面講,（3）成礦系統(tǒng)及模式 同一成礦時期內(nèi)主要礦床類型及其控礦因素之間的空間、時間和成生關系研究，包括礦床本身、成礦5要素、圍巖蝕變、成礦元素地球化學的時空配置和內(nèi)在聯(lián)系研究。查明成礦系列，建立成礦系統(tǒng)模式。,方法：通過成礦年代學、流體地質(zhì)、蝕變礦物學、穩(wěn)定同位素、礦田構造學等方法。來對比，確定成礦系統(tǒng)的范圍、內(nèi)部結構、礦床類型構成和時空序次等。,淺成巖漿巖有關的成礦系統(tǒng),卡

17、林型金礦成礦系統(tǒng),不同的金礦成礦系統(tǒng),造山帶中成礦系統(tǒng),巖漿型銅鎳硫化物礦床成礦系統(tǒng),巖漿熱液型錫礦成礦系統(tǒng),沉積建造中巖漿熱液礦床成礦系統(tǒng),3.區(qū)域成礦規(guī)律,（1）成礦（區(qū)）帶地質(zhì)歷史時期，礦床形成的時間規(guī)律，成礦集中期、周期性、遞增性，與區(qū)域重大地質(zhì)構造-熱事件的時間耦合性；（2）礦床或礦化體、成礦元素的區(qū)域空間分布規(guī)律及控制該規(guī)律的主要因素，包括分帶性（水平、垂向上）、等間距性、定向性等；（3）成礦作用的規(guī)律性，成礦元素多期逐

18、步富集，礦床類型的進化、繼承性、區(qū)域性、互補性、關聯(lián)性等； 這些都是根據(jù)礦床的空間、時間和控礦要素分析，總結出來。,阿爾泰與東準噶爾地區(qū)礦床時空分布圖,阿爾泰與東準噶爾成礦構造演化圖,,湖南瑤崗仙鎢礦成礦類型分布示意圖,（五）技術路線,全面收集1/50萬—1/25萬的區(qū)調(diào)、礦調(diào)、區(qū)劃、區(qū)域地質(zhì)構造研究和成礦規(guī)律研究的報告與文獻，整理分析；部署區(qū)域性的地質(zhì)-地球化學路線調(diào)查和剖面測量，開展區(qū)域地層、構造和地球化學調(diào)查，建立區(qū)域地

19、層、構造格架；對區(qū)內(nèi)各期巖漿巖（火山巖）選擇重點地開展巖漿巖石學研究；選擇重點研究區(qū)段和典型礦床開展礦床學研究；通過綜合地質(zhì)、遙感、地球化學、地球物理和礦床學研究的結果，建立成礦系統(tǒng)，厘定成礦系列，建立區(qū)域成礦模式；總結成礦規(guī)律，編制構造-建造-成礦規(guī)律圖,二、典型礦床研究,（一） 研究對象：是在一定空間內(nèi)由成礦作用形成的有用礦物集合體及其圍巖構成的地質(zhì)體，可以被工業(yè)利用；（二）研究目的和意義 了解礦床形成的條件、基本特

20、征和成礦作用機制，找出礦床形成的內(nèi)在控制因素，化學、物理和熱力學過程； 找出同類礦床形成的共性條件、特征和基本要素，建立科學的礦床形成理論，用礦床概念模式表達； 是運用相似類比原理進行找礦的理論基礎；如成礦條件、找礦標志、成礦地質(zhì)作用等； 是開展礦區(qū)勘查工作設計的基礎和依據(jù)； 是深部找礦的指針；,運用礦區(qū)地質(zhì)觀察、測量，結合巖礦石學、礦物學、礦相學、流體地質(zhì)學、熱力學和地球化學等手段，全面分析礦床的地質(zhì)特征、地球化學特征，查明成

21、礦物質(zhì)來源、成礦物理化學條件、成礦流體、成礦作用的化學過程、容礦空間和成礦時代等，理解礦床形成的動力學機制。在此基礎上，基本查明礦床控制因素,（三）研究思路,（四）研究內(nèi)容與方法,成礦地質(zhì)背景，同區(qū)域成礦學；礦床地質(zhì)特征：礦體、礦石特征、成礦期成礦階段、圍巖蝕變；成礦元素賦存狀態(tài)； 研究方法：野外礦區(qū)布置若干條觀察剖面（勘探線方向），結合地表探槽、鉆孔巖心和坑道，系統(tǒng)開展觀察、剖面測量、采樣，包括巖石、蝕變、礦化、構造等，并做圖。

22、室內(nèi)包括巖礦石鑒定、礦石礦物物相分析、礦石元素分析等3. 礦床地球化學特征：礦區(qū)地球化學場結構、異常特征，地球化學異常暈，元素空間分布序列，元素地球化學統(tǒng)計學特征； 研究方法：主要是基巖原生暈的化學測量與分析，可以做幾條剖面，注意礦化類型、蝕變類型和構造等對地球化學的影響；可與上面礦床特征研究結合；,4.礦床成因,（1）成礦物質(zhì)來源： 金屬元素來源：地層或巖體含礦性、地球化學場結構、有用礦物組合及結晶特征等； 礦化劑來源

23、：S、Pb、C同位素分析，判斷來源； 成礦流體來源：O、H、C、Cl同位素分析，以及氣體同位素He、Ar等（2）成礦介質(zhì)（熱液）的性質(zhì)和熱力學條件：主要通過流體包裹體研究，包裹體巖相學特征、均一溫度、壓力、鹽度、氣液相成分等分析。也可以運用熱液礦物的化學成分（包括同位素成分）來確定流體性質(zhì)和熱力學條件。（3）成礦元素運移、沉淀的方式和性狀、價態(tài)和物理化學條件、化學過程、地質(zhì)控制因素等，這可以通過流體包裹體、成礦實驗，結合熱力學

24、計算獲得；（4）通過對成礦作用形成的礦石礦物、蝕變礦物和次生礦物等的礦物及其組合相變研究，恢復成礦作用不同階段礦物形成的物化條件和生成物；,（5）控礦因素分析，主要包括：①控礦構造分析，運用構造地質(zhì)學的理論與方法，包括構造類型、產(chǎn)狀分布、力學性質(zhì)、空間變化規(guī)律等，如對礦體的排列、延伸、尖滅側(cè)現(xiàn)或再現(xiàn)、波狀變化、等間距性、構造垂向分帶等。②地層控制分析，礦源層？巖控層或?qū)娱g構造層？層位定位、展布等；③巖漿巖分析，主要是從含礦性、巖漿熱液

25、和熱能的作用空間和時間，及與構造配合的有利成礦部位等；④熱液蝕變分析，主要是熱液溫度場、蝕變礦物及組合分布與分帶、元素地球化學分帶等，以及影響因素；⑤礦化分帶與富集規(guī)律，包括礦石類型、組構的空間，礦石礦物的組合與分帶，成礦元素的賦存狀態(tài)與影響因素。（6）建立礦床模式，主要是總結上述成因與控礦因素認識的基礎上總結出來，大多用圖示表達,,,,,,,Epithermal deposits,（五）技術路線,收集1/5萬的地質(zhì)、礦產(chǎn)、地球化學等

26、方面調(diào)查和科研成果，主要是了解區(qū)域成礦背景情況；采用野外地質(zhì)路線、剖面和鉆孔巖心研究方法，詳細觀測和系統(tǒng)采樣，確定巖性、構造、元素地球化學和礦石地質(zhì)特征。室內(nèi)利用光學顯微鏡對光薄片進行礦物成分、共生組合和結構構造研究，最后結合電子探針顯微分析技術（EPMA）和掃描電鏡等技術，確定主要金屬礦物的礦物學特征和生成順序等，確定蝕變和礦化類型，劃分成礦期次和成礦階段。采用同位素地球化學方法，分析成礦物質(zhì)來源和成礦流體來源；采用注意不同成礦期