深部隐伏矿床预测的构造地球化学方法评析
来源：资源网 作者：朱卫平 章永梅
目前国家战略矿产资源需求加大，由于浅表矿床已基本被发现，故寻找深部隐伏矿床或者在已有矿山周围和深部寻找新的矿体是解决当前资源危机的有效途径之一。据澳大利亚西部矿业公司的统计资料，在过去30年间，找矿发现的平均成本增加了3倍。主要原因有：一是地表露头矿的减少，二是勘查选区的难度加大。降低勘查成本最有效的方法是预测性勘查和勘查技术方法的创新。构造地球化学方法是探寻深部隐伏矿体的重要方法之一，也是隐伏矿体定位预测的重要研究内容之一。
构造地球化学是研究地质构造作用与地壳中化学元素的分配和迁移、分散和富集等关系的学科，一方面研究构造作用中的地球化学过程，另一方面研究地球化学过程所引起的和反映出来的构造作用。许多专家在理论、方法及其实际应用方面做出了重要的研究成果，并取得显著的实际效果。构造地球化学方法是解决深部隐伏矿体的重要途径之一。该方法在理论研究上取得较大的成果，同时，该方法不是万能方法，在实际运用过程中必须结合其它方法一起走综合找矿的路子。
1.
隐伏矿床定义和分类
未出露地表的矿床统称为隐伏矿床，并根据埋藏深度将其分为覆盖矿床、掩埋矿床、掩覆矿床、隐伏矿床或盲矿床4
类。本文所说的深部隐伏矿是指地表未见出露或者在已发现或已开采矿之下埋藏深度较大，受深部地下构造控制的矿体（床）。
2.
隐伏矿床寻找的理论、技术和方法
隐伏矿床的预测有8种常用的方法:①构造预测，包括编制构造预测图；②地层—岩相预测；③岩浆岩预测；④地球化学预测；⑤地球物理预测；⑥矿物学预测；⑦遥感影象预测；⑧生物预测。本文针对受断裂控制的深部隐伏矿床探讨一下构造地球化学方法。
3.
隐伏矿床预测的构造方法
目前，构造控矿成矿理论主要有构造体系控岩控矿论、板块构造成矿论、断块构造控矿论、和地洼活化成矿论。构造地质学家已注意到不同级别和规模的构造对矿带、矿田、矿床和矿体的分级控制作用，以及构造活动对成岩和成矿物质转化的贡献，并提出构造成岩成矿理论、成矿构造的概念和研究方法，对褶皱构造、断裂构造、韧性剪切带、伸展构造、隐爆角砾岩筒、盆地构造和旋卷构造等构造的控矿特征进行了系统研究，提出了诸如S与反S构造、“Φ”形构造、“K”字型构造、韧性挤压带和反转构造等控矿构造型式，研究了断层分带与成矿分带的关系。
构造地质学通过构造解析、应力场和应变场分析、及模拟实验等方法研究矿床体与构造的时空配置关系，建立构造控矿型式，根据构造分布规律预测新的有利成矿靶区和成矿部位。
对于严格受构造控制而形成的隐伏矿床，构造预测是一种不可缺少的方法，也是一条重要途径。有效的构造预测必须重视以下4方面的工作，即注意通过构造体系的控矿分析，构造力学性质的分析，控矿构造因素的解剖和辩认，以及构造发生、发展和变化过程的研究来进行隐伏矿床的预测，同时编制构造预测图，包括编制深部地质图。分析研究矿区控矿构造，总结已知矿体特征，进行控矿构造与矿体关系研究是隐伏矿床综合找勘方法的重点之一。
4. 隐伏矿床预测的地球化学方法
矿床作为人类活动、生存与发展所需物质元素的富集体，其形成过程本质上是元素的地球化学过程，有用元素富集同时伴生着相关元素的相对富集或贫化，它们在空间分布上常表现出分带的规律性。如金矿床的元素地球化学具有明显的分带性，即地球化学异常模式。矿床地球化学家就是根据这种规律来预测和寻找隐伏矿床的，主要的方法有:岩石和土壤地球化学测量法、同位素地球化学找矿法和地电化学找矿法。一个热液矿床的原生晕存在着元素组分分带的综合序列，对元素分带的指数、累加晕和累乘晕比值等指标进行定量计算，从而预测矿床的产出。土壤地球化学测量对于覆盖区隐伏矿床或风化淋滤型矿床的找矿效果较好，如澳大利亚一黄金公司采用该方法在卡利翁地区找到了一个红土型金矿（地质储量10.3万吨，Au品位1.86g/t）、继而发现了石英脉型金矿体。地电化学测量是地球化学与地球物理相结合的一种新方法。如在广西栗木矿田采用该方法测出了强度高、背景值大且与矿体位置吻合较好的异常，涧口—焦巴井异常预测部位经工程验证，见到了隐伏的锡矿体。
5.
隐伏矿床预测的构造地球化学方法
隐伏矿床预测的方法比较多，可以归纳为地质、地球物理、地球化学以及遥感、计算机等技术的运用。而构造地球化学方法是众多矿床预测方法之中将构造地质与地球化学结合起来运用的一种方法。构造地球化学是研究地质构造作用与地壳中化学元素的分配和迁移、分散和富集等关系的学科，一方面研究构造作用中的地球化学过程，另一方面研究地球化学过程所引起的和反映出来的构造作用。构造地质化学包括微构造地球化学、裂隙构造地球化学、褶皱构造地球化学、断裂构造地球化学、不整合构造地球化学、环形构造地球化学（包括旋扭构造地球化学）、火成岩构造地球化学（包括接触构造地球化学）、沉积构造地球化学、成矿构造地球化学（包括矿田、矿床和矿体构造地球化学）、深部构造地球化学、地震构造地球化学、大地构造地球化学（包括区域构造地球化学）、宇宙构造地球化学、实验构造地球化学、应用构造地球化学。并分析了不同类型的构造与地球化学的关系。构造的产生和变形过程都伴随有化学元素的重新组合，构造作用诱发岩浆热液以及其他因素的共同作用，促使矿质的富集成矿。所以控矿构造地球化学方法是寻找隐伏矿床的一种重要方法。
5.1 基本理论和方法
矿床（田）构造地球化学主要研究控矿构造复合转变和在一定地球化学条件下成矿元素的空间分布规律，探讨构造应力场控制下成矿流体的运移规律和化学元素的演化过程，揭示有用物质组分在各种构造环境中的赋存规律，是指导成矿预测、找矿勘探和生产开拓的依据之一。
构造运动使岩石发生变形，形成断裂或褶皱，产生矿物的相变，构造变形与物质成分的变化同时发生，导致其物质组分的集中与分散、迁移，并引起一系列构造地球化学作用，形成构造地球化学异常。因此，构造运动形成2种结果：一是构造形迹有规律地排列组合构成构造体系，二是元素在构造中迁移、富集及其共生组合形成地球化学异常。构造体系和地球化学元素的时空分布规律共同组成统一体（构造地球化学场）在特定的地质作用过程中，某些具有相似地球化学性质的元素具有相似的地球化学行为与迁移、富集规律，从而形成一定的元素组合。因此，这些元素组合反映了一定的地球化学过程。构造控矿的物质表现通过构造地球化学现象表现出来，成矿物质的来源、迁移、聚集、分散等过程能够反映构造的演化与发展，从而构成复合的构造地球化学场。
为了深入探讨构造的控矿特征、研究成矿流体的演化过程，构造地球化学研究首先从基础地质研究入手，将成矿改造与含矿建造相结合，将力学分析与变形历史分析相结合，进行构造地球化学的系统研究，探讨构造演化过程与成矿物质的迁移和聚散之间的成生联系，揭示构造应力场控制下成矿元素的组合、分布特点和成矿流体运移的规律，并用此规律进行矿床（矿田）深部和外围地区的隐伏矿定位预测。应用构造地球化学方法进行隐伏矿定位预测的主要依据有三：①明显受构造控制的金属矿床，构造对成矿元素的迁移、富集和成矿物理化学条件的变化起着十分重要的作用，为构造地球化学方法的应用奠定了基础。②由于断裂构造是成矿流体活动和矿质聚散的有利通道和场所，与地层（围岩）相比，断裂构造岩中蕴藏着有关成矿物质聚集和分散的丰富信息，而且深部矿体与地表（浅部）的矿化原生晕通过断裂、裂隙相联系，并具有对应性和一致性。因此，浅部的构造地球化学异常能更好地显示深部的矿致异常、反映矿床深部成矿作用的特点，为隐伏矿预测提供可靠依据。③采用多个矿化元素组合可以发现单个矿化元素难以确定的异常。通过线性或非线性分析的方法可以强化弱矿化的异常，指示隐伏矿体引起异常的有效信息，增强隐伏矿体引起的矿致异常。
在系统研究不同方向构造（特别是断裂构造）力学性质和构造岩宏观、微观特征的基础上，按不同的比例尺与工作规范，进行矿田（矿床）断裂构造地球化学填图，重点采集工作区具有代表性的不同方向、不同性质断裂带的构造岩样品，采用ICP-MS或ICP法，根据矿床的成矿地质条件，选择代表性的指示元素进行地球化学异常与矿体关系分析。
为了揭示控矿构造演化与成矿元素迁移和聚集之间的内在联系、探讨构造控矿规律，运用数学地质的理论和方法，结合现代计算机应用技术，对化学元素进行组合分析，可以获取反映矿化元素组合原生晕分布的构造地球化学场。已知工业矿体的原生异常分布与矿化因子得分高值区（构造地球化学异常）一致，因此矿化的原生异常分布特征可用因子得分异常区的特征来描述。所以，可用矿化因子得分异常区来推断矿化的富集中心；用不同类型矿化因子得分高值区来分析隐伏矿的矿化类型；根据不同矿化因子得分高值区的分带特征来推断成矿流体的流向，分析隐伏矿体的头晕和尾晕。并用标志热液蚀变的地球化学异常来阐明热液蚀变与矿化富集的关系，推断有利的成矿部位!以达到隐伏矿定位预测的目的。
5.2 主要研究内容
（1）区域构造地质背景与矿田（床）成矿地质条件分析。总结区域构造地质背景下矿田（床）形成的各种控制因素，进一步分析矿床的成矿地质条件。
（2）矿田（床）内断裂或褶皱构造力学性质的宏观与微观鉴定，划分构造期次与构造体系。构造形迹的宏观与微观力学性质的系统鉴定是隐伏矿定位预测的基础，特别是矿床与矿体定位构造的研究是关键。研究不同级次、不同序次、不同规模的构造对矿床（田）、矿体的控制作用，总结构造变形、成矿流体与矿体形成之间的时空关系，确定构造期次，进一步划分矿田（床）构造体系。
（3）矿田（床）控矿构造型式与构造控矿规律研究。在综合分析的基础上，厘定矿田（床）成矿构造体系，进一步总结构造控矿规律，提出构造控矿型式和构造控矿模式。
（4）构造地球化学填图及其样品的采集、测试分析。按一定的工作规范，进行矿田（床）地表或坑内的构造地球化学填图，在一个断裂构造点上重点采集具有代表性的构造岩样品，将样品加工，以人工四分法缩分，用适当的测试方法分析其中的微量元素与主元素的含量，并监控其分析质量。
（5）断裂构造岩的元素（同位素）地球化学研究主要研究构造岩中的主元素、微量元素与构造岩或围岩（矿物）的同位素地球化学特征，探讨构造控矿的成矿环境、成矿物质来源及其成因获得构造活动年龄及地球化学找矿等信息。
（6）构造地球化学异常的解译与构造地球化学勘查模式的建立。运用数理统计学、神经网络、模糊数学等学科的原理，结合计算机应用技术，对断裂构造岩中化学元素进行组合分析，研究化学元素的组合特点，并将成矿元素组合的因子得分值采用有限元法得到构造地球化学异常图、立体图或构造地球化学、地质图，获取反映矿化元素组合原生晕分布的构造地球化学场，根据构造地球化学异常分布类型、矿化元素组合类型、异常分带特征和成矿流体运移规律推断矿化元素的富集中心、矿化类型和成矿流体的运移方向，分析隐伏矿（化）体的前晕和尾晕，建立矿田（床）构造地球化学勘查模式。
（7）构造地球化学与构造应力场成岩成矿模拟实验，应用实验构造地球化学进行构造地球化学实验模拟，或在测试岩矿石力学参数和应力值的基础上采用有限单元法等对其他等参元模型进行二维、三维数值模拟，恢复成矿构造应力场，探讨构造应力场作用下构造变形与元素迁移、富集、成矿的关系，讨论构造地球化学与构造应力场的相互联系。
（8）总结找矿预测标志与重点找矿靶区优选，综合矿床的成矿地质条件，根据找矿预测标志和矿床（田）构造地球化学勘查模式，优选出不同类型的重点找矿靶区和靶位，在条件可能的情况下，选择适当的地球物理勘探技术，进一步推断隐伏矿（化）体的产状与埋深。
（9）工程验证设计与实施，优先对第一类重点找矿靶区进行工程验证设计，提出工程验证的具体靶位。在此基础上，进行工程验证，反复总结经验与教训，指导其他靶区的验证实施，提高找矿预测的成功率。
5.3 研究现状和发展前景
利用矿田（床）构造地球化学找矿方法进行隐伏矿定位预测要从构造－流体－成矿系统出发，将成矿建造与控矿改造、力学分析与历史分析、构造地球化学与构造应力场、不同层次的成矿预测与不同比例尺的预测、典型矿床解剖与区域成矿规律研究相结合，快速、准确地优选找矿靶区，采用“重点解剖－点面结合－综合评价－厘定靶位－工程验证”的找矿模式，实现隐伏矿的定位预测。实践证明这一方法是进行构造控制金属矿床的隐伏矿定位预测的有效途径。特别在有色金属老矿的深部及外围的隐伏矿预测与增储中有重要的指导意义。
近年来也愈来愈多将地构造地球化学方法应用到隐伏矿床预测研究的领域。对于成矿严格受线性构造（断裂带、韧性剪切等）控制的金、银贵金属隐伏矿床的预测和找矿来说，构造地球化学有其特殊的效用，值得大力提倡、推广。
总之，隐伏矿体的预测而必然是综合应用各方面信息的系统工程。综合预测是隐伏矿床找矿预测的最有效的途径。综合预测必须注意两点：①当代的隐伏矿床预测和研究，必须采取地质与物化探、遥感等紧密结合的综合预测途径，任何单一的做法，任何强调一面排斥其余的思想，都是不可取的。②综合预测必须以地质研究为基础，各种新技术新方法的利用都必须在地质研究的指引下有针对性地进行。这是一条无可非议的基本原则。离开了这一基本原则，任何新方法的采用，都将是盲目的、无效的。另一方面，片面强调地质研究的重要性、主导性，无视或排斥新技术的应用，也是不可取的。隐伏矿床预测，没有新技术新方法的配合，也会面临许多仅靠地质研究所无法解决的难题。此外，隐伏矿床预测方法很多，技术复杂，但对于一般的勘探队伍来说还比较难，成本较高，各勘探队伍需要根据自身实际情况对这些方法进行一些经济性评价，并适当选择，可能操作性会更好。
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