矿产勘查的理论基础

矿产资源勘查课件矿产资源勘查•主讲人：杜振川•河北工程大学•勘查教研室矿产资源勘查课件第一章矿产勘查的理论基础矿产勘查的理论基础地质基础数学基础经济基础技术基础矿产资源勘查课件第一章矿产勘查的理论基础一、矿产勘查的地质基础矿产勘查的对象是矿床和矿体，一个矿床的形成是各种地质作用综合作用的结果，即矿床是地质作用的产物。既然矿床是地质作用的产物，那么它的成矿作用、矿床地质特征、后期改造、空间分布等就一定服从地质规律和成矿规律。因此，成矿地质规律就成为矿产勘查的地质基础。矿产资源勘查课件第一章矿产勘查的理论基础一、矿产勘查的地质基础各种矿产形成于一定的地质背景之中。也就是说，不同的地质背景往往形成不同类型的矿床，特定的矿床类型与一定的地质环境有关。1、矿产与地质背景的关联性矿产资源勘查课件第一章矿产勘查的理论基础一、矿产勘查的地质基础1、矿产与地质背景的关联性B型俯冲：大洋岩石圈俯冲大陆板块之下矿产资源勘查课件第一章矿产勘查的理论基础一、矿产勘查的地质基础1、矿产与地质背景的关联性A型俯冲：一个大陆板块俯冲于另一个大陆板块之下矿产资源勘查课件第一章矿产勘查的理论基础一、矿产勘查的地质基础1、矿产与地质背景的关联性1）裂谷环境：裂谷是在板块运动的拉张环境下形成的、受深大断裂带控制的张性断陷盆地。a大洋裂谷环境发生于大洋板块间或其内部的裂谷，属大洋型活动区环境，如大西洋、太平洋、印度洋中脊裂谷。裂谷中有拉斑玄武岩喷发，形成含铜、锌、黄铁矿矿床、铬铁矿矿床及铜镍硫化物矿床等。矿产资源勘查课件第一章矿产勘查的理论基础一、矿产勘查的地质基础1、矿产与地质背景的关联性1）裂谷环境：裂谷是在板块运动的拉张环境下形成的、受深大断裂带控制的张性断陷盆地。b大陆裂谷环境主要发生于大陆板块之间或内部的裂谷环境大陆裂谷带在世界范围内具有十分有利的成矿环境，形成一系列特大型矿床，例如，澳大利亚的芒特艾萨铜矿，含铜400万吨。美国的怀特潘铜矿，含铜600万吨；德国的曼斯费尔德铜矿，含铜500万吨；波兰的蔡赫斯坦铜矿，含铜800万吨；原苏联的乌多坎铜矿，含铜700—1800万吨。矿产资源勘查课件第一章矿产勘查的理论基础一、矿产勘查的地质基础1、矿产与地质背景的关联性2）海构环境：大洋板块在该部位沿毕乌夫带向下俯冲，形成前缘深海沟，出现玄武岩浆活动，并有铜锌矿床、Cr、Cu、Ni、Fe矿床以及黄铁矿型矿床产出。矿产资源勘查课件第一章矿产勘查的理论基础一、矿产勘查的地质基础1、矿产与地质背景的关联性3）岛弧环境属于消亡板块边缘的火山岛弧区，毕乌夫带近大陆一侧的活动区环境。在岛弧环境下，安山岩——花岗岩岩浆活动十分发育，并伴随有典型的黑矿型块状硫化物矿床，斑岩型Cu、Au矿床，与中酸性及酸性岩有关的接触交代矿床和热液矿床，及与富钾基性岩有关的岩浆矿床等。矿产资源勘查课件第一章矿产勘查的理论基础一、矿产勘查的地质基础1、矿产与地质背景的关联性4）大陆边缘海环境岩浆活动不甚发育，有与小型中酸性岩有关的岩浆矿床、伟晶岩矿床及热液矿床，主要为W、Sn、Li、Be、Pb等有色和稀有金属矿产，以及沉积和燃料矿床。矿产资源勘查课件第一章矿产勘查的理论基础一、矿产勘查的地质基础1、矿产与地质背景的关联性5）地缝合线型成矿环境为大陆板块与大防板块碰撞、会聚消亡的活动带环境，有超基性岩中的铬铁矿床，以及铜镍硫化物矿床和斑岩铜矿床等。6）板块内部环境属于稳定区成矿环境。在大洋板块内部，蕴藏有储量丰富的Fe、Mn结核；在大陆扳块内部，主要产出一些层状和层控的Cu、Pb、Sn硫化物矿床，沿深断裂产出有含金刚石的金伯利岩等矿产。矿产资源勘查课件第一章矿产勘查的理论基础一、矿产勘查的地质基础实践证明，不同的成矿元素、矿物、矿床在空间上往往具有一定的共生规律，表现为一定矿种的共生和一定矿床类型的共生。研究矿种共生和矿床类型共生规律，对于综合勘查、综合评价、综合利用具有重要的指导意义2、矿产的共生性1）矿种共生元素在地壳中聚集时，其中有些造矿元素和矿物表现为典型的共生组合，往往形成两种或两种以上矿产共生的综合矿床。矿产资源勘查课件主要造矿元素和矿物的共生组合矿产资源勘查课件第一章矿产勘查的理论基础一、矿产勘查的地质基础矿床类型共生指：一系列不同成因类型的矿床紧密共生在一起。矿床类型共生在自然界是普遍存在的。例如，湖南瑶岗仙钨矿区中的矽卡岩型白钨矿与脉状黑钨矿紧密共生；辽西杨家杖子矽卡岩型铜矿与脉状铅锌矿紧密共生；我国长江中下游地区—系列火山岩浆、火山热液及矽卡岩型Fe、Cu矿床紧密共生等。2）矿床类型共生2、矿产的共生性矿产资源勘查课件第一章矿产勘查的理论基础一、矿产勘查的地质基础利用矿产的共生规律，可以根据一种矿产，去预测共生的另一种矿产，也可以根据某一类型的矿床去预测共生的另一种类型的矿床。2）矿床类型共生2、矿产的共生性矿产资源勘查课件第一章矿产勘查的理论基础一、矿产勘查的地质基础矿产的分带性，或带状分布规律，是指在成矿过程中矿石的矿物成分、化学成分、结构构造等在全球、区域、矿区、矿床、矿体范围内，常常具有分带性，呈现有规律的变化。3、矿产的分带性1）全球分带是指受全球性构造系统控制的成矿带，如全球性的裂谷或板块缝合带，贯通性深大断裂带等。全球成矿带中最著名的有环太平洋成矿带、古地中海一喜马拉雅成矿带等。矿产资源勘查课件第一章矿产勘查的理论基础一、矿产勘查的地质基础2）区域分带指区域性的矿床分带，一般以矿种或矿床类型作为分带的标志。如我国秦岭地槽区内，在坳陷较深部位形成矽卡岩型铜、钨矿床，向地槽的—侧或端部方向延伸，形成中低温铅锌矿床，再向外逐渐变为低温锑汞矿床。3、矿产的分带性矿产资源勘查课件第一章矿产勘查的理论基础一、矿产勘查的地质基础2）区域分带3、矿产的分带性秦岭地区矿床分布示意图矿产资源勘查课件第一章矿产勘查的理论基础一、矿产勘查的地质基础3）矿区分带是指在矿区范围内，不同类型矿床在空间上的规律性分布。矿区分带可用矿种、矿床类型以及矿物组合作为分带标志。3、矿产的分带性矿产资源勘查课件一、矿产勘查的地质基础3）矿区分带云南个旧锡矿，深部为锡石—铜多金属型矿石，往上为锡石—硫化物型矿石，再往上为锡石—石英脉型矿石。（1—Cn；2—Cn、Sn；3—Sn、Cn；4—Sn、Pd；5—Pd、Zn、Sn；）3、矿产的分带性云南个旧锡矿原生分带示意图矿产资源勘查课件一、矿产勘查的地质基础3）矿区分带3、矿产的分带性沉积铁矿相变规律示意图例如沉积型铁矿床，在近岸充分氧化环境下形成高价铁氧化物，而在远离海岸的还原环境下多形成铁的碳酸盐相和硫化物相矿产资源勘查课件一、矿产勘查的地质基础1）矿产时间分布的不均匀性4、矿产分布的不均匀性在不同的地质时期，在不同的地点和地区，只要成矿的控制条件都完全适宜，都有形成矿床或某种规模矿床的可能性。但在某一地质时代的某一地区，或某一地区的某一时代，对于某些矿种或矿床或某种规模的矿床的形成来说，可能表现出特殊的重要性和集中性。这种重要性和集中性首先表现为矿产时间分布的不均匀性。矿产资源勘查课件一、矿产勘查的地质基础1）矿产时间分布的不均匀性4、矿产分布的不均匀性据统计，前寒武纪集中了全世界70％左右的黄金，60％以上的铁、镍、钴；80％的钨形成于中生代；50％的锡形成于中生代末；40％以上的铜形成于新生代等。在外生矿床中，世界上的煤主要形成于石炭一二叠纪；岩盐和钾盐主要形成于二叠纪；石油主要形成于新生代等。矿产时间分布的不均匀性，主要与不同时期和地域的成矿条件的差异和变化有关。矿产资源勘查课件一、矿产勘查的地质基础2）矿产空间分布的不均匀性4、矿产分布的不均匀性矿产在空间上的分布和时间上的分布一样，也是不均匀的。这种空间分布上的不均匀性表现出不同级别和大小的空间范围内(区域、地区、矿田、矿床等)。某些矿种、矿床类型特别发育，矿床储量特别集中，同时不可避免地特别贫乏或短缺另一些矿产或矿床类型，从而形成矿产空间分布上的集中性规律。例如，世界锡总储量的70％左右产于东南亚(马来西亚、印尼、泰国)和南美玻利维亚等。矿产资源勘查课件一、矿产勘查的地质基础5、矿化的不均一性无论是在矿田、矿区、矿床范围，还是在矿体内部，甚至一个天然露头或一块矿石标本，都存在着矿化在空间上的不均一性，表现为有矿与无矿、矿化强与矿化弱、品位高与品位低、矿化连续与不连续等方面的差别。因此，从某种意义上说，矿化的不均—性是普遍的、大量存在的地质事实。矿化的不均一性，可以在不同的规模上表现出来，称为结构水平。矿产资源勘查课件二、矿产勘查的数学基础矿体的形成及赋存具有—定的数量规律性，即矿体数学特征：主要是矿体的几何特征、统计特征、空间特征及结构特征，这些特征及它们的变化性，均可以运用数学方法进行表征。如：矿产预测数学摸型、矿产勘查信息数学模型、矿产勘查方案优化数学模型等，这些数学模型是在矿产勘查过程中不断的运用数学原理加以总结而形成，反过来又为矿产勘查而利用。随着计算机技术的不断发展，对矿产勘查过程中取得的大量数据的运算处理，实现了数字模拟自动化，提高了矿产勘查质量。矿产资源勘查课件二、矿产勘查的数学基础矿体的统计特征是矿体最基本的属性，而矿体变化的数量规律性，主要体现在统计规律性上。矿体的统计特征含有非常丰富的成矿信息和找矿信息。统计分析方法应用在矿体研究的各个领域，它是研究矿体数学特征的最基本方法。1）统计特征①统计分布模型研究：通常是以矿体的品位标志和厚度标志为主要研究统计对象。目的在于查明矿体统计总体的性质。矿产资源勘查课件二、矿产勘查的数学基础②统计特征数的研究：不同类型的矿床和矿体具有不同的数学特征，而在同一矿床或矿体内部其数学特征的层次和形式也是多种多样的。统计特征数的计算，目的在于对矿体之间和矿体内部进行对比，查明空间变异序列、最大变化标志、最大变异地段及最大变化方向等，最终在统计特征基础上，划分矿体变化类型。1）统计特征矿产资源勘查课件二、矿产勘查的数学基础空间特征是研究矿体在空间上的变化趋势，特别是对矿体内外标志值的空间变化性的研究，如品位、厚度、产状等的研究，可了解矿体在空间的变化规律，同时将其与控矿主要因素结合起来，可指示矿体的趋势变化的内在原因，这佯不但可以查明矿体的变化性质及变化程度，而且对隐伏矿体预测及资源评价均有指导意义。2)空间特征矿产资源勘查课件二、矿产勘查的数学基础①矿体标志值及其趋势分析：—维趋势分析可清楚反映标志值在一维空间序列的变化规律，如矿化强度、矿体含矿性的贫富变化性等。二维趋势分析是通过等值线表示的平面，反映平面坐标上的变化趋势。通过不同范围和不同比例尺的趋势分析，查明矿体总体变化趋势。2)空间特征矿产资源勘查课件二、矿产勘查的数学基础②区域化变量和变差图：区域化变量是具有空间位置的随机函数，它具有随机性变化，同时也具有某种程度的确定性变化，研究区域化变量的方法是变异函数和变差图。变差图模式及其参数可以作为变量空间自相关或其连续程度的定量特征。如自相关范围和强度等。2)空间特征矿产资源勘查课件二、矿产勘查的数学基础几何特征是研究矿体在三度空间上的展布形式，如矿体规模、形态、产状、高程、埋深、边界清晰程度、轮廓复杂程度及外部特征和控制因素。矿体几何特征的研究方法称为矿体几何学方法、一方面矿体几何特征，主要受地质构造形迹控制，如断裂构造、褶皱构造等。另一方面矿体几何形态具渐变性，只有受到成矿后构造的改造，矿体几何形态才发生突变性。矿体几何学的研究主要是编制矿体水平断面或垂直剖面图，以及平面剖面图的投影图等。3）几何特征矿产资源勘查课件二、矿产勘查的数学基础矿体结构特征：即矿体的具体结构和抽象结构，研究对象为各种勘探变量及矿体各种标志值，用以了解矿体的均质性、非均质性、各向异性、同向异性、连续程度等。4）结构特征矿产资源勘查课件三、矿产勘查的经济基础作为勘探对象的矿体，它包含了经济的概态，在当前的技术经济条件下能满足国民经济的要求，一般称之为“工业矿体”，矿物质的自然堆积则称之为“自然矿体”。工业矿体是要根据工业指标圈定，它的边界和自然矿体常是不吻和