矿床学研究的思路与方法

1矿床学研究的思路与方法中国地质大学（武汉）区域成矿学与成矿规律研究典型矿床研究一、区域成矿学与成矿规律研究（一）研究对象指不同规模的成矿（区）带，范围在几百~几万平方公里的地区。往往是矿床（点）集中分布和有利于矿床形成的构造带，在地质构造类型和演化、地质作用和岩石建造等方面具有相同或相似特点的地区。规模大的如东秦岭钼金铅锌银多金属成矿带、长江中下游铁铜金多金属成矿带、东天山铜镍铅锌金多金属成矿带等；中等的如鄂东南铁铜金多金属成矿区、豫西鄂西北银钼铅锌多金属成矿区、九瑞铜钼金多金属成矿区、赤峰锡银铅锌铜多金属成矿区等。小的如白龙江银金多金属成矿带、桐柏-大悟金银成矿带等。我国重要成矿带及整状勘查秦岭成矿带东天山-北山成矿带（二）研究目的和意义理论意义：认识和深刻理解成矿动力学背景、区域成矿条件、区域成矿作用和成矿规律；应用价值：①是区域成矿远景区划分的理论依据；②指明区域找矿方向，确定主攻找矿矿种、矿床类型；③为区域勘查部署提供指导；④为勘查技术方法及组合的选择提供地质依据；从系统思想出发，运用现代地质构造理论和成矿理论，从成矿动力学背景和区域成矿条件研究入手，结合研究区内已发现的典型矿床成因和控矿因素，通过对含矿建造、成矿元素地球化学、区域地质作用、构造演化和热事件的系统分析，探讨区域成矿规律，包括成矿时间演化规律、空间分布规律、成矿元素逐步富集规律、矿床类型组合及成矿系列，建立区域成矿模式。（三）.研究的基本思路（四）、主要研究内容和方法1.区域成矿地质背景（1）地层包括地层时代划分、层序、岩石组合、主要岩性和组构，岩石化学特征和主要成矿元素丰度与含矿性，不同地层形成的构造和沉积环境、后期改造变化等；（四）、主要研究内容和方法研究方法：通过查阅前人的基础地质研究成果（区域地质志）、1/25万—1/5万的区域地质调查报告和其他有关地层的基础研究成果（包括各类地质图）；必要的典型地层路线、剖面观测和测量（岩性、矿物、地球化学、化石、物性结构和）；不同时代地层形成的沉积环境和岩相古地理恢复，这对沉积矿床、层控型矿床和Sedex型矿床非常重要；沉积体系和层序地层学研究，对煤、油气、砂岩型铜、铀等矿床非常重要；如果是变质的沉积岩，还要进行原岩恢复；上述工作中，岩石学和矿物学的研究非常重要，特别是显微镜观察和分析；Sedex型矿床形成的构造-沉积环境（2）.构造内容：确定区域构造格架、构造期次，查明不同构造期的构造体制和研究区的构造单元属性、构造环境等及其对成矿的影响；划分不同构造期的构造类型，各类型构造特征、力学性质、构造序次和组合样式、以及不同构造期构造复合关系；（需要编制必要的构造专题图，如构造纲要图、构造演化图）研究方法：现代全球大地构造学，包括板块构造学、大陆动力学、地幔柱理论等方法；区域构造学，区域地质调查报告、区域构造及演化、遥感地质学、构造地学断面（地球物理）；（2）.构造岩浆岩和火山岩岩石类型及组合的构造地质指示意义研究；岩石圈地球化学，深部构造的研究（地幔探针、火成岩及包体地球化学）；古生物和岩相对比；矿床类型组合的构造环境指示意义；同位素年代学、裂变径迹法、热释光法等其他方法；板块构造与成矿天山-北山成矿带板块构造分区图Ⅰ级构造单元Ⅱ级构造单元Ⅲ级构造单元哈萨克斯坦—准噶尔板块Ⅰ准噶尔微板块Ⅰ1博格达晚古生代弧后盆地(Ⅰ11)哈尔力克－六驼山古生代岛弧带(Ⅰ12)吐哈地块(Ⅰ13)大南湖古生代岛弧带(Ⅰ14)觉罗塔格－红旗山晚古生代沟弧带(Ⅰ15)巴伦台－旱山离散地体(Ⅰ16)伊犁微板块Ⅰ2依连哈比尔尕晚古生代沟弧带(Ⅰ21)阿拉套晚古生代陆缘盆地(Ⅰ22)赛里木地块(Ⅰ23)博罗科努古生代岛弧带(Ⅰ24)阿吾拉勒晚古生代裂谷带(Ⅰ25)伊宁中央地块(Ⅰ26)NHT那拉提—红柳河缝合带塔里木—华北板块Ⅱ塔里木微板块Ⅱ1东阿莱—哈尔克早古生代陆缘盆地(Ⅱ11)艾尔宾晚古生代残余盆地(Ⅱ12)西南天山晚古生代陆缘盆地(Ⅱ13)柯坪前陆盆地(Ⅱ14)库鲁克塔格陆缘地块(Ⅱ15)磁海-牛圈子-月芽山早古生代裂谷(Ⅱ16)北山-白山堂晚古生代裂谷带（Ⅱ17）桥湾-西铅炉子古陆（Ⅱ18）北山南部地球动力学演化与成矿模式图Ⅰ上扬子地块，Ⅰ1四川盆地，Ⅰ2江南西部隆起带；Ⅱ下扬子地块，Ⅱ1长江中下游坳陷带，Ⅱ2江南东部隆起带，Ⅱ21九岭逆推隆起，Ⅱ22黄山—天目山过渡带，Ⅲ湘桂加里东造山带，Ⅳ钦杭结合带，Ⅳ1钦杭北带，Ⅳ11万年—钱塘弧盆带，Ⅳ11—1万年岛弧地体，Ⅳ12湘东弧盆隐伏带，Ⅳ11—2钱塘岛弧地体，Ⅳ13钦州印支造山带，Ⅳ2钦杭南带（前陆逆冲叠覆带），Ⅴ东南加里东造山带。（3）岩浆岩（或火山岩）内容：研究确定岩浆岩的形成期次和时代不同时期岩浆岩类型、岩性组合、岩石化学、造岩矿物学和岩石地球化学等，查明不同期岩浆岩的起源、形成环境、演化、结晶分异作用和含矿性。（3）岩浆岩（或火山岩）研究方法：（收集区域地质调查成果基础上）同位素年代学，锆石U-Pb、富钾矿物Ar-Ar、全岩Rb-Sr、Sm-Nd等；岩石学方法和矿物学方法，野外地质路线、剖面和露头及岩心等的观察和分析，显微镜下的岩矿鉴定，来确定岩石类型、结晶分异作用、侵位深度；岩石化学和矿物化学，包括主量元素、稀土元素、微量元素分析，可查明岩石的分类、形成环境、岩浆来源、演化和热力学条件；岩石和矿物的同位素地球化学，示踪、岩浆成因机制；岩石中成矿元素的丰度与分配，含矿性和成矿贡献；北山地区中酸性侵入岩时空分布示意图（4）.构造-热地质事件演化史（4）区域地球化学场和成矿物质来源内容：研究区内主要成矿元素及相关元素的空间场与结构，包括地球化学块体、岩石圈不同层圈岩石的物质组成和地球化学丰度和分带；研究区不同构造单元或建造的地球化学特征与结构等；研究方法：元素地球化学方法，区域1/20万—1/5万地球化学图、剖面图；古老基底岩石的元素丰度分析、不同构造层的元素地球化学丰度对比；由古老基底（下地壳）熔融形成的岩浆岩（及火山岩）的元素地球化学特征和成矿元素丰度、继承性、区域性、趋富性和叠加性；放射性同位素、微量元素和稀土元素的示踪；稳定同位素、气体同位素的组成与示踪；上面的测试分析，均要注意采样的空间分布和代表性，并且是要在矿物、岩石分析的基础上进行，不要盲目采样；区域地球化学图与成矿远景区和矿集区1.金矿；2.铜矿；3.铜铁矿；4.铅锌矿；5.多金属矿；6.银矿；7.钨矿；8.锑矿；9.锡矿；10.钼矿；11.铜镍矿；12.铜钼矿；13.钨钼矿；14.钨锡矿；15.铜解矿；16.异常带及编号：17.工作区范围；天山-北山区域地球化学综合异常带划分图天山-北山铜元素地球化学块体图（刘拓，2005）1.金矿；2.铜矿；3.铜铁矿；4.铅锌矿；5.多金属矿；6.银矿；7.钨矿；8.锑矿；9.锡矿；10.钼矿；11.铜镍矿；12.铜钼矿；13.钨钼矿；14.钨锡矿；15.铜银矿；16.A类远景区；17.B类远景区；18.C类远景区；天山-北山地球化学块体综合成矿远景区图（5）.区域地球物理场内容：区域地球物理包括重力场和磁力场，主要是解决地壳的结构，包括各类地质体的类型、分布和相互关系，查明各类构造面、岩性面和物性不连续面的规模、分布、延深和排列等特征，这是认识深部地质构造、岩石建造和层圈结构和演化的重要手段；方法：航磁、航重、地学大断面。新疆布格重力异常为负值，是我国除青藏高原外重力最低的地区，重力变化复杂。全区重力异常分布总体上呈环状特征，中部以西天山依连哈比尔尕山和哈尔克山重力低为中心，外部为巴楚—塔克拉玛干、库鲁克塔格、准噶尔等布格重力高异常环绕，最外部是昆仑山、北山、阿尔泰等相对布格重力低异常所包围。最低布格重力异常在新疆西南部昆仑山的喀喇昆仑山至泉水沟一带，异常强度-520×10-5m/s2；最高布格重力异常在准噶尔盆地西北缘，异常值为-80×10-5m/s2。根据1：50万区域布格重力异常分布特点，可划分出2个区域布格重力异常区和6条重要区域重力梯度带天山-北山成矿带航磁异常分区图新疆北部地壳断面推断图2.成矿系统研究（1）.区域成矿期和矿集区的划分主要研究成矿带的成矿期次，各成矿期所形成的矿床类型及产出的空间位置，确定重要矿化集中地段。这主要是通过分析区域矿产和矿床研究成果的详细资料获得；（2）典型矿床对区域成矿带中的主要矿床类型开展系统的矿床学研究，重点是矿床的产出地质构造位置，矿床地质特征（后面讲），成矿时代，成矿作用和控制矿床形成的5大要素（成矿物质来源、能量、介质、通道和有利成矿场所；具体方法后面讲（3）成矿系统及模式同一成矿时期内主要矿床类型及其控矿因素之间的空间、时间和成生关系研究，包括矿床本身、成矿5要素、围岩蚀变、成矿元素地球化学的时空配置和内在联系研究。查明成矿系列，建立成矿系统模式。方法：通过成矿年代学、流体地质、蚀变矿物学、稳定同位素、矿田构造学等方法。来对比，确定成矿系统的范围、内部结构、矿床类型构成和时空序次等。浅成岩浆岩有关的成矿系统卡林型金矿成矿系统不同的金矿成矿系统造山带中成矿系统岩浆型铜镍硫化物矿床成矿系统岩浆热液型锡矿成矿系统沉积建造中岩浆热液矿床成矿系统3.区域成矿规律（1）成矿（区）带地质历史时期，矿床形成的时间规律，成矿集中期、周期性、递增性，与区域重大地质构造-热事件的时间耦合性；（2）矿床或矿化体、成矿元素的区域空间分布规律及控制该规律的主要因素，包括分带性（水平、垂向上）、等间距性、定向性等；（3）成矿作用的规律性，成矿元素多期逐步富集，矿床类型的进化、继承性、区域性、互补性、关联性等；这些都是根据矿床的空间、时间和控矿要素分析，总结出来。阿尔泰与东准噶尔地区矿床时空分布图阿尔泰与东准噶尔成矿构造演化图湖南瑶岗仙钨矿成矿类型分布示意图（五）技术路线全面收集1/50万—1/25万的区调、矿调、区划、区域地质构造研究和成矿规律研究的报告与文献，整理分析；部署区域性的地质-地球化学路线调查和剖面测量，开展区域地层、构造和地球化学调查，建立区域地层、构造格架；对区内各期岩浆岩（火山岩）选择重点地开展岩浆岩石学研究；选择重点研究区段和典型矿床开展矿床学研究；通过综合地质、遥感、地球化学、地球物理和矿床学研究的结果，建立成矿系统，厘定成矿系列，建立区域成矿模式；总结成矿规律，编制构造-建造-成矿规律图二、典型矿床研究（一）研究对象：是在一定空间内由成矿作用形成的有用矿物集合体及其围岩构成的地质体，可以被工业利用；（二）研究目的和意义了解矿床形成的条件、基本特征和成矿作用机制，找出矿床形成的内在控制因素，化学、物理和热力学过程；找出同类矿床形成的共性条件、特征和基本要素，建立科学的矿床形成理论，用矿床概念模式表达；是运用相似类比原理进行找矿的理论基础；如成矿条件、找矿标志、成矿地质作用等；是开展矿区勘查工作设计的基础和依据；是深部找矿的指针；运用矿区地质观察、测量，结合岩矿石学、矿物学、矿相学、流体地质学、热力学和地球化学等手段，全面分析矿床的地质特征、地球化学特征，查明成矿物质来源、成矿物理化学条件、成矿流体、成矿作用的化学过程、容矿空间和成矿时代等，理解矿床形成的动力学机制。在此基础上，基本查明矿床控制因素（三）研究思路（四）研究内容与方法1.成矿地质背景，同区域成矿学；2.矿床地质特征：矿体、矿石特征、成矿期成矿阶段、围岩蚀变；成矿元素赋存状态；研究方法：野外矿区布置若干条观察剖面（勘探线方向），结合地表探槽、钻孔岩心和坑道，系统开展观察、剖面测量、采样，包括岩石、蚀变、矿化、构造等，并做图。室内包括岩矿石鉴定、矿石矿物物相分析、矿石元素分析等3.矿床地球化学特征：矿区地球化学场结构、异常特征，地球化学异常晕，元素空间分布序列，元素地球化学统计学特征；研究方法：主要是基岩原生晕的化学测量与分析，可以做几条剖面，注意矿化类型、蚀变类型和构造等对地球化学的影响；可与上面矿床特征研究结合；4.矿床成因（1）成矿物质来源：金属元素来源：地