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查明地质异常_成矿预测的基础.doc

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    • Vol 2 No. 4Dec , 1996查明地质异常:成矿预测的基础赵鹏大池顺都陈永清(中国地质大学,武汉)摘 要 与成矿有关的条件都表现为地质演化过程中的地质异常事件与成矿有关的 地质异常都是“成矿可能地段”,可能找到预期类型矿床的地质异常或异常带可以称为 “找矿可行地段”,而其中有更多的直接和间接找矿信息的部位则称之为“找矿有利地 段”地质异常在不同尺度水平上具有口相似性,在空间上具有复杂的成因机制一混 沌动力学机制,在表现形式上,包含显式和隐式两大类型的地质体或地质体组合它们 与成矿的关系是内在的成因联系和(或)空间联系研究地质界常需要划分地质背景场, 采用适当方法,根据一定准则圈定地质杲常文章指出了不同尺度地质界常圈立的不同 特点,GIS、GPS、RS等髙新技术是研究和圈定地质杲常的巫耍工具,分形理论、自组织 理论和混沌理论有助丁•从形态(儿何)、过程和机理的角度探索地质界常的存在、发生和 发展的复杂性;指出了地质界常与物化探界常间存在着套合利耦合两种关系;探讨了地 质、地球物理、地球化学综合异常与成矿预测的关系;放片介绍了地质界常图与成矿远 景区预测图的编制关键词地质异常成矿预测非线性理论GIS GPS RS地质异常图1成矿可能地段、找矿可行地段及找矿有利地段矿床是有川元索或矿物在现今技术经济条件卜•达到可开采利川并获利的自然富集的地质 体。

      一般认为,矿床的形成必须是(有):①矿源、热源和水源的有机组合和匹配;②导矿、散 矿、运矿通道的组合与匹配;③赋矿、聚矿、成矿的空间场所和充分时间;④导致矿质沉淀的 失衡、失稳、失常的物理化学和生物环境;⑤导致矿床形成的富集一耗散一富集的过程所有上述与成矿有关的条件,都表现为地质演化过程中的地质异常事件,在地壳范围内应 是一种特殊的地质杲常空间;反言之,通过各种方法和途径圈定出的与成矿有关的地质异常或 所谓“致矿地质异常”,都是“成矿可能地段”,即具备了成矿的可能性各种成矿地质因索及其组合具有一定的成矿“专属性”,而不同矿种类型、成因类型、工业 类型和形态类型的矿床对地质条件及其组介乂具有一定的“选择性”因此,在一个地区进行找 矿必须根据所要找寻的矿种和矿床类型,在众多的可能成矿的地质异常中确定哪些异常或异 常带是冇可能找到预期类型矿床的,这些地区可以称为“找矿可行地段”进而结合更多的直接木文1996年10月收到第一作者简介:赵鹏大,男,64岁,中国科学院院七中国地质大学校长,教授,著名的成矿预测及数学地质学 家通讯地址:武汉市武昌喻家山中国地质大学;邮政编码:430074© 1994-2006 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved・ 和间接的找矿信息,如物化探异常、典型围岩蚀变及矿化显示等,确定更有希望找到预期类型 矿床的部位,这些部位则称之为“找矿有利地段”。

      综上所述,可以如图1所示地质异常圈定图1地质界常研究流程框图Fig 1 A procedure chart of geo-anomaly study由图1可见,随着地质异常研究的逐步深入,异常成矿信息最逐步增加,找矿靶区范I羽逐 步缩小,找矿成功概率逐步加人所以,查明地质异常是成矿预测的基础、找矿的前提、选靶的 依据例如,在滇中寻找铜矿床,昆阳裂谷地质异常区就是“成矿可能地段”;对于特殊的矿床类 型,如“人红山式”铁、铜矿床,则只产于昆阳裂谷的特定剖而层位(时段)中这时,在昆阳裂谷 内有曼岗河组中上部层位赋存的地段,在有强烈火山活动的地区则是“找矿的可行地段”;再加 上磁力界常、电法测暈找矿信息一高极化率和低电阻率界常和Cu、Co、N i等元素的化探界 常诸多信息,可以确定“找矿的有利地段”2地质背景场的划分与地质异常的圈定A II布加耶茨(1973)等提出:“最重要的矿床赋存于地壳中具有最人异常地质结构性质 组介的地段,因此,对象的'异常'组合应该是最有远景的”几A加利列夫(1982)指出:“人多数重要的工业矿床与相邻地区相比具有特殊和异常的 地质特征相关联”,他用重力和磁法数据建立了 8种不同的确定“非典型”地段的量度,方法是 通过作直方图或变化曲线,对每种物探数据的“典型性”进fj•表征,具有最人频率的区间被定义 为最典型区间,而英他区I'可的值则视为“特殊的”或“非典型的”;这种典型的和特殊的区间就用 来描述每一个单元的“典型性"(typicality),并用“非典型指数”来表征每一个单元。

      Dearie P. Harris等(1990)⑻则提出通过增加地学信息的途径,在相对一•致的地质地段 划分出更小的不均一地段这些小块地段彼此互异,但其内部则相对均一他们将这类地段称 之为“信息带"oHarris等所依据的“相対特殊原则”与加利列夫的“特殊性分析”是一致的,只是・ ・・ ・© 1994-2006 China Academic Journal Electronic Publishing House・ All rights reserved・ 在方法上做了一些改进,即不仅是利用物探资料,同时还将地质、物探及化探资料相联系,作更 综合的分析;而且考虑了变量之间的相关性,采用因子得分代替原始变量作直方图,用标准化 的因子得分的变杲性反映地质地段的非均质性因此,“信息带”的圈定是以正交的综介信息为 基础,并对每个变量依其与矿化的密切程度而加权后进行的D. A. Singer等(1993)®在美国地质调查所提出的“三部式”矿产资源定量评价,其中提出 了圈定“找矿可行地段”的概念并与“找矿冇利地段”相区别上述工作,可以说与笔者提出的地质异常有某些相似之处,但笔者所指的地质异常是在不 同尺度水平上具有自相似性,在空间上具有复杂的成因机制——混沌动力学机制,在表现形式 上包含显式和隐式两大类型地质体或地质体组合。

      他们少成矿的关系是内在的成因联系和 (或)空间联系,因而,地质界常理论不是简单的一种工作方法或圈定技术它们的对彖是“地质 异常体”,具有潜在工业价值的矿化地质异常体町称为“矿产资源体”,具有现行工业价值的地 质异常体便是“矿体”可见矿体是地质异常体的一种特例从地质异常理论出发,为了查明研究区内不同地质环境和不同地质作用的空间分布,需要 划分地质背呆场例如,在陕西南部的勉略宁地区,根据地质环境利地质作用的特点,将本区划 分为4种不同类型的一级地质背景场;在一级地质背景场内,乂进一步划分出二级地质背景场 2()个一级地质背采场以较大的断裂为界,场的划分主要有如下标志:①地层组合及岩系特 征②复式褶皱及断裂束的特征;③岩浆杂岩体特征;④矿床成矿系列或成矿亚系列特征 ⑤磁场等地球物理场的异常群特征;⑥地球化学杲常群特征;⑦岩石的蚀变特征;⑧遥感影 象特征;⑨成矿时代二级地质背景场的划分标志与一级地质背景场的划分标志相类似,也是 这9个方面,然而,标志的尺度水平却是不一样的,例如,岩浆岩为岩体,不是岩浆杂岩体;物化 探异常特征一级地质背景场以异常群的特征为主,二级地质背景场则以异常为主;矿产特征, 前者为成矿系列或亚系列尺度,后者则是矿床尺度等等。

      爛在地质异常圈定中具有特殊意义在热力学中,爛是用于判别孤立体系中过程进行的方 向和体系是否处于平衡状态的一个状态函数根据爛增加原理:“在孤立体系中,自动(自发)过 程,即不可逆过程,向着爛增加的方向进行”统计热力学认为,在无外界影响的条件下,自然过 程总是自发地由规则状态趋于混乱状态,处于平衡状态时的体系混乱度最大在信息论中,爛 则是度量信息量大小的指标,它也反映事件发生的不确疋度在研究地质体数学特征及地质界 常时,爛是地质空间非均质性的度量,是隐式地质异常圈定的重要工具,其表达式为:,八八 -lOOEPhP,100// r=m式中:P「•为N元系统中,笫i元索岀现的概率;Hm为最大可能爛:H m = InN笔者在这方面已作过相当多的研究图2所示宁芜盆地中段不同岩性空问组介特征的爛等 值线图⑴,其结构特征,可区分为:①岩性极不均一地段,表现为多种岩性组介,H无占主导地 位的岩性,嫡值H r> 60%;②岩性较不均一地段,表现为多种岩性组合,但冇占主导地位的 岩性,刃4(尸60%;③岩性较均一地段,表现为少量岩性组合,但无占主导地位的岩性, H r= 20- 40%;④岩性极均-•地段,表现为少量岩性组合,且有占主导地位的岩性或为单一 岩性发育地段,爛值H r= A 2()%。

      从图中可以看出,铁矿床,特别是大、中型的铁矿床,多数 分布在岩性较不均一或极不均一的地区岩性分布均一性”这个隐式的地质杲常,若不借助于 J 4 ・图2岩性纽合特红的炳等兌红图1 •大生铁矿庆;2中型铁茁床;3.小型铁矿床及F点,4.岩性组合特征值Fig 2 An entropy isogram of ix)ck assemblage1- large Fc deposit; 2- mcdiiun Fc deposit;3- snail Fe deposit; 4・ entinpy contourlines of rock assemblage爛,就很难圈定类似地,笔者在宁芜地区还研 究了围岩蚀变嫡从不同的尺度水平进行考察,地质异常可 分为:全球性地质异常、区域性地质异常、局部 性地质界常和显微地质界常不同尺度水平地 质异常的圈定各冇其特点全球性地质界常是与地球垂向的圈层构 造和横向的地壳类型变化相联系的,是地壳圈 层结构的界常该尺度水平的地质异常是深层 和全球范FPI的,研究的对象是巨人的地球块 体各块体边缘地质构造的空间分布、地球动 力学特点及其时间上的演化历史是研究的重 要内容地质异常的圈定往往要借助于全球构 造剖面的资料,其中包括重力界常、深源地震 测量异常等。

      此外,洲际性的元素丰度异常、航 天遥感影象中的特大型界常、全球性古地磁测 量资料等等均起重要的作用区域性地质异常本身也具有不同的尺度 水平,它决定于地质构造单-元的级次划分产 生在岩石圈内的异常地质现象和地质事件是 这一尺度水平研究的主要任务区域性地质异 常是控制自跨省区的成矿带、成矿省至成矿区 的分布,研究比例尺一般在1・・400力至1・・50丿几构造■岩浆杂岩体、含矿岩石的建造组合、巨大的 地块、深切的岩石圈断裂和地壳断裂、火山岩带和各种坳陷是圈定区域性地质异常的基木单 元在圈定地质界常时,航天遥感图彖、区域物化探测量资料是重耍的辅助资料・局部性地质异常是控制成矿区内矿田、矿床和矿体产出的地质界常一般来说,局部性地质界常体是提供成矿物质富集和就位的空间场所或通道局部性地质杲常所研究的是地球表层的地质现象和地质事件,研究比例尺-•般在1・・2()万至1・・1万在圈定局部地质异常时,地层组 段、侵入岩体或岩带、壳下和壳内的断裂构造、各类火山机构、各类褶皱构造等等是其基本单 元;航空和航天遥感图彖及物化探资料对地质异常的圈定有辅助作用显微地质界常是在岩石、矿物集合体、矿物、矿物内的包裹体这样的层次上所反映出的地 质异常。

      在找矿意义匕它是矿物(包括矿石和岩石)形成环境的反映,成为矿床或矿体空间定 位的指示物显微地质异常包括矿物标型特征异常、矿物物理性质异常、围岩蚀变异常、矿物包 裹体异常、矿物共牛组合异常及岩石物理性质异常等从预测找矿出发,研究显微地质异常的 S的上要是为了矿床(体)的定位预测,对它的研究是建立矿床(体)预测■找矿模型的基础,其 研究比例尺与矿床预测•找矿模型的比例尺相似,一般采用M200A 1・・50003高新技术及非线性理论与。

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