復雜地質(zhì)環(huán)境下的礦床地質(zhì)特征及找礦預測

郭建新，劉會平

（河南省地礦局第二地質(zhì)勘查院，河南 鄭州 450000）

復雜地質(zhì)環(huán)境下的礦床地質(zhì)特征和找礦預測研究是區(qū)域成礦學領域的一個重要課題，也是礦床學研究領域的一個重點方向[1]。這是一門理論與實際相結合的科學，必須從理論和實踐相結合來研究礦床特征。因此，只有注重理論知識的不斷更新和礦床生產(chǎn)實踐的檢驗，才能使復雜地質(zhì)環(huán)境下的礦床地質(zhì)特征和找礦預測研究真正成為多金屬礦床找礦、預測的戰(zhàn)略指導。

對復雜地質(zhì)環(huán)境下的成礦預測方法研究在我國起步比較晚。20世紀70年代以來，在引進國外一些多金屬礦床成礦規(guī)律和預測理論方法的基礎上，我國在多金屬礦床地質(zhì)特征和找礦預測方面取得了長足的發(fā)展，形成了獨特的成礦預測理論體系[2]。20世紀初期，蘇聯(lián)、美國和澳大利亞等國家對礦床的地質(zhì)特征和找礦預測進行了深入的研究，作出了許多開創(chuàng)性的貢獻。蘇聯(lián)學者于1919年采用重磁-綜合性地球物理方法測定了庫爾斯克磁的異常范圍，取得了非常好的效果。1950年，蘇聯(lián)在列寧格勒全蘇維埃地質(zhì)學研究所建立了礦化規(guī)律研究機構，1971年出版了全蘇維埃地質(zhì)學1:250萬地圖。從20世紀50年代開始，哈薩克斯坦科學院院士就提倡編制礦床遠景成礦規(guī)律圖。成礦預測理論與方法隨著礦產(chǎn)資源預測的發(fā)展而不斷完善與提高。

1 復雜地質(zhì)環(huán)境下的礦床地質(zhì)特征

1.1 礦床氧化帶特征

根據(jù)對復雜地質(zhì)環(huán)境下礦床進行物相分析，結果顯示出礦床存在的氧化作用非常強烈，礦床氧化帶整體分布非常廣泛且厚大。礦床氧化帶的界面主要發(fā)生在礦區(qū)內(nèi)部的地下潛水面以下的100m～200m之間，通常設定潛水面的平均標高為1801.5m，礦床氧化帶界面較平，從上到北方向逐漸升高。23-2號線的礦床氧化帶界面的標高一般在1600m～1650m之間，10-34號線的礦床氧化帶界面的標高在1660m～1760m之間，42-74號線的礦床氧化帶界面的標高大約在1770m～1970m之間。在礦床氧化帶界面中，斜核低于翼面，礦床氧化帶界面相對平緩起伏，總體來看比較平緩；其上界面一般呈90×10-2～95×10-2的氧化區(qū)，其氧化速率為85×10-2～95×10-2；下界面一般呈10×10-2～30×10-2的混合區(qū)，其氧化速率為10×10-2～30×10-2的混合區(qū)厚度為50m～58m之間；復雜地質(zhì)環(huán)境下的礦體內(nèi)原生、混合礦體劃分非常困難，邊界基本難以確定。

礦床氧化帶的發(fā)育與復雜地質(zhì)環(huán)境的礦體位置有很大關系，包括復雜地質(zhì)的地形特征、巖石性質(zhì)礦床構造特征以及地下水位等因素，盆地地形、洞穴發(fā)育區(qū)、向斜的斜端均有比較發(fā)育的礦床氧化帶。例如，向斜的斜端，在礦段南部23～2號線之間。圍巖-溶隙非常發(fā)育，巖石結構破碎，溶洞非常多。所以礦床氧化帶的厚度較大，礦石氧化深度一般在250m～300m之間，且都是深埋。

礦床的氧化帶在穩(wěn)定的水位偏下100m～200m。氧化帶的實際深度與現(xiàn)代地下水位的穩(wěn)定性沒有太大的關系，而與歷史上地下水位穩(wěn)定性的動態(tài)變化是密切相關的。礦區(qū)氧化界面與地表線、潛水面及隔水層界面關系如圖1所示。

復雜地質(zhì)環(huán)境下的礦床中，第Ⅱ、Ⅲ礦帶的礦體都位于氧化帶界面以上，屬于氧化性礦石。I-2PB礦帶的I-2PB礦體位于氧化帶界面附近，只有一部分位于氧化帶界面以上，是一種氧化性礦床，少部分位于氧化帶界面以下，礦石的氧化速率一般在10×10-2～30×10-2（礦石的硫鉛比在71×10-2～90×10-2）之間，屬于混合型礦床，礦區(qū)內(nèi)原生硫化礦極少。氧化性礦石通常呈黃褐色，肉眼可見的疏松破碎狀，主要表現(xiàn)為土質(zhì)、粉質(zhì)或者蜂窩狀，只有極少數(shù)為塊狀。菱鐵礦主要氧化為褐鐵礦，方鉛礦主要氧化為鉛和方鉛礦。大部分混合物保留了原礦床的結構，呈淡黃色或者雜色，并呈現(xiàn)出浸染狀、棱角狀、結節(jié)狀及帶狀。其中方鉛礦和菱鐵礦為主要礦石礦物，黃鐵礦、褐鐵礦和方鉛礦含量明顯下降，呈交代殘留結構。

圖1 礦區(qū)氧化界面與地表線、潛水面及隔水層界面關系

1.2 礦床構造特征

礦床構造運動在復雜地質(zhì)環(huán)境下經(jīng)歷了三個階段。三個階段的運動軌跡相互干擾，相互制約，形成了一系列形狀復雜、軸向變化以及不同尺度的褶皺構造和斷層構造。

礦床一期以近南北方向的褶皺為主要地質(zhì)特征，是構成贊皇隆起主構造格架的線狀褶皺。復雜地質(zhì)環(huán)境下的礦區(qū)主要表現(xiàn)為斜向型，礦區(qū)褶皺第一階段是斜向型二次褶皺。主要有：上逆背斜、西逆背斜、向斜以及逆背斜。其走向多為340°～350°之間，大多數(shù)都屬于“緩斜型褶皺”，向斜是這一時期的主要地質(zhì)構造。

礦床二期是建立在礦床一期基礎上的褶皺，軸線呈東西走向。在礦床二期由于褶皺作用形成了礦區(qū)的主要構造—環(huán)狀斜面。二次構造的作用使礦區(qū)礦帶呈北東-北西-南北-北北東月形分布。礦床二期的構造為復雜地質(zhì)環(huán)境下礦區(qū)南端的褶皺系、北端的西丘褶皺系及通化褶皺系。礦井內(nèi)東面山梁上的一系列褶皺也是礦床二期構造的產(chǎn)物。

礦床三期構造特征是與地層走向斜交的開放式褶皺。兩個礦段交界處的第一期褶皺相互傾斜。礦區(qū)回采巷道內(nèi)礦層及其圍巖沿走向存在明顯的起伏褶皺。采場縱剖面圖中，由于這一時期的褶皺作用，造成了地層分段邊界和礦層彎曲起伏。出現(xiàn)層位劃分，礦層彎曲，下傾的現(xiàn)象；礦床三期褶皺鉸鏈的方向在東北方向大約是20°～30°，軸面基本垂直。該時期褶皺的強度和幅度雖不如前兩個成礦時期，但因與礦物質(zhì)的密切關系而受到重視。在此期間，由于地質(zhì)構造作用的影響，礦床發(fā)生波動，在波動轉(zhuǎn)折處明顯增厚。

2 復雜地質(zhì)環(huán)境下的礦床找礦預測

復雜地質(zhì)環(huán)境下礦床的找礦預測是一個具有很強探索性和實用性的系統(tǒng)工程。在地質(zhì)研究的基礎上和相關成礦理論的指導下，對復雜地質(zhì)環(huán)境的礦床地質(zhì)特征進行了詳細的分析，并利用相應的技術方法和手段進行了驗證，從而提高了找礦預測的科學性和準確性。在現(xiàn)代找礦中，復雜地質(zhì)環(huán)境條件下，尋找埋藏大、難以識別的礦床具有重大的理論意義和應用價值。

復雜地質(zhì)環(huán)境下的多金屬礦在對成礦特征研究的基礎上，結合復雜地質(zhì)環(huán)境下礦床地質(zhì)特征，通過礦床工程驗證，重新認識和總結了復雜地質(zhì)環(huán)境下的成礦規(guī)律，拓展了找礦預測的驗證過程。礦床的發(fā)現(xiàn)，對其它礦段的找礦工作具有一定的指導意義。

礦床找礦預測步驟如下：

步驟1：在礦區(qū)范圍內(nèi)選擇巖體和地質(zhì)構造分布有利的成礦地區(qū)；

步驟2：確定地表多金屬的成礦預測直接標志；

步驟3：異常礦帶中出現(xiàn)局部異常的區(qū)域可以直接進行找礦；

步驟4：圍繞成礦中心尋找多金屬礦床；

步驟5：在成礦中心附近確定褶皺構造發(fā)生的位置，為礦床中的礦物質(zhì)提供了賦存空間；

步驟6：在找礦靶區(qū)內(nèi)采用高精磁法來測量，出現(xiàn)正磁異常的成礦地帶，說明存在磁性地質(zhì)體，結合高精磁法的測量結果，幫助了復雜地質(zhì)環(huán)境下的礦床找礦預測。

從理論研究層面上講，這些勘探判據(jù)在礦床預測區(qū)出現(xiàn)的次數(shù)越多，越有可能發(fā)現(xiàn)一個礦床或一個隱伏礦體。預測準則不一定是在一個區(qū)域內(nèi)同時出現(xiàn)的，但是它不會影響到一個區(qū)域內(nèi)實際的找礦預測。只有掌握了主要的找礦信息，才能對找礦預測區(qū)作出準確的評價。

3 結束語

本文提出了復雜地質(zhì)環(huán)境下的礦床地質(zhì)特征及找礦預測，在礦床氧化帶特征和礦床構造特征兩個方面，研究了復雜地質(zhì)環(huán)境下的礦床地質(zhì)特征，結合礦床的找礦預測研究，實現(xiàn)了本文的研究，從而降低了礦產(chǎn)資源的開采難度。