取得的主要成果和学术认识

针对全国找矿勘查工作的实际需要,为了加强对中西部重点成矿带的成矿理论和勘查技术方法研究,中华人民***和国科学技术部组织安排了“十一五”国家科技支撑计划重大项目“中西部大型矿产基地综合勘查技术与示范(2006～2010)”。根据支撑计划重大项目指南,“中西部大型矿产基地综合勘查技术与示范(2006～2010)”重点开展我国中西部重要成矿带(包括主要跨境成矿带)、重点矿种的构造背景、成矿类型、控矿要素及分布规律和特殊景观条件下的高效勘查技术方法研究,以有效地指导和支撑中西部重点成矿带的矿产勘查,发现一批资源基地,满足国民经济建设对矿产资源日益增长的需求。西北有色地质勘查局以第二负责单位身份与第一负责单位中国地质科学院地质研究所合作,联合原陕西省地质调查院、北京大学、西安地质矿产研究所、中国地质大学、中国地质科学院矿产资源研究所,***同承担了该重大项目第十一号课题“西秦岭成矿地质背景与铅锌、银、铜、金资源评价技术研究”(编号:2006BAB01A11),课题主要研究内容是:开展区域地质背景与成矿构造环境、区域含矿建造与控矿构造要素研究,揭示西秦岭主要矿床类型与构造的关系,建立主要类型矿床的构造成矿模式和综合找矿模型;研制识别和提取区域控矿要素、示矿信息及矿致异常的新技术方法; 采用地质模型和综合找矿信息进行成矿预测及矿化体定位预测。

根据课题总体目标任务和统一安排部署,实施开展了“陕西秦岭地区主要矿集区铅锌、银、铜、金综合勘查技术研究”专题。专题研究目标和任务是:①以凤(县)-太(白)地区为主研究矿床与地层、构造、岩浆岩的关系,总结典型矿床的地质、物探、化探、遥感标志特征,建立矿床的找矿勘查模型;②采用地质、物探、化探、遥感等有效方法开展调查研究,对凤-太等重点矿集区进行矿产潜力评价与远景靶区优选,提交具有大型矿床找矿潜力的金属、贵金属矿产资源找矿靶区和普查基地1处;③对勘查模型和预测靶区进行验证,有效地指导凤(县)-太(白)、柞(水)-山(阳)等矿集区隐伏金属矿产找矿,力争取得实质性进展。研究内容是:以凤-太矿集区为主,柞-山矿集区为次,兼顾勉(县)-略(阳)-宁(强)矿集区,从八方山-二里河铅锌矿床、八卦庙金矿床、银洞子银铅多金属矿床、煎茶岭金矿床等入手,开展主要矿床类型与地层、构造、岩浆的关系研究,建立主要矿床类型的综合找矿模型,研究识别和提取示矿信息及矿致异常的有效技术方法,采用找矿勘查模型和综合找矿信息进行成矿预测及矿化体定位预测。具体开展3个方面的研究工作:①典型矿床的系统综合研究,收集矿床已有的勘查及研究资料,应用地质、物探、化探、遥感多种手段,从成矿环境、成矿年代、控矿因素及找矿标志入手,解剖典型矿床,建立典型矿床的成矿模式及找矿勘查模型;②区域找矿信息提取新方法、新技术试验研究,在凤-太矿集区、柞-山矿集区、勉-略-宁矿集区开展地质、物探、化探、遥感等新方法、新技术试验研究,确定提取找矿信息的有效方法和手段,隐伏找矿信息和热液蚀变矿物信息的提取是研究的关键;③靶区优选和验证,应用典型矿床的成矿模式和找矿新方法、新技术进行成矿预测和靶区优选,并结合勘查需要对预测靶区进行工程验证。

围绕上述专题目标任务和工作内容,结合秦岭地区的地质工作实际情况,根据上述学术指导思想和研究方法,本专题采用的研究工作具体思路是:“立足前人资料和成果,以解决找矿勘查生产问题为目的,利用新技术,补充新资料,充分收集研究前人的成果和资料,重新研究典型矿床,分析总结典型矿床和区域控矿的关键因素,完善典型矿床和区域成矿模式; 立足新理论和新认识,加强勘查技术方法应用试验,分析总结研究找矿效果,筛选有效的勘查方法技术组合,建立完善的综合勘查模型,为我国类似造山带和高山峡谷区找矿提供借鉴; 科研引导,科学预测,生产配合,及时验证,产、学、研有机结合,确保找矿勘查重大突破”。

经过5年多的不懈努力,在长期的深入思考和找矿实践基础上,此次研究工作查明了典型矿床和区域的关键控矿因素,确定了有效的勘查技术方法组合,建立了隐伏矿床综合勘查模型,取得了找矿勘查靶区预测、验证的重大进展,主要成果和学术认识有以下10个方面:

1)基于1:5万水系沉积物和1:2.5万沟系次生晕资料,对凤-太、柞-山、勉-略-宁三大矿集区的地球化学特征及其分布规律进行了重新认识和全面总结,重新进行了异常圈定和成图,并指出了找矿预测区。凤-太矿集区圈定以Au、Ag、Pb、Zn、Cu为主的异常带6个,圈定4个找矿预测区; 柞-山矿集区圈出了3个异常带、2个找矿预测区; 勉-略-宁矿集区圈出3个异常带、2个找矿预测区。

2)通过对研究区内典型矿床的地质特征、地球化学特征、成矿规律、矿床成因及最新测试数据的综合分析,建立了凤-太矿集区八方山-二里河铅锌矿床、八卦庙金矿床,柞-山矿集区银洞子银铅多金属矿床、穆家庄铜矿床,勉-略-宁矿集区煎茶岭金矿床、铜厂铜(铁)矿床等典型矿床成矿模式和找矿模型,并提出找矿标志。

3)通过典型矿床关键控矿因素研究,对秦岭造山带区域主要类型金属矿床的成矿规律进行了总结,依据控矿因素和成矿作用分析,提出了秦岭造山带多数金属矿床的“两期/二元成矿控矿”规律的新认识。

通过对典型矿床关键控矿因素、成矿条件的研究发现,秦岭造山带中的多数金属矿床经历了早期初始富集成矿和后期热液改造就位成矿的叠加过程(即“两期成矿”),多数矿床在特定的时期、特定的建造环境下,通过岩浆熔离分异、火山沉积、热水沉积等成矿作用形成初始矿床或矿源岩,在后期的造山构造岩浆活动过程中,初始矿床或矿源岩往往被后期区域性构造岩浆活动改造,成矿物质再次被活化、迁移、富集并沉淀成工业矿床。但是从关键控矿因素分析,研究认为造山带中的多数矿床具有明显的“二元控矿”规律,即同一区域的矿床既受某一特定构造时期的成矿环境及其成矿建造控制,具有特定的成矿元素组合,同时又受印支期或燕山晚期构造岩浆改造作用控制(即“二元控矿”),多数矿床的最终就位主要受区域晚期造山、构造岩浆作用控制,即前者控制特定区域成什么矿,后者控制在哪里成矿、到哪里去找矿。根据这一***性控矿规律,提出秦岭造山带金属矿床往往具有变质热液矿床和岩浆热液矿床的基本特征,矿床的富集空间主要为断裂构造、褶皱虚脱部位和印支—燕山期侵入体内外接触带等。

4)选择凤-太矿集区等典型矿床进行了物化探方法试验研究,对二里河和铅硐山(东塘子)铅锌矿等典型矿床和成矿远景区的充电法、TEM、CSAMT及EH4等物探方法试验研究效果进行了分析总结,得出如下结论:①常规充电法适合于埋深200～500m的就矿找矿,应用前提是要求有较好的矿体天然露头或人工揭露见到矿体,实际应用充电方法在凤-太矿集区进行盲矿体追索效果极佳; ②TEM法有效探测深度可以达到500～700m以下,在圈定异常体的水平投影界线时准确性较高,但对推断异常体深度的误差较大,含炭质岩层、含金属矿物的岩脉、断层及不同电性界面也会形成异常,对矿体形态判断不利;③可控源音频大地电磁测深(CSAMT)法是电阻率-频率测深,它具有探测深度大、快捷、能及时提供视电阻率-频率拟断面图等优点,但也具有静态效应、近场效应、场源附加效应以及所测电阻率参数单一等不利因素,增加了解释难度,推断异常体深度的误差较大;④EH4是一种较新的物探方法,但是野外试验出现异常形态与地质实际相反的现象,目前没有能够较好地解释。异常区工程验证效果也不理想,故该方法的有效性有待进一步研究;⑤大比例尺岩石地球化学测量、土壤金属活动态测量等化探方法对于圈定找矿靶区、寻找隐伏矿体具有较好的指示性。

5)通过对凤-太矿集区柴蚂金矿、沈家湾金矿和池沟铜矿的ASD蚀变矿物填图试验表明:①柴蚂金矿和沈家湾金矿区蚀变矿物均以绢云母为主,其次是绿泥石,再次是碳酸盐矿物。但柴蚂金矿与沈家湾金矿又有不同,柴蚂金矿碳酸盐化程度明显强于沈家湾金矿,蚀变矿物填图研究提出,柴蚂矿区可以利用绢云母化、绿泥石化和碳酸盐化来指导找矿,白云母/绢云母化和伊利石是沈家湾矿区的有利找矿标志; ②池沟铜矿矿化蚀变以泥化、绿泥石化和钾化为主,泥化主要分布于接近地表的斑岩体或矿体上部,绿泥石化主要分布于近岩体裂隙、构造带、岩体中,钾化主要分布于岩体裂隙中,钾化强烈,则矿化增强; 斑岩型铜矿主要蚀变矿物在区内广泛分布,但此次尚未在池沟矿区发现典型的斑岩型铜矿蚀变分带现象。

6)凤-太矿集区遥感地质解译和研究表明,以灰岩为核部的背斜倾伏影像部位、背斜轴线转折部位、短轴背斜与隐伏背斜以及灰岩影像分支部位是铅锌多金属成矿和找矿的重要靶区。

7)综合研究地质、物探、化探和遥感资料,初步建立了秦岭中高山地区Pb、Zn、Ag、Cu、Au矿床快速勘查评价技术方法组合和隐伏矿床的综合勘查模型。隐伏矿床的综合勘查模型应用工作程序是:根据地质研究、化探异常分布和“两期/二元成矿控矿”规律预测找矿远景区→TEM、CSAMT物探方法确定勘查靶位→钻探或坑探或槽探发现矿体→坑道或钻孔矿体充电确定矿体走向和延伸→探矿工程验证充电异常→系统勘查。

快速勘查评价技术方法组合是:①预查选区阶段主要方法组合为综合研究+水系沉积物测量(1:5万水系沉积物测量、1:2.5万沟系次生晕、1:1万土壤正规网测量)+激电剖面+地化剖面:②普查阶段主要方法组合为地质填图(1:1万或1:2000比例尺)+大比例尺遥感解译、航磁解译+沟系次生晕加密+高精度磁测+TEM/CSAMT+工程控制; ③详查阶段主要方法组合为地质填图(1:2000和1:500比例尺)+大功率激电+井中/井地充电+工程控制。

以上方法组合依据不同的矿种、矿床类型和成矿环境等有所区别,如对于SEDEX型铅锌矿床,在物探方法上主要选择TEM、CSAMT或激电测量; 对于与岩体有关的Au、Cu矿床,在物探方法上前期工作可以选择高精度磁测以确定岩体位置和产状等; 在化探方法上可选择水系沉积物和土壤测量,但地质工作和综合研究贯穿始终。

8)成矿预测和靶区验证取得了找矿勘查重大进展和发现。采用地质、物探、化探、遥感等有效方法开展调查研究,分析应用新理论、新认识,进行了找矿远景靶区优选与矿产资源估算,应用综合勘查模型对不同类型矿床找矿模型和预测靶区进行验证,取得了铜铅锌矿找矿勘查重大进展和发现。在秦岭造山带凤-太矿集区取得东塘子、白杨沟隐伏铅锌矿找矿初步成果; 在柞-山矿集区取得池沟斑岩铜矿重大发现; 在勉-略-宁矿集区取得徐家沟铜矿勘查重大进展。

9)研究、建立成矿模式和找矿模型是地质找矿综合研究与勘查实践的桥梁。综合找矿模型的建立以成矿地质背景分析为基础,以各种信息的理解、把握、转换、关联和集成为核心,以找矿标志的辨识、显化、提炼为目的,在已形成的概念和理论指导下分析各种信息和信息组合与矿床(化)的关系,逐步形成量化的多元信息综合预测模型,可以此来分析和推断靶区的找矿前景和矿化体特征。

10)勘查在地表矿化较弱或没有任何可识别矿化显示的隐伏矿床和盲矿床的难度加大,需要以明晰可靠的成矿理论为基础,以切实可行的勘查方法技术组合为手段,通过深入细致的资料解释和工程验证而逐渐取得找矿突破。由于勘查对象在地表所反映的现象与矿床本身信息之间的关系越来越复杂模糊,因此,对于基础地质工作和弱小异常必须足够重视。不同勘查方法技术所获得的找矿信息是不完备和不确定的,需要以地质为基础具体分析、相互印证、综合集成、大胆验证。在找矿预查阶段,面积性物化探工作是必要的,不能简单地以剖面取而代之,这样才能获得充分、完整的异常信息。深部、隐蔽及微弱示矿信息的识别提取是找矿方法技术的重要发展方向。