陳航華

（廣東省有色金屬地質(zhì)局九四〇隊，廣東 清遠(yuǎn) 511520）

構(gòu)造地球化學(xué)法是一種將地球化學(xué)和構(gòu)造地質(zhì)相結(jié)合的找礦新方法，同時研究地質(zhì)構(gòu)造組成和地質(zhì)化學(xué)元素活化遷移及其運(yùn)動內(nèi)在規(guī)律。此方法的廣泛應(yīng)用，相對于傳統(tǒng)地球化學(xué)找礦，在很大程度上降低了工作難度，縮減了工作時間。只需在實(shí)際找礦工作前做好地質(zhì)勘查數(shù)據(jù)的分析，便能精確、快速的定位礦區(qū)，避免廣工人員增加額外的工作量。

1 構(gòu)造地球化學(xué)找礦方法原理及流程

1.1 構(gòu)造地球化學(xué)找礦依據(jù)

人類長期以來對天文的研究顯示，地球總是處于自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)的運(yùn)動過程中，因此地質(zhì)結(jié)構(gòu)也在地球復(fù)雜的運(yùn)動中不斷發(fā)展演化。從空間上看，構(gòu)造運(yùn)動并非絕對平衡，每個區(qū)域的構(gòu)造變形都存在一定差異。

通常情況下，強(qiáng)構(gòu)造變形區(qū)域，地球化學(xué)異?，F(xiàn)象增強(qiáng)，理論上說，成礦幾率也隨之增大。構(gòu)造運(yùn)動推動巖石圈巖塊產(chǎn)生機(jī)械形變，促使巖石圈物質(zhì)定向遷移，最后導(dǎo)致地球化學(xué)場伴隨著構(gòu)造應(yīng)力發(fā)生改變[1]。由于多旋回構(gòu)造運(yùn)動說，在時間上一個巨旋回之內(nèi)有多旋回發(fā)展，構(gòu)造應(yīng)力與地球化學(xué)場根據(jù)構(gòu)造變形性質(zhì)與強(qiáng)度不斷變化而同步改變。運(yùn)動保持從原有平衡過渡至另一種平衡，從而形成“構(gòu)造作用-物質(zhì)運(yùn)動-成礦旋回”的演化模式，持續(xù)推進(jìn)巖石圈的發(fā)展。

由構(gòu)造運(yùn)動原理可知，構(gòu)造性質(zhì)轉(zhuǎn)變的時間內(nèi)便是最有利于成礦的時期。在多期構(gòu)造活動的疊加下巖石更加容易破碎和被滲透，巖石圈內(nèi)物質(zhì)得到重組。構(gòu)造地球化學(xué)找礦方法實(shí)際上是在構(gòu)造地球化學(xué)系統(tǒng)思想的基礎(chǔ)上，通過前期對地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動和地球化學(xué)場異常區(qū)域的理論數(shù)據(jù)分析，鎖定成礦可能性較大的地區(qū)，進(jìn)行后續(xù)實(shí)地礦產(chǎn)勘查工作。

1.2 構(gòu)造地球化學(xué)找礦方法工作原理

概括來說，構(gòu)造地球化學(xué)找礦方法工作原理是根據(jù)地球化學(xué)的行徑，觀察分析化學(xué)元素在地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動中的變化、分布、移動規(guī)律，追蹤礦產(chǎn)的蹤跡。具體遵循一下原理：

（1）定位找礦靶區(qū)。利用現(xiàn)代化技術(shù)，如TM、ETM+圖像來提取地礦線性，收集礦區(qū)環(huán)形構(gòu)造和礦化蝕變數(shù)據(jù)。另外，也可采用Quick-Bird-2高分辨率衛(wèi)星遙感圖像等更加精細(xì)的技術(shù)對礦區(qū)構(gòu)造的細(xì)節(jié)進(jìn)行探測。

（2）分析構(gòu)造應(yīng)力場。確定找礦工作區(qū)域后，需要對構(gòu)造應(yīng)力場進(jìn)行專題研究。采用數(shù)學(xué)和物理模擬實(shí)驗(yàn)，例如地質(zhì)反演、地巖變形模擬等，針對成礦區(qū)域的構(gòu)造變形進(jìn)行分析，探索其內(nèi)在運(yùn)動規(guī)律，預(yù)測成礦物質(zhì)的遷移方向和空間變化。

（3）確定構(gòu)造元素。在已知礦產(chǎn)區(qū)域及其構(gòu)造原理的基礎(chǔ)上，通過多方面影響因素分析，可以確定礦床指示元素。再采用一系列數(shù)學(xué)統(tǒng)計方法，辨析巖石種類，從而確定礦床的元素組成類型。

（4）結(jié)合實(shí)際，綜合利用。實(shí)際開展找礦工作時，除了提前做好信息采集工作和充足的理論數(shù)據(jù)分析，也需要結(jié)合現(xiàn)場地質(zhì)情況，靈活應(yīng)用現(xiàn)代技術(shù)方法輔助現(xiàn)場作業(yè)人員，完成找礦工作。

（5）圈定分析異常。通過對物理和數(shù)學(xué)原理關(guān)系式計算，可以得出與礦質(zhì)元素相聯(lián)系的因子得分，即變量，由此圈定構(gòu)造地球化學(xué)異常區(qū)域。同時，結(jié)合具體蝕變情況，觀察構(gòu)造地球化學(xué)異?？臻g變化分布、變化強(qiáng)度、變化范圍大小等，對觀察現(xiàn)象進(jìn)行科學(xué)解釋并定位預(yù)測隱伏礦體。

1.3 構(gòu)造地球化學(xué)找礦工作技術(shù)流程

利用構(gòu)造地球化學(xué)方法找礦工作的技術(shù)流程如下：首先根據(jù)技術(shù)獲取的礦區(qū)構(gòu)造特征，選擇合適的控礦模式，并繪制構(gòu)造地球化學(xué)特征的精細(xì)圖。此步操作是利用構(gòu)造地球化學(xué)法找礦的關(guān)鍵，準(zhǔn)確的填圖有助于后續(xù)數(shù)據(jù)分析及模擬試驗(yàn)的開展。接著，按照構(gòu)造地球化學(xué)異常動態(tài)建立數(shù)學(xué)、物理模型，反復(fù)進(jìn)行模擬試驗(yàn)、地質(zhì)反演，從而定位最有利的找礦靶區(qū)。最后結(jié)合實(shí)地勘測驗(yàn)證，完成找礦工作。

2 構(gòu)造地球化學(xué)找礦的發(fā)展意義

（1）有效預(yù)測地質(zhì)構(gòu)造類型。構(gòu)造地球化學(xué)可以通過對地球化學(xué)異常帶分布和地質(zhì)元素種類分析，準(zhǔn)確預(yù)測出礦區(qū)內(nèi)部各種構(gòu)造類型。

（2）明確礦區(qū)構(gòu)造的含礦性。礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動方式千變?nèi)f化，元素的組合隨構(gòu)造運(yùn)動而改變。分散富集元素組合，不僅與構(gòu)造運(yùn)動生成方式相聯(lián)系，還與礦山的含礦量息息相關(guān)。

（3）異常圈定和解釋。利用與礦質(zhì)元素相聯(lián)系的因子得分（變量）圈定構(gòu)造地球化學(xué)的異常區(qū)域。再觀測構(gòu)造地球化學(xué)異常帶的分布大小、形態(tài)，檢測其運(yùn)動強(qiáng)度，研究礦床蝕變特征，解釋并定位隱伏礦體。

3 構(gòu)造化學(xué)找礦方法及特點(diǎn)

（1）利用計算機(jī)圈定采樣區(qū)域。構(gòu)造地球化學(xué)找礦方法對于傳統(tǒng)找礦方法是一項重要的技術(shù)革新。應(yīng)用計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行多元分析確定礦質(zhì)元素后，使用特定軟件繪制礦化因子得分趨勢圖和地球化學(xué)精細(xì)填圖。形成圖形后，能夠更形象的展現(xiàn)礦床結(jié)構(gòu)，再對圈定重點(diǎn)采樣區(qū)域。這樣一來，基本可以消除因未知而產(chǎn)生的多余采樣工作。

（2）采樣針對性強(qiáng)。構(gòu)造地球化學(xué)找礦工作的采樣，相對于傳統(tǒng)方法可控性更強(qiáng)。以往常常采用固定網(wǎng)格定位化學(xué)異常帶，坐標(biāo)往往存在一定誤差。構(gòu)造地球化學(xué)法找礦，礦區(qū)內(nèi)部構(gòu)造和樣品空間距離可視化，能夠更加精確地定位。為保障樣品數(shù)據(jù)充分被利用，可在重要控制地段加密取樣。在巖石斷裂帶周圍采用多點(diǎn)組合取樣，增強(qiáng)采樣的針對性，防止漏采、漏測。

4 構(gòu)造地球化學(xué)找礦的實(shí)際應(yīng)用

（1）構(gòu)造地球化學(xué)應(yīng)用研究。①地質(zhì)構(gòu)造地球化學(xué)研究。從宏觀上，劃分地質(zhì)成礦化學(xué)區(qū)域，以各區(qū)域指示元素為基礎(chǔ)，勘測元素分布形態(tài)。另外結(jié)合不同區(qū)域的地質(zhì)特征和構(gòu)造運(yùn)動生成條件，進(jìn)一步的演化試驗(yàn)，歸納出各區(qū)域成礦規(guī)律。②礦床構(gòu)造地球化學(xué)研究。判斷已知礦床的類型、級別和蝕變行跡，從而圈定化學(xué)異常區(qū)域。分析單變量和變量組數(shù)據(jù)，結(jié)合礦床構(gòu)造應(yīng)力場的作用，進(jìn)行動態(tài)計算，定位出新的找礦靶區(qū)。③小型及微構(gòu)造地球化學(xué)研究。統(tǒng)籌研究大地構(gòu)造地球化學(xué)的過程，實(shí)際上是對若干個小型和微構(gòu)造地球化學(xué)變化過程。從宏觀縮小至區(qū)域微觀角度，探索成礦原因及成礦最佳條件，從而確定找礦方向。從以往的礦產(chǎn)勘查經(jīng)驗(yàn)中可以得出，巖石壓溶影響著礦物質(zhì)的形成。④構(gòu)造地球化學(xué)找礦方法研究。測量地球化學(xué)的氡、汞、氫核酸、氧氣、氬氣、氮?dú)夂图淄榈仍卦谥匾獦?gòu)造變化帶的含量，對其中異常數(shù)值進(jìn)行動態(tài)分析，繪制變化趨勢圖。

（2）構(gòu)造地球化學(xué)實(shí)踐應(yīng)用。下文以云南某礦區(qū)為例，研究利用構(gòu)造地球化學(xué)找礦方法定位隱伏礦體的實(shí)踐應(yīng)用。

①云南某礦山地質(zhì)構(gòu)造。云南某礦山地質(zhì)構(gòu)造簡圖如圖1所示，礦區(qū)在區(qū)域構(gòu)造上位于隱伏深斷裂帶北東、南北構(gòu)造帶的復(fù)合部位。是絕佳的成礦區(qū)域，其中最主要的成地層為下石炭系，內(nèi)部為粉色或米白色晶體夾雜灰?guī)r。礦區(qū)內(nèi)有多處礦山和廠坡的斷裂構(gòu)造，元素具有極強(qiáng)的活性因素，利于成礦。礦體構(gòu)造研究目標(biāo)垂直深度約1.3km，礦山斜長約0.72km，厚度不均。分別分布在中層和上層的斷裂帶處，整體觀察礦產(chǎn)走與地層平行。②具體找礦實(shí)踐。首先根據(jù)所探測到礦床的構(gòu)造地球化學(xué)特性，確定研究區(qū)域的基本地質(zhì)類型。探索構(gòu)造運(yùn)動過程中，元素分散富集的基本規(guī)律，聯(lián)系礦物質(zhì)的重組運(yùn)動，預(yù)測隱伏礦體的大致區(qū)域。再進(jìn)一步對礦化變量組合進(jìn)行利用計算機(jī)多元化計算解析，繪制構(gòu)造地球化學(xué)異常圖，如圖2所示。

圖1 云南某礦山銅礦區(qū)域地質(zhì)圖

圖2 云南某礦山銀鉛礦區(qū)外圍1571中段構(gòu)造地球化學(xué)異常圖

以此鎖定深處隱伏礦體的頭暈及尾暈，獲得更加精確地礦區(qū)定位。從計算機(jī)繪制的斷裂構(gòu)造地球化學(xué)填圖顯示具有代表性的斷裂帶處進(jìn)行多點(diǎn)分組采樣。從不同的方向、不同種類的巖石構(gòu)造中各取樣2kg～3kg，研磨處理后進(jìn)行試驗(yàn)分析。采用ELEMENT型高分辨率等離子質(zhì)譜儀檢測，以BBS-1633為質(zhì)控標(biāo)準(zhǔn)，最終檢測出的元素含量與標(biāo)準(zhǔn)值相比，均在可控范圍內(nèi)，滿足采樣要求。分析應(yīng)力分布場，可以得出線性間的強(qiáng)礦化帶為88-100，此區(qū)存在有利的控礦構(gòu)造，發(fā)育NE向?qū)娱g斷裂和NW向斷裂。

5 結(jié)語

綜上所述，在我國科技不斷創(chuàng)新的背景下，礦區(qū)勘查的方法也不斷更新。技術(shù)我國對構(gòu)造地球化學(xué)找礦方法得到研究還未到爐火純青的地步，但從現(xiàn)實(shí)角度而言，對比傳統(tǒng)土壤地球化學(xué)找礦方法，已經(jīng)有了突飛猛進(jìn)的改善。目前，還需我國科研工作人員及地質(zhì)工作者對其深入研究，將構(gòu)造地球化學(xué)融入實(shí)際礦產(chǎn)開采工作中，發(fā)揮出最大價值。