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地球化学找矿设计主要包括哪些内容(矿形成的地质过程)

地球化学找矿设计主要包括哪些内容(矿形成的地质过程) 构造地球化学找矿原理探讨

从我国矿床研究和找矿方法的现状出发,系统阐述了构造地球化学找矿的依据、基本理论原理、特点及其在寻找隐伏矿床中的经济高效特点,指出构造地球化学找矿方法对我国矿产资源的开发利用具有重要的社会、经济和技术创新意义。

1矿产资源勘查现状

目前,中国面临着地表找矿难度越来越大的严峻问题。在国外也是如此。自20世纪70年代以来,新发现的矿藏数量明显减少。这种形势要求我们在找矿方法或找矿原理上有新的突破,特别是在隐伏矿产资源的勘查和研究上。隐伏矿床是指埋藏在基岩中,被沉积物覆盖,有或没有现代切割的所有矿床(体)(迟三川,1988)。这充分反映了地质找矿的全球趋势。同时也对找矿方法提出了更高的要求,即要应用科学、经济、高效的找矿方法。构造地球化学因其在寻找隐伏矿床方面的特殊效用和经济高效的特点,越来越受到矿床学家的重视。

2构造地球化学

构造地球化学是介于构造地质学和地球化学之间的一门新兴边缘学科。它是运用构造地质学和地球化学的基本原理和方法,研究各种构造环境中元素的分布和迁移、分散和富集的特征、规律、过程和动力学机制的一门科学。

构造地球化学研究表明,构造运动有两个结果:一是构造特征有规律地排列组合,形成构造体系;另一种是元素在构造中迁移、富集、共生,形成地球化学异常。该系统与地球化学元素的时间空分布形成一个统一的构造地球化学场(韩润生,2005)。

2.1构造地球化学原理

地球的质量转移是机械转移、化学转移和能量转移。地质、化学反应动力学和有序演化是控制地球物质运动的基本因素。构造和地球化学过程伴随着物质成分的重新分配和组合。

(1)构造变形过程中矿物成分的变化

在变形过程中,控制和影响矿物成分变化的机制主要有应力作用下的固溶体分离、应力作用下的矿物分解转化和压力溶解。

应力作用下的固溶体分离是指在成矿过程中,由于某些外界条件的改变,原来均质的单晶固溶体往往分离成两种或两种以上不同组分的晶相(李等,2006)。天然钾长石-钠长石条纹结构和钛铁矿-磁铁矿晶格结构都是应力作用下固溶体分离的有力证据。

溶解不仅是一种变形机制,也是一种构造地球化学过程。解散遵循里克的原则。所谓里克原理,就是具有垂直应力的晶粒表面与其接触的饱和空间隙失去平衡(压力增大,溶解度增大,溶液移动),这部分矿物晶体被溶解剥蚀,溶解剥蚀(但未溶解)的元素被推向应力分布较少的矿物物体一侧,在那里沉积在晶体表面,产生矿物晶粒。伸长& rdquo(刘奕呈,1988年)。它涉及物质的扩散和流动、矿物反应、溶解和沉淀等一系列作用。

2.2元素迁移过程的动力学

从动力学的角度来看,元素的地球化学迁移包括元素的物理化学状态的转化、在空之间的移动和能量的转移。物质和能量的引入导致了系统的不平衡状态和一系列地球化学反应。元素迁移的研究必须联系地质构造的动力环境,讨论物质和能量输运的控制作用。在构造力作用下的热液活动和循环过程中,元素迁移主要有渗透和扩散两种方式。

渗透是指溶液沿岩石孔隙均匀流动引起的物质和能量的转移。其特点是溶剂和溶质同时运动,流动的驱动力由压力梯度引起,即受区域地质构造动力学控制。如逾渗交代作用、岩石中可溶成分的浸出。渗透作用可引起空和渗透交代作用之间的元素分带。

扩散现象普遍存在于气态、液态和固态物质中。地质体中的固体扩散现象虽然不如气态和液态物质中的现象直观和明显,但确实是元素迁移的一种主要方式。地质作用的速率受系统中化学成分的扩散类型和扩散速率控制。根据化学扩散在岩石蚀变和矿物平衡中所处的位置,将扩散类型分为表面扩散(S)、粒间扩散(G)和体内扩散(V)三类,扩散方式概括为固相(图2)。根据扩散前后组分浓度是否发生变化,固体扩散可分为自扩散和互扩散。前者是指没有浓度变化的扩散,只发生在纯金属和均匀固溶体中。后者是指伴随浓度变化的扩散,因为这种扩散与参与扩散的异质原子的浓度有关,也称为异质扩散,总是在非均质固溶体的不同相之间进行。

2.3构造控矿的一些规律

构造-岩性界面控制矿床:构造作用使不同结构构造、物性和化学成分的块体与岩石直接接触,形成物理化学突变界面,有利于流体运移和充填,并通过水-岩相互作用发生反应和沉淀。

构造分带、对称、等距控矿:构造变形是分带的,特别是断裂控矿往往是明显的分带。它可分为垂直分带和水平分带,垂直分带类似于脉状黑矿& ldquo五楼& rdquo分区模式。断层分带模式,自下而上,从韧性断层到脆性断层。相应地,断层岩由糜棱岩系-碎裂岩系的未固结断层泥和角砾岩组成,在韧性剪切带的不同阶段形成不同的变形程度和控矿模式。水平分带往往以构造变形强度、动力变质程度、构造岩石类型、化学元素组合和含量的对称分布为特征。

分带与复合控矿:矿床(点)往往分布在地壳中的带、带中,形成巨大的聚矿构造带和矿集区。多旋回构造运动产生多期强烈构造变形,形成高渗透贯通构造,驱动深部物质和流体不向前运动,提供成岩成矿能量,带来金属元素的巨量聚集,造成构造变形场、能量场和渗流场的多场耦合,形成不同成因类型的矿化叠加和多因复成矿床。

3构造地球化学展望

从构造地球化学的研究情况来看,已经初步形成了一些研究思路和方法,构造地球化学研究具有一定的基本原理、研究内容和实验条件。随着分析技术的进步,构造地球化学的应用将更加深入和广泛,为我国矿产资源勘查提供更大的技术支持。

利用构造地球化学找矿意义重大:一是利用地球化学资料结合构造地球化学分析方法可以识别部分构造;其次,构造地球化学方法的应用有助于筛选与成矿有关的构造,确定构造的含矿性和有利的成矿部位。再次,根据不同的构造地球化学特征,阐述了矿区构造-成矿的发展演化规律。第四,该方法在隐伏矿床预测中有其独特的用途,是一种经济、有效、实用的找矿方法。

 

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