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    斑岩型铜金矿床是全球铜和金的重要供给来源,近年来,研究人员在多个与碱性岩浆岩相关的斑岩型铜金矿床中发现硫同位素具有时空分带特征,并且该特征与矿体品位变化相对应,这不仅为理解斑岩矿床形成机制提供了新的视角,同时也为找矿勘查提供了新的思路。全球范围而言,斑岩型铜金矿床多与钙碱性岩浆岩有关,然而,硫同位素是否也具有分带特征及其对成矿作用指示意义尚不明确。近期,中国地质科学院矿产资源研究所(以下简称“资源所”)孙嘉副研究员研究团队以西藏多龙矿集区多不杂斑岩型铜金矿床为主,兼顾区内多个矿床开展了系统研究,以此为解决上述科学问题提供新的证据。

    研究工作首先根据地质编录与矿物学研究结果,查明了多不杂矿床蚀变矿物组合类型及分布特征,并将成矿作用划分为3个阶段。其中,早阶段与钾硅酸盐化蚀变和青磐岩化蚀变有关,中阶段与绿泥石-绢云母化蚀变有关,晚阶段泥化蚀变局部发育,同时产出大量石英脉、硬石膏脉和黄铁矿脉。通过对比铜金矿体数据,确定成矿作用主要产于钾硅酸盐化蚀变带,而绿泥石-绢云母化蚀变带也有部分矿质沉淀。在此基础上,对上述不同成矿阶段和蚀变的相关脉体开展了硫同位素研究,共采集100余件样品进行系统分析。结果表明不同蚀变类型、成矿阶段的硫化物δ34S值具有明显差异,具体表现为:早阶段钾硅酸盐化蚀变(-4.8‰~-0.4‰)相比青磐岩化蚀变(1.2~4.8‰)具有更低的δ34S值,中阶段绿泥石-绢云母化蚀变(-2.6‰~0.6‰)相比钾硅酸盐化蚀变具有更高δ34S值,晚阶段三类热液脉体δ34S值逐渐升高(-3.1‰~0.5‰,-2‰~0.6‰,-0.7‰~2.3‰)。综合流体包裹体、氧同位素数据和模拟计算推测,硫同位素的分带变化主要与沸腾作用和水岩反应有关,而矿质沉淀则主要由沸腾作用导致的流体降温所引发。此外,硫同位素分带与矿体品位变化对比显示,该矿床矿体富集部位硫化物具有更低的δ34S值(矿体Cu品位>0.2%,黄铜矿δ34S(‰)<-1,黄铁矿δ34S(‰)<0),表明硫同位素对圈定矿化中心具有重要指示意义(图1)。

    同时,对多龙矿集区波龙、拿若、拿厅、拿顿和铁格隆南矿床开展的研究指示,硫同位素在矿床范围内也表现出一定的时空变化规律,并可为探讨温度、氧逸度等变化提供佐证。值得注意的是,矿集区内各矿床主要矿化阶段的硫化物均具有较低的δ34S,表明该特征在类似矿床的找矿勘查工作中也可发挥积极的指示作用。

     

    图1. 多不杂斑岩型铜金矿床铜品位分布与硫同位素变化图解

    (a.黄铁矿δ34S值;b.黄铜矿δ34S值)

    斑岩型铜金矿床硫同位素分带机制研究取得新进展

    为贯彻落实党的二十届三中全会“进一步深化改革”战略举措,积极推动新一轮找矿突破战略行动中“幕阜山大型资源基地”的建设,中国地质科学院矿产资源研究所(以下简称“资源所”)李建康研究员团队依托中国地质调查项目《湘鄂赣地区战略性新兴矿产调查》和《江南造山带东段主要成矿系统对比与区域找矿靶区优选》,在幕阜山地区已完成年度钻探工程1970米,探获铍铌钽矿体多条,取得了重大找矿进展。

    研究团队基于近年来在幕阜山地区实施的科技部重点研发、地调及自然科学基金等项目成果,通过区域稀有金属成矿规律总结和大岩基“体中体”成矿模型的建立,结合东部高覆盖区稀有金属勘查方法组合的创新应用,在幕阜山圈定了多处重点工作区,布设了9处机械岩心钻孔。至2024年9月初,8孔共1970米工作量完成施工并全部见矿,共探获稀有金属伟晶岩69层,累计厚度超过267米,最厚脉体视厚度达27米。岩心中伟晶岩肉眼可见大量绿柱石、铌钽铁矿、锂辉石、锂云母等稀有金属矿物,含矿性良好,初步圈定多条铍铌钽锂矿体,在幕阜山北缘首次圈定了铍铌钽稀有金属矿田一处。

    基于大量钻探工程,研究团队构建了幕阜山北缘的伟晶岩类型三维分带,推翻了低分异伟晶岩找矿潜力低的既有认识,进一步完善了区域成矿理论和“体中体”成矿模型。

    此次找矿成果得到了中国地质调查局长沙自然资源综合调查中心、湖北省地质局第四地质大队、中国地质大学(北京)等项目参与单位的支持,是“产-学-研”深度融合的成果,是“理论指导找矿,找矿完善理论”的有效示范,更是幕阜山北缘自上世纪70年代以来硬岩型稀有金属资源勘查取得的最显著找矿成果,为幕阜山大型资源基地的建设提供了有效支撑。

    项目首孔开钻仪式

    岩心中的稀有金属矿物 

     
     
    华中幕阜山大型资源基地取得重大找矿进展

      谢学锦,勘查地球化学家,中国勘查地球化学的开拓者和奠基人。1923年5月21日生,1941-1945年在浙江大学物理系、化学系学习,1946-1947年重庆大学化学系毕业。1950-1952年任南京矿产测勘处实验室技术员,1952年调地质部参加地球化学探矿室的筹建工作,1954年任地球化学探矿研究室主任,1980-1983年任副所长,1983年至今任名誉所长。1980年当选中国科学院学部委员(院士),历任中国地质学会理事、中国地质学会勘查地球化学专业委员会主任委员、联合国教科文组织国际地质对比计划执行局委员,国际《地球化学勘查》杂志主编,现任国际《地球化学勘查  环境  分析》杂志和《地球化学勘查》杂志编委,国际地质标准通讯区域编委,国际地科联全球地球化学填图工作组指导委员会委员、分析技术委员会主席。

      主要成果有:发现铜矿指示植物海州香薷,与苏联学者并驾齐驱的热液矿床原生晕分带序列,国际领先水平的中国地球化学填图和金矿勘查的理论与方法技术,泛滥平原沉积物作为全球地球化学填图采样介质,地球化学块体理论,深穿透地球化学理论与方法技术,“迅速掌握全局,逐步缩小靶区”的矿产勘查新战略。

      发表论文百余篇、专著三部,2007年获国际勘查地球化学界最高奖-应用地球化学家协会金奖,获何梁何利基金2002年度科学与技术进步奖。代表作有《铜矿指示植物海州香薷》,《区域化探》,《金的勘查地球化学》,《地球化学块体—概念和方法学的发展》,《全球地球化学填图》,《Geochemical Reference Samples, Drainage Sediment GSD 1-8 from China》,《Regional Geochemistry-National Reconnaissance Project in China》,《Some Problems, Strategical and Tactical in International Geochemical Mapping》,《Geochemical Patterns from Local to Global》、《Analytical Requirements in International Geochemical Mapping》,《The Suitability of Floodplain Sediment as Global Sampling Medium: Evidence from China》,《Empirical Prospecting, Scientific Exploration and Information Exploration》,《Global geochemical mapping and its implementation in the Asia-Pacific region》。



    谢学锦

    吕古贤带领科研团队在胶东地区开展野外构造岩相地质填图。

    在金矿行业,山东胶东地区以不足全国陆域面积的0.27%,拥有着超过全国30%的黄金储量,其重要性不言而喻。2017年5月,国土资源部举行山东胶东地区金矿深部找矿成果新闻发布会,宣布胶东地区金矿勘探取得具有世界级影响的重大突破,一跃成为世界第三大金矿区,也稳固了全国最大黄金储量矿区和生产基地的地位。

    在胶东,有一支探寻金矿深部奥秘的科研团队 。他们在中国地质调查局地质力学研究所以吕古贤研究员的带领下,在胶东找金一线持续开展研究达34年,几乎走遍了当地所有的黄金矿山,完成20余个金矿科研项目,瞄准胶东地区深部找矿的关键科技问题,取得了构造物理化学理论、构造岩相填图方法和成矿深度构造校正测算技术等创新成果,在焦家金矿率先实现深部第二富集带的突破,打开了胶东深部金矿找矿的大门。

    1 建立“玲珑—焦家式”金矿构造物理化学模式,为深部找矿提供理论基础

    胶东地区早期的金矿找矿,以开采石英脉金矿为主。上世纪60年代初,山东地质六队发现了胶东地区新的成矿类型——破碎带蚀变岩型金矿床,命名为“焦家式金矿床”。金矿新类型的发现,使得山东省金矿资源储量大幅度增长,也极大地拓宽了全国金矿找矿思路和方向。

    随着金矿资源的大规模勘探开发,自上世纪80年代开始,胶东地区85%以上金矿山陷入可采储量严重不足的窘境。胶东找金,亟待向深部和外围拓展。

    而实际情况是,相对于煤矿、石油等沉积矿产,金矿的矿体规模小、构造复杂、矿床类型变化大,成矿规律难以掌握。不仅如此,胶东与金矿有关的大地构造背景、岩浆岩、控矿规律、深部找矿技术方法等,一直处于不同理论观点争论之中。早期研究把玲珑石英脉金矿和焦家蚀变岩金矿作为两个矿床类型,提出前者是中生代浅部成矿,后者是元古代深部地壳成矿;对比赣南钨矿的五层楼分带,指出胶东金矿也具有上部石英脉—下部蚀变岩的五层楼垂直分带,并且依据这一认识开展了深部找矿和外围预测,但找矿效果并不好。

    那么,胶东金矿的深部找矿难题如何破解?

    以胶东金矿矿田构造为博士论文选题,吕古贤发现,胶东金矿具有明显的构造控矿特征,他坚信,应该坚持发展李四光地质力学理论和杨开庆构造动力成岩成矿的研究方向,把胶东金矿深部外围找矿难题作为科技攻关的目标。

    吕古贤带领科研团队深入胶东地区,对典型金矿床进行了广泛的野外地质调查,应用区域地质、构造地质、矿床学、岩石学、地球化学、地球物理及遥感地质等综合分析手段,进行了地质填图、剖面测制、岩石矿物地球化学分析、应变应力测算等,创造性地应用构造—岩相形迹的新概念,首次建立了胶东太古宙—元古宙东西展布的反S弧形断褶构造—变质岩相型式和中生代N形构造—岩相型式,并指出这两期构造—岩相型式的叠加复合活动控制了胶东金矿的区域分布和成矿规律。

    根据详细的矿田构造、矿床构造与勘探开采的实际调查,吕古贤研究团队明确,石英脉型和蚀变岩型金矿为同一成矿背景下不同成矿构造的产物,成矿早期阶段压扭带产出焦家式蚀变岩型金矿,稍晚阶段张扭带发育玲珑式石英脉型金矿,两者在空间分布上呈水平分带和受“入”字形构造控制,这与前人提出的的垂直分带模式完全不同。据此,吕古贤等建立了更加符合胶东地区地质实际的“玲珑—焦家式”金矿新类型,并强调在次级张断裂找石英脉金矿、在石英脉金矿外围寻找挤压带和蚀变岩金矿的找矿新思路。

    胶东构造控矿现象非常明显,普遍发育含金构造地球化学蚀变岩带。但吕古贤认为,化学元素分布只是化学平衡的结果,而物理化学才是地球化学变化的原因,从而提出了“构造力改变物理化学条件控制化学平衡”的新思路。欧阳自远和翟裕生两位院士认为,构造物理化学理论开拓了金属成矿学新的研究领域,构架了成矿学和找矿学的桥梁。

    2 发展“构造岩相填图”方法,提高调查和深部外围找矿科技水平

    老矿区地表的矿脉基本采空,缺失了“就矿找矿”的依据,难以建立深部预测的地质标志。为解决这一问题,要研究控矿构造系统,还必须考虑地壳的构造运动和物质成分的相互关系。吕古贤等在胶东阜山金矿实测3平方千米的构造岩相图,并进行了物理化学参数分析,进而定义构造岩相是“显示构造特征、建造类型和物理化学条件的构造岩石单元”,使其更便于野外识别和测量,再结合构造界面及物理化学参量急变带成矿的揭示,提出了“构造岩相填图”找矿方法。

    在此基础上,吕古贤等先后测制了1∶25万、1∶5万、1∶1万和1∶1000等不同比例尺的构造岩相成矿图,进而发现了蚀变岩宽度与矿床规模正相关等成矿规律。由此,将矿体和相关蚀变围岩都作为目标,把预测标志从十几米扩大到几百、几千米宽,显著提高了预测能力。这也改变了对胶东断裂蚀变岩的规模与成矿作用的已有认识。

    “构造岩相填图”找矿方法在焦家、大庄子等金矿获得了良好的探矿效果。地表结合中段构造岩相填图,焦家金矿应用“入”字形构造控矿规律提出靶区,验证工程在空白区发现单矿脉厚5米、品位达8~12克/吨的富矿石英脉群。在大庄子金矿开展变质岩区含金绿泥石化蚀变分带的填图,在断裂北部3条勘探线和6个中段找到了被错失的矿脉,一举扭转了矿山资源危机局面。新城、大尹各庄、灵山、曹家洼和玲珑等9个金矿,通过地表—中段三维构造岩相填图,解决了中段预测、构造叠加区预测和采空区预测等难题,均取得较好的探矿效果

    3 在焦家金矿首次验证深部第二富集带,推动胶东深部找矿的广泛勘查活动

    焦家、夏甸和玲珑等大型金矿在上世纪90年代普遍在地下300米左右进入无矿区带,勘探工程要么见矿不好,要么完全没矿。而且,当时的测算表明,焦家式蚀变岩金矿形成深度为6~8公里左右,深部没有适宜的成矿条件和新矿带。科技人员对于胶东地区金矿深部找矿普遍信心不足。

    为了探索胶东金矿深部矿带,在前国家计委青年科技找矿项目《重点矿化区带隐伏矿床找矿方法和预测》的资助下,1995年,地质力学所、山东省焦家金矿、山东省地质勘查局二队联合在焦家金矿开展了《山东省焦家金矿隐伏矿床深部构造物化探预测与构造物理化学研究》科研项目,目标就是对焦家深部是否发育有第二个金矿富集带进行研究和预测。

    吕古贤等开展“构造附加静压力”理论研究,进一步建立了成矿深度的构造校正测算方法。应用此方法,获得了焦家蚀变岩金矿形成约2.5公里的新数据。

    随着勘查工作和研究的深入,研究团队发现,焦家矿区Ⅰ号矿脉(蚀变岩型)和Ⅲ号矿脉(硫化物石英脉型)并非前人提出的上下关系或早晚关系,而是不同性质的“入”字形构造关系,均属同一深度的构造层次,不能用统一的深度测算方法。他们通过地质结合地球物理和地球化学勘查,计算了矿体剥蚀保留状况,首次提出焦家金矿属于浅成矿床,并指出目前开采的仅仅是“矿头”,深部才是主矿体。

    根据新发现深部成矿的地质、物探和化探信息,研究团队预测无矿段之下发育“深部第二矿化富集带”,并圈定了焦家金矿深部第二矿化富集带的5个成矿靶区,预测金金属量22.5吨。

    根据项目组提出的钻探方案,山东省第六地质矿产勘查院实施深部勘查和验证。经在焦家金矿主含蚀变带深部(-500米以下)进行钻探控制,勘查发现,焦家金矿床深部Ⅰ、Ⅱ号矿体尖灭再现明显,其控矿条件和赋存规律与浅部矿体相同,从而证实了焦家金矿深部第二富集带找矿前景广阔。更进一步的探矿成果更加令人惊喜,在-600~-700米圈定了4个新矿体,探求金矿E级储量2172千克。

    这是胶东地区首次依据“深部第二富集带”靶区揭露的隐伏矿体,由此开启了胶东深部找矿的广泛勘查活动。

    4 胶东金矿深部富集带得以证实,深部大型金矿床纷纷浮出水面

    山东省第六地质矿产勘查院参考胶东金矿深部“第二富集带”的观点,借鉴焦家金矿深部勘探成功经验,在莱州寺庄地区开展成矿预测和钻探,在穿越200余米无矿段后,发现了厚大的新矿体。经过两年半的勘查,2007年,地质六队在焦家金矿成矿带深部发现特大型金矿——莱州寺庄深部金矿,探明储量51.83吨,潜在经济价值近80亿元。时任国务院总理的温家宝特别作出批示:“请国土资源部转告山东六队职工,祝贺他们在金矿勘探中取得重大发现,向大家致以亲切的问候。”

    此后,在胶东金矿赋存“深部第二富集带”的找矿思路和成功经验的示范下,新城金矿、三山岛金矿、夏甸金矿、台上金矿、阜山金矿、鑫汇金矿和玲珑金矿等,都在深部贫矿或无矿段之下又发现了新的富厚金矿带。胶东金矿深部发育第二富集带终于得以证实。仅山东地质六队在2002~2011年在胶东地区新勘查发现5处超大型金矿床和15处大中型矿床,探明黄金资源储量1225余吨,主要勘查于深部矿带。

    2014年,由山东省地矿局和中国地质科学院地质力学所等单位联合完成的《胶东金矿理论技术创新和深部找矿突破》项目获得国家科技进步二等奖。据了解,该项目指导胶东地区发现中型以上金矿床28个,包括6个超大型和6个大型矿床,提交新增金资源/储量2118.483吨,占全国同期的45.17%,是全国2002年底岩金保有资源/储量的72.7%,是山东省2005年以前50余年累计探明金资源/储量的2.06倍。

    科研工作密切结合地质找矿问题,预测靶区及时得到矿山探矿工程验证,科研成果直接转化为生产和经济效益,吕古贤的科研团队为胶东金矿深部地质找矿突破作出了实实在在的贡献。如今,他们依然奋战在胶东大地。

    他们加入到深部探测行列,瞄准胶东金矿的研究方向和找矿难题,确定了以“一个构造岩相模式、三大岩类构造测量和多层次构造岩相找矿”为近期研究重点。他们研究胶东岩浆核杂岩隆起—拆离带成矿模式,探讨新类型新矿带的关键问题;他们依据地质力学的理论和Ramsay的现代构造测量方法,开展成矿岩体野外构造填图、结构分析与成矿作用研究;他们发展构造岩相研究,探讨区域预测、矿田预测、矿化边界预测、矿脉及矿脉群预测的多级指标系统。近期,他们完成了《玲珑金矿田东部断裂蚀变成矿体系三维研究与深部预测》项目,提出的4个靶区经工程验证共计新增金属量达14041千克。

     

    打开胶东深部找金的大门

    地质讲座现场一角

    据中国地质大学(北京)党委宣传部 、新闻与信息管理中心向本报提供的消息,2017年7月5日至6日,国务院原总理温家宝来到中国地质大学周口店实习站,为中国地质大学参加地质实习的学生作了地质讲座,与师生进行了座谈交流,并参加了中国地质大学太平山野外地质教学实习。

    7月6日,温家宝参加中国地质大学太平山野外地质教学实习。

    7月5日,温家宝在周口店实习站操场作地质讲座。

    7月6日,温家宝参加野外地质教学实习时为师生们签名。

    7月6日,温家宝和中国地质大学同学们在一起。

    消息一出,立即“引爆”了微信朋友圈,特别是中国地大毕业的广大校友,纷纷转发现场图片,并对能与“温学长”一同出野外的同学们表示了羡慕。

    据参加本次野外实习的地大学生介绍,7月5日,温家宝与王成善、金振民、殷鸿福3位院士及地大的教授们来到周口店地大实习站。在现场,“温学长”与师生们合影、握手,亲笔给《温家宝地质笔记》签名;当天晚上,在操场给同学们做了长达一个半小时的讲座,讲到了自己的大学生活,讲到了徐霞客,讲到了现代地质学家,并回答了现场同学的提问。

    7月6日上午,北京大雨,然而天公作美,周口店没事。温家宝一行与40多名同学一同进行了野外考察。现场一位女同学说:“健步如飞意气风发的老学长真的是太令人佩服了,和蔼可亲可爱至极……”另一位同学说:“他精神状态特别好,跟我们一起爬了太平山南坡。上山路上,我提醒温总理,前面路窄,您小心。他亲切地回答:没事,这都不碍事。”

    有些同学在朋友圈的评论也是难掩兴奋之情:“背着大大的地质包,拿着重重的地质锤,挂着小小滴放大镜,认认真真记笔记,专业姿势观察标本,让我们仿佛看到了几十年前还在地质学院学习的小温同学。”“温学长衣服真是特别鲜艳好看,显得非常精神。” “望着朋友圈里一波又一波的刷屏,我在心里默念了一句:学长辛苦了。几十年来,为地质,为国家,学长操碎了心!”

    据了解,温家宝于1960年考入北京地质学院(现中国地质大学的前身),在地矿系地测及找矿专业学习。在校学习期间,他曾多次来到周口店实习站参加野外实习。

    2004年是中国地质大学周口店实习站建站50周年,温家宝亲自题写了“摇篮”二字以示祝贺。如今,“摇篮”二字在周口店实习站和中国地质大学的校园内都可以看到,并且已经成为中国地质大学的一个十分具有纪念意义的标志。据了解,之所以题写“摇篮”二字,是因为建于1954年的周口店实习站在几十年的时间里,为中国培养了数以万计的地质人才,从这里走出的院士也多达26名,不可不谓之地质人才的摇篮。

    2012年,恰逢中国地质大学建校60年,温家宝心系母校,于校庆前夕专程返回地大,祝贺母校六十华诞,并带来了一场让人回味无穷的讲座,还亲自为母校题写了校名“中国地质大学”。除此之外,中国地质大学的校训“艰苦朴素求真务实”,也是温家宝在1994年10月19日视察母校时的题词。

    而今,年逾古稀的温家宝再次来到周口店实习站,带着对地质工作的那一份情怀,与师生们一起,背起地质包,拿起地质锤,重新体验久违的地质实习。

     

    ■相关链接

    中国地质大学周口店野外实习基地

    温家宝在校时站在周口店工作站前留影

    今天的中国地质大学周口店实习站

    周口店国家地质学理科基地野外实践教学基地位于北京西客站西南56千米,是“北京猿人遗址”所在地,交通十分便利。该基地是中国地质大学三大实习基地(其它两个是北戴河(秦皇岛)、秭归(三峡))之一,主要承担中国地质大学二年级地质类本科生教学实习。

    1914年,我国第一个地质启蒙教育野外实践训练班的初创人章鸿钊、丁文江、翁文灏及实习学生叶良辅、谢家荣、谭锡畴等23人曾在此实习。

    1929年12月2日,裴文中先生在周口店龙骨山发现了完整的中国猿人头盖骨化石,这项成果轰动了全世界,从此周口店闻名中外。

    1954年,在马杏垣院士、池际尚院士等前辈带领下,北京地质学院正式在周口店建立实习基地。此后,每年都有几百乃至上千名学生来此实习。

    周口店实习基地位于华北板块中部,是燕山山脉、太行山山脉和华北平原的接壤地带。实习地区具有丰富的地质教育资源,区内出露有太古宙至新生代各时代地层序列,其中芹峪运动、蓟县运动、太康运动等形成的平行不整合界面,是华北地区重要的地壳运动遗迹;区内岩石种类齐全,沉积岩有陆源碎屑岩、碳酸盐岩、硅质岩等,其中陆源碎屑岩从砾岩、砂岩到粉砂岩、泥质岩一应俱全;变质岩有区域变质岩、动力变质岩、接触热变质岩、交代变质岩等,其中接触热变质带分带十分明显;岩浆岩有侵入岩(著名的房山岩体);西部的猫儿山有侏罗纪火山岩。实习区有逆冲推覆、滑脱拆离与折叠褶皱、变质核杂岩、面状和线状构造,丰富多样,现象典型。实习区有4条教学路线被选为第三十届国际地质大会的参观路线。此外,周口店地区还拥有令世人瞩目的“北京猿人遗址”与“山顶洞人遗址”,新构造与第四纪地质现象丰富典型,是提供综合性实践教学活动,地质填图实习的理想场所。

    2008年,周口店实习基地建成国家地质学理科基地野外实践教学基地后,与西北大学的秦岭基地、南京大学的巢湖基地开展了相互交流实习,同时对国内外高校实行开放。

     

    57年过去,归来依旧少年

    2018年11月18-21日,第五届全国矿田构造与深部找矿预测学术研讨会在江西省南昌市召开。会议由中国地质学会地质力学专业委员会、中国地质学会构造地质与地球动力学委员会和国际矿床成因协会矿床大地构造委员会等单位发起,由中国地质学会主办,自然资源部中国地质调查局地质力学研究所和东华理工大学等单位承办。会议旨在展示和交流近四年来我国矿田构造研究新成果和新进展,总结找矿经验,协力推动我国矿田构造理论研究和深部找矿预测工作的发展与创新。

    自然资源部中国地质调查局地质力学研究所、东华理工大学、国家自然基金委、江西省地质学会等单位相关负责同志分别致辞,翟裕生院士、康玉柱院士、毛景文院士莅临指导,相关单位和行业的领导专家出席了会议。

    地质力学所所长在致辞中指出:当前,党和国家对新时代地质事业提出了新的要求。新时代地质调查面临“三大转变”,服务方向从过去以支撑服务矿产资源管理为主向支撑服务包括矿产资源在内的自然资源管理转变,指导理论由传统的地质科学向地球系统科学转变,发展动力由主要依靠承担项目向主要依靠科技创新和信息化建设转变。新时代矿田构造研究进入了以系统化、深层次、多领域、定量化为特点的新的历史阶段。地质力学理论指导紧缺能源和资源勘探,服务中国铀矿、铁矿、金矿等找矿工作,为国家重大战略和当地矿业开发做出了重要贡献。他表示,地质力学研究所将抓住新时代赋予的机遇,在地质工作转型升级中发挥地质力学矿田构造研究的科技引领和实践指导作用,希望和大家同心同向、共同携手为新时代矿田构造研究在找矿勘查中献计献策,在矿业开发中贡献谋略,在国家能源发展中贡献智慧。

    中国科学院院士翟裕生教授作了题为“深部找矿的矿田构造研究”的大会报告。翟裕生院士从深部找矿的重要性、理论依据、科学意义和实例等方面进行了阐述,指出矿田构造研究对于深部找矿具有重要意义,呼吁重视和加强矿田构造研究。中国工程院院士康玉柱研究员作了题为“地质力学理论的创新与实践”的大会报告,回顾了地质力学思想指导下的塔里木盆地油气勘探突破的历程,介绍了全球构造体系研究的最近进展。中国工程院院士毛景文研究员作了题为“成矿理论与找矿技术新进展”的大会报告,介绍了世界矿产资源需求形势、区域成矿规律与成矿模型研究、找矿技术手段等方面的进展,指出快速、低成本的钻探技术研发是深部找矿的关键因素之一。

    来自中国地质调查局、中国科学院、中国地质科学院、北京大学、中国地质大学(北京)、长安大学、东华理工大学、昆明理工大学、桂林理工大学、江西省地矿局、中核集团和英国莱斯特大学(University of Leicester)等单位的15位专家做了相关研究领域的大会报告。报告内容丰富广泛,得到了与会人员的一致好评。

    专题研讨会围绕矿田构造理论与实验、矿田构造解析与找矿进展、构造-岩浆作用及其成矿过程、盆地构造演化与资源效应、构造流体动力学及成矿机理、构造地球化学与勘查、区域深部探测与资源预测、数学地质与矿田构造定量化发展以及“一带一路”资源战略中构造成矿研究等9个方面,展示了近四年来我国矿田构造研究的进展和重大突破。

    两天半的研讨会成果丰硕,提出了构造-岩浆活化是矿床形成的重要机制,并将该理论应用于华南地区金多金属矿床的研究中;综合不同尺度构造解析、典型矿床解剖,总结了矿床构造控矿规律;展示了显微构造在矿田构造研究与应用中的最新进展,报道了矿床保存研究的最新成果,首次在狮子山铜矿深部发现刺穿构造,根据矿田构造特征推测了深部矿体出露位置;利用微区成分和多元同位素方法阐述了构造、岩浆及成矿的耦合关系,探讨了战略性关键矿产资源的成矿机制,如铀、钴、金等,建立了成矿元素的分带模型;探讨了盆地构造演化过程,及其与油气、钾盐、铀矿、煤和其它多金属等的成藏、成矿关系;报道了最新的流体地球化学实验及模拟成果,深化了成矿流体动力学过程,结合多种地球化学分析手段精细刻画了流体来源,迁移和沉淀机制;提升了构造-蚀变岩相学填图方法和技术,特别是岩浆侵入构造系统构造岩相学填图应用效果显著,并将精密地球物理勘查新方法研发和应用与矿田构造紧密结合,在深部探测和矿田找矿预测中取得重要进展,实际找矿效果显著;利用数学地质方法,进行了矿田构造定量化研究,并应用于国内外的铀、钨和金等金属矿床;丰富和发展了“一带一路”沿线的构造成矿理论。

    会议交流研讨表明,构造解析依然是当前矿田构造研究的主要手段,矿田构造填图及大比例尺多手段综合研究是目前广为推广和实践的区域和深部找矿技术手段,成矿结构面物理化学和构造蚀变岩相研究正为大家接受,构造-岩浆作用及其成矿过程研究、构造流体动力学与成矿机理研究日益精细和确切,盆地能源资源构造综合物探研究日益深化,大数据分析正在渗透到传统矿田构造研究之中。

    本次大会不仅弘扬和发展了传统的矿田构造理论和研究方法,同时融入了数值模拟、计算力学、高精尖的地物化遥技术手段等,将矿田构造研究提升到一个新的高度,更好地服务于深部找矿预测。

    地质力学所的科研人员共有21人作大会报告和专题报告。展示了近年来该所在矿田构造与深部找矿预测研究等方面的最新成果和进展,与各会议代表交流了新方法和新技术,获得了新的启示。

    会议得到了全国地矿界的广泛支持和积极参与。来自国内外科研院所、高校、地勘队伍和矿山企业等48家单位的近500余名代表参与了大会。大会举办会前讲座4场,大会报告18个,专题报告183个,其中研究生报告69个,共收到论文摘要155篇。

     

     

     

     

    第五届全国矿田构造与深部找矿预测学术研讨会顺利召...

    目前,深部矿产资源勘查已成为我国未来矿产勘查的重要方向。近年来,随着全国危机矿山接替资源找矿和老矿山接替资源找矿等项目的实施,深部找矿勘查工作取得了一系列重要进展。这些新发现和新成果,不仅颠覆了对已有矿床成矿规律(成矿系统的发育深度和不同类型矿床的分带、叠合规律等)和矿床成因的认识,推动了科学研究“向深部进军”,还为深部矿产资源勘查提供了重要依据。本文选择近年来深部找矿取得重要突破的矿山,介绍其深部勘查的新发现及意义,以期引起业界对矿床系统的理解和再认识,更好地服务于深部矿产资源勘查工作。同时,结合已有的深部找矿经验,对下一步深部矿产勘查工作提出建议。

    深部找矿新发现促进矿床成因新认识

    1. 西藏罗布莎铬铁矿

    西藏罗布莎铬铁矿床是目前国内规模最大、研究和勘探程度相对最高的铬铁矿床,但经多年开采,矿山保有资源储量严重不足。

    自2006年以来,通过开展矿区含矿构造岩相带与矿体空间分布规律研究,同时配合重磁电综合解释,在矿床深部发现厚大隐伏矿体,实现我国铬铁矿找矿的重大突破。钻探资料显示,钻孔ZKWT02在孔深286.3~341.1米处见累计视厚度达46.28米的4层矿体,Cr2O3含量50%以上;钻孔ZK西2004于孔深334.5~426.9米处见4层矿,累计视厚度46.1米,Cr2O3含量约50%,发现的Cr-80单矿体资源量达115万吨,成为目前国内发现单体规模最大的铬铁矿矿体。此外,通过“千米钻”深孔ZK东04的实施,在孔深679.5米处见蚀变破碎带中的浸染状铬铁矿,验证了深部有规模较大的中央含矿构造岩相带的存在。

    通过深部找矿工作的实施和深部厚大铬铁矿体的发现,对该矿床的成矿规律和成矿模型取得了新的认识,打开了找矿空间。进一步验证了中央含矿构造岩相带对于深部铬铁矿体的控制意义,查明了豆荚状铬铁矿体主要赋存于罗布莎超基性岩体中北部的斜辉橄岩岩相带中,浸染状铬铁矿体赋存于岩体北部纯橄榄岩岩相带中;提出豆荚状铬铁矿形成的多阶段成因模式;矿体表现出成带分布、成群出现、分段集中的特点,与层状铬铁矿的形成机制完全不同,可能是含铬铁矿残浆受构造作用强力侵位的结果;建立了以西藏罗布莎铬铁矿为典型的“板块踫撞蛇绿混杂岩带超镁铁质岩岩相构造带控矿的找矿预测地质模型”。总之,深部找矿工作的开展为罗布莎铬铁矿以及国内同类型铬铁矿床下一步找矿勘查工作提供了新的思路。

    2. 广东大宝山铁铜钼多金属矿

    大宝山铁铜钼多金属矿床是一座以铁、铜、铅、锌、硫、钼为主的大型矿床。广东省地质局705地质大队曾于1958~1961年完成普查—勘探工作,并提交了相当于122b的铜多金属储量79.96万吨(品位0.86%),铅金属储量31.36万吨(品位1.77%),锌金属储量84.97万吨(品位4.44%),铁矿石储量8034万吨(品位49.69%),以及钼金属资源量(2M11,包括外围)2.26万吨。大宝山矿床经过半个多世纪开采,资源几尽枯竭,属严重危机矿山。

    经全国危机矿山接替资源找矿(2006~2009年)和老矿山接替资源找矿(2014年)两轮找矿勘查工作,在大宝山矿区深部分别探获了一处大型规模的斑岩型钼矿体和一处厚大的斑岩型铜硫矿体,取得了重大找矿突破。其中,斑岩型钼矿体主要呈似层状、透镜状产于花岗闪长斑岩和次英安斑岩中,受岩体和构造联合控制。矿体围岩蚀变分带明显,从浅部至深部分别为粘土化带→青磐岩化带→绢英岩化带→钾化带(如图),显示出典型的斑岩型成矿特点。斑岩型铜硫矿体主要赋存于泥盆系棋梓桥组灰岩、粉砂岩和次英安斑岩中,矿石类型以黄铁矿型铜矿石、磁黄铁矿型铜矿石和黄铁矿型硫矿石为主。由此,大宝山铁铜钼多金属矿床的矿体空间分布可分为深部的花岗斑岩型钼(钨)、铜硫矿、矽卡岩型钼(钨)矿、浅部的脉状、似层状铜铅锌矿以及远端的菱铁矿。

    关于大宝山铁铜钼多金属矿床的成因主要有3种观点,即与岩浆期后热液有关、与海相或陆相火山热液有关以及与沉积改造作用有关。大宝山深部斑岩型钼矿体和铜硫矿体的发现进一步改变了以往对该矿床成因的认识,为下一步找矿工作提供了重要线索和依据。祝新友等研究认为,大宝山矿床深部的斑岩型、矽卡岩钼钨铜矿化、浅部的脉状铜铅锌矿化以及远端的菱铁矿化构成了斑岩型或岩浆期后热液型成矿系统。应立娟等对层状铜硫矿体研究后认为,大宝山矿区及外围成矿作用与岩浆热液有关的,属同一成矿系统演化的产物。戴塔根等指出,大宝山多金属矿床斑岩型、矽卡岩型矿体与岩浆热液有关,而似层状铜铅锌矿体则与海底火山热液活动有关,并受后期岩浆热液的叠加改造。

    大宝山矿床37线剖面图

    3.江苏栖霞山铅锌矿

    江苏栖霞山铅锌多金属矿床位于南京市东郊的栖霞镇境内,处于长江中下游成矿带宁镇矿集区。2012年~2014年,地质矿产调查评价专项实施“江苏省南京市栖霞山铅锌矿接替资源勘查”项目,对矿床开展了深部找矿工作。在研究石炭系高骊山组与黄龙组硅/钙面控矿和脉状矿体侧伏规律的基础上,项目利用坑内钻追索和控制了1号主矿体在走向和倾向上的延伸,并新发现多层厚大铅锌矿体。尤其值得注意的是,在钻孔KK4603和KK4201中均发现金、银、铜矿化。其中,钻孔KK4201中银、金、铜平均品位分别为金 2.19克/吨、银 319.73克/吨、铜0.49%。经估算,本次工作新增333+334资源量:铅锌58.13万吨,共(伴)生金7.64吨、银1113吨、铜1.53万吨。

    栖霞山矿床是华东地区目前已发现规模最大的铅锌多金属矿床,前人开展了大量找矿研究工作。然而,关于该矿床的成因一直存在争议,即矿床的形成与岩浆热液成矿作用有关,还是与热水沉积成矿作用有关?此次通过深部找矿勘查工作,在栖霞山矿床深部发现银-金-铜矿化,一方面暗示矿床深部巨大的找矿前景,另一方面为矿床成因研究提供了新的线索和证据。根据这些深部矿化信息,张明超等对矿床开展了流体包裹体显微测温及氢-氧-硫-铅研究,指出栖霞山铅锌矿的成矿流体和成矿物质主要来源于岩浆,岩浆水和大气水的混合是导致矿质沉淀的重要因素。因此,栖霞山矿床深部勘查的新成果不仅促进了矿床成因方面的研究工作,取得了新认识,而且更为下一步找矿工作指明了方向。

    4.云南澜沧铅矿

    云南省澜沧老厂铅锌银多金属矿床一直被认为是以火山岩为容矿建造或与火山岩有关的块状硫化物矿床(VMS)。2006年实施矿山深部找矿工作以来,在矿区继ZK153101钻孔揭露了钼矿化带后,ZK14824、ZK14827钻孔均揭露了深部的钼矿(化)体。其中,ZK14827钻孔孔深1417.05米,圈定的工业矿体总长度696.25米,平均品位0.068%,矿体主要产于深部隐伏斑岩体(喜马拉雅期)和接触带内。深部隐伏斑岩体和岩浆型钼矿的发现引发了学者们对该矿床成因模式的争议。斑岩型或岩浆型成矿系统的存在已是事实,如果考虑前人的石炭纪的块状硫化物成矿系统,则应是2个成矿系统的叠加。

    朱裕生等强调“成矿系列”的“缺位找矿”理论,在多年前建立了“同位成矿”理论。在前人的理论认识基础上,可以对上述新发现给予验证和深化。韩润生等认为,澜沧老厂矿床是2套主要成矿系统、多种有利成矿要素有机耦合的结果,具多成矿动力学环境、大时间间隔和多类型成矿作用同位叠加的显著特征,是多种构造环境演变过程中形成的火山喷流沉积+隐伏斑岩热液成因为主的矿床,并将其成矿模式归纳为“双成矿系统同位叠加模式”。

    5.内蒙古毕力赫金矿

    早期勘查和研究认为,毕力赫金矿床赋存于晚侏罗世玛尼图组火山、次火山、火山碎屑岩系和隐爆角砾岩中,从基性的玄武岩到中酸性的流纹岩构成一套含金火山建造。其中的蚀变火山岩、次火山岩、角砾岩是主要的含金地质体,又是赋矿的直接围岩。主要岩性有安山质角砾熔岩、安山玢岩质角砾熔岩、闪长玢岩、热液角砾岩、蚀变玄武质角砾岩等。矿体的形态特征也表明其与火山机构关系密切。卿敏等通过对矿区深部、外围勘查和典型矿床解剖研究后认为,毕力赫金矿的成矿作用与海西期岩浆活动有关,成矿流体的性质、矿体空间产出与浅成花岗闪长斑岩关系密切,并在此基础上建立了矿田“斑岩-构造蚀变岩-浅成石英脉型矿化类型一体化”成矿模式。

    深部找矿新发现开拓区域找矿新思路 

    1. 内蒙古维拉斯托锡多金属矿

    维拉斯托锡多金属矿床位于大兴安岭南段,曾作为大型铜锌银多金属矿床进行开发和找矿工作。2013年,地质人员在勘查过程中发现矿区及外围的黑云斜长片麻岩中发育有含锡石英脉,进而推测深部可能存在隐伏矿体。2014年地质调查项目实施的老矿山找矿项目,在矿山深部发现石英脉型锡钨锌铜钼矿体、隐爆角砾岩型锡铜锌矿体和浸染状锡锌铷铌钽矿体。其中,隐爆角砾岩型矿体位于岩体顶部外接触带,呈筒状,角砾成分为主要为黑云斜长片麻岩,胶结物以石英、黑钨矿和锡石为主;石英脉型矿体赋存于下古生界锡林郭勒杂岩和石炭纪石英闪长岩中,总体倾向北东,矿物组合为石英、锡石、闪锌矿和黑云母等;浸染状锡锌铷铌钽矿体赋存于云英岩化和天河石化的岩体顶部,矿物组合主要为锡石、闪锌矿和黑钨矿等。项目已初步查明矿体30余条,其中,1号矿体为主矿体,长大于700米、宽大于300米,总体呈舒缓波状;矿体厚度(视厚)平均5.15米,Sn品位平均为0.89%;共提交锡金属量8.1万吨(333及以上),实现了大兴安岭南段锡矿找矿的重大突破。

     

    矿床三维空间结构模型示意图

    大兴安岭南段是我国重要的铅锌、银、铜、锡多金属成矿带。按照成矿物质来源和矿床组合,区内划分出3个成矿带,其中林西-甘珠尔庙一带以锡多金属成矿作用为主,而锡林浩特-霍林郭勒地区则以银铅锌成矿作用为主。因此,长期以来,大兴安岭南段的锡矿找矿工作一直以林西-甘珠尔庙地区为重点,但多年来始终未取得较大突破。维拉斯托矿床位于以银铅锌成矿作用为主的锡林浩特-霍林郭勒地区,其与拜仁达坝矿床一起曾作为大型银铅锌矿床开展找矿勘查和科学研究工作。然而,此次维拉斯托矿床深部锡多金属矿体的发现,显示出传统的银铅锌成矿区巨大的锡矿找矿潜力。最近,Liu et al、祝新友等和Wang et al研究认为,维拉斯托矿床的银铅锌矿体和锡矿体是同一成矿系统的产物,并指出浅部为热液型脉状铅锌银矿,深部则可能存在岩浆热液型锡(钨)多金属矿。因此,维拉斯托矿床深部锡多金属矿的发现不仅改变了人们以往对大兴安岭南段锡、银、铅锌成矿规律的认识,而且将影响该区域今后的锡矿找矿勘查思路,意义重大。

    2. 四川拉拉铜矿

    四川拉拉铜矿田位于扬子准地台康滇地轴中段,属东西走向的金沙江断裂褶皱带与川滇攀西大裂谷南北向构造带的交接复合部位。拉拉铜矿是我国西南重要的大型铜矿,也是四川省最大铜矿生产基地。矿田内金属矿产以铜为主,次为铁、镍,伴生金属有银、金、钴、钼、铂、钯等。2012年以前,经勘查的主要矿床(点)42个,其中大型矿床1个、中型矿床4个,其余为小型矿床和矿点,已累计探明铜资源量130万吨,铁资源量2600万吨,镍资源量5万吨。2012-2014年,老矿山接替资源勘查项目在拉拉落凼铜矿南部红泥坡矿区勘查取得了重大突破,新增333+334铜资源量63.22万吨,实现重大找矿突破。

    拉拉地区铜矿矿体赋存于古元古界河口群火山沉积岩系中,具有明显的层控特征。但与以往拉拉地区铜矿均赋存在河口群中部火山沉积旋回落凼组地层中不同的是,本次发现的红泥坡铜矿体主要赋存在河口群上部火山沉积旋回长冲岩组上段,其主矿体东西最大延伸1950米,南北延伸2100米;矿体平均厚度为10.37米;Cu品位平均为1.36%。红泥坡铜矿矿石矿物有磁铁矿、黄铜矿、黄铁矿、斑铜矿、辉钼矿、磁黄铁矿等;脉石矿物有钠长石、白云母、黑云母、钾长石、石英、铁白云石等。与典型的拉拉铜矿条带状矿石构造不同,红泥坡铜矿矿石构造以脉状、网脉状、角砾状为主。

    拉拉铜矿田是我国重要的铜矿集区,一直以来是研究的热点地区,众多学者对其进行了详细的研究并取得了丰富的成果。然而,由于矿床的复杂性,拉拉矿田的成因仍存在争议,目前主要的观点分为两类:一是一些学者根据其赋存于河口群落凼组海相火山岩中,矿体呈层状、似层状产出,矿石主要为块状、条带状构造,结合部分硫铅同位素数据显示成矿物质来自于河口群地层,据此认为矿床属于火山成因块状硫化物矿床(VMS),并认为成矿年龄与成岩年龄一致为16~17亿年,但拉拉铜矿目前较为可靠的辉钼矿Re-Os定年数据显示其可能的成矿年龄为10.86亿年,且该矿矿化元素仅有Cu和Fe,无Pb或Zn,显示其可能的VMS矿床成因证据仍显不足。

    ②也有学者认为其特征很类似IOCG矿床,其发育很强的钠长石化,出现大量的贫Ti磁铁矿,并富集Co、Au、P、F、REE等,而贫Pb、Zn;C-H-O-S同位素数据显示其岩浆热液来源,有部分成矿物质来自于地层;且根据辉钼矿的Re-Os同位素年龄得到其成矿年龄为10.86亿年,并与当时板内拉张环境密切相关。但与典型的IOCG相对比,落凼铜矿缺乏大范围分布的角砾状矿石,并且受断裂控制不明显,所以其可能的IOCG矿床成因也存在争议。红泥坡铜矿的发现及其揭示的矿床地质信息,为研究者研究拉拉铜矿田的成因机制提供了绝佳的契机,通过对其系统的解剖,有望最终确定拉拉铜矿田的矿床成因并建立找矿预测地质模型,进一步指明区域找矿方向。总之,红泥坡铜矿重大的找矿突破打开了拉拉地区广阔的找矿空间,新赋矿层位的发现明确了本地区下一步的找矿方向,并增强了矿山企业“拉拉外围找拉拉”的找矿信心,为川滇有色金属成矿带开展“拉拉式”铜矿找矿提供了可借鉴的成功经验。

    3. 江西相山铀矿

    江西相山铀矿田位于钦杭成矿带北东段,赣杭陆相火山岩铀成矿带西南端,德兴-遂川大断裂的南东侧,是我国重要的热液型铀矿田。以往对于相山铀矿田的研究工作主要侧重于铀的成矿作用机制和找矿预测等方面,且主要集中在矿田浅部。随着矿山深部找矿的实施,多个深孔均见到较好的铅锌铜等多金属矿化,且品位较高,已达综合利用价值。例如,钻孔CUSD3在孔深1095.4~1549.2米、1574.2~1577.5米分别见到铅锌铜矿化脉和铜多金属矿化脉。又如,钻孔ZK26-101在深部见约330米的铅、锌、银等多金属矿化,初步估算铅锌银矿资源量分别为Pb1.7万吨、Zn 0.88万吨、Ag76.2吨。地质特征显示,深部的铅锌银矿化主要赋存于流纹英安岩、碎斑熔岩及基底变质岩中,受断裂构造、岩层界面、火山塌陷构造复合控制;铜矿化主要分布于基底变质岩中。最新研究表明,相山铀矿田浅部的铀成矿作用与深部的铅锌铜成矿作用具有相同的成矿物质来源,属同一岩浆-热液成矿系统的产物。深部铅锌铜多金属矿化的发现构成了相山矿田上铀-中铅锌金-下铜的成矿空间模式,不仅加深了对矿田成矿规律的认识,拓展了深部找矿空间,而且开拓了区域找矿思路。

    4. 南京市梅山铁矿

    根据宁芜地区玢岩铁矿的成矿模式,梅山式铁矿为次火山岩体与火山岩接触带上下高温气液交代充填矿床和矿浆充填矿床,具透辉石-石榴子石-磷灰石-磁铁矿组合。近年来实施的梅山铁矿接替资源找矿项目中,在梅山铁矿层顶部硅化、黄铁矿化、碳酸盐化凝灰岩、沉积凝灰岩、凝灰角砾岩中发现了金矿体,同时这一层位也是梅山铁矿层顶部普遍存在的一个“近矿指示蚀变带”。据江苏省地矿局第一地质大队项目成果资料,ZK4101钻孔在392.2~407.8米处见到金处矿化15.6米,平均品位0.97克/吨;ZK4121钻孔在406.28~414.77米处见金矿层8.49米,平均品位1.88克/吨。初步估算新增333金矿资源量(金属量)2.85吨。

    宁芜地区铜金矿主要有铜井地区的铜井式铜矿,矿床类型均属火山-次火山热液型矿床。此类矿床的矿化与偏碱性、碱性火山活动有关,受区域构造裂隙或火山构造裂隙的控制。矿体一般呈脉状沿构造破碎带或破火山口构造成群出现,陡倾斜产出,与围岩界线清楚。矿石组合多为铜、金、多金属矿物与石英(重晶石、碳酸盐矿物)组合,并以中-低温热液充填型为主。典型矿床有铜井金铜矿(中型)、观山铜铅矿(小型)、谷里铜矿(小型)、金驹山金矿(小型)等。梅山铁矿矿体顶部层位发现的含金蚀变带与铁矿的密切关系可能反映铁矿和金矿是同一岩浆热液不同演化阶段形成的产物,当然目前也不能排除后期热液叠加成矿的可能。尽管目前对铁矿化和金矿化成生关系的认识还有待于进一步深化,但这一发现对宁芜地区玢岩铁矿的找矿不乏指导意义。

    5. 吉林夹皮沟金矿

    夹皮沟金矿位于华北克拉通北缘,是一座资源几近枯竭的危机矿山。该矿床虽有近200年的开采历史,但其成因却一直存在争议。前人曾先后提出过绿岩型、层控型、韧性剪切带型、变质热液型、岩浆热液型等多种成因模式,尤其以韧性剪切带型成因模式最为主要。近年来,随着老矿山接替资源找矿项目的开展,在夹皮沟矿床深部取得了重要突破。经钻孔验证,在夹皮沟矿床深部742~754.9米处见10米厚的细脉浸染型金矿体,平均金品位为2.2克/吨。钻孔编录结果显示,细脉浸染型金矿体主要产于隐伏的石英闪长岩体顶部接触带,矿石矿物主要为黄铁矿、黄铜矿、方铅矿等,脉石矿物主要为石英、方解石等。此外,在八家子南西的头道溜河地区,还发现了与闪长玢岩体有关的爆破角砾岩型金矿床。多种金矿化类型的新发现,不仅加深了对夹皮沟金矿矿床系统的认识,而且为区域深部找矿提供了新的思路和方向。

    对下一步深部找矿工作的建议 

    1.持续推进矿集区找矿预测工作

    老矿山是开展深部矿产资源勘查的理想场所,而矿集区是大中型矿山密集分布的地区。矿集区矿产地质调查程度和找矿预测直接关系到老矿山及其外围的深部找矿工作。然而,由于种种原因,许多矿集区尚缺乏系统的矿产地质调查及找矿预测,直接阻碍了深部找矿突破。矿集区找矿预测工作主要包括以下两方面内容——

    一是在1∶5万矿产地质调查、地球物理测量、地球化学测量、矿产及异常检查、典型矿床研究、资源潜力评价等工作的基础上,确定重点工作区开展找矿预测。在重点工作区开展大比例尺专项地质填图(含修测)、专项物探、专项化探、专项样品采集及深部钻探探查等工作,系统研究工作区内主要矿床类型的成矿地质体、成矿构造和成矿结构面、成矿作用特征标志,构建找矿预测综合信息模型,预测矿体赋存位置,评价资源潜力,提交预测资源量,引导后续勘查。

    二是围绕深部找矿预测需求,开展矿集区及老矿山“三位一体”(成矿地质体、成矿构造和成矿结构面、成矿作用特征标志)找矿预测理论与方法创新与示范,主要包括:1)成矿构造与成矿结构面研究方法与模式建立;2)开展矿床深部定量预测理论与方法研究;3)基于2DGIS/3D建模平台构建矿集区“成矿地质体-成矿构造与成矿结构面-成矿作用特征标志”找矿预测模型。

    2.进一步加强勘查区找矿预测理论与方法研究

    勘查区找矿预测理论方法体系的创建,首次提出成矿地质体、成矿结构面、成矿作用特征标志的概念,在实际使用中取得了良好效果,切实指导了深部找矿。但是,勘查区找矿预测理论目前仍不完善,需要在实际的应用过程中进行修正。

    一是要结合矿山深部和外围找矿的新发现,重新认识各类矿床的成矿规律、成矿系统的发育深度和不同类型矿床的分带、叠合规律。以深部找矿为目标,通过建立典型矿集区脉、层、块、体矿化样式组成的上下、左右多元空间矿床矿化系统结构模型,突出反映找矿信息,进而指导矿山深部和外围找矿工作。

    二是矿床模式的研究要从矿床的角度走向矿集区,从单个的矿床成矿模式发展为典型矿床成矿模式之间的组合模式,从构造体系控矿发展为构造成矿系列的阶段,这对于认识成矿系列控矿的规律,深入总结和认识矿床和矿集区成矿规律,提高对深部矿床成矿理论的认识和指导矿产资源勘查实现重大的突破具有重要意义。

    3.加强科技引领,推进新方法和新技术的研发应用

    从近年来矿山深部找矿的经验来看,重大成果的取得无一不是根据新现象,打破旧思维,结合实际情况进行理论、方法和技术创新的结果。科技创新无疑将对未来深部矿产资源勘查工作起到重要引领作用。因此,在开展深部找矿勘查工作的同时,还应重点研发和推广适合深部找矿的物化探等技术方法。

    一是继续贯彻“三深一土”国土资源科技创新战略,针对矿集区3000米以浅的地下空间,重点研发覆盖区探测技术和深部地质结构与成矿系统探测技术,开展覆盖区物质组成识别标志研究、矿集区深大剖面探测、深部成矿系统蚀变标志研究等工作,查明各类重要成矿要素在深部空间的分布特征,尤其重点探明与成矿有关地质体、成矿构造与成矿结构面、成矿作用特征标志等关键成矿要素的空间展布规律和形态特征,建立符合矿集区深部找矿的地球物理和地球化学等技术的指标体系,构建矿集区深部地质三维结构模型。

    二是对成熟的新技术新方法进行推广应用。在科学分析矿集区地质条件的基础上,根据深部新发现,充分利用KGR抗干扰电法仪激电测深、大比例尺低飞航磁测量、井-地磁测反演技术、构造地球化学测量、1∶5万抗干扰电法扫面等先进技术方法,进行推广应用,总结出一套适合本地区寻找同类型矿床的物化探方法组合,进一步指导矿集区及外围深部勘探工程布置,开展深部矿产勘查示范。

    总之,深部找矿新发现进一步促进了深部成矿规律的认识,开拓了找矿思路,已成为持续推进矿产资源勘查“向深部进军”的强大动力。同时,深部找矿突破的实现,还需要系统的矿产地质调查、完善的找矿预测理论和先进的探测技术等作为强有力的支撑。

    深部找矿新发现及意义

     

    王保弟,男,42岁,博士,专业技术四级,成都地调中心青藏高原地质室副主任(主持工作)。专业方向:岩浆作用与成矿

    解决资源环境问题或基础地质问题情况:

    首次发现并厘定南汀河早古生代蛇绿混杂岩,确认西南三江存在原特提斯洋;重新限定“澜沧岩群”的构造属性,认为其是一套与原特提斯洋俯冲削减过程有关的早古生代增生杂岩系,并非以往认为的元古代基底岩系;首次发现班公湖-怒江结合带洞错地区高压麻粒岩,认为班-怒特提斯洋早-中侏罗世是一个复杂的洋内弧-弧后盆地系统,为班-怒洋的构造演化提供了重要支撑。进一步明确了类乌齐-左贡成矿带主攻矿床类型及找矿方向,总结了藏东地区岩浆混染型石墨矿的成矿地质条件,开展了成矿预测,圈定了找矿新区。

    实现转化应用和有效服务情况:

    作为技术骨干参与编制新一代青藏高原及邻区1:150万地质图、大地构造图,为地学界解读青藏高原地质提供了指南。主持编制西南地区1:150万侵入岩图,揭示了西南地区的构造-岩浆演化规律,为中国侵入岩编图提供扎实的基础性图件。确证青藏高原内存在~90Ma的斑岩型成矿期,提出了冈底斯成矿带金属元素组合分带性的认识,为不同地段寻找不同矿产的工作部署提供了重要信息。

    促进科学理论创新和技术方法进步情况:

    在滇西地区新发现长约40千米榴辉岩带、早古生代岩浆弧和重新厘定“澜沧岩群”、“吉塘岩群”构造属性的基础上,揭示了原-古特提斯洋-陆转换方式,认为原-古特提斯洋是连续演化的过程,改变了前人原特提斯洋闭合后古特提斯洋打开的传统模式,为推动洋板块地质理论的创新提供了重要支撑。重新限定了拉萨岩石圈的物质组成,认为岩石圈对流减薄是青藏高原隆升的重要方式之一,丰富了青藏高原的隆升机制。

    促进人才成长和团队建设情况:

    作为“西南三江特提斯地质”研究团队的带头人,2017年入选部杰出青年科技人才,2016年获地调局优秀项目负责人,2013年入选四川省学术及技术带头人后备人选、获得四川省杰出青年基金;形成了一支20余人的稳定团队,团队中其他青年人员8人获得国家自然科学基金资助,1人入选中国地质调查局青年地质英才;培养高级工程师6名,培养硕士研究生3名,协助培养博士生1名,合作博士后2名;为西南地区地勘单位开展区调培训1次(约150人次),野外多次现场指导300余人次。

    王保弟

    金若时,男,59岁,硕士,专业技术二级,天津地调中心研究员。专业方向:矿床地质

    解决资源环境问题或基础地质问题情况:

    创新性的提出“煤田、油田钻孔资料‘二次开发’快速找铀”的新思路,并组织建立了相关技术方法。近年来,先后以项目负责人和工程首席专家的身份,组织开展了“我国主要盆地煤铀等多矿种地质调查”计划项目和“北方砂岩型铀矿调查工程”等,目前已在北方盆地取得一系列重要找矿突破,初步提交14个新发现铀矿产地,估算334远景资源量近X万吨。其中,准噶尔盆地的成果荣获2015年度地质科技十大进展。此外,统筹部署的华北铁矿、铝土矿和锰、银、铅锌等多金属矿勘查工作,也取得一批重要找矿新发现。

    实现转化应用和有效服务情况:

    通过思路创新和新技术方法,新圈定一批找矿靶区,钻探验证发现一批的矿产地、矿点,在松辽盆地北部白垩纪四方台组、鄂尔多斯盆地东北缘、西缘、准噶尔盆地东缘头屯河组取得了一系列新区新层系找矿突破,提高了我国铀资源储量,促进铀资源基地扩大和形成。煤田、油气田区铀矿找矿发现对老工业基地资源接替和可持续发展具有重要意义。同时,组织开展的煤田区放射性地质环境评价工作,查清了我国主要盆地煤、铀的时空关系,取得了一批重要数据,对国土资源管理部门促进盆地能源、资源综合利用开发提供了数据支持。 

    促进科学理论创新和技术方法进步情况:

    组织编写了一系列砂岩型铀矿相关的技术文件,初步形成一整套煤田区、油田区找铀技术方法体系。作为首席科学家,组织实施了铀矿973计划项目,在沉积环境、成矿流体、控矿构造和成矿模式等方面提出新认识,建立了反映盆地沉积环境的序列指标体系和含煤盆地砂岩型铀矿产出的垂向模式地层层序;初步建立了钱家店铀矿蚀变矿物分带模式;创新性地提出了控制砂岩型铀矿产出的3种基本构造样式,开拓了盆地找矿新区。这些认识丰富了陆相盆地砂岩型铀矿成矿理论,在实际铀矿勘查中取得较好应用。 

    促进人才成长和团队建设情况:

    作为工程首席和973计划项目首席科学家,在中心培养了一支在国内有较大影响力的近70人的铀矿找矿与研究团队,团队先后被评为2015年天津市模范集体和国土资源系统先进集体。20余人成长为项目负责、副负责人。2人次被评为天津市劳模,1人成为国务院政府特殊津贴专家,2人次被评为地调局杰出青年,1人被评为地调局优秀地质人才。同时,依托973项目和北方砂岩型铀矿工程,组织开展了数十次各类研讨、培训会议,对来自煤炭、石油、核工业等不同单位的技术人员进行了培训,培训总人数近千人次,为我国铀矿人才可持续发展做出重要贡献。 

    金若时

    什么是前陆盆地?

    顾名思义,前陆盆地有着“向着陆地”的含义。在盆地分类中,前陆盆地是指造山带中靠近陆地一方形成的盆地。在沉积学理论中,前陆盆地指的是造山带和相邻克拉通之间的沉积带。这个沉积带的形成,与构造运动有着很大的关系。

    前陆盆地有什么特点?

    前陆盆地在构造-沉积上具有极其鲜明的特征:

    一是前陆盆地结构上不对称,靠近造山带一侧较陡,整体上呈楔形(如图1),在其演化过程中遭受变形作用较强;盆地近克拉通一侧较宽缓,与台地层序逐渐合并。

    二是前陆盆地沉积物主要来源于相邻的褶冲带,少数来源于该盆地的克拉通一侧。

    三是挠曲隆起或前隆可能将前陆盆地的主体部分与克拉通分开。

    前陆盆地在沉积充填上有什么特征?

    前陆盆地沉积物主要来源有4个:冲断带、前陆区、克拉通以及盆地内部的碳酸盐岩沉积。典型的前陆盆地地层是一个整体向上变粗,厚度可达几千米厚的沉积序列,按照其分布范围可以分为广阔的沉积充填序列及狭窄的沉积充填序列两种,影响前陆盆地充填序列的因素有盆地类型、俯冲极性、物源区及前隆带的沉积环境。

    根据De Celles在1996年发表的文章,前陆盆地沉积分带从冲断带-克拉通划分为楔顶沉积区、前渊带、前隆带及隆后带4个部分。这种四分结构并不能反映所有前陆盆地,真正能够反映特定构造环境下的构造演化过程和盆山耦合的地球动力学机制的证据是那些响应构造环境的地层记录。现今针对前陆盆地沉积分带的研究主要集中于前隆带的横向位移及前隆-隆后的保存情况,影响前隆及后隆保存的关键因素在沉积物充填高度及物源方向。

    图1典型前陆盆地的沉积带划分(DeCelles and Giles, 1996)

    前陆盆地很重要吗?

    前陆盆地有着非常丰富的油气资源,因此在油气勘探领域,前陆盆地是非常重要的一个区域。贾东等(2011)的统计结果表明(如图2),全球153个主要含油气盆地中前陆盆地和被动陆缘盆地占据半数以上,拥有大型油气田的比率前陆盆地排行第二(29.99%)。

    图2全球主要含油气盆地和大油气田分布(贾东与武龙等, 2011)

    图3世界含油气盆地类型及大型油气田分布直方图(贾东与武龙等, 2011)

    不过,尽管多数油气富集区分布在前陆盆地和褶皱-冲断带中,但是在不同类型前陆盆地和褶皱-冲断带之间,油气丰度有很大差别。前陆盆地中油气丰度也不尽相同,即使与落基山山脉有关的埃尔伯塔盆地和美国落基山盆地,前者的油气储量(包括重油)比后者要多。

    我国有前陆盆地吗?

    不仅有,规模还挺大。贾承造院士在2002年至2005年发表了一系列文章,逐步全面揭示了中国中西部青藏高原外围形成一个巨型的盆山构造体系,受控于喜山期青藏高原的隆升和向北、向东的推挤,并且将中国西部前陆盆地分为叠加型、改造型、早衰型和新生型四种类型,前两者发育海西晚期—印支期前陆盆地,后两者具有喜马拉雅造山期的再生前陆盆地特征。

    图4中国中西部4 种类型前陆盆地分布(宋岩与赵孟军等, 2012)

    (作者单位:中国地调局油气资源调查中心)

    对前陆盆地你了解吗?

    中国地质调查局武汉地质调查中心积极探索地质环境监测新技术新方法,基于U形管的一孔多层地下水环境监测新型技术在大别山连片贫困区1∶5万水文地质调查项目中投入示范应用。

    监测井安装于孝感市肖港镇野外科学观测试验场,在井孔直径90mm的狭小空间内实现9层不同深度不同目的的分段监测,主要用于研究地表水-包气带-地下水转换规律,探索集成地下水环境三维分层监测、诊断与预警的成套技术,并支撑大别山连片贫困区1∶5万水文地质调查及相关研究工作。

    新型一孔多层监测技术为武汉地调中心刘学浩工程师研发,基于气体推动式取样技术和U形管原理,已获5项国家发明专利授权(专利号:201420242152.8,201510338566.X,201510521943.3,201510523223.0,201610831195.3),具备地下水土壤气一体化监测、高精度原位被动监测、系统集成能力强、成本极具竞争力等诸多优势。新型一孔多层监测技术能更精细刻画三维地下空间的溶质运移、分带特性与物源追踪,可广泛服务于水文地质、环境地质、城市地质、地下水污染与修复等技术领域,为地质环境监测提供新技术新方法支撑。

    监测井施工安装

    监测井投入运行

    新型一孔多层监测技术投入示范应用

    受西澳大利亚地调局局长瑞克·罗杰森邀请,由中国地质调查局西安地调中心党委书记杜玉良和副总工程师滕家欣带队,国土资源部岩浆作用成矿与找矿重点实验室高永宝、张照伟等一行6人,近日前往西澳大利亚考察,商讨开展矿产合作事宜,并与西澳地调局矿产合作项目主要负责人及相关研究人员进行了多方位的座谈与交流。

    考察期间,中澳双方研究人员就矿产领域的工作方法、工作思路及技术手段进行了深入交流,针对中澳镍矿床的研究成果及进展进行了专题学术研讨。澳方Franco Pirajno教授对澳大利亚各类型镍矿进行了总结性介绍,重点阐述了西澳大利亚与科马提岩有关镍矿的成矿与勘查进展,同时介绍了与大火成岩省及元古代镁铁-超镁铁质侵入岩有关的镍矿床地质特征及成矿作用过程。中方研究人员张照伟系统介绍了中国镍矿的基本地质特征及分布规律;钱兵介绍了东昆仑造山带内新发现的夏日哈木超大型镍矿地质特征及研究进展;王亚磊介绍了东天山造山带内早二叠世镍矿地质特征及成矿过程研究进展。通过学术交流,加深了双方对各自研究成果的相互了解,有助于合作的进一步开展。

    考察Greenbushes锂矿

    随后,双方研究人员重点对伊尔岗克拉通地区的科马提岩及坎博尔达镍矿集区内与科马提岩有关的Spotted Quoll和Moran镍矿进行了考察,初步探索镁铁-超镁铁质岩体含矿性评价指标体系的建立,进一步深化了对镍矿成矿过程的认识。在考察世界最大的Greenbushes锂矿时,研究人员了解了该矿床的基本地质特征、元素分带等。通过考察与交流,确定了矿产合作项目以镍矿研究为主,考虑兼顾锂矿的合作思路:澳方选择位于伊尔岗克拉通东部的Laverton构造带开展镍矿合作研究,中方选择东昆仑造山带作为重点研究区域。

    此次矿产合作项目的进行,标志着西安中心中澳合作进程迈入了新的阶段;初步建立了和联邦科学与工业研究组织(CSIRO)、科廷大学、西澳大学的联系,拓展了测试方法交流合作,为开展精细矿物学研究工作提供方法支撑;提高了科研水平及学术影响力,为培养青年人才提供了良好的平台。同时,澳大利亚作为一个资源大国,其处理矿产资源开发与环境保护之间的典型案例也为中方研究人员做好国内绿色矿产勘查工作提供了借鉴。

     

    西安中心研究人员赴西澳开展合作交流