礦床垂直分帶特征研究及應用綜述

常丹　張靜思　廖敏

摘要：礦床垂直分帶是指礦區或礦床中的不同礦物或有用組分，或在成因上有密切聯系的不同礦石建造，在垂直方向上具有規律的帶狀分布特征。國內外的找礦實踐充分證明，礦床垂直分帶規律和模式研究是預測隱伏礦床（體）最為有效的理論和方法。

關鍵詞：垂直分帶；隱伏礦體；地球化學暈

在化探在找礦中，從大量不同元素組合的致礦異常中把礦體中—上部異常、礦化異常和礦尾殘留異常區分出來十分重要，分帶性規律理論則可以用以實現這項工作[1]。礦床分帶的概念是指礦體的形態、礦石的構造、礦物成分及其化學成分、地球化學原生暈和S同位素的數值等一系列規律性變化在空間分布上的表現特征，分為垂直方向和水平方向。國內外的找礦實踐充分證明，礦床垂直分帶規律和模式研究是預測隱伏礦床（體）最為有效的理論和方法[2]。因為礦床的垂直分帶研究工作將對今后找礦和“成礦系列”理論的豐富具有現實應用意義，本文就關于礦床分帶特征研究的進展和在不同類型礦床的應用進行了簡要分析和綜述。

1. 國內外研究歷史背景

地球化學異常在形成的過程中，同種指示元素的含量在空間上有規律變化形成濃度分帶，不同指示元素的異常在空間上遞次分布的現象稱為組分分帶，其原因是地球化學活動性不同所致。其中對于濃度分帶的劃分方法沒有多大爭論，比較簡單；而組分分帶序列的確定則爭論較多，相對也比較復雜[3]。

1936年，美國地質學家艾孟斯于關于礦床周圍礦物組分的分帶現象提出了礦床分析帶理論，蘇聯地質學家柯爾任斯基提出交代礦床的交代分帶，和斯米爾諾夫提出了硫化物礦床氧化帶有次生分帶。而在對某些熱液金礦床周圍的微量元素研究之后，我國和蘇聯的勘察地球化學家邵躍、李善方、格里戈良以及別烏斯等，同樣在成礦元素和伴生元素中發現了分帶現象，并且將這種理論用于對盲礦體和礦體剝蝕程度的評價并取得了成功。

對于研究軸向分帶的方法，20世紀60年代的研究方法主要為目估法；70年代先后提出了組合指數法、線金屬量襯度系數法、線金屬量梯度法、分帶指數法（也稱格里戈良法，簡稱格氏法）等[4]。80年代開始，進入改進和完善階段。進入90年代，又提出了濃集指數法和重心法等。元素空間分帶理論與當前的區域成礦理論是一脈相承的。到目前為止，元素分帶理論已經逐步走向成熟，并且在找礦實踐中得到了廣泛的研究和應用。[1]

2. 現有學術觀點和理論

在國外，比較早的關于礦床垂直分帶的公認的優秀例子有在墨西哥、西蒙斯和Mapes[5]描述的Zimapan Carrizal礦區，日本加藤的火山巖礦區，科羅拉多州的紅山地區等。Charles F. Park， JR.（1957）對礦床垂直分帶現象的普遍性進行了論證。

熱液總是向壓力降低方向運移，其運移具有方向性，所以元素暈的分帶性是一個矢量概念，具有成因意義，它能夠反映熱液流動的方向性。不同指示元素于不同標高上發育的差異，以及由此產生的一系列派生出的規律、在不同的高程上產生不同的元素組合、某些元素對比值隨著深度的增加而發生有規律地變化等都屬于熱液礦產原生暈的垂直分帶現象[6]。因此，原生暈的垂直分帶性對于深部盲礦體的追索、礦床最初礦體的剝蝕程度的預測等具有非常重要的參考價值。[7]

對于多金屬礦床，資料顯示，Ba、As、Sb、Ag、Cd等可作為多金屬（Cu、Pb、Zn）礦床的原生暈前緣元素組合，Bi、Co、W、Mo、Sn（Be、Ni）則可作為尾部元素組合，通過研究可以了解微量元素垂直分帶序列以及礦體延深信息，利用微量元素在礦體中的分帶關系可以判斷礦體（礦床）的剝蝕程度，

對于金礦床，李惠認為金礦床的分帶既在巖石地球化學異常方面有所表現，也在某些礦物（如黃鐵礦等）和包裹體的成分方面有所表現。研究和發現典型金礦床的地球化學分帶規律，尤其是地球化學垂直分帶規律，在對蝕變破碎帶深部的含礦性或石英脈的預測、判斷金礦的剝蝕程度、以及探尋盲礦都具有重要實用價值。[8]

同其它一些重要礦床一樣，鈾礦床找礦目前也面臨著如何預測和尋找深部隱伏礦床的問題[9]。前蘇聯非常重視鈾礦床垂直分帶的研究，安泰一斯特列措夫礦床俄羅斯最大的鈾礦床，其最大的特點就是：它不僅儲量獨一無二，垂直礦化范圍也頗為巨大[10]。

我國對于鈾礦床的垂直分帶規律研究主要集中在華南地區花崗巖型鈾礦床，而對于傳統觀點普遍認為的受層位控制明顯的碳硅泥巖型鈾礦，陳友良首次發現若爾蓋地區具有代表性的510-1碳硅泥巖型鈾礦床中產出的大量與鈾成礦密切相關的熱液成因石英、方解石脈，其在空間分布上顯示出“上酸下堿”的垂直分帶規律，與華南地區花崗巖型鈾礦床極為相似，對礦石、脈石礦物等進一步在微觀尺度上的研究亦發現具有垂直分帶性。[4]對各典型礦床作深入細致的垂直分帶研究工作，有助于提高隱伏礦床找礦效果[9]。

3. 結論

（1）元素分帶序列的理論和方法在勘查地球化學中已成功被廣泛應用，也取得了許多實例，礦體原生暈元素分帶現象的發現意義主要是預測盲礦體、對礦體剝蝕程度的評價以及豐富了“成礦系列”理論。

（2）礦床垂直分帶的實質是：流體演化、流體混合以及流體與圍巖相互作用的結果。礦床垂直分帶規律研究及隱伏礦預測的關鍵問題是對伊流體成礦地球化學界面的確定和識別；

（3）存在問題：對傳統普遍具有垂直分帶特征礦床研究的比較多，應突破傳統觀點，把礦床的分帶理論運用到對更多種類型的礦床研究上去。

參考文獻：

[1]金獻革.礦床原生暈元素空間分帶序列計算方法研究[J].科技與企業，2012，20：274-275.

[2]陳友良.若爾蓋地區碳硅泥巖型鈾礦床成礦流體成因和成礦模式研究.[D].成都：2008.63-65.

[3]樸壽成，楊永強，連長云.原生暈分帶序列研究方法綜述[J].世界地質，1996，15（1）：44-48.

[4]黃薰德，吳郁彥.地球化學找礦[M].北京：地質出版社，1986：51-58.

[5]胡鑒.紅道巷金礦礦物組分垂直分帶規律探討[J].河南理工大學學報（自然科學版），2010，29（1）：51-55.endprint