論礦床形成深度與深部成礦預測

張行凱

（中國冶金地質(zhì)總局第三地質(zhì)勘查院，山西 太原 030002）

隨著地質(zhì)學的逐漸形成，不同類型的礦體在地殼內(nèi)埋藏的深度也不同。本文為了研究礦床的形成和地下埋藏的不同深度礦體結構，從礦床形成深度的相關理論上出發(fā)，這將為礦床的形成提供參考，并為未來采礦提供重要依據(jù)[1]。

1 不同類型的內(nèi)生礦床的礦化深度

一些知名學者認為，地殼中的熱液礦床是不可否認的（熱液礦床是比較普遍的礦床，這些礦床一般在地下5公里內(nèi)形成）。特別是過去地質(zhì)時代的地殼厚度小于地殼的當前厚度。

不同巖漿也是會影響土層內(nèi)生礦床所在的深度。為了更好地區(qū)分不同礦床的特征，根據(jù)礦床不同的地層溫度，將礦床分為高溫熱液礦床，中深層熱液礦床和低溫熱液礦床。隨著科學技術的發(fā)展，業(yè)內(nèi)學者發(fā)現(xiàn)低溫熱液礦床并不一定是淺層礦床。

按照礦床與巖漿巖的空間和成因聯(lián)系，有關學者已將淺部至深部的礦床歸為深成低溫礦床，隱伏巖漿礦床，巖漿外礦床，巖漿礦床等。礦床類型從熱液流體到中溫熱液礦床，到偉晶巖礦床和巖漿礦床，形成于不到1公里到6公里深處。最深可達10km。

一位著名學者根據(jù)沉積物的形成深度分為近表面帶（1km～1.5km）和淺層地層帶（3km～5km）、深成帶（5km～10km）和超深帶（10km～15km）。火山次火山的淺成熱液礦床，金伯利巖金剛石礦床，碳酸鹽巖和堿性巖石礦床形成于近地表帶;銅，鎳，鈦和鐵的巖漿沉積、鐵和銅的礦床、有色金屬和金等的熱液礦床等淺層礦床有很多類型;含鐵，鉻，鈦和鉑巖漿分凝礦床、稀有、有色和貴金屬硅質(zhì)礦床、熱液礦床和主要偉晶巖礦床的深部巖漿分離礦床。包括部分變質(zhì)礦床；超深地帶主要形成變質(zhì)沉積。

2 礦床成礦深度的相關因素

不同類型的金屬礦床的深度與母礦的形成密切相關。

金屬礦床的形成深度與成礦母巖的巖層深度有關。礦砂的地層深度決定了礦床的地層深度，硅酸鎂和巖石的地層深度，以及硅酸鈣的地層深度決定了相關金屬礦床的地層深度。與變質(zhì)過程有關的中熱液金礦床的形成深度受變質(zhì)相控制。石英晶石與葡萄石和低綠片巖有關，而深成礦床則與麻粒巖相有關。

因此，偉晶巖礦床也隨著偉晶巖的形成深度發(fā)生變化。相關巖石的形成深度在一定程度上可能影響到巖石礦床的深度。與中溫脈狀金礦床的生產(chǎn)深度在一定程度上受變質(zhì)相控制。

3 深部預測隱伏巖體和礦體

有學者曾經(jīng)提出“隱伏巖體頂上帶”的概念，是指以花崗巖漿侵入定位及成巖成礦作用過程為主，并與其后經(jīng)歷的地質(zhì)歷史疊加改造作用有關。

在巖漿頂部及其圍巖內(nèi)造成各種地質(zhì)、地球化學和構造作用的效應，以及由此間接造成的各種地球物理和遙感地質(zhì)的異常效應所對應的地帶。

“頂上帶”是顯示花崗巖存在的地質(zhì)、地球物理及地球化學的異常地帶，是對隱伏花崗巖的存在具有指示意義的地帶。侵入上部的巖石鐘指直徑為200m～1000m的陡峭邊（圓柱形）巖石或巖石頸部直徑的穹狀部分。這是巖漿期后的熱液礦化位置，是形成頂極斑巖鉬礦床的重要控制因素。也就是說，在上部火山綜合體和深部巖石巖漿房間之間的辮狀區(qū)域。

也有學者提出了曲率效應的概念，這意味著在低曲率巖漿巖的頂部突出了拱頂?shù)母咔省?/p>

隨著時間的推移，巖石頂部的沉積物和相關的巖石礦床逐漸形成，這可以實現(xiàn)非常好的礦石控制效果。隨著巖漿中產(chǎn)生的熱量及相應的巖石鐘慢慢流向周圍，形成了良好的導熱效果和較強的結構性能。然而，出現(xiàn)在頂帶上的接觸表面比平坦表面上的接觸表面更強，并且在非升高的接觸表面上非常脆弱。

正如相關動力學的調(diào)查所顯示的，頂部區(qū)域和巖石鐘的位置可以對循環(huán)產(chǎn)生重大影響。相應的學者也采取了相應的措施，建立了巖漿侵入引起的地下水循環(huán)冷卻方法。隨著巖漿熱液流體的加入，由于流體密度的不同，對流循環(huán)將會發(fā)生。這意味著相應的流線型沿著侵入體的兩側逐漸分離，使得中間位置和頂部位置被收集，造成侵入體頂部大量的流體流動。

研究結果表明，侵入頂部區(qū)域是一個密集分布的不同類型熱液礦床帶，帶有斑巖礦床、稀有金屬礦床、靜脈狀鎢礦、錫礦、鉛鋅多金屬礦床、淺層熱液礦床等無論是與親氧元素的錫-鎢-鈾礦床，還是與親硫元素的銅-鉬多金屬礦床，還是一種與高堿性花崗巖有關的稀土金屬釔鉿鋯鋇稀土鈾釷礦床。

他們都集中在花崗巖巖石和巖石鐘的頂部。在南嶺地區(qū)石英脈型鎢錫礦床的“五層”帶狀花紋中，紋脈位于花崗巖巖石和巖鐘的頂部。

這里是氣成熱液過程的最佳成礦場所。一旦巖體暴露在地表，大多數(shù)最有利的成礦地點都會被侵蝕。因此，在暗巖或巖壁的頂部進行深部的成礦預測和勘探是尋找與花崗巖有關的深部多金屬礦床的捷徑。

4 結語

礦化是一個非常復雜的變化過程。不同元素在地質(zhì)構造過程中，發(fā)生碰撞和積壓，導致流體向不同方向運行，把巖層中富含不同金屬元素的物質(zhì)聚集到一起，在長期的壓力、溫度和硫含量下形成不同的沉積物。通過對礦床的科學研究，我們可以不斷創(chuàng)新和拓展前進的道路，為我國的經(jīng)濟繁榮作出貢獻。