構造地球化學找礦方法及其應用

陳航華

（廣東省有色金屬地質局九四〇隊，廣東 清遠 511520）

構造地球化學法是一種將地球化學和構造地質相結合的找礦新方法，同時研究地質構造組成和地質化學元素活化遷移及其運動內在規律。此方法的廣泛應用，相對于傳統地球化學找礦，在很大程度上降低了工作難度，縮減了工作時間。只需在實際找礦工作前做好地質勘查數據的分析，便能精確、快速的定位礦區，避免廣工人員增加額外的工作量。

1 構造地球化學找礦方法原理及流程

1.1 構造地球化學找礦依據

人類長期以來對天文的研究顯示，地球總是處于自轉和公轉的運動過程中，因此地質結構也在地球復雜的運動中不斷發展演化。從空間上看，構造運動并非絕對平衡，每個區域的構造變形都存在一定差異。

通常情況下，強構造變形區域，地球化學異常現象增強，理論上說，成礦幾率也隨之增大。構造運動推動巖石圈巖塊產生機械形變，促使巖石圈物質定向遷移，最后導致地球化學場伴隨著構造應力發生改變[1]。由于多旋回構造運動說，在時間上一個巨旋回之內有多旋回發展，構造應力與地球化學場根據構造變形性質與強度不斷變化而同步改變。運動保持從原有平衡過渡至另一種平衡，從而形成“構造作用-物質運動-成礦旋回”的演化模式，持續推進巖石圈的發展。

由構造運動原理可知，構造性質轉變的時間內便是最有利于成礦的時期。在多期構造活動的疊加下巖石更加容易破碎和被滲透，巖石圈內物質得到重組。構造地球化學找礦方法實際上是在構造地球化學系統思想的基礎上，通過前期對地質構造運動和地球化學場異常區域的理論數據分析，鎖定成礦可能性較大的地區，進行后續實地礦產勘查工作。

1.2 構造地球化學找礦方法工作原理

概括來說，構造地球化學找礦方法工作原理是根據地球化學的行徑，觀察分析化學元素在地質構造運動中的變化、分布、移動規律，追蹤礦產的蹤跡。具體遵循一下原理：

（1）定位找礦靶區。利用現代化技術，如TM、ETM+圖像來提取地礦線性，收集礦區環形構造和礦化蝕變數據。另外，也可采用Quick-Bird-2高分辨率衛星遙感圖像等更加精細的技術對礦區構造的細節進行探測。

（2）分析構造應力場。確定找礦工作區域后，需要對構造應力場進行專題研究。采用數學和物理模擬實驗，例如地質反演、地巖變形模擬等，針對成礦區域的構造變形進行分析，探索其內在運動規律，預測成礦物質的遷移方向和空間變化。

（3）確定構造元素。在已知礦產區域及其構造原理的基礎上，通過多方面影響因素分析，可以確定礦床指示元素。再采用一系列數學統計方法，辨析巖石種類，從而確定礦床的元素組成類型。

（4）結合實際，綜合利用。實際開展找礦工作時，除了提前做好信息采集工作和充足的理論數據分析，也需要結合現場地質情況，靈活應用現代技術方法輔助現場作業人員，完成找礦工作。

（5）圈定分析異常。通過對物理和數學原理關系式計算，可以得出與礦質元素相聯系的因子得分，即變量，由此圈定構造地球化學異常區域。同時，結合具體蝕變情況，觀察構造地球化學異常空間變化分布、變化強度、變化范圍大小等，對觀察現象進行科學解釋并定位預測隱伏礦體。

1.3 構造地球化學找礦工作技術流程

利用構造地球化學方法找礦工作的技術流程如下：首先根據技術獲取的礦區構造特征，選擇合適的控礦模式，并繪制構造地球化學特征的精細圖。此步操作是利用構造地球化學法找礦的關鍵，準確的填圖有助于后續數據分析及模擬試驗的開展。接著，按照構造地球化學異常動態建立數學、物理模型，反復進行模擬試驗、地質反演，從而定位最有利的找礦靶區。最后結合實地勘測驗證，完成找礦工作。

2 構造地球化學找礦的發展意義

（1）有效預測地質構造類型。構造地球化學可以通過對地球化學異常帶分布和地質元素種類分析，準確預測出礦區內部各種構造類型。

（2）明確礦區構造的含礦性。礦區地質構造運動方式千變萬化，元素的組合隨構造運動而改變。分散富集元素組合，不僅與構造運動生成方式相聯系，還與礦山的含礦量息息相關。

（3）異常圈定和解釋。利用與礦質元素相聯系的因子得分（變量）圈定構造地球化學的異常區域。再觀測構造地球化學異常帶的分布大小、形態，檢測其運動強度，研究礦床蝕變特征，解釋并定位隱伏礦體。

3 構造化學找礦方法及特點

（1）利用計算機圈定采樣區域。構造地球化學找礦方法對于傳統找礦方法是一項重要的技術革新。應用計算機網絡進行多元分析確定礦質元素后，使用特定軟件繪制礦化因子得分趨勢圖和地球化學精細填圖。形成圖形后，能夠更形象的展現礦床結構，再對圈定重點采樣區域。這樣一來，基本可以消除因未知而產生的多余采樣工作。

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

4 構造地球化學找礦的實際應用

（1）構造地球化學應用研究。①地質構造地球化學研究。從宏觀上，劃分地質成礦化學區域，以各區域指示元素為基礎，勘測元素分布形態。另外結合不同區域的地質特征和構造運動生成條件，進一步的演化試驗，歸納出各區域成礦規律。②礦床構造地球化學研究。判斷已知礦床的類型、級別和蝕變行跡，從而圈定化學異常區域。分析單變量和變量組數據，結合礦床構造應力場的作用，進行動態計算，定位出新的找礦靶區。③小型及微構造地球化學研究。統籌研究大地構造地球化學的過程，實際上是對若干個小型和微構造地球化學變化過程。從宏觀縮小至區域微觀角度，探索成礦原因及成礦最佳條件，從而確定找礦方向。從以往的礦產勘查經驗中可以得出，巖石壓溶影響著礦物質的形成。④構造地球化學找礦方法研究。測量地球化學的氡、汞、氫核酸、氧氣、氬氣、氮氣和甲烷等元素在重要構造變化帶的含量，對其中異常數值進行動態分析，繪制變化趨勢圖。

（2）構造地球化學實踐應用。下文以云南某礦區為例，研究利用構造地球化學找礦方法定位隱伏礦體的實踐應用。

①云南某礦山地質構造。云南某礦山地質構造簡圖如圖1所示，礦區在區域構造上位于隱伏深斷裂帶北東、南北構造帶的復合部位。是絕佳的成礦區域，其中最主要的成地層為下石炭系，內部為粉色或米白色晶體夾雜灰巖。礦區內有多處礦山和廠坡的斷裂構造，元素具有極強的活性因素，利于成礦。礦體構造研究目標垂直深度約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，整體觀察礦產走與地層平行。②具體找礦實踐。首先根據所探測到礦床的構造地球化學特性，確定研究區域的基本地質類型。探索構造運動過程中，元素分散富集的基本規律，聯系礦物質的重組運動，預測隱伏礦體的大致區域。再進一步對礦化變量組合進行利用計算機多元化計算解析，繪制構造地球化學異常圖，如圖2所示。

圖1 云南某礦山銅礦區域地質圖

圖2 云南某礦山銀鉛礦區外圍1571中段構造地球化學異常圖

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定位。從計算機繪制的斷裂構造地球化學填圖顯示具有代表性的斷裂帶處進行多點分組采樣。從不同的方向、不同種類的巖石構造中各取樣2kg～3kg，研磨處理后進行試驗分析。采用ELEMENT型高分辨率等離子質譜儀檢測，以BBS-1633為質控標準，最終檢測出的元素含量與標準值相比，均在可控范圍內，滿足采樣要求。分析應力分布場，可以得出線性間的強礦化帶為88-100，此區存在有利的控礦構造，發育NE向層間斷裂和NW向斷裂。

5 結語

綜上所述，在我國科技不斷創新的背景下，礦區勘查的方法也不斷更新。技術我國對構造地球化學找礦方法得到研究還未到爐火純青的地步，但從現實角度而言，對比傳統土壤地球化學找礦方法，已經有了突飛猛進的改善。目前，還需我國科研工作人員及地質工作者對其深入研究，將構造地球化學融入實際礦產開采工作中，發揮出最大價值。