Question

建立不同级次找矿模型的思路

Answer 1

上节说明了建立找矿模型的总体思路、方法和原则。然而，一个重要且不可回避的问题是，在实际工作中必然要面临建立不同级次找矿模型的课题。尽管不少文献中按矿床类型列出(或表述)了不同级次的找矿模型，将它们作为一个整体的方法体系来使用，但是在它们之间不但有概念上的区别和建模方法上的差异，更有实际效用上的不同，因此不宜混为一谈。

总体说来，不同级次的找矿模型，不仅是研究对象规模大小(涉及面积)的区别，更有基本地质依据和相关特征、标志、研究重点的差别。据现有资料综合分析，一般说来，区域找矿模型以地质建造和区域大地构造分析为基本依据。区域概略普查主要寻找成矿带、大型矿集区等。局部找矿模型以赋矿岩系和控矿构造的成矿标志和成矿特征为主要依据;矿床找矿模型则以矿化、成矿作用的各种标志、特征及其空间分布规模为主要依据。在此过程中，都要进行地质、地球物理、地球化学等相应特征与标志的研究，形成相应的专业找矿模型，分别发挥其不同的优势和效用。

地质找矿工作常划分为不同阶段，其认识深度和研究精度不同，常用比例尺作为度量，其找矿的依据、目标方法、使用资料的比例尺不同。在西方国家的文献中，不同级次找矿模型的研究和应用是客观存在的，但他们主要关注研究目的和内容，对工作阶段或工作比例尺的要求不十分严格。而在俄罗斯(前苏联)的工作体制下，不同级次的研究与工作比例尺有比较明确的对应关系。我们据相关资料编制出表3－1，以说明本书划分不同级次找矿模型的依据。

表3－1 成矿客体、工作比例尺与找矿模型级次的关系

资料来源:崔霖沛等，1994，改编

(一)区域找矿模型(区域成矿预测评价模型)

区域找矿模型主要指对成矿域、成矿省、成矿带、成矿区等大规模成矿客体进行区域成矿评价的模型，亦可称区域成矿评价模型。就找矿目的而言，区域找矿模型的效用主要是指明找矿方向和指出大型找矿靶区(相当于矿田和矿结);一些评价模型侧重区域资源评价，但也能指示资源的相对富集区，姑且纳入这类模型的范畴。

1.区域地质找矿模型

地壳尺度的构造控制着地壳内部大规模流体的流动。巨型矿床可以看成是地壳尺度的流体系统流动的产物。由于构造体系发生变换，储存于中至下地壳储库中的流体可排放到中至上地壳。不同成矿系统的流体汇聚，使流体系统的物理化学条件发生突变，或者因上地壳物质加入，导致流体系统的物理化学条件发生急剧变化，从而使成矿金属沉淀下来;同时流体可以萃取上地壳中金属物质而形成矿床。因此，深部地壳的结构与物质组成，控制着区域成矿系统的形成与演化。区域成矿作用地球动力学过程的研究构成了区域地质找矿模型的重要组成部分。例如，澳大利亚地球动力学合作研究中心，提出了新的矿产勘查选区战略，并要解决5个关键的地球动力学问题(P.Sorjonen-ward，2000):①成矿系统的性质;②流体类型及其来源;③驱动流体迁移的机理;④所涉及岩石的压力、温度和变形历史:⑤流体迁移和沉淀过程。事实上，这种思路就是以流体作用为主线，将区域构造演化、成矿作用联系起来，从整体、系统的观点来看待矿床的形成，它不仅要确定为什么会形成矿化，而且要具体确定是什么因素控制矿化，并确定矿化的准确位置。

区域断裂构造控矿作用研究当属区域地质找矿模型研究的重要内容之一。例如，以澳大利亚O'Ddriscall为代表的学派，以重力测量为基础，揭示了澳大利亚全国范围内不同地区存在不同尺度的环形构造、裂谷构造，两者的交汇处控制着澳大利亚巨型矿床的分布。从整个澳大利亚大陆来看，从区域到局部尺度都显示出环形构造与裂谷构造共同控制着矿床分布。几乎所有的大型、超大型矿床(或油气田)都位于裂谷与环形构造的交汇处。这种构造控矿模型，形象地被称为“”控矿模型。断裂(线性)构造作为找矿标志存在不同的级次，从局部(奥林匹克坝)至洲级(澳洲、非洲)乃至全球都存在。不同级次规模断裂构造对成矿作用的控制，在表现形式上也有所差异。

2.区域地球物理找矿模型

在区域找矿模型的研究中，如何从区域物探资料中提取与成矿作用、成矿客体有关的信息，转化成找矿模型中的标志、特征，要靠地质－物探研究的紧密结合。例如，在西伯利亚溢流玄武岩型铜镍矿的区域找矿中，赋矿基性岩体的磁性特征本来是可用的找矿标志，但是该区暗色岩广泛分布，厚度达3.5km，且磁化强度大，严重干扰着对目标客体的识别。俄罗斯地质、地球物理和矿物原料研究所通过区域地质构成的研究，查明了暗色岩的分布和磁性特征随深度的变化，用滤波技术解析出与赋矿基性岩相关的异常特征，且证明它们与3个已知矿结有良好的对应关系，使之成为区域找矿模型中的重要标志。又如，在西澳地区，地表露头稀少(5%～10%)，地表风化作用广泛而强烈，金、镍和贱金属矿化被掩伏于风化层之下，划分绿岩带的界线和范围在很大程度上需要依靠物探资料。但早期的区域物探资料分辨率甚低，只能大体识别不同的岩性区，且界线比较模糊。20世纪80年代以来澳大利亚地质调查局开展的高质量航空物探所获得的数据，不仅清晰地勾划出了不同岩性的界线，而且能确定绿岩带内的构造，从而使区域航磁和重力异常变成了确定找矿方向的重要标志。再如，加拿大安大略和魁北克北部的阿比提比地区，是加拿大主要的金矿产地。该区地形起伏不大，冰碛物广泛覆盖，自然地理和地质条件有利于航空和地面物探广泛应用，可对覆盖层下未风化的基岩进行填图。在鲁安—诺兰达地区进行的航磁测量可分辨出大、中规模的地质体特征，反映出两条主断裂构造及一些次级断层，并可通过线性磁力高、磁力低和异常图形的断开或错位，明显地识别出断层走向的变化。因此，航空物探异常的上述特征也成为该区找金的重要区域性标志。我国对区域物探资料如何转化成区域找矿模型指标也做了大量研究工作，表3－2可反映其部分成果。

表3－2 中国西部几个大型金属矿床(田)的区域地球物理场特征

续表

资料来源:姚敬金等，2004

3.区域地球化学找矿模型

鉴于区域地球化学资料展示着成矿元素和相关指示元素的空间分布模式，可直接反映元素聚集部位和分布分带规律，因此，被认为是区域找矿模型中不可或缺的特征标志，甚至可直接指示找矿方向。在建立区域地球化学找矿模型过程中，要善于将地质控矿因素转化为地球化学的环境与因素进行研究，进而再把控矿的地球化学环境和标志转化为区域地球化学找矿模型的重要指标。循此思路，以矿田或矿床研究为基础，定性和定量地确定在区域找矿模型中的具体指标和特征标志，从而可以把区域化探资料真正纳入某种类型矿床的区域找矿模型中。俄罗斯学者在不同级次地球化学场的划分方面做了很多、很细致的研究工作(具体见第四章)。其中，А.А.Кременецкий(2009)针对斑岩型金－钼－铜矿化总结出划分不同级次地球化学异常(场)的准则，具有较好的代表性(表3－3)。值得特别指出的是，表3－3体现了区域找矿模型中地球化学准则(标志)的两个特点:其一，在针对成矿省、成矿带(区)的准则中，不仅有成矿元素指标，还有造岩元素指标，并均通过定量化而成为准则，说明区域找矿模型中的地球化学指标不是实测资料的简单“挪用”，而是要经过有地质依据的再次加工;其二，这个级次找矿模型的预期效用，是对一般性成矿潜力的评价，没有更高的奢望。关于这一点，还应提到А.П.Соловов(1987)用土壤和水系沉积物地球化学资料估计区内金属资源量的“金属矿产普查和评价地球化学模型”(详见第四章)。谢学锦等(1999)认为，大型、超大型矿集区的上方存在巨大的地球化学块体，而矿床规模与这些块体中蕴藏的金属数量之间存在一定的耦合关系。在地球化学块体概念的基础上，研究了各类地球化学块体内部的结构特征(套合地球化学模式谱系)，可以计算出主要成矿元素在地球化学块体中潜在的资源量。这种研究在区域找矿模型的研究中应当受到重视，然而，这些方法需要从元素地球化学性状、成矿深度、矿床成因等问题入手，完善模型，深化应用。

表3－3 斑岩型金钼铜矿床不同级次异常地球化学场划分准则

资料来源:А.А.Кременецкий，2009

注:P1，P2，P3为预测资源量，是按矿床复杂程度的分类。C2为初步评价储量，是仅进行过初步勘查、可靠性较差的储量。

此外，在区域尺度上，需要将区域控矿地质因素转化为地球化学因素，再将地球化学因素转化为找矿标志。例如，通过系统的地质－地球化学研究，证明陕南柞水－山阳成矿带菱铁矿－铅银锌矿床主要是海底热卤水同生沉积成因，矿床受相对封闭的海底洼地和同生断裂构造的控制。在区域性勘查阶段，同生断裂与海底洼地是很难从地质特征上辨认的，因此，用热卤水高盐度的地球化学环境标志(黏土岩类具高的硼和钡含量)来代替地质环境因素，指示成矿有利地段。经近矿与远矿含矿地层(主要由黏土岩组成)研究，硼和钡含量比值可以有效地划分沉积环境有利的地段(张本仁等，1989)。因此，硼和钠成为寻找海底热卤水同生沉积成因的菱铁矿、铅锌矿的重要标志。

(二)局部找矿模型(普查找矿模型)

局部找矿模型主要用于以矿田、矿结级成矿客体相应范围内的找矿，目标是查明有远景的勘探靶区，甚至发现大型矿床和矿体。在局部找矿模型的研究中，在较高级次同类型或相关类型已知成矿客体(矿床、矿床组等)上建立的各类找矿模型和成因模型，以及对局部成矿条件、成矿过程(包括成矿时代)、赋矿岩系(岩层、岩浆岩)、矿田构造等控矿要素的规律性认识，特别是对各种分带规律的认识，是建模和用模的关键因素。研究区内与已知矿床控矿要素相应、相关的地质资料和地质认识是建立找矿模型的基本依据;查明特定物探方法、物探参数与成矿客体或关键控矿要素的必然联系是方法应用的必要前提;矿床外围的指示元素特征组合及分带规律，以及原生异常与次生异常的对应关系，是找矿模型的重要内容。

1.局部地质找矿模型

在这一级次的找矿模型中，成矿地质作用、矿田构造和成矿标志的研究是地质找矿模型的重要内容。其中，成矿地质作用由地质建造和地质构造两部分内容组成，是找矿特别是深部找矿的基础;矿田构造是控制成矿部位和矿带走向的主要因素，是深部找矿地质研究的核心内容;成矿作用标志的研究是矿床学研究的延伸，通过研究把地质、物探、化探观测结果转化为直接的找矿标志，是找矿模型的具体实现形式。例如，叶天竺等(2007)对金属矿床深部找矿中所需要的地质研究作了系统总结，以大量实例论述了这些研究对实现找矿突破的重要性。他们论述的与成矿密切相关的地质作用，包括沉积作用、火山作用、岩浆侵入作用、变质作用及综合作用，实际上是第一性的地质研究信息，也是我们所说的找矿模型的重要参数或内容，尽管他们在文献中未明确提及“模型”一词。例如:①研究成矿地质建造和原始成岩构造的综合关系，沉积含矿层位与盆地构造、岩相古地理的关系，侵入岩岩体与侵入构造的综合成矿关系;②研究各类地质作用的综合成矿关系，如层控矽卡岩矿床的成矿作用;③研究建造、原始构造、变形构造与成矿的复合关系，如层控矽卡岩型矿床往往受地层、侵入岩、褶皱、断裂的综合控制。这些都是局部地质找矿模型建立和应用中必须深入研究的基本问题。

地质模型对地层、构造、岩浆岩、成矿时代等基本控矿要素的系统描述和总结，是形成找矿模型主要特征和标志的基础，也是选择和解释地球物理、地球化学找矿模型的特征和标志的依据，因此是极为重要的环节。一般要针对拟寻矿床类型的已知矿床和矿田，结合矿床成因和成矿过程的研究成果，进行系统的资料收集与描述。

矿田构造直接控制着矿体的空间分布和三维形态，是深部找矿的核心地质研究内容，也是局部找矿的关键，矿田构造体系涉及沉积构造体系、火山构造体系、侵入岩体构造体系、褶皱构造体系、断裂构造体系、复合构造体系、成矿后构造体系七大类别(叶天竺等，2007)。

在局部找矿的地质模型中，同类型已知矿床蚀变分带模型应该是找矿模型的重要内容。美国亚利桑那州南部卡拉马祖斑岩铜矿环带状矿化蚀变模型的总结和矿田构造的分析，导致该矿床的“另一半”圣马纽埃矿床的发现。此后，这种研究思路已从单个矿床扩展到相关矿床类型的“组合模型”或“系列模型”，大大提高了在区域范围内，特别是向深部的预测找矿能力。太古宙脉状金矿床的地壳连续成矿模型，斑岩铜矿成矿系统与浅成低温热液成矿系统垂直叠置模型，巴尔干－喀尔巴阡斑岩铜矿模型，以及我国长江中下游“三位一体”铜多金属找矿模型(见模型十二)和川滇地区的“四层楼”铜矿模型，都是这方面的良好实例(详见第四章)。

表3－4和表3－5分别列出了火山成因块状硫化物型(也称黄铁矿型，见模型八)铜锌矿床和溢流玄武岩型铜镍硫化物矿床地质找矿模型(模型十六)的研究内容，具有一定的代表性。

表3－4 俄罗斯尤比莱铜锌黄铁矿矿床找矿模型

续表

资料来源:А.Г.Волчков等，2006

表3－5 溢流玄武岩型铜镍矿床找矿模型(参见模型十六)

资料来源:В.И.Кочнев－Первyхов等，2006

2.局部地球物理找矿模型

与局部找矿范围相对应的比例尺(亦包括较小的比例尺)的物探资料的系统整理分析，特别是磁测和重力数据的分析，查明与测区拟寻矿床相对应的特征响应标志，是建模工作的基本内容(表3－2)。针对控矿地质因素，把地质问题转化为地球物理问题，利用物探资料解决控矿的地质问题，或者利用物探资料直接圈定蚀变带或矿体。例如，在加拿大萨德伯里铜镍矿化和火成杂岩体(SIC)密切相关，一般认为SIC是由大型陨石撞击而成的。矿化正好产在SIC与围岩的界面上。根据这一地质模型，查明萨德伯里盆地SIC底面的深度(界线)，是实现该区深部找矿突破的一个关键地质问题。由于SIC底界深度颇大，当前作为解决这一问题的途径是综合应用反射地震和重力测量。萨德伯里铜镍矿区，利用反射地震和重力资料确定了含矿杂岩体底部界面。又如，在智利罗萨里奥矿床做了大量工作，无任何有价值的发现。后在该区做卫星图像解译和物探工作，在罗萨里奥斑岩铜矿系统和乌希纳淋滤铁帽的出露部分均发现激发极化异常，且后者的异常特征与斑岩铜矿系统上的特征一致，并与环形磁力高相符，查明小于10Ω·m的电阻率与斑岩铜矿化吻合。据这些特征指标，终于在乌希纳的激发极化异常区探明了新的矿床。

由此可见，在局部地球物理找矿模型的研究和建立工作中，最主要的是查明和验证地球物理测量数据的特征参数与矿床或控矿要素的对应关系。

3.局部地球化学找矿模型

地球化学资料作为找矿的直接标志，在局部找矿模型的研究和建立中备受重视，因此对具体工作有系统和细致的要求。俄罗斯学者针对乌拉尔某铬铁矿成矿带构建了不同级次地球化学找矿模型，在其研究时提出工作要求，具一定的代表性(表3－6)。

表3－6 地球化学找矿模型要素在不同阶段勘查中的地位和作用

资料来源:А.А.Кременецкий，2009

纳入找矿模型的地球化学资料，应作必要的统计处理以形成建模所需的指标和特征。其中，基本的处理包括:元素的含量水平(平均含量等)，含量变异性(离差、变异系数等)，元素的赋存形式，成矿元素与指示元素间的相关性(相关系数等)。表3－6和表3－7都反映了这些要求。应该特别指出的是，在不同级次的地球化学场中，上述参数不仅有数值的变化，其内涵和特征(如元素组合、相关元素种类等)也在变化。一般说来，在局部找矿模型中，主要依据矿田和典型大型矿床地球化学场的特征和指标。

在地球化学找矿模型中，除对各个元素数据做统计处理外，元素组合关系及其空间变化(分带性)是最重要的综合性特征。根据这些特征可以判断异常场的性质(矿致异常或非矿异常)，而且分带中心往往就是下伏矿床所在的位置。因此这两类指标是地球化学找矿模型的必有内容。

表3－7 Au在矿田晕、矿床晕和矿体晕的不同特征

资料来源:吴传璧，1991

(三)矿床(体)找矿模型(矿床勘探模型)

矿床(体)找矿模型，或称矿床勘探模型，实质上是指导矿床勘探的模型，是在追索矿体时所获资料和认识的总结。一般说来，这类模型是以已知矿床为基础建立起来的，是建立局部找矿模型和区域找矿模型的基础。因此，上述各级各类找矿模型所要研究的内容、指标、特征和标志，在这一级次的找矿模型中都要结合矿床的具体情况进行详细的研究。从实际情况来看，现已发表的大量文献，都是基于矿床(体)的找矿模型，而且往往是以单个矿床研究为基础建立的找矿模型。各种矿床级模型(地质的、地球物理的、地球化学的、成因的、预测－普查的、品位－吨位模型等)的研究，又为深入认识所研究矿床的成因、控矿因素、找矿标志提供了新的第一手资料，促进了区域和局部尺度找矿模型的完善、提高和应用。矿床(体)找矿模型的地质、地球物理、地球化学研究内容和研究特点，与上述各级模型有一定差异，随着客体范围的缩小，具体内容更加细化。

1.矿床(体)地质找矿模型

从找矿角度来说，这一尺度的地质工作已属矿床勘探阶段，其主要任务是追索已知的矿体，追索旁侧和深部的新矿体，因此，与追寻矿体为主要目的的各种模型，如蚀变分带模型、形态模型、富集模型、梯度－矢量模型、多因素定量(合成)模型等(表2－3)，成为这一阶段研究和建立地质找矿模型的主要内容。

此外，还应包括控矿构造(如矿体雁行排列、等间距分布)、矿体围岩蚀变特征、容矿岩石特征、矿体上覆岩石的特征，等等。

2.矿床(体)地球物理找矿模型

一个内生矿床的地球物理找矿模型，是地壳有限块段的三维抽象综合物理－地质模型。在这个块段内的地质体，是矿体、近矿蚀变岩、容矿岩石和上覆岩石的总和。矿床(体)的地球物理找矿模型大体上能决定该类矿床地球物理勘查效果、野外调查方法和所观测的物理场地质解释原则等(熊光楚，1996)。因此，矿床(体)地球物理找矿模型的研究内容应包括:岩石物理性质(参数表及分布特征图示)、物性模型(探测目标物、围岩、干扰体的物性模型等)、地球物理异常(平面及剖面)、干扰体或干扰因素及影响。

3.矿床(体)地球化学找矿模型

地球化学找矿模型的参数主要包括异常形态、异常规模、异常衬度、元素组合、元素分带及其序列。其中，矿床原生地球化学异常轴向分带序列模型最为重要，是揭示深部矿化的重要标志。依据钻孔资料建立原生地球化学异常分带序列与标准分带序列模型，便可判断元素地球化学分带是否存在反常现象，从而判别深部是否存在隐伏矿体。