内生矿床成矿模式与地球物理特征

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外生矿床与内生矿床相比有什么特点~

外生矿床的特点:
矿体产在风化壳剖面的一定层位中,深度一般取决于风化作用的深度,一般不超过200 m。
矿石矿物和脉石矿物都是风化过程中稳定性好的矿物。或者,虽然在风化壳的上部不稳定,但是在下部稳定的矿物。
矿石的固结性差,常比较疏松,呈多孔状、胶状、骨架状和粉末状等。
外生矿床的释义:
外生矿床(exogenic mineral deposit)是指在地球表层由外生成矿作用形成的矿床。是在岩石圈表层与水圈、大气圈及生物圈的相互作用下 ,成矿物质经过迁移和富 集形成的 。外生矿床 的成矿物质 主要来自地壳表层,有一部分是地内物质通过火山、喷气或热泉等带到地表的 。
外生矿床的简介:
外生矿床具有重要的经济价值,它包括全部的煤、石油和天然气,绝大部分的铝矿和锰矿,大部分钴矿和铁矿以及一部分有色和稀有金属矿产,还有重要的农肥和化工原料及其他非金属矿产。
外生矿床的特征:
1、外生矿床的特点在于它形成在地表环境,成矿的温度和压力都较低 ,一般不超过100℃和20个大气压 。成矿物质的搬运介质主要是水 ,水溶液的酸碱度(pH)和氧化还原电位(Eh)易受环境影响而发生变化 ,是促使物质分异富集的重要因素。
2、在地表条件下胶体广泛分布 ,它那很强的吸附能力和离子 交换能力是使一 些元素 富集的另一种重要方式 。此外,生物的生命活动可直接使某些有用物质聚集,或改变水溶液的物理化学条件而有利于成矿物质的沉淀。
3、外生成矿作用的各种因素基本上决定于自然地理条件,主要是地貌、气候及其影响下的水文、植被等,而这些因素又与地壳内部的构造运动有联系。
4、在不同的地理条件下,地壳表层发生的地质作用可分为风化作用和沉积作用。前者破坏了地表岩石,改变其矿物组成,基本上在原地或附近形成新的物质堆积;后者将风化产物由水、风等运移到适当地点主要是湖、河、海中而分别堆积。
5、通过地质作用而使某些物质富集成矿,因此外生矿床又进一步分为风化矿床和沉积矿床。

1.建模原则
矿床建模一般要依据3个原则:相似性、简化和客观性(张贻侠等,1993)。
1)相似性原则 即模型与原型之间必有某种程度的相似性。模型是对应于“原型”而言的。原型是指要研究的系统,而研究的工具是模型。只要模型与原型间在几何形态、结构功能和其他属性上存在着相似性,二者关系即可建立。
2)简化原则 模型不再现原型的全部特征,但能描述原型的本质特征,这就需要科学的抽象和简化,要突出主要内容,略去次要内容,有取有舍,分清主次。
3)客观性原则 模型是真实性和简化性的统一。简化而不失实,这就要求我们在建立和使用模型时,坚持客观性原则。要根据所研究系统的真实情况,对模型进行核实、修正,尽力改正在建模中的随机性和模糊性。
2.建模工作要点
1)选择研究程度较高的区域和矿床类型,充分搜集全面而准确的地质和矿床信息,反复对比,综合分析,抓住关键因素,概括出一些本质联系,并将其表现为模型的形式。
2)将含矿区域的地质构造研究放在首位,研究和阐明控制矿床形成和分布的大地构造环境。只有通过区域地质这个环节,才能把同一区域的诸矿床联系起来,阐明它们的时、空位置及它们之间的关系。在此基础上,就能从总体上把握矿床产出的几率,合理地进行区域资源潜力评价和找矿。
3)要建立合理的成矿系列模型,必须从时间、空间和物质组成3个方面进行综合分析,从发展演化的观点,进行四维成矿分析(三度空间+时间),即动态的、整体的成矿系列模型。
4)要逐步做到定量化,定量地表示矿床特征(地质的、地球物理的、地球化学的),定量地解释矿床的成因(与相图结合),尽可能地建立各矿床类型间的空间、时间和储量间的“量”的关系。
5)注意时间概念:区域成矿模式是指成矿作用发生时的各种条件和环境,而不是现在的矿床产出模式。因此,用地质剖面法表示时,一定要标明当时的古地表、古海水面等,如为内生矿床,则应定量或半定量地表明矿床的形成深度。
6)区域成矿模式是概念模型,但不是一般的示意图或简图,其岩层厚度、成矿深度、构造型式等应尽可能是真实情况的缩写,各种地质体的关系符合比例、逻辑合理。

图5-12 长江中下游区域成矿系列图(以中生代成矿为主)

矿床类型代号:A—斑岩型铜矿;B—矽卡岩型:B1—矽卡岩型铜矿,B2—矽卡岩型铁矿,B3—类矽卡岩型铁矿;C—热液脉型(含角砾岩型、蚀变破碎型):C1—热液脉型铜矿,C2—热液脉型铁矿,C3—热液脉型铜(金)矿;D—矿浆型:D1—矿浆型铁矿,D2—矿浆型铁矿(含 V,Ti,P);E—(狭义)玢岩型铁矿;S—沉积型矿床:S1—沉积改造型铜、硫、铅锌矿,S2—沉积改造型铁矿,S3—火山-沉积型铁(硫)矿;F—铁帽型铁、锰、金矿;G—硫化物次生富集带铜矿
矿床类型间关系:1—共生关系;2—过渡关系;3—复合叠加关系;4—联系各亚系列之间关系

图5-13 长江中下游铁铜金硫成矿系列

7)当成矿区域中有多次成矿事件和多个成矿系列时,为清晰表示成矿的时间关系和因果关联,可考虑用连环图画式方法,图Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ等,分别表示早晚不同时期的成矿景象,显示出区域中成矿的历史过程。

内生矿床一般均与岩浆岩体及其热液活动有关,主要可分为分异侵入体型、未分异侵入体型、伟晶岩-云英岩型、矽卡岩型、碳酸盐岩型与裂隙交代细脉与网脉型等六种类型。这些矿床包括镍矿、钛磁铁矿、某些铬铁矿、铂矿,以及磷灰石-霞石和稀土——含铌的矿床。

(1)分异侵入型矿床。含矿侵入体一般呈扁平的岩盆状、岩盘状以及岩床状。矿床往往产于侵入体内的顶板和底部附近,仅个别位于侵入体范围以外。侵入体在物性(磁化率、密度、导电性、地震波速)方面差异相当大,并具有明显的产状要素。

图1-5-1 盐矿区布格重力异常图

(重力异常以10g.u.为单位;云南省物探队资料,吕梓龄整理)

图1-5-2 穿过盐矿区某剖面布格重力异常的解释结果

(云南物探队资料,吕梓龄整理)

图1-5-3 贵州某金矿地质图

符号同地质时代符号,①、②、③是大型和中型金矿位置;据孙文珂资料,1999年

图1-5-4 贵州某金矿布格重力异常图

(单位:10-5m·s-2

①、②、③是大型和中型金矿位置;据孙文珂资料,1999年

图1-5-5 贵州某金矿航磁异常图

(单位:nT)

①、②、③是大型和中型金矿位置;据孙文珂资料,1999年

(2)未分异侵入型矿床。金伯利岩体具有筒状、岩墙状和脉状。在大多数情况下金伯利岩的岩墙和岩脉含金刚石很贫,或者根本不含金刚石。呈漏斗状、具有等轴状横截面(面积达10000m2,少数达数十万平方米)的垂直和倾斜岩体称为金伯利岩筒。在前苏联,围岩是下古生界粘土质-碳酸盐类岩层,而在非洲是各种不同成分的岩石,其中包括花岗岩。金伯利岩体可能被不厚(达20m)的疏松沉积物覆盖,或者被厚(由数十到数百米)的中生界—新生界或暗色生成物盖层所覆盖。

金伯利岩筒和围岩的磁性差异最大。金伯利岩体的磁化率取决于磁铁矿和钛磁铁矿的含量,达10000×10-5SI(κ)以上,平均为(300~2000)×10 -5SI(κ)。剩余磁化强度值Mr不大,而比值Mr/Mi(Mi为感应磁化强度)平均为0.5~1.0。金伯利岩的围岩和上覆沉积层实际上无磁性。上覆暗色岩层的特征是磁性变化范围很宽,由强磁性到实际上无磁性。金伯利岩和围岩的密度差异很小。在某些情况下,金伯利岩具有不大的负剩余密度(0.1g·cm-3~0.2g·cm-3)。相对于金伯利岩和围岩,只有暗色岩层具有稳定的正剩余密度(0.5g·cm-3~0.7g·cm-3)。

金伯利岩、沉积盖层和暗色岩层的电阻率差异不大,在一些地区,受气候影响在很大程度上因为有冻结和融解岩石带存在而复杂化。于是,最有利的普查对象是被厚度不大的疏松沉积物覆盖的金伯利岩筒,而最复杂的则是产于暗色岩岩层下的岩筒。

(3)伟晶岩-云英岩型矿床。伟晶岩矿床是陶瓷原料(长石)、白云母、锂、铯、钽矿和绿柱石、压电石英和光电萤石以及刚玉的来源。伟晶岩一般在成因上和空间上与原生侵入体有密切关系。伟晶岩带产于不同时代构造的衔接处、地台的褶皱边缘、古老的构造带上,延伸数十和数百千米。稀有金属伟晶岩带一般在成因上与黑云母花岗岩体有关。伟晶岩有较高的电阻率、压电效应和放射性。

(4)矽卡岩型矿床。矽卡岩型矿床主要有铁、钨、钼钨、铜、铅锌和含铜多金属矿床。金矿床及其他类型的矿床与矽卡岩的关系较小。矽卡岩体的形状有透镜体、似层状体、等轴状和柱状体、脉状体。矽卡岩与围岩在磁性与放射性方面差异明显。矽卡岩具较强的磁场和放射性场,而且波速最低,根据电性和密度特征也能加以确定。金属元素的含量高总是使矽卡岩的电阻率降低。

(5)碳酸岩矿床。这种矿床是铌、钽、稀土、锆和锶,以及磁铁矿、磷灰石、蛭石和用于水泥工业的碳酸盐原料的来源。

碳酸岩矿床在成因上与超基性-碱性岩岩体有关,岩体在平面上呈等轴状,面积可达50km2以上。碳酸岩矿具有较高的Nb2O5含量。矿体通常产于侵入体的内部,在平面上为等轴状,面积由数百平方米到15km2。超基性-碱性岩体和碳酸岩由于磁铁矿含量大于围岩而呈现出高磁化率特征。碳酸岩具有铀钍性质的高放射性。

(6)裂隙交代细脉、网脉型矿床。绿岩带岩石的特征是高密度(2.8g·cm-3~2.9g·cm-3)和高磁化率[达2000×10-5SI(κ)]。矿床产于构造破碎带的背斜顶部,或者产于岩石角砾化带。围岩的特征是热液变质,呈石英化、绢云母化、碳酸盐化和黄铁矿化等形式。这种岩石组合的密度随着时代的增长而由中、上古生界岩层的2.65 g·cm-3增大到下古生界沉积的2.7g·cm-3和寒武系沉积的2.8g·cm-3

锡矿床产于花岗岩类侵入体和区域深断裂呈羽状分布的次级断裂带内。含锡花岗岩类岩体本身无磁性或呈弱磁性;但是,沿外接触带往往出现由角岩化岩石磁黄铁矿化所引起的弧形磁异常。断裂构造往往造成线状磁异常,主要也是由于其中含有磁黄铁矿。

实例:山东某金刚石矿床。山东某金刚石矿床属金伯利岩(角砾岩)型,分别产于某金伯利岩带和某地金伯利岩的岩脉和岩管中(图1-5-6,图1-5-7,图1-5-8)。矿区主要有元古宙二长花岗岩,断裂以北西向为主。金伯利岩的岩性主要为凝灰质金伯利岩(角砾岩),围岩主要是二长花岗岩。矿区①分布在布格重力异常北西向梯度级带范围内局部正异常之北侧,矿区②在北西西向带状局部重力高中等值线膨胀部位;矿区①在航磁局部负异常向正异常过渡边部梯级带上,矿区②在弱负场中相对正异常边部;化探有Cr、Ni、Nb、La、P等元素异常显示,且与矿区对应较好;遥感解译显示线性构造比较发育,北西向、北东向线性构造与北北东向线性构造相交汇部位出现矿床。此矿区金伯利岩规模小,在小比例尺的航磁图上看不到与金伯利岩对应的磁异常。

图1-5-6 山东某金刚石矿地质示意图

图中符号同区调图例;图中①、②为大、中型金刚石矿床;

据孙文珂资料,1999年

图1-5-7 山东某金刚石矿布格重力异常图

单位:10-5m·s-2;据孙文珂资料,1999年

图1-5-8 山东某金刚石矿航磁异常图

单位:nT;据孙文珂资料,1999年

实例:某热液交代型铜矿。某热液交代型铜矿以黄铜矿、闪锌矿、黄铁矿为主,多呈星散状或细脉状。硅化程度较高时,矿化较好,故矿体一般对应于高极化率和高电阻率。图中在ηS异常较高处布置的ZK1孔见到了多层矿体。以后又沿矿带倾斜方向布置了三个钻孔,均打到多层厚矿体,有的孔内见矿总厚度达46m(第四章第三节图4-3-12)。

实例:西藏某铬铁矿。西藏某超基性岩体位于藏北地块南缘,侵入于泥盆系结晶灰岩和板岩中,上覆侏罗系砂岩、砾岩。铬铁矿产于岩体内,与围岩界线清楚,密度差达1.5g·cm-3。17号矿体西段已出露地表,重力异常最大值为6g.u.,向东形态变宽展,推断东段埋藏较深。钻探结果在ZK106、ZK108、ZK110、ZK111等4孔连续见矿,矿体埋深25m~60m,视厚度28m~40m。




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成矿模式
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(二)内生矿床的成矿地质条件和富集因素
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