1、礦床綜合勘查的基本原理與方法 2014年2月11. 礦產勘查的基本特征2.礦產勘查的理論基礎地學原理數學原理經濟學原理技術原理3.礦產勘查的準則21礦產勘查的基本特征緒 目論 錄成礦學：礦床為什么產在這里？ 礦源？ 成礦過程？ 主要控礦因素是什么？礦產勘查學：礦床找礦標志？ 到那兒去找這類礦床？ 最有效的找礦方法技術？ 找礦效益和風險評估？ 3礦產勘查是根據局部信息推斷整體特征的一項決策過程 (1)多解性由于礦床形成過程的復雜性，礦床形成后變化的多樣性，對礦床抽樣性觀察研究的不完整性以及當今科技水平的局限性等決定了人們對礦床成因認識的多解性。(2)間接性由于礦體大多埋藏于地下，出露地表部分十分

2、有限，有時礦體完全隱伏于地下，上面距地表覆蓋有厚度不等的沉積蓋層或其他地質體遮擋，對礦體的空間位置及其產狀多以各種間接信息或有限的直接觀測(如少量鉆孔或坑道的揭露)進行間接性推斷解釋。(3)不確定性 由于礦床勘查是一個相對長期的過程，在這個過程中有可能發生各種不可預料的情況變化，例如政治、經濟、市場形勢的變化，特別是在國外進行風險勘探時這種人為因素有時起著很重要的作用。 1 礦產勘查的基本特征4（4） 風險性 由于上述種種原因，礦床勘查帶有很大的風險性，而且是一項受概率法則支配的工作。人們不能準確預測礦產勘查的結果，而只能以一定的概率估計礦產勘查可能的結果。 為了提高礦產勘查的成功概率，一方面

3、需要對研究區進行詳細的綜合性地質調查，根據綜合信息篩選出最有利成礦的地段進行進一步的勘查工作，另一方面，就需要采用正確的勘查理論和方法，以合理布署勘查工作。 1礦產勘查的基本特征緒 目論 錄5 2礦產勘查的理論基礎 地學原理 礦產勘查工作首先需查明與成礦有關的地質條件，因為“礦”僅是地質體的一個特殊組成部分。工作中為了找到礦及查明礦，不可避免地要對有關的控礦因素，如地層、構造、巖漿巖、變質作用等與成礦的關系進行分析研究.區域成礦學在對礦床本身特征進行研究時，要涉及到礦體特征、礦石物質組成、礦石質量等。礦床學因此，地學基礎是礦產勘查的最基本的理論基礎。 二 目節 錄 6地學原理-基于板塊構造 成

4、礦學原理7Distribution of PlatesChina89洋殼結構（architecture）與礦產資源(1) 0.4km厚，陸源和深海遠洋沉積物；（2）12.5km厚，玄武質噴出與侵入巖；（3）深成侵入巖：分異玄武巖漿結晶而成。主要包括輝長巖、輝石巖與橄欖巖。以蛇綠巖套組合存在于弧后盆地，洋陸碰撞過程中被逆沖到大陸邊緣。（4）礦產：（a）與洋中脊玄武巖結晶分異有關的豆莢狀鉻鐵礦;（b）Ni 和PGE礦床；（c）VMS礦床（Pb-Zn）；（d）富Co錳結核等。10陸殼結構（architecture）與礦產資源（1）厚20-80km, 平均厚度35-40km; (2)以Conrad不連

5、續面為界，分為上下兩層，上層（6km深）為硅鋁質巖石（花崗巖至閃長巖）為主，下層（介于Conrad和Mohorovicic discontinuities）不連續面以硅鎂質巖石為主。事實上，其結構更為復雜，反映自3800Ma以來長期構造巖漿活動歷史;(3) 隨深度地溫梯度與壓力梯度通常為25/km, 30MPa/ km。（4）礦產：（a）金伯利巖中的金剛石礦床；（b）鈣長巖中的Ti礦床；（c）Cr-V-Pt-Cu-Ni組合礦床；（d）Sn-W-F-Nb-REE-P-U礦床。（5）I型花崗巖（準鋁質，氧化環境，Fe2O3/FeO0.3，磁鐵礦系列）：石英閃長巖-花崗閃長巖；Cu-Mo-Au，Pb

6、-Zn-Au-Ag（6）S型花崗巖（過鋁質，還原環境，Fe2O3/FeO0.3，鈦鐵礦系列，更高的分異程度）：石英二長巖-花崗巖；W-Sn，U-Th（Sn and W mineralization is associated with intrusion that are more highly fractionated than those containing Cu-Mo-Au）。11交代作用被認為是洋殼板片向下俯沖時，洋殼去水的產物，其產生的流體向上運移到上覆的地幔楔。被交代的橄欖巖相對未被交代的地幔富集兩個數量級的賤金屬與貴金屬。Ladolam 金礦的研究得出3點結論：（a）交代作用和

7、流體流是地幔部相容元素重新分布和富集的非常重要的過程；（b）部分熔融是地幔物質轉移到地殼的主要過程；（c）繼承性是火成巖礦床成礦的關鍵，在相繼的流體循環過程中有可能形成熱液礦床。121314兩種不同背景的斑巖銅礦帶青藏高原碰撞造山帶與斑巖銅礦玉龍斑巖銅礦帶岡底斯斑巖銅礦帶斑巖銅金礦帶碰撞與成礦課題101516區域成礦原理-成礦系列 成礦系列綜合信息預測的成礦學原理一成礦系列理論，即礦床形成的空間關系、時間關系、物質共生關系及內在成因聯系的總和。空間上，礦床表現為地理上的分布規律(成礦區域)；時間上，表現為地史上的分布規律(成礦時期)；在礦質的分散聚集上，表現為礦床、礦體的形成分布規律和礦種及礦

8、床的共生規律，即成礦系列。 不同的成礦系列受控于不同的成礦地質條件。變質成礦系列形成于以持續抬升運動為主的地臺區，沉積成礦系列則形成于以持續沉降運動為主的拗陷區。同一成礦系列的不同類型的礦床成礦地質條件亦有差異。如侵入巖金成礦系列的蝕變巖型金礦形成于較深的地質環境，控礦斷裂通常為韌性剪切帶，控礦巖體為交代型花崗巖；石英脈型金礦則形成于較淺的地質環境，控礦斷裂通常為脆性破裂帶，控礦巖體多為深熔型花崗巖。17區域成礦原理-成礦系列 同一礦種有不同的成礦系列，它們可能形成于同一成礦期，亦可能分屬于不同的成礦時代，但在空間上似乎受統一礦源制約，形成礦化集中區。魯西金礦化集中區可初步劃分為三個成礦系列：

9、金的變質成礦系列:分布于北西向隆起核部的出露基底區，礦化受太古宙含金綠巖帶及北西向韌性剪切帶控制，成礦時代為早元古代。金的火山成礦系列:分布在發育于前寒武結晶基底之上的中生代斷陷火山盆地的邊部，礦化受長期復活的北西向基底斷裂及次火山巖體控制，成礦時代為燕山晚期。金的侵入巖成礦系列:分布于隆起和盆地過渡區的隱伏基底，礦化受長期復活的北西向基底斷裂和燕山晚期淺成斑狀雜巖體控制，部分礦體賦存于深部綠巖帶中。前寒武結晶基底及長期復活的基底斷裂是該區金成礦的必要條件。這表明成礦礦源的統一性、成礦物質的繼承性和成礦作用的疊加性。魯西地質礦產簡圖18地球化學原理元素豐度對資源特征的制約 圖4-1 全球礦產資

10、源與地殼元素豐度的關系（D. Rundqvist et al，2006）圖4-1表明：一些低豐度元素（Au、Ag、PGE、Cu、Pb、Zn、W、Mo、Sn、Sb、Ni、Cr等）和高豐度元素（Fe、Mn、Al等），其已發現礦床的資源量與元素的克拉克值成正比；即，元素地殼豐度越高，其在地殼中形成大型超大型礦床的概率越大。19202122地球化學原理元素豐度對資源特征的制約目前，人類利用的元素近90余種。以0.1%為界限，可將它們劃分為高豐度元素（0.1%）和低豐度元素（0.1%）。常見的高豐度有12種：O、Si、Al、Fe、Ca、Mg、Na、K、Ti、H、Mn和P，占地殼總重量的99.23%。在地

11、質作用過程中，它們通常形成各種各樣的造巖礦物分散在相應的巖石中，所以，亦被稱為造巖元素。當它們相對集中富集時，就形成具有開采利用價值的工業礦床。高豐度元素的資源量與品位是一種非線性關系。隨著品位由低到高的變化，資源量顯示低-高-低的變化規律。目前，人們利用的是高品位部分，若工業品位下降，其金屬量將有較大的增長。這表明這類元素的資源量就全球而言是樂觀的，關鍵取決于資源開發利用經濟技術條件的進步（王世稱等，1990）。23地球化學原理元素豐度對資源特征的制約低豐度元素則有所不同。低豐度元素重量的總和僅約占地殼總重量的0.77%。這類元素在地殼中的分布是及不均勻的。在地質成礦作用過程中，近在地殼局部

12、適宜的環境中高度富集形成工業礦床。低豐度元素的資源量與品位是一種更加復雜的關系，其圖形具有雙成分（雙峰）分布模式；第一個成分分布模式表明元素呈分散狀態，第二個成分分布模式表明元素呈疊加富集礦化狀態，且富集成礦部分的資源量僅占其元素地殼總量的極少部分。因此，即使開采利用技術得到改進、可利用資源品位下降，其資源增長量亦越來越小，且逐漸趨于零。這表明低豐度元素的資源潛力是有有限的。24地球化學原理地球化學異常類型及其組合評價準則 在一定的地質構造單元上，不同類型的成礦系列具有不同的地球化學異常類型及異常元素組合。在魯西地區，變質金成礦系列形成于太古宙綠巖帶地質背景上，礦化受早元古代韌性剪切帶控制，其

13、地球化學異常為“面一線”疊加型，以發育金的高中溫地球化學組合(Au-W-Mo-As+Au-Cu-Zn)異常為特征。侵入和火山金成礦系列，以中生代構造巖漿活動為成礦地質背景，礦化分別受中酸性(或中偏堿性)淺成斑狀侵入雜巖體和火山機構控制，其地球化學異常為“環一線”疊加型，以發育金的中低溫地球化學組合(Au-Cu-Pb-Zn+Au-Ag-Sb)異常為特征。25地球化學原理地球化學異常類型及其組合評價準則 地球化學異常類型及其組合的地質演化礦產資源體是地質作用長期繼承、發展、演化的產物。如魯西不同類型的金成礦系列正是在太古宙含金綠巖帶的基礎上，自變質成礦作用向巖漿成礦作用演化的結果。其地球化學異常類

14、型亦由“面-線”疊加向“環-線”疊加演化，地球化學異常元素組合亦由“高-中溫型”向“中-低溫型”轉變，這反映了金的成礦由“層-裂”控型向“巖-裂”控型轉變。從地質演化的角度研究地球化學異常的空間結構特征及元素組合特征是定性評價異常的重要原則，異常的定性評價是其定量評價的前提。26地球化學原理-異常分帶原理(1) 控礦地質背景地球化學特征我們把對成礦具有某種控制作用的地質體(地層或巖體)稱為控礦地質背景或成礦地質背景。這種地質背景通常具有成礦元素(或其伴生元素)的高豐度。魯西太古宙含金綠巖帶除富含Au(12.5510-9)外，亦富集Cr (115510-6)、Co (18410-6)、Ni (4

15、9410-6)、V (10310-6)等鐵族元素 (上述元素的區域背景為：Au：1.5410-9、Cr：71810-6、Co：12810-6、Nj：32510-6、V：8710-6)，從而構成了上述元素呈面形分布的低緩的區域地球化學異常(或高背景帶)。27地球化學原理-異常分帶原理(1) 控礦地質背景地球化學特征與金礦化有關的巖體通常環繞巖體形成Au、Cu、Pb、Zn、Ag、Sb等元素的環形地球化學異常，發育金的火山巖成礦系列的火山巖盆地的邊緣亦斷續分布有Au、Cu和Ag的異常；控礦斷裂則往往發育金的線形異常。28地球化學原理異常分帶原理1 成礦成暈元素原生異常圈定方法1.從199件鉆孔樣品中

16、, 選擇60件樣品元素數據作為背景數據, 用于計算元素原生暈分帶參數:均值: 離差:異常下限Ca-2Ca 2Ca-4Ca4Ca-Max(外帶)（中帶）（內帶） 29元素原生暈分帶參數表元素參數AgAsBiCdCuHgInMoPbSbSnWZn2.4450.030.180.746.350.0630.0670.479319.832.791.84171S1.3824.870.0230.501.610.0320.0260.10735.701.380.66102Ca5.1999.770.231.749.570.130.120.6623831.225.54-11.093.163742Ca10.38199.

17、530.453.4919.15-38.290.250.241.3247762.4511.096.317474Ca20.76399.070.916.9838.290.510.482.64954124.9022.1712.631494306.2 成礦成暈元素原生異常Pb31Zn32Ag33W34Sn35As36Sb37Bi38Hg39Cu40Mo41Cd42In436.3 建立原生暈分帶序列1.異常元素線金屬量 平均含量鉆孔（標高）AgCuMoWHgCdSbSnPbASBiInZnZK8571.973.084.797.382.44260.771295.0360.3910757.491461.040

18、.497.3428519.7ZK7645.7487.612.944.922.31189.59236.9640.386240.871030.32.668.6521847.6ZK9262.06108.972.025.32.01142.30238.4850.554079.312068.554.679.1616363.7ZK16835.3647.752.085.420.8898.75155.5631.953832.5314470.991.7413035.9表2：花敖包特鉛鋅礦區05勘探線成礦成暈元素平均含量（ppm） 44表3：花敖包特鉛鋅礦區05勘探線成礦成暈元素線金屬量（ppmm） 線金屬量鉆孔（

19、標高）PbZnAgWHgCdSbSnBiInAsMoCuZK85179038566316597029655515680741512328836118817612ZK7613448120574560391631888298529241722251962026984ZK922060413097375027675956135391202289377771348736723ZK1681460419512713756160338150805618766841718421972145表4：花敖包特鉛鋅礦區05勘探線成礦成暈元素分帶指數 元素標準化系數標準化后線金屬量分帶指數ZK85ZK76ZK92ZK16

20、8ZK85ZK76ZK92ZK168Pb10.07120.06200.03530.0510Zn10.19440.20240.15080.1579Ag1000.04710.03810.04950.0500W10008560800.02250.03410.03140.0669Hg100000.16590.21080.17680.0930Cd1000.17360.17100.12070.1287Sb106318767595646033830.07800.01790.01820.0207Sn1008297660.04130.02350.03250.0517Bi100072930528620560580

21、0.00190.01500.02890.0192In10008760600.03980.06840.06950.0300As100.08650.06300.18670.2344Mo10006203404868208424000.03130.01760.01170.0289Cu1000.04640.07640.08820.067641657706.329182754.3依據表4中的分帶指數初步排出分帶序列為：(Pb-Cd-Sb-Mo)(Zn-Hg)(Bi-In-Cu)(Ag-W-Sn-As) 46表5：成暈元素分帶變異性指數元素PbZnAgWHgCdSbSnBiInAsMoCu變異性指數G4.5

22、6 1.58 -3.38 -7.07 2.19 3.80 12.41 -5.04 -15.63 -0.45 -7.69 5.54 -1.75 根據下列公式計算元素變異性指數（表5）Dmax某元素的分帶指數在所有鉆孔中的最大值；Di某元素在i鉆孔的分帶指數值(不含Dmax所在的鉆孔)； n鉆孔數(不含Dmax所在的鉆孔)。SbPbCdAgZnHgCuInAsBiSnMoW 47深部礦體潛力評價鉆孔編號高程（）(Sb*Pb*Cd*Ag)/(W*Sn*Mo*As)48深部礦體潛力評價49地球物理原理 線形和環形構造是兩類最基本的控礦地質構造。前蘇聯學者謝格洛夫認為礦床的分布無論在區域上(礦帶)還是局

23、部(礦區)上都具有線性(帶狀)分布規律。他將這種規律歸因于板塊擴張及俯沖作用、裂谷作用和地幔熱點作用三個主要因素。中國內生金屬三大成礦域(郭文魁，1987)：古亞洲成礦域濱太平洋成礦域特提斯一喜馬拉雅成礦域皆具有線性(帶狀)分布的特征，并分別受東西向構造帶、新華夏系和特提斯一喜馬拉雅構造帶的控制。環形構造通常是受線性構造控制的次一級構造(侵人體邊界、火山機構、構造穹窿和背斜、向斜等)。礦帶的線性分布規律及礦床就位的環、線雙重控制模式是地球物理和遙感影像成礦預測的地質基礎。50地球物理原理在線、環地質構造地球物理解譯的基礎上，查明地球物理異常空間分布的性質與研究區地質條件特點之間的關系，乃是應用

24、地球物理方法的基礎。決定異常地球物理場形成的主要因素是構成研究區各種巖石的物性差異地質體的規模形態及其組合方式等不同性質的地球物理場則與處于不同構造環境的構造建造帶相吻合，并取決于組成構造建造帶的沉積建造、變質建造和巖漿建造的物理性質及構造建造帶的構造格局。51地球物理原理1. 對于區域成礦預測，除鐵礦外，地球物理信息主要用于研究成礦區域地質背景的地球物理標志及深部地質特征，區域構造格架及其演化規律。2. 對于貴金屬礦床的區域成礦預測，由于礦石中成礦元素的含量甚少，不足以因成礦元素的存在而影響作為整體的礦床或巖石的物理性質。因此，地球物理信息目前尚不能直接預測這類礦床，但可通過與貴金屬元素成礦

25、有關的有利地質背景的地球物理研究，確立含礦建造的三維分布，為礦產的立體預測提供深部信息。3. 與金成礦有關的巖體，其密度相對較低。4. 斷裂作為不同地質體單元的界面通常引起區域重磁場顯著的梯度變化，其變化梯度與斷裂帶深度成正比。5. 通常通過區域重磁場不同延拓高度的不同方向一階導數的解譯，編制重磁構造格架圖，通過不同延拓高度二階導數的解譯推斷與金成礦有關的地層、巖體和斷裂的深部變化趨勢及其產出狀態，從而使地質圖三維化，實現成礦系列的立體預測。6. 據控制磁場的斷裂形成在先，破壞磁場的斷裂形成在后的準則，推斷斷裂形成的先后順序，并結合地球化學信息，達到從地質演化的角度研究物化探異常之目的。52T

26、-總磁場 強度Z-垂直分量H-水平分量Z=TsinIH=TcosI（1）I=0Z=0，H=T（2） I=90H=0， Z=T（3） I=45Z=H海南島（20）-黑龍江（70）長江中下游（45）2.3.1 基本原理53Ts=T1+T2+T3+TaTs-總磁場，T1-基本磁場，T2-大陸磁場，T3-區域磁場,Ta-局部磁場(地球表層不均一磁性體引起)對于航空磁測T0(地磁場)= T1+ T2+ T3Ta= T0+ Ta54T=Ta cosT-近似等于總磁場強度異常Ta在正常(背景)地磁場強度T0方向上的投影55我國大陸正常磁傾角介于20-70, 屬斜磁化地區. T異常必然受斜磁化影響, 磁性體處

27、的緯度越低,且走向越近于東西,斜磁化的影響越顯著.在此情況下,磁性體所產生的T異常曲線都具有正負異常相伴出現,且負異常往往出現在正異常的北側.565758596061數學原理-成礦元素的數字分布特征 R Saager通過對南非太古宙綠巖帶和歐洲阿爾卑斯山古生代超鎂鐵質雜巖中金的分布研究發現，金在巖體硅酸鹽相和硫化物相中的分配是不均一的，且具有雙成分分布模式。金在硫化物相中以固溶體和包體兩種形式產出，并與粒間微粒金一起構成了金含量的超量點群(XAu3310-9，占總體的19，N=98)；賦存在硅酸鹽和氧化物中的金構成了金含量的背景值點群(XAu1.010-9，占總體的81，N=98)。金的超量點

28、群構成了金的后生礦床的潛在礦源，這是因為硫化物相中的金和微粒金比硅酸鹽和氧化物中的金更易于被流動的熱液溶蝕和溶解。RSaager(1983)將這種具有超量點群的巖石定義為金的礦源巖。劉英俊等通過對華南含金和含鎢建造的研究得出了同樣的結論，即成礦元素的雙峰分布是后生成礦系列含礦建造的共同特征。621-數學原理-成礦元素的數字分布特征F=BX1+aX2根據上述討論，定量估計含礦建造中成礦元素的潛在資源量的公式可表達為： Q= （XA NA/N） V D （4-1）其中，Q一潛在資源量，XA-為成礦元素在超量點群中的平均含量，NA一為構成超量點群的樣品數N為總體樣品數，V為含礦建造體積，D為含礦建造

29、密度。NA可由辛克萊Log概率圖解等方法求得。63（1）品位-噸位分維模型M1=1/2 M0C11=2C0 ; C12=(2-2)C0 ， 122C21= 22C0 ; C22= (2-2)2C0 ;64（2）Au-品位-噸位分維模型65（3）Cu-品位-噸位分維模型66（4）U-品位-噸位分維模型67因子分析(Factor Analysis)原理與應用（1）F=AX(2) 因子分析結果揭示滇東地區存在三種元素組合:Cu-Pd-Co-Pt-V-Cr-Ni:代表了位于揚子地塊的二疊紀峨眉山玄武巖Sb-As-U-Mo:華南褶皺系含碳質的沉積建造Pb-Ag-Zn-W-Sn-As-Au:代表的熱液礦化

30、元素組合特征。 68圖1-a 滇東地質礦產簡圖;1-b F1（Cu-Pd-Co-Pt-V-Cr-Ni）因子得分圖;1-c F2（Sb-As-U-Mo）因子得分圖; 1-d F3（Pb-Ag-Zn-W-Sn-As-Au）因子得分圖69地質統計學(Geo-statistics)變差函數：（）（）1.變差函數分析表明Pt、Cu、Au含量在NE向（918.6）上變化最連續，元素含量變化的最大變程范圍約95km；2. 泛克里格法揭示了Pt、Cu、Au含量在區域上變化具有明顯的裂控-巖控特征。70圖2-a 滇東地質礦產簡圖（圖例同圖1-a）；2-b 泛克立格法獲取的Pt區域地球化學異常(單位：109)；2

31、-c 泛克立格法獲取的區域Cu地球化學異常(單位：106)；2-d 泛克立格法獲取的區域Au地球化學異常(單位：109)71多重分形濾波多重分形濾波法則細致地刻畫了滇東地區與礦化有關的局部異常特征，有效地提取了Pt、Cu、Au隱蔽礦化異常信息，其結果可作為圈定Pt-Cu-Au找礦靶區的重要依據。 72圖3-a 滇東地質礦產簡圖（圖例同圖1-a）；3-b S-A法獲取的Pt異常；3-c S-A法獲取的Cu異常；3-d S-A法獲取的Au異常73礦產勘查屬于一種經濟活動，其始終受到后者的制約。具體表現為：（1）礦體的屬性特征受到工業指標及市場價格的制約經濟學原理圖2-3 網脈狀Pb-Zn 礦床的面

32、儲量和礦石質量與用不同邊界品位圈定關系圖 （據.卡日丹，1984）1-花崗巖；2-二長巖；3-構造斷裂；4-按邊界品位5%圈定礦體；5-按邊界品位2.9%圈定礦體；6-按邊界品位1.5%圈定礦體 74因此，經濟知識是礦產勘查的理論基礎。 （2)追求經濟效益是礦產勘查的根本目標（3)經濟可行性論證是礦產勘查的必要工作 經濟學原理二 目節 錄75勘查技術手段對礦產勘查的成敗及其理論起著至影響,具體表現為：技術水平影響勘查的深度及廣度技術水平影響勘查信息獲取的途徑及數據處理的方式、對勘查戰略及程序產生影響；技術水平的提高使勘查對象發生變化。 勘查技術原理緒 目論 錄763礦產勘查的準則緒 目論 錄 礦床勘查的主要矛盾是勘查范圍的有限性和礦床產出的局限性以及礦床特征的變化性。尋找并實現勘查程度與勘查成本之間的合理的“度”，就構成了礦床勘查的基本科學內