簡介
礦田構(gòu)造是指在礦田范圍內(nèi),控制礦床的形成和分布的地質(zhì)構(gòu)造因素的總和。礦床構(gòu)造是指決定礦體在礦床中的分布規(guī)律和礦體形態(tài)、產(chǎn)狀特征的地質(zhì)構(gòu)造因素的總和。如果說研究成礦大地構(gòu)造有助于認(rèn)識大區(qū)域內(nèi)礦床的形成和分布規(guī)律,對找礦有重要意義,那么研究礦田礦床構(gòu)造則可掌握控制礦床和礦體形成、改造、產(chǎn)狀、分布的地質(zhì)構(gòu)造因素,對于詳查、勘探和采礦有重要的意義。
構(gòu)造是控制礦床形成和分布的重要因素,歷來受到找礦勘探者和礦山地質(zhì)工作者的廣泛重視。近年來,隨著對典型礦床的深入研究、深部找礦工作的開展和成礦理論的探討,礦田構(gòu)造研究工作有了較大的進(jìn)展,形成了一些新的研究方向,開辟了一系列新的研究內(nèi)容和方法。礦田構(gòu)造學(xué)正逐步成為礦床學(xué)和構(gòu)造地質(zhì)學(xué)之間的一門分支學(xué)科,對研究成礦理論和解決礦產(chǎn)勘探工作中的實際問題發(fā)揮出日益重要的作用。近年來,隨著板塊構(gòu)造理論的發(fā)展和礦床學(xué)研究的深入,依據(jù)區(qū)域成礦規(guī)律和礦床模式指導(dǎo)找礦取得了巨大的進(jìn)展,而相應(yīng)的礦田構(gòu)造理論和實踐卻比較薄弱,亟待加強,深入開展礦田構(gòu)造領(lǐng)域相關(guān)問題的研究顯得尤為迫切1。
礦田構(gòu)造的研究歷史古代礦工們早就從實踐中認(rèn)識到構(gòu)造對礦體形態(tài)和產(chǎn)狀的控制作用,并學(xué)會利用一些明顯的構(gòu)造跡象(斷層、裂隙、破碎帶、接觸帶等)作為探礦的標(biāo)志。但是,現(xiàn)代的礦田構(gòu)造研究是隨著采礦事業(yè)的發(fā)展和地質(zhì)科學(xué)的進(jìn)步,從20世紀(jì)初期才開始的。翟裕生對礦田構(gòu)造研究進(jìn)行了歸納,提出該研究領(lǐng)域大體上經(jīng)歷了3個發(fā)展階段。
第一個階段20世紀(jì)前半葉,礦田構(gòu)造的研究內(nèi)容著重于單個構(gòu)造要素對成礦的控制,如褶皺控礦、斷裂控礦、裂隙控礦、侵入體接觸帶控礦等,著重研究構(gòu)造對礦體形狀、產(chǎn)狀和空間分布的影響。這些研究基本是描述性和實測性的,在此基礎(chǔ)上也探討了裂隙多次張開所引起的礦脈生成的多階段性,圍巖性質(zhì)對構(gòu)造、礦化類型的影響,礦化與巖墻的關(guān)系等,并提出了成礦前、成礦期和成礦后構(gòu)造等概念,分別研討了其控礦作用。
前蘇聯(lián)學(xué)者開展了較為系統(tǒng)的礦田構(gòu)造研究工作。早在20世紀(jì)30年代就確定了該學(xué)科的方向,并先后在高等學(xué)校中開設(shè)了礦田構(gòu)造課程,劃分了礦田、礦床構(gòu)造的成因類型,為礦田構(gòu)造這個方向的研究工作打下了一定的基礎(chǔ)。同一時期美國的一些地質(zhì)學(xué)家也發(fā)表了關(guān)于構(gòu)造與礦床的關(guān)系的專著。這些研究工作主要是針對內(nèi)生礦床的,煤田地質(zhì)構(gòu)造和油田構(gòu)造因其特殊性而屬于專門的研究范疇。
第二個階段第二次世界大戰(zhàn)后,隨著經(jīng)濟(jì)的恢復(fù)和發(fā)展,對礦產(chǎn)的需求量與日俱增,人們進(jìn)一步認(rèn)識到研究礦床學(xué)包括礦田構(gòu)造的必要性。大約從20世紀(jì)50年代起,礦田構(gòu)造研究工作廣泛深入地開展起來。前蘇聯(lián)在內(nèi)生金屬礦田和礦床構(gòu)造的研究方面長期處于世界先進(jìn)行列。這個階段的主要特點是:在研究單個構(gòu)造要素控礦的基礎(chǔ)上,注意研究構(gòu)造體系或構(gòu)造組合的控巖控礦作用,注意研究礦田構(gòu)造與區(qū)域構(gòu)造的相互關(guān)系,以便在更廣闊的范圍內(nèi)研究礦床形成的地質(zhì)構(gòu)造背景。前蘇聯(lián)學(xué)者在20世紀(jì)50~60年代,曾對礦田構(gòu)造與區(qū)域構(gòu)造的關(guān)系、礦床的時空分布與不同成因構(gòu)造類型的關(guān)系、礦田和礦床地質(zhì)制圖的專門方法、特殊類型礦田構(gòu)造4個方面進(jìn)行了較為全面的研究工作。在此階段,歐美一些國家相繼開展了對礦田構(gòu)造的綜合研究,他們用力學(xué)原理分析構(gòu)造成因,進(jìn)行模擬實驗,以查明構(gòu)造的形成機理及其對礦化的控制作用。在礦田構(gòu)造與區(qū)域構(gòu)造方面,地質(zhì)力學(xué)中關(guān)于構(gòu)造體系控巖控礦的研究曾起到明顯的推動和促進(jìn)作用。
第三個階段從20世紀(jì)70年代以來,人們在實踐中認(rèn)識到,要找尋隱伏礦床,只研究構(gòu)造要素和構(gòu)造體系已經(jīng)不夠了。因為單就構(gòu)造本身而言,很多構(gòu)造條件,如斷裂的分支和交叉部位,背斜傾伏端,不同構(gòu)造體系的復(fù)合部位等,都是有利成礦的。但是并不是上述的每種構(gòu)造條件都能成礦。找礦結(jié)果表明,真正含礦的構(gòu)造只占全部構(gòu)造形跡很小的一部分。因此,在研究工作中要把成礦的物質(zhì)條件和構(gòu)造條件結(jié)合起來,即將構(gòu)造和礦床成因、構(gòu)造應(yīng)力場與地球化學(xué)場、成巖成礦過程中物質(zhì)的遷移和聚集、構(gòu)造應(yīng)力場的形成演化歷史結(jié)合起來進(jìn)行研究,以便深入探索構(gòu)造活動與成礦作用之間的內(nèi)在聯(lián)系,深入認(rèn)識礦床的形成環(huán)境和形成機理。
上述3個階段的劃分是大體的,是由淺入深、由局部到全局的,是由單個構(gòu)造控礦—構(gòu)造體系控礦—成礦物質(zhì)和成礦構(gòu)造的結(jié)合研究。當(dāng)前,礦田構(gòu)造研究工作已經(jīng)進(jìn)入到這3個基本方面密切結(jié)合、平行前進(jìn)的階段。單個構(gòu)造和構(gòu)造體系的成礦機理仍在深入研究的過程中,新的控礦構(gòu)造類型和構(gòu)造體系形式也時有發(fā)現(xiàn),構(gòu)造地球化學(xué)等研究方向正在努力開拓。在礦田構(gòu)造的含義中,既包括構(gòu)造形跡和巖石組構(gòu)特征,又包括控礦構(gòu)造的形成機制和發(fā)展歷史。近一時期,對控礦構(gòu)造這一概念的理解也較為廣泛,除了變形構(gòu)造外,還注意到巖漿成因構(gòu)造、沉積成因構(gòu)造和變質(zhì)成因構(gòu)造對成礦的控制作用。礦田構(gòu)造的概念開始被理解為決定礦床空間分布、礦床形態(tài)和影響礦化聚集的地質(zhì)構(gòu)造因素的總和,因此一般也稱為礦田地質(zhì)構(gòu)造2。
礦田構(gòu)造的研究內(nèi)容前蘇聯(lián)學(xué)者認(rèn)為,研究礦床成因應(yīng)采用綜合的手段,但最為重要的是礦田和礦床構(gòu)造研究。因為構(gòu)造對礦床的形成往往起著主要的控制作用,構(gòu)造的形成和演化控制著礦床的形成機制和礦產(chǎn)的分布規(guī)律。只有詳細(xì)地查明礦床構(gòu)造的特征,才能查明礦化富集的條件,恢復(fù)地質(zhì)事件發(fā)生的次序,確定礦石堆積的時間和礦體產(chǎn)出的位置。
必須清楚地認(rèn)識到,礦田構(gòu)造僅僅是礦田地質(zhì)的一個方面,對它的研究不可能完全滿足礦田成礦理論和找礦目標(biāo)的要求。李四光認(rèn)為,“地殼中礦產(chǎn)的分布是受著雙重控制的: 其一,是成礦的物質(zhì)條件;其二,是成礦的構(gòu)造條件。由于成礦物質(zhì)的遷移、聚集和分布受著后者的制約,所以事實上礦產(chǎn)的分布主要是受構(gòu)造體系控制的”。中國學(xué)者曾廣泛研究了不同時期構(gòu)造體系的發(fā)生、發(fā)展、復(fù)合、轉(zhuǎn)變和它們與沉積、建造、火成活動、變質(zhì)作用、有關(guān)的成礦作用的關(guān)系,進(jìn)行煤、石油和某些金屬礦產(chǎn)的預(yù)測,取得了較好的成果。
礦田構(gòu)造學(xué)應(yīng)用構(gòu)造地質(zhì)學(xué)、礦床學(xué)的原理和方法來研究構(gòu)造與成礦的關(guān)系。其基本任務(wù)是查明礦田、礦床形成和改造的地質(zhì)構(gòu)造條件,以利于認(rèn)識礦床分布的規(guī)律。主要研究內(nèi)容包括:巖石的物理-力學(xué)性質(zhì)、各種控礦構(gòu)造類型、控礦構(gòu)造體系和構(gòu)造分帶性、控礦構(gòu)造的發(fā)展階段、礦液流向和運礦構(gòu)造、礦石堆積的構(gòu)造圈閉條件、各類礦床的控礦構(gòu)造條件、礦床構(gòu)造特征與區(qū)域構(gòu)造的關(guān)系等。
巖石的物理-力學(xué)性質(zhì)研究巖石力學(xué)性質(zhì)對巖石變形和礦化分布的影響,含礦圍巖的某些性質(zhì)(如硬度、彈性、塑性、脆性、孔隙度、滲透性等)對礦液運移、礦化分布的直接和間接影響。研究同一種巖石在不同深度和不同應(yīng)力條件下物理-力學(xué)性質(zhì)的差異變化及其對成礦的影響。
各種控礦構(gòu)造類型主要研究變形構(gòu)造,如褶皺、斷裂、裂隙構(gòu)造等。詳細(xì)劃分褶皺構(gòu)造的成因和形態(tài)類型,系統(tǒng)研究其控礦的有利部位,如褶皺轉(zhuǎn)折端、傾伏端、背斜軸部虛脫、翼部滑動裂開構(gòu)造等對成礦的控制作用。大量實際資料表明,褶皺構(gòu)造與各種序次的斷裂裂隙相配合,才能控制礦石的堆積條件和礦體的形態(tài)特點。
斷裂裂隙構(gòu)造是控制內(nèi)生金屬礦床最重要的構(gòu)造類型。對于斷裂的規(guī)模、產(chǎn)狀、序次、發(fā)展歷史和不同級別的伴生情況曾做過大量的研究工作,并特別注意到斷裂內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化及其對礦化的影響,如斷裂的相對張開部分和相對壓緊部分對礦化分布的不同作用。也查明了深斷裂對決定礦田和礦床空間分布位置的重要性。
地質(zhì)學(xué)的線性構(gòu)造除了指斷層之外,還應(yīng)該包括地殼內(nèi)一種很深、很寬的脆弱線性延伸的構(gòu)造帶。它經(jīng)常是隱蔽的,也反復(fù)活動,且常具有大區(qū)域甚至貫穿整個大陸的規(guī)模。一般認(rèn)為,線性構(gòu)造的交切或分支地段所構(gòu)成的很深的脆弱帶,是深部成礦物質(zhì)向地殼淺部運動的重要通路。
環(huán)狀構(gòu)造是堅硬地塊中常見的一種構(gòu)造類型,它們在衛(wèi)星影像上表現(xiàn)得比較明顯。與環(huán)狀構(gòu)造有關(guān)的礦床主要是中心型巖漿巖體內(nèi)的礦床,如巖漿銅鎳礦床、內(nèi)生碳酸巖中的磷-鈮-稀土礦床、某些矽卡巖和熱液礦床。在加拿大魁北克地區(qū),產(chǎn)自基性—超基性巖體中的17個銅鎳礦床有13個與環(huán)狀構(gòu)造有關(guān)。
控礦構(gòu)造體系和構(gòu)造分帶性構(gòu)造體系由于規(guī)模大小不同,影響地殼的深度不同,對礦產(chǎn)的分布也有不同的控制意義。廣大地質(zhì)工作者在普查勘探礦床的實踐中,運用構(gòu)造體系的概念,研究構(gòu)造對礦產(chǎn)分布的控制,逐步總結(jié)出構(gòu)造體系多級控礦、構(gòu)造體系復(fù)合控礦、構(gòu)造體系不同部位控礦、扭動構(gòu)造影響流體礦產(chǎn)遷移集中等規(guī)律性。運用這些規(guī)律,在礦產(chǎn)預(yù)測工作中已經(jīng)取得一定效果,并正在實踐中進(jìn)一步經(jīng)受檢驗和提高。
構(gòu)造分帶性表現(xiàn)為不同構(gòu)造要素在空間上和時間上有規(guī)律地分布。這些構(gòu)造要素包括斷裂、裂隙、褶皺、蝕變帶、斷裂內(nèi)部結(jié)構(gòu)、巖石物理-力學(xué)性質(zhì)等。研究礦床和礦田構(gòu)造的分帶性對于認(rèn)識礦化空間分布規(guī)律很有意義,是一個重要的研究方向。近年來,由于礦山開采、深鉆和物探工作的進(jìn)展,有關(guān)深部礦化與構(gòu)造關(guān)系的資料日益增多,使開展相關(guān)綜合研究工作成為可能。
控礦構(gòu)造的發(fā)生發(fā)展歷史一般把礦床構(gòu)造發(fā)展的漫長歷史分為3個階段,即成礦前、成礦期和成礦后構(gòu)造。在成礦構(gòu)造中,對于內(nèi)生礦床分布有重要作用的是斷裂構(gòu)造,對它們發(fā)生、發(fā)展歷史的研究也比較詳細(xì)。曾慶豐將成礦裂隙的發(fā)展過程分為成生、張開填充和破壞3個階段。其中前2個階段與成礦關(guān)系密切有關(guān)。這2個階段常交替出現(xiàn),多次活動,即具有脈動性。成礦構(gòu)造的脈動性是造成成礦作用脈動性的基本控制因素,在很多熱液礦床中表現(xiàn)得很明顯。
礦液運移和沉積成礦界面構(gòu)造為了剖析礦液運移的原始通路,一般根據(jù)構(gòu)造在礦液流動和堆積中所起的作用,將構(gòu)造要素劃分為導(dǎo)礦構(gòu)造和儲礦構(gòu)造。導(dǎo)礦構(gòu)造是引導(dǎo)礦液進(jìn)入礦床范圍的通道。儲礦構(gòu)造是包含礦體,決定其形態(tài)、產(chǎn)狀和內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點的構(gòu)造。有的學(xué)者還劃出一種配礦構(gòu)造,表示介于導(dǎo)礦構(gòu)造和儲礦構(gòu)造之間并將二者聯(lián)系起來的構(gòu)造要素。但在實際工作中,導(dǎo)礦構(gòu)造與配礦構(gòu)造常不易區(qū)分,在有些情況下二者甚至是一致的,如某些斷裂裂隙、不整合面等。成礦構(gòu)造巖相界面帶是有利的礦體形成部位,要研究礦液在界面構(gòu)造沉積成礦的問題。
礦液自深部上升時,由于溫度、壓力逐漸降低和充填交代作用的不斷進(jìn)行,其成分也在不斷變化。因此,沿著礦液通道由下而上,由成礦界面中心向兩側(cè),產(chǎn)生的蝕變礦化類型和有關(guān)的元素含量、組合情況也在不斷變化。但是,成礦作用常常是脈動的(多階段的),有時也有疊加和再造作用。在這種情況下,研究礦液流向就更為復(fù)雜,更要謹(jǐn)慎。
成礦構(gòu)造圈閉的地質(zhì)背景和物理化學(xué)條件構(gòu)造圈閉的空間形態(tài)是多種多樣的,這種形態(tài)又直接影響礦體的形態(tài)和產(chǎn)狀。在單一的巨大的圈閉空間中,易形成大型的完整的礦體,如斷裂接觸帶構(gòu)造中的鐵礦體。在眾多密集的斷裂裂隙中易形成彼此平行產(chǎn)出的礦體群。在高滲透性塊狀巖體的穹隆部位的網(wǎng)脈帶中,則易形成面型浸染狀礦化蝕變帶,且礦化比較均勻。在斷裂、網(wǎng)脈裂隙、高滲透巖石等多種因素組成的圈閉系統(tǒng)中,則形成產(chǎn)狀復(fù)雜的不均勻的礦化帶或礦體。
構(gòu)造圈閉是促成礦石堆積的最重要的外部條件,它影響著成礦基本物理化學(xué)參數(shù)(p、T、C、pH、Eh等)的變化,也影響成礦作用過程,影響礦床的成因特征。因此,構(gòu)造圈閉的分布、力學(xué)性質(zhì)和形成時的地球化學(xué)、物理化學(xué)過程是礦田構(gòu)造研究的基本內(nèi)容。
不同成因類型礦床的控礦構(gòu)造條件研究各種不同成因類型礦床的構(gòu)造控礦條件和構(gòu)造類型,是礦田構(gòu)造研究的經(jīng)常性工作。礦床類型的劃分既取決于成礦作用方式,也取決于成礦的地質(zhì)構(gòu)造條件。因此,研究各種不同類型礦床的構(gòu)造條件和發(fā)展歷史,有助于深入認(rèn)識各種礦化作用機制、查明礦床成因、闡明不同類型礦床的分布規(guī)律,指導(dǎo)找礦方向。
總地來說,礦床成因復(fù)雜,礦質(zhì)多源,成礦環(huán)境和成礦方式多樣,因而成礦構(gòu)造也是五花八門的。不能只注意脈狀礦床構(gòu)造,忽視層控礦床構(gòu)造;也不能只注意后生礦床構(gòu)造,忽視同生礦床構(gòu)造;更不能走向與上述情況相反的另一極端。必須具體情況具體分析,把控礦構(gòu)造研究和礦床成因分析緊密地結(jié)合起來,深入解釋構(gòu)造控礦的奧秘。
區(qū)域構(gòu)造、礦田構(gòu)造和礦床構(gòu)造的關(guān)系礦田、礦床構(gòu)造是區(qū)域構(gòu)造的一部分,它明顯受到區(qū)域構(gòu)造發(fā)展過程的控制。因此,在研究礦田構(gòu)造時,一定要注意研究礦田所在地區(qū)的區(qū)域構(gòu)造背景,研究礦田、礦床與周圍地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境的空間聯(lián)系和時間聯(lián)系,以便全面地認(rèn)識礦床的時空分布規(guī)律。這種點面結(jié)合、局部和全部相結(jié)合的研究方法是礦田構(gòu)造研究的重要原則之一。
研究礦田、礦床構(gòu)造與區(qū)域構(gòu)造的關(guān)系一般從以下幾個方面著手: ①研究區(qū)域構(gòu)造和控制礦田的構(gòu)造位置; ②研究不同構(gòu)造層中的控礦構(gòu)造特點;③注意貫通性斷裂對于礦田的制約作用,研究多層次控礦規(guī)律; ④研究區(qū)域礦化深度、礦田不同構(gòu)造賦礦深部的變化和礦床礦脈的垂直分帶。
構(gòu)造控礦特征指導(dǎo)下的找礦規(guī)律礦田構(gòu)造研究為查明成礦規(guī)律服務(wù),可以指導(dǎo)成礦預(yù)測和找礦方向。在地質(zhì)力學(xué)方法研究和礦田構(gòu)造研究方面,可以歸納控制礦化分布的某些規(guī)律,特別是構(gòu)造控礦在空間、時間、機制3個方面的研究,可以提高找礦預(yù)測的水平,具有重要的適用價值,需要繼續(xù)深入研究。
(1)結(jié)構(gòu)面和界面找礦
內(nèi)生礦床中以充填方式形成的礦體就位時需要合適的流體運移通道和礦石堆積空間,交代成因的礦體則要有氣液流體沉積場所。這些空間和場所通常是具有一定寬度的物理面(結(jié)構(gòu)面)。結(jié)構(gòu)面和巖體變化的物理空間,往往是巖石力學(xué)性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)變化的區(qū)段,它們控制礦體的形態(tài)、產(chǎn)狀、規(guī)模和礦石組構(gòu),甚至礦石成分的分布,是主要的找礦目標(biāo)。
(2)區(qū)域大構(gòu)造的次級序構(gòu)造部位找礦
與成礦有關(guān)的區(qū)域構(gòu)造帶或主干斷裂,并不直接容礦,而是由其旁側(cè)次級和低序次的構(gòu)造容礦。主構(gòu)造旁側(cè)的構(gòu)造可以是低序次構(gòu)造或先期構(gòu)造,也可以是同期構(gòu)造,如有的逆斷層上盤發(fā)育與其近直交的另一組裂隙,而下盤則發(fā)育與其平行的同組裂隙。在層控礦床中,同生斷層、噴流通道旁側(cè)才是礦體賦存的場所。
(3)根據(jù)構(gòu)造分帶性找礦
構(gòu)造分帶性、斷裂分帶性常見有垂直分帶和水平分帶,脈型礦床的“多層樓”式構(gòu)造控礦就是這種實例。水平分帶主要是構(gòu)造應(yīng)力作用相對向兩側(cè)逐漸衰減所導(dǎo)致的,常表現(xiàn)為構(gòu)造發(fā)育程度、動力變質(zhì)作用強度、構(gòu)造巖類型等具雙側(cè)對稱或不對稱分帶;當(dāng)斷裂遷就不同地質(zhì)體接觸面時,可出現(xiàn)單側(cè)分帶。構(gòu)造地球化學(xué)研究表明,斷裂的分帶性控制化學(xué)元素呈帶狀分布,從而可形成構(gòu)造對稱性控礦。
(4)構(gòu)造成礦深度推斷和深部找礦
構(gòu)造的層次性也是垂直分帶的表現(xiàn)。可以從較大的垂直尺度上來討論成礦深度,研究層次性控礦問題。由于構(gòu)造發(fā)育深度不同,溫壓條件有明顯差別,成礦物質(zhì)來源就可能不同。在同一成礦區(qū),上下層次可以賦存不同類型的礦床或礦體。因此,淺部礦體找完了,不能輕易否定深部沒有同礦種的其它類型的礦休或其它礦種的礦床。例如,爆發(fā)巖筒上部是角礫狀礦石組成的礦體,下部有可能還有管狀脈型礦體;剝離斷層的上、下部分具有不同層次的構(gòu)造特征,其控礦作用也不同。根據(jù)成礦深度,可以推斷深部的礦化富集帶。
(5)構(gòu)造控礦和分級次找礦
成礦前和成礦期構(gòu)造的規(guī)模有大有小,切割有深有淺,控礦作用也不盡相同,總體上表現(xiàn)出按構(gòu)造規(guī)模的等級依次分級控制礦帶、礦田、礦床和礦體。一般來說,區(qū)域性一、二級構(gòu)造往往起導(dǎo)礦作用,三、四級構(gòu)造控制礦床分布,礦體則產(chǎn)在更低級別的構(gòu)造中。
(6)整體性控礦和系統(tǒng)性找礦
構(gòu)造組合、構(gòu)造體系對礦化分布具有整體性控制作用。同一組合中不同類型的構(gòu)造形跡對礦化有不同的控制作用,但整體上它們之間又具有有機聯(lián)系。例如,層控鉛鋅礦床,在受彎隆構(gòu)造控制時,其原生礦體呈環(huán)帶狀展布,而氧化礦體受張性、張剪性斷裂控制呈放射狀排列。運用構(gòu)造整體性控礦規(guī)律能較好地參與找礦預(yù)測。
(7)構(gòu)造控礦等距性和分段找礦
構(gòu)造控礦并不是構(gòu)造處處都有礦化,礦化僅發(fā)育在局部塊段。分段性控礦常常表現(xiàn)出礦化等距性分布。這種等距分段性特征形成的原因主要是構(gòu)造交叉(復(fù)合)、構(gòu)造變形的不均一、構(gòu)造發(fā)展的遞進(jìn)性、深部熱流體源向上部運送流體時上構(gòu)造層發(fā)生間斷性定向?qū)踊?/p>
(8)構(gòu)造復(fù)合部位找礦
復(fù)合性控礦是構(gòu)造在時間上的演化、空間上的組合、性質(zhì)上的轉(zhuǎn)變對礦體和礦床形成、改造的控制作用。在構(gòu)造應(yīng)力場作用下,巖石儲能和釋能是有規(guī)律的,所形成的變形帶有序排布,因此構(gòu)造復(fù)合結(jié)點就不是隨機的。構(gòu)造復(fù)合不僅為礦體就位提供有利的空間,而且不同復(fù)合部位的溫壓條件不同,化學(xué)元素組合和濃度都會發(fā)生變化。這樣,不僅礦體的空間分布受復(fù)合部位的控制,而且礦體中的礦物組合和成礦元素含量也因此呈有序的變化。
(9)根據(jù)成礦省和地球化學(xué)背景找礦
成礦學(xué)研究表明,地殼中的礦床是相對集中成區(qū)(帶)分布的。巖石圈結(jié)構(gòu)的不均一性和深部物質(zhì)調(diào)整過程的差異性,使得化學(xué)元素發(fā)生地球化學(xué)分區(qū),從而使某些礦化或礦床組合相對集中分布在一定的構(gòu)造區(qū)內(nèi),形成聚礦構(gòu)造帶或礦化集中區(qū)。謝學(xué)錦提出地球化學(xué)塊體的理論,要根據(jù)成礦省和成礦地球化學(xué)省的基本特點開展具體礦種、礦床類型的找礦工作。
(10)引張動力圈閉構(gòu)造找礦
上述主要是從構(gòu)造與成礦的空間關(guān)系加以歸納,指出找礦目標(biāo)的。在研究構(gòu)造控礦機制時,尚不可忽視構(gòu)造力學(xué)性質(zhì)的確定。一方面構(gòu)造動力可驅(qū)動深部流體克服重力逆向運移到上部有利部位成礦;另一方面,在構(gòu)造動力作用參與下,巖石中分散的成礦物質(zhì)和孔隙水、結(jié)構(gòu)水發(fā)生再分配而定向匯集于張性構(gòu)造空間和張性圈閉構(gòu)造部位,發(fā)生規(guī)模成礦。因此,張性構(gòu)造是重要的找礦目標(biāo)。熱液流體宜用“源-運-儲-?!钡挠^點加以研究,以尋找張性定向構(gòu)造,特別是擠壓帶中的張性定向構(gòu)造。
隨著找礦問題的提出,構(gòu)造地質(zhì)學(xué)、成礦理論的發(fā)展和新技術(shù)方法的采用,還會出現(xiàn)新的研究內(nèi)容和研究方向3。
礦田構(gòu)造研究現(xiàn)狀與問題礦田構(gòu)造研究初期,僅從礦體的產(chǎn)出形態(tài)和條件、礦石礦物成分和圍巖成分研究各種類型礦床的形成條件,不注意運用綜合的手段來研究,尤其缺少專門的構(gòu)造分析,不能全面而準(zhǔn)確地查明礦床成因并取得較為一致的認(rèn)識。前蘇聯(lián)學(xué)者曾認(rèn)為,克姆皮拉依鉻鐵礦床僅僅是超基性巖漿結(jié)晶分異的結(jié)果。
通過詳細(xì)的構(gòu)造研究發(fā)現(xiàn),該礦床是在長期構(gòu)造變形的基礎(chǔ)上形成的。塊狀、浸染狀鉻鐵礦呈條帶狀環(huán)繞純橄欖巖捕虜體,條帶狀礦石發(fā)育褶皺構(gòu)造并被較晚的彎曲狀鉻鐵礦細(xì)脈所切穿,細(xì)脈又被超基性巖脈所切穿,超基性巖中鉻尖晶石和斜方輝石的晶體呈條紋狀隨巖體突出部位的走向而發(fā)生彎曲。成巖期構(gòu)造應(yīng)力作為成礦作用要素,不僅驅(qū)動成巖成礦組分的運移,而且使其富集在巖體中壓力較低的構(gòu)造帶內(nèi)并顯示明顯的流變變形結(jié)構(gòu)。中國學(xué)者也認(rèn)識到,礦田地質(zhì)成礦規(guī)律研究不僅需要研究構(gòu)造,更為重要的是必須研究建造,研究巖石地球化學(xué)領(lǐng)域,甚至是礦山地質(zhì)采礦等方面的地質(zhì)問題。礦田成礦理論和找礦方法需要創(chuàng)新。在中國地表礦已經(jīng)少見,已知礦床的深部、外圍找礦成為今后地質(zhì)找礦的主要任務(wù),礦田地質(zhì)研究水平和找礦方法需要新的發(fā)展,對礦田構(gòu)造的研究尤其重要。
構(gòu)造成礦、構(gòu)造和建造、構(gòu)造和地球化學(xué)構(gòu)造作用引起地殼物質(zhì)變形,產(chǎn)生各種構(gòu)造形跡,這是構(gòu)造地質(zhì)學(xué)所研究的內(nèi)容。物質(zhì)變形主要是物理過程,但構(gòu)造作用不僅能引起物理變化,而且還能引起化學(xué)變化,這個范疇的問題不是構(gòu)造地質(zhì)學(xué)研究的內(nèi)容,屬于構(gòu)造地球化學(xué)研究的內(nèi)容。構(gòu)造地球化學(xué)的萌芽始自野外實踐,早期的區(qū)域填圖發(fā)現(xiàn)變質(zhì)帶往往與各種構(gòu)造單元相關(guān),近期的研究進(jìn)一步證實:板塊碰撞帶、縫合帶并非簡單的構(gòu)造帶,而是集成巖、成礦和變質(zhì)作用于一體的復(fù)雜物質(zhì)組合帶??梢院敛豢鋸埖卣f,任何構(gòu)造形跡都伴有一定的物質(zhì)組分的遷移。
但是,構(gòu)造地球化學(xué)的理論基礎(chǔ)和試驗研究存在極大的問題。核心問題是不能證明構(gòu)造的差應(yīng)力直接影響化學(xué)平衡。因此,需要開展構(gòu)造物理化學(xué)研究和地殼物質(zhì)受構(gòu)造作用產(chǎn)生的物理、化學(xué)變化相關(guān)問題的研究。構(gòu)造力可以分解為2部分:一部分是均應(yīng)力,指各向相等的應(yīng)力,它疊加在原有壓力之上,并且影響著各種化學(xué)反應(yīng)的平衡,也是成巖、成礦和變質(zhì)作用的影響因素;另一部分是差應(yīng)力,固體受外力作用普遍產(chǎn)生差應(yīng)力,它引起地殼物質(zhì)變形,產(chǎn)生各種構(gòu)造形跡。構(gòu)造物理化學(xué)特別關(guān)注構(gòu)造作用產(chǎn)生或引起的壓力、溫度及其它物理化學(xué)條件的變化,研究這些構(gòu)造附加參量對各種化學(xué)平衡的影響,已逐漸發(fā)展成為獨立的學(xué)科研究領(lǐng)域。
因此,有必要研究構(gòu)造控礦、構(gòu)造改造成礦和構(gòu)造成巖成礦機理,探討構(gòu)造應(yīng)力影響壓力、溫度、元素逸度活度等科學(xué)問題,攻克構(gòu)造力影響地球化學(xué)平衡的地質(zhì)科學(xué)難題,發(fā)展構(gòu)造成礦學(xué)、構(gòu)造地球化學(xué)和構(gòu)造物理化學(xué)的研究。
構(gòu)造體系和成礦系列的同步控礦成礦問題礦床分類包括成因分類與工業(yè)分類,其對于礦床本身的地質(zhì)規(guī)律研究和礦床的工業(yè)評價都是十分必要的。如果缺乏考慮相對獨立的礦床的自然組合關(guān)系,不利于對礦床形成規(guī)律的全面認(rèn)識,也不利于提高地質(zhì)找礦效果。李文達(dá)、陳毓川等提出寧蕪玢巖鐵礦區(qū)域性成礦模式,程裕淇、陶惠亮等提出鐵礦成礦系列的概念。
礦床成礦系列是指在一定的地質(zhì)發(fā)展歷史階段,發(fā)育在一定構(gòu)造單元內(nèi)且與一定的地質(zhì)作用有關(guān),在不同的地質(zhì)構(gòu)造部位形成的有成因聯(lián)系的礦床組合??梢哉f,成礦系列是指根據(jù)成礦地質(zhì)作用及其演化將獨立的礦床類型聯(lián)系起來的構(gòu)造巖石組合。實際上這是一種礦床的自然組合,也是客觀地反映礦床形成環(huán)境和礦床之間聯(lián)系的一種系統(tǒng)論觀念。識別劃分成礦系列不僅對研究礦床學(xué)理論,而且對指導(dǎo)地球科學(xué)研究和地質(zhì)找礦工作均有重要意義。
地質(zhì)力學(xué)構(gòu)造體系的概念和方法對于礦田構(gòu)造的發(fā)展起到了重要作用,對于礦田構(gòu)造研究今后的深化同樣具有基礎(chǔ)性的理論指導(dǎo)意義。構(gòu)造體系的早期概念是具有成生聯(lián)系的構(gòu)造要素組合。研究構(gòu)造體系和礦床系列的聯(lián)系,建立有效、適用和科學(xué)的成礦時空模型,發(fā)展反映中國地質(zhì)特點的構(gòu)造-成礦系列理論,形成構(gòu)造巖相界面的三維找礦理論和勘查方法是非常必要的。
區(qū)域成礦和礦床模式轉(zhuǎn)變?yōu)榈V田構(gòu)造找礦方法大地構(gòu)造、區(qū)域成礦的理論成果如何指導(dǎo)礦田的成礦規(guī)律是需要解決的問題。根據(jù)中國復(fù)合大陸的基本特點,剖析中國大陸構(gòu)造的復(fù)雜背景,探討構(gòu)造層圈“三明治”特征和殼幔疊加復(fù)合演化規(guī)律,研究區(qū)域成礦帶中形成礦田的構(gòu)造建造條件和動力學(xué)背景,提高已知礦帶中評價勘探礦田的科學(xué)依據(jù),使區(qū)域成礦規(guī)律轉(zhuǎn)變?yōu)榈V田構(gòu)造找礦的方向和方法1。
礦田構(gòu)造與找礦的發(fā)展問題為了研究、深化和解決礦田找礦問題,必將涉及不同的層次;構(gòu)造地質(zhì)學(xué)的發(fā)展和應(yīng)用、礦田地質(zhì)體的結(jié)構(gòu)構(gòu)造形式、礦田地質(zhì)體的組成特征、成礦規(guī)律、成礦過程等方面,需要加以重點研究。
構(gòu)造地質(zhì)學(xué)發(fā)展和應(yīng)用研究構(gòu)造地質(zhì)學(xué)是礦田構(gòu)造研究和發(fā)展的基礎(chǔ),強調(diào)利用遙感、三維計算機技術(shù)、深部物探方法提高構(gòu)造分析的能力,將顯微構(gòu)造分析用于定性評價形成時的溫壓條件,用統(tǒng)計測量構(gòu)造的方法研究礦田斷裂動力變質(zhì)帶的分布和范圍,利用巖石、礦石傳播彈性波速度的方法預(yù)測控礦構(gòu)造的分布,通過測定巖石的物理力學(xué)性質(zhì)等綜合物理系數(shù)恢復(fù)成礦構(gòu)造應(yīng)力場和巖漿巖的形成深度等,從而推動礦田構(gòu)造性質(zhì)和作用的定量評價研究。這些依然是礦田構(gòu)造研究的基礎(chǔ)。
礦田構(gòu)造成礦系列研究這相當(dāng)于構(gòu)造體系和成礦類型系列相互結(jié)合的研究。礦田研究要把具體的控礦構(gòu)造分析發(fā)展為有應(yīng)力應(yīng)變聯(lián)系的構(gòu)造系統(tǒng),把構(gòu)造系統(tǒng)和成礦系列結(jié)合起來研究,開展構(gòu)造組合與巖石礦物地球化學(xué)相結(jié)合的研究,為查明礦化富集條件和礦床形成規(guī)律服務(wù)。因此,一定的地質(zhì)成礦作用形成有成因聯(lián)系的礦種和成礦類型,在礦田不同地質(zhì)構(gòu)造位置和不同成礦階段產(chǎn)出的礦床組合稱之為構(gòu)造礦床系列,或構(gòu)造成礦系列。
礦田構(gòu)造巖相成礦規(guī)律研究構(gòu)造巖相是能夠反映地殼巖石在構(gòu)造作用下形成、變形的結(jié)構(gòu)及其伴隨產(chǎn)生的巖石單元,特別是構(gòu)造作用影響的那部分沉積巖相、巖漿巖相和變質(zhì)巖相建造的地質(zhì)形跡。建造、巖相和巖石單元似乎是不同級別的概念。
總體上看,建造屬于大地構(gòu)造范圍,但是也用于具體的局部地質(zhì)體組合。建造的一級分類是地質(zhì)作用,例如沉積作用、變質(zhì)作用、碳酸鹽巖建造等。建造的二級分類為巖相。巖相一般指中等規(guī)模的地質(zhì)體區(qū)段,由于經(jīng)常呈帶狀分布,往往稱為構(gòu)造巖相帶,例如碳酸鹽巖建造的礁后巖相、變質(zhì)巖建造的綠片巖變質(zhì)相或火山巖建造的爆破角礫巖相等。具體巖相的基本組成單位,相當(dāng)于三級建造,可以稱為巖石單元。構(gòu)造巖相在不同地質(zhì)作用中可以有不同的名稱,但基本描述中是指小范圍內(nèi)相近和相同性質(zhì)的巖石區(qū)段。
礦田構(gòu)造巖相是指礦田范圍內(nèi)在構(gòu)造變形、巖漿活動、變質(zhì)程度、成礦作用等方面都具有大致相同特點的巖石區(qū)段。筆者認(rèn)為,在礦田研究領(lǐng)域中,礦田構(gòu)造巖相系統(tǒng)是指具有一定區(qū)域構(gòu)造成因聯(lián)系的巖相或巖石共生組合。
構(gòu)造巖相、構(gòu)造地球化學(xué)和構(gòu)造物理化學(xué)研究構(gòu)造建造巖相界面是描述建造巖相及其主要特征發(fā)生突變、急變的連續(xù)和不連續(xù)的結(jié)構(gòu)面帶的概念。巖性、礦物和元素地球化學(xué)分布受構(gòu)造作用影響是幾十年來的重要研究路線,構(gòu)造分布與地球化學(xué)分布明顯相關(guān),構(gòu)造地球化學(xué)界面往往是成礦的有效部位。構(gòu)造物理化學(xué)界面是在構(gòu)造巖相界面的基礎(chǔ)上,由于構(gòu)造應(yīng)力改變了局部地殼壓力、溫度等物理化學(xué)條件且影響其地球化學(xué)平衡過程,所形成的發(fā)生地球化學(xué)障的幾何空間面或帶。在構(gòu)造建造巖相界面帶, 受構(gòu)造影響的成巖成礦環(huán)境發(fā)生溫度、壓力、酸堿度、氧化還原條件等參量的急變和轉(zhuǎn)化的界面,被稱為構(gòu)造物理化學(xué)界面。所以從某種角度來說,構(gòu)造巖相界面是基礎(chǔ),構(gòu)造物理化學(xué)界面是條件,構(gòu)造地球化學(xué)界面是成礦的結(jié)果,這些界面是成礦規(guī)律研究和找礦模型建立的基礎(chǔ)。
上述研究已經(jīng)超出了礦田構(gòu)造研究的范疇,進(jìn)入了礦田地質(zhì)學(xué)研究。礦田地質(zhì)研究的范疇,主要包括礦田建造、礦田構(gòu)造和礦田成礦3 個主要方面。礦田建造學(xué)研究礦田內(nèi)具有構(gòu)造成因聯(lián)系(沉積、巖漿、變質(zhì)三大類)的巖石共生組合,測試其巖石礦物地球化學(xué)特征和變化規(guī)律。
通過上述研究的深入開展和理論方法的創(chuàng)新完善,在礦田領(lǐng)域深化構(gòu)造解析和定量化,建立和發(fā)展構(gòu)造成礦系列、構(gòu)造巖相系統(tǒng),開展構(gòu)造巖相和構(gòu)造物理化學(xué)界面成礦、找礦研究,將會推動中國礦田構(gòu)造研究的發(fā)展,提高成礦理論水平和找礦效果1。