矿床学的研究内容主要有哪些?

如题所述

1. 成矿预测的基本理论

成矿预测的基本理论可以概括为以下三方面 ( 赵鹏大,1990) 。

( 1) 相似 - 类比理论

相似 - 类比理论并不是地质找矿特有的理论,在各个领域都能使用。它的基本观点是“相似地质环境下,应该有相似的成矿系列和矿床产出; 相同的 ( 足够大) 地区范围内应该有相似的矿产资源量”。在这一假设前提理论下,建立矿床模型以指导预测的工作。这是进行地质类比的基本工具。矿床模型是对矿床所处三维地质环境的描述,其实质上是成矿地质环境相似度类比法。地质学中的方法论 “将今论古”和 “以古论今知未来”也是这个道理。

现在的已知的地质理论如槽台理论、板块理论、地幔柱 ( 热点) 理论等,世界各地都运用类比法取得了很好的找矿效果。

相似 - 类比预测理论的研究内容: ①成矿背景类比,包括成矿的大地构造环境、地球化学背景以及地球物理背景,通过典型矿床形成环境的研究建立成矿背景类比模型。②成矿条件 ( 或控矿因素) 类比,主要包括控矿构造、岩浆岩、地层、岩性、岩相古地理等条件的类比。对内生矿产而言,主要是构造 - 岩浆活动因素类比; 对外生矿产而言,主要是构造 - 岩相因素或岩相古地理因素的类比; 对变质矿床而言,主要是岩性、变质相及变质程度类比。通过典型矿床的成矿条件分析,建立条件类比模型。③矿化信息类比,通过典型矿床的矿化信息 ( 地质信息、地球物理信息、地球化学信息、遥感地质信息等) 研究,建立综合信息类比模型。④成矿规律类比,包括成矿的时间规律、空间规律、矿质来源规律和矿床共生规律的类比,并由典型矿床的成矿规律建立成因类比模型。

( 2) 求异圈矿理论

物、化探异常作为矿床预测的重要依据是人们所熟知的,而求异理论研究与周围地质环境迥然不同的地质结构所表现的地质异常,地质异常是可能产生特殊类型矿床或新类型或新规模矿床的必要条件。因此,不能只注意与已知类型的成矿环境类比,还要注意“求异”。

1) 体型地质异常。指在成分、性质、结构、构造、演化等之中,某些方面与周围存在明显差异的地质体或地质体组合之异常。根据其性质分四种异常: ①成分异常,包括地质体的岩石化学成分或微量元素异常; ②岩性异常,包括异常岩性的岩浆岩、变质岩或沉积岩,以及岩浆岩、变质岩或沉积岩中的异常岩石部位等; ③岩相异常,包括岩浆岩、变质岩或沉积岩中的异常相或相带,如岩浆岩中的异常边缘相或火山中心相,变质岩中的特殊变质相带,沉积岩中对成矿特别有利的沉积相等; ④结构构造异常,包括各类地质体中的特殊结构或构造及构造部位,例如各类火山机构和构造、大型推覆体构造、背斜构造倾伏端或向斜构造扬起端等,都可能对成矿具有特殊意义。以上 4 类体型异常,除第一类具有定量数据外,其余三类异常标准往往是定性的。

2) 面型地质异常。指与周围环境具有明显差异的地质结构面或构造界面。包括各种地质体的不连续界面,如不整合面,层间破碎滑动面,推覆断裂面,不同规模和等级的地质场中切穿盖层或基底或岩石圈的断裂; 以及不同时代不同成因的地质体的异常分界面,如侵入接触界面等。

3) 线型地质异常。地质几何意义上属于地质异常的组合,通常为面型地质异常的交线。地质实际意义上它是一种断面相对其延长或延深甚小的地质体 ( 的异常) 。线型地质异常在成岩成矿作用中常常指示火山通道、岩浆及热液或热卤水通道。

4) 点型地质异常。地质几何意义上亦属地质异常的组合类型,通常为线型地质异常与面型地质异常的交点。地质意义上它是一种三维空间均相对甚小的地质体 ( 的异常) 。点型地质异常在成岩成矿过程常常指示岩体或矿体定位的位置。矿床 ( 点) 本身就是一种点型地质异常,特别是许多超大型矿床都具有点型分布特征。

地质异常研究是通过地质异常图、地质异常分析、地质异常模型、地质异常参数、地质异常的评价及预测的方法来进行的。

( 3) 定量组合控矿理论

定量组合控矿理论是指成矿不是靠单一因素,也不是靠任意几个因素的组合,而是靠“必要和充分”因素的组合。因此,成矿和找矿就成为了非确定性事件。为了最大限度地提高找矿成功概率,就必须最大限度地查明控矿的定量组合因素。

这就要求我们必须最大限度地查明 “控矿定量组合”,这也是矿床预测必须以提取、构置、优化各种成矿信息,并加以综合定量处理的依据。此外,还必须研究各种因素和成矿中所起作用的大小、性质和方向; 研究各种成矿因素在成矿中的参与程度或合理 “衡量”。一般地说,一个地区成矿概率的大小与有利因素组合程度有关,也与关键因素是否存在相关。按照定量组合控矿理论,在进行矿产预测时应该充分提取、构置、优化各种控矿要素及各种信息,并采用一定的先进技术手段进行综合的定量处理,定量地把握各种因素在成矿中所起作用的大小、性质、参与程度等,以提高评价结论的准确程度。

上述三理论中,相似 - 类比理论是矿床预测的基础,它要求我们详细了解和大量占有国内外已知各类矿床的成矿条件、矿床特征和找矿标志; 求异理论是成矿预测的核心,它要求在相似类比的基础上注意发现不同层次或不同尺度水平、不同类型的异常; 定量组合控矿理论是成矿预测的依据,它要求我们把握一切与矿床有成因联系的地质、化学物理和生物作用,掌握一切与成矿有关的因素及其特征。三理论之间的关系及作用可根据如图3-2 所示。

2. 成矿预测的准则

赵鹏大 ( 1990) 和朱裕生 ( 1997) 等人都曾对成矿预测的准则进行过较深入的总结,具体可概括为以下几方面:

( 1) 循序渐进准则

矿产预测工作贯穿了地质工作的始终,应按比例尺由小到大依次进行。

图 3-2 成矿预测理论及相互关系图( 据赵鹏大,1990)

( 2) 最小风险最大含矿率准则

该准则对提交的预测成果要求在最小漏失隐伏矿床可能性的前提下,以小的面积圈定找矿靶区的空间位置。成矿预测常称是风险评价,提交的预测成果要包含最小的风险,最大的可靠性。

这一准则在不同比例尺的成矿预测工作中的要求相差悬殊。因此,在实际工作中,应视预测比例尺的不同,将其原则性和使用的灵活性结合起来,提交可靠性较高的预测成果。

( 3) 优化评价准则

由于地质、物探、化探、遥感资料中包含的成矿信息具有一定的随机性和模糊性,其预测成果是在不确定条件下作出的带有某种风险的决策,但地质找矿工作则要求提交确定性的成果。为使两者统一,对圈定的成矿远景区需作可靠性评价,通常称 “优化评价”。优化是一项预测原则,尤其在大比例尺预测中是一项重要的原则。实施时,需要应用一些方法,它可以是地质的,也可以是数学的。选准优化的方法是优化准则实施的关键。

( 4) 综合预测评价准则

该准则包括两方面内容: ①对潜在矿床自身的综合评价,包括矿床共生、元素共生的预测评价、预测区内其他矿种的评价; ②对预测和找矿,要使用综合技术方法,如地质、物探、化探、遥感等信息的综合处理和优化。

( 5) 尺度对等准则

成矿预测成果一般要求采用不同层次比例尺的成果表达,据此准则,其原始资料都应与不同层次的比例尺相对应。若用大于该层次比例尺的原始资料是允许的,相反则不符合此准则。

( 6) 定量预测准则

定量预测是成矿预测的重要内容之一,成矿预测的计算机化、人工智能化,都必须以预测工作的定量化为基础。同时,定量化也是现代成矿预测的目标,即预测成果形式应包括 “四定”: 定成矿远景区空间位置,定矿产资源种类,定矿产质量和定矿产资源量。有时,为了更加完善,还应要求定找矿概率及定控矿地质因素、找矿标志、最有利成矿和找矿的数值区间。这样就达到了 “六定”。要做到这一点显然比单纯地定性预测具有更大优越性。

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