广西大瑶山地区近年来地质找矿获得较大进展,为评价其找矿前景,进行了斑岩型铜钨钼金矿床成矿机制探讨,并建立综合成矿模式。分别采集了燕山期大黎斑岩型钼矿床、圆珠顶斑岩型铜钼矿床和加里东期新坪斑岩型钨金矿床成矿围岩、矿体样品进行稀土元素分析,配分法显示斑岩型矿床(La/Yb)N 为 10.83~12.89、δEu0.60~0.73、δCe0.97~0.98,类似于壳幔混源型岩浆特点;硫同位素组成显示δ34S为-1.32‰ ~2.17‰,具有相应侵入岩体δ34S值变化特征;氢氧同位素δ18O值3.5‰ ~7.59‰,δD值-42‰~-57‰,投影点以岩浆水区域为主,变质水区域次之,据此推断斑岩型铜钨钼金矿床成矿物质大部分来源于岩体,少部分来源于寒武系或更老地层。典型矿床成矿元素迁移与沉淀环境分析认为,斑岩型矿床是成矿岩体多期侵入、成矿热液多次叠加作用结果,矿化类型取决于岩体性质、元素丰度值;建立了综合成矿模式:以斑岩型矿床为中心,往两侧依次分布着破碎带蚀变岩型矿床和石英脉型矿床,3种不同类型矿床具有物质成分同源性和矿物组合空间梯度性。
广西龙江矿区为离子吸附型稀土矿床,其母岩丰度、矿源岩稀土元素赋存状态、气候、pH值、地下水的渗透、构造等有利的成矿条件使得稀土矿得以形成和保留。由于局部地质条件的不同,同一地区的矿床特征又各有差异。经对比研究认为,龙江地区相对小平山地区矿源岩矿物颗粒粗、pH值(龙江地区为5.37~6.34,小平山地区为6.12~7.34) 低,造成两区矿层的赋矿层位不同;龙江地区有效吸附稀土离子多,矿体埋藏相对较深,因此物质来源较多,相对小平山地区其矿体厚度大、品位高;由于地表稀土元素的分馏作用,使得龙江地区配分曲线右斜斜率较小平山地区低,龙江地区δEu为0.25~0.43,平均为0.34,相对其矿源岩(0.55)具有一定的亏损;小平山地区δEu为0.45~0.80,平均为0.70,相对其矿源岩0.48的值表现为相对富集。
鱼卡榴辉岩-片麻岩地体位于柴北缘超高压变质岩带的北西端,以榴辉岩系为主的高压-超高压变质岩主要以透镜状、布丁状或似层状赋存于片岩、片麻岩中。区内榴辉岩的典型矿物组合为石榴石+绿辉石+多硅白云母+金红石。石榴石变斑晶普遍保存进变质生长环带,从核部到边部石榴石的化学成分、包体矿物的种类和粒度皆呈现出规律的分带性。岩相学和矿物化学研究显示榴辉岩经历了4期与俯冲和折返作用有关的变质演化历史:进变质角闪岩相(P=0.91~0.98GPa,T=527~600℃)、峰期榴辉岩相(P=2.62~3.07GPa,T=675~711℃),减压降温过程中的麻粒岩相-高角闪岩相(P=1.33~1.72GPa,T=633~687℃)和低角闪岩相(P=0.56~0.88GPa,T=490~587℃)。榴辉岩中的各类超高压变质矿物组合完整的记录鱼卡榴辉岩从俯冲到折返整个变质过程,即从最初增温增压的进变质到温度和压力都达到顶峰的峰期变质,再到降温降压的退变质这样一个顺时针P-T演化过程。
对北秦岭地体秦岭岩群(杂岩)中的伟晶岩脉内的锆石进行了阴极发光和U-Pb年代学研究。结果表明:由于伟晶岩中的(蛤质)锆石发生蜕晶化作用或重结晶作用,U-Th体系发生了改变,其锆石阴极发光图像呈黑色,无明显环带;对4条伟晶岩脉中的蜕晶质化锆石进行的LA-ICP-MS定年显示,由于受蜕晶质化(蛤质)锆石内部Pb元素丢失的影响,其年龄多较为分散,可信度不高。只有1个样品(QL1434-1)显示了较好的谐和性,指示该伟晶岩脉的形成年龄约为380Ma,归于晚古生代早期。
金宝山含矿岩体是一个具有高铂钯背景值的超基性岩体。矿相学研究发现岩体中的热液蚀变作用具有多期、多类型叠加特征:首先经历了大规模水解形成面状分布的蛇纹岩,蚀变矿物组合为叶蛇纹石+少量滑石;晚期蚀变沿裂隙分布,形成了复杂蚀变岩,局部叠加了绿泥石化、次闪石化和碳酸盐化组合。岩石化学分析发现,岩体中结合水含量高达10%,表明岩体经历了他变质作用,而不是目前大多数研究者认为的自变质作用。稀土元素分配特征表明,早期蛇纹石与蚀变橄榄岩具有同源一致性,明显区别于晚期以脉状产出的蛇纹石。铂钯矿物有两种存在形式:一种以类质同象形式分散于残留的早期造岩矿物中,另一种以独立矿物存在于晚期热液细脉中。微量元素分析表明:在残留造岩矿物的含矿岩体中铂钯的平均含量高,为0.4~0.5g/t;而无残留造岩矿物的岩体中铂钯含量仅 0.2g/t左右。背散射电子分析表明,铂钯的独立矿物出现在岩体内的晚期热液细脉中。综合分析认为,热液蚀变作用对金宝山铂钯矿床的矿化富集起着重要作用,尤其是早期的大规模水解作用。
分析了湘西北地区铅锌成矿的主要赋矿层位———奥陶系桐梓组与红花园组矿化较强、矿化较弱以及无矿化灰岩的岩石地球化学特征,结果表明:无矿化灰岩的V/(V+Ni)值为0.37~0.43,说明灰岩的沉积环境处于一个相对氧化的环境;矿化强度与灰岩的Fe2O3含量呈正相关,与FeO含量呈负相关,说明矿化期处于一个氧化缓慢加强的环境;矿化强度与灰岩的SiO2 含量呈正相关,硅化是区内矿化必不可少的条件。灰岩的稀土配分模式呈轻稀土陡倾、重稀土平缓的特点;灰岩δEu平均值,无矿化的为0.825、矿化较弱的为0.698、矿化较强的为0.206,矿化较强的灰岩稀土配分模式具强烈的负铕异常。区内成矿元素Pb、Zn至少存在两个期次的活化迁移,且最终分布极不均匀。
牛塘界钨矿产于桂北越城岭加里东期花岗岩体西南外接触带,矿体呈层状、似层状或透镜状赋存于寒武系清溪组第二段中。矿石类型以矽卡岩型为主,次为石英脉型和花岗岩型,矿石品位以石英脉型较高(w(WO3)>8%);矿石以交代结构和稀疏浸染状构造为主,矿石矿物有白钨矿、黄铁矿、方铅矿、闪锌矿等。矿石主要矿物形成阶段为区域变质和热变质阶段、矽卡岩阶段、氧化物阶段、石英硫化物阶段及碳酸盐阶段。电子探针显微分析表明:白钨矿的主要组分WO3、CaO含量分别为75.29% ~80.04%、18.91% ~19.49%;Mo、Cu含量与南岭及邻区白钨矿相比偏低(MoO3 含量低于检测限,CuO 0~0.03%),因此本矿床的白钨矿纯度更高。研究认为,牛塘界钨矿成矿物质与花岗岩关系最为密切,矿石铅同位素显示,方铅矿模式年龄为 516~ 608Ma,成矿物质可能来源于上地壳,矿区矽卡岩为热液蚀变作用的产物,矿石中含有大量热液石英,且白钨矿常与石英、萤石伴生,推测钨的搬运形式为含 F-、Cl-等阴离子的络合物。
罗维矿床位于广西西大明山复式背斜东端,是一个新近探明的中-大型钨铋多金属矿床。通过钻探,在矿区深部发现了一套产状非常稳定的矽卡岩层,此套矽卡岩并非发育在岩体与地层的接触带,而是分布在远离隐伏岩体400~550m的寒武系小内冲组地层内。该矽卡岩层在垂向上至少发育7段,与地层交互发育,单层厚度从数十厘米到数米不等,形成稳定的层状或似层状形态。矽卡岩的内部分带非常明显,从中心到边部依次出现绿帘石石榴子石矽卡岩、石榴子石辉石矽卡岩、辉石矽卡岩和斑点状角岩。矽卡岩矿物主要为石榴子石、辉石、角闪石、绿帘石和绿泥石等矿物组合,且在矽卡岩中赋存着白钨矿、辉铋矿、磁黄铁矿、黄铁矿、方铅矿、闪锌矿和辉钼矿等大量的金属矿物。电子探针分析表明,矽卡岩中的石榴子石以钙铝榴石(Gro=71% ~89%)为主,而辉石则为透辉石(Di=47% ~75%)类型。研究认为,罗维矿区的矽卡岩属于钙质矽卡岩,矽卡岩矿物中的Fe2+/Fe3+值(Fe2+/Fe3+ =0.03~1.05、Kp=1.72~4.82)指示了成岩期属于一种较强酸性的还原环境。此外,罗维矿区矽卡岩的矿物化学组分特征与全球典型的还原型含钨矽卡岩具有良好的类比性,指示了矿区具有良好的钨矿勘查潜力。
根据水岩反应理论,通过围岩与蚀变岩的对比分析,利用图解法求取惰性元素,对八卦庙金矿千枚岩在矿化蚀变过程中元素的迁移规律进行探讨。研究表明,在金矿化蚀变过程中,不同元素的带入带出程度不同,迁移规律明显:重稀土元素均为带出元素,成矿元素和亲硫元素均为带入,顺层脉旁蚀变岩的Au、Ag带入量明显低于节理脉旁蚀变岩;但Cu、Pb的带入量则相反,表明热液蚀变早期形成的顺层脉主要偏向铜铅锌元素富集,而晚期节理脉主要形成金矿化;Bi元素异常高的带入量,可能暗示八卦庙金矿床成矿与深源物质的带入以及深部岩浆活动有内在联系。
右江盆地二叠—三叠纪高、低Ti基性岩具有明显的空间分布规律,高Ti基性岩(Ti/Y>500)集中在盆地中部、西南部,而低Ti基性岩(Ti/Y<500)集中在富宁-那坡-靖西-凭祥地区,呈北西向且沿着印支期断裂构造分布。高Ti基性岩属于碱性辉绿岩或玄武岩,轻稀土(LREE)相对富集,重稀土(HREE)相对亏损,(La/Yb)N =6.49~8.83,曲线整体与OIB一致;低Ti基性岩为亚碱性的辉绿岩或玄武岩,并具有向安山岩过渡的趋势,其轻、重稀土分异不明显,(La/Yb)N =1.1~4.3,Nb、Ta强烈亏损。微量元素判别图解表明:右江盆地高Ti基性岩是与峨眉山地幔柱相关的板内玄武岩,而低Ti基性岩是E-MORB或N-MORB部分熔融的产物。高、低Ti基性岩空间与时间的高度重合,以及桂西南与越南北部地区中、酸性岩体的俯冲造山及峨眉山地幔柱成因,暗示低Ti基性岩可能是由峨眉山地幔柱造成的上涌软流圈岩浆与地壳混染的产物,并与印支期的板块运动有关。
对广西大瑶山地区金秀县大进岩体进行了详细的年代学和地球化学研究,LA-MC-ICP-MS 锆石 U-Pb同位素年龄测试获得其加权平均年龄为 457.7±1.2Ma(n=14,MSWD=1.8),属华南加里东期岩浆活动产物。通过薄片鉴定及主量元素分析,该岩体岩石类型主要为二长花岗岩,岩石化学成分(wB):SiO2为76.36~77.35%,K2O为5.01% ~7.47%,K2O+Na2O平均含量为7.96%,K2O/Na2O>1.31,为高钾钙碱性-钾玄质系列,A/CNK为0.98~1.76,整体属于偏铝质-强过铝质岩石;全岩锆饱和温度为(758~791℃),富集Rb、Th、U、Pb;强烈亏损Ba、Sr、Eu等微量元素,具有M型稀土四分组效应。综合判断:大进岩体为I型花岗岩,且可能经历了较高程度的分离结晶作用;大进岩体的构造背景为板内环境,形成于华南加里东运动同碰撞时期。
广西大瑶山隆起区中部的大村岩体,岩性主要为细粒花岗闪长岩。采用LA-(MC)-ICP-MS锆石U-Pb同位素定年技术,获得了该岩体的结晶年龄为451.5±1.3Ma(MSWD=0.0014),其形成时代为晚奥陶世,属于加里东晚期岩浆活动的产物。大村岩体岩石含角闪石5% ~10%,具低SiO2(60.74% ~64.53%)和K2O/Na2O值(0.63~0.89),属准过铝质-弱过铝质钙碱性系列;Rb、Th、U、Pb等元素强烈富集,Ba、Nb、Ta及Ti等元素亏损;稀土总量较低,ΣREE为(58.93~99.14)×10-6,δEu=0.75~0.83,具弱的负铕异常。综合判断属于I型花岗岩,应为陆内造山运动早期碰撞挤压背景下岩浆活动的产物。
大王顶岩体出露于桂东南大瑶山地区,位于扬子陆块和华夏陆块交汇的钦杭成矿带西端,主要岩石类型为花岗闪长斑岩,岩石的LA-ICP-MS锆石U- Pb定年结果为463±5.0Ma,属于加里东期岩浆活动产物。岩石地球化学研究表明:该岩体具有低硅、富钠、弱过铝质和钙碱性特征,微量元素主要富集Th、U、La、Zr和Hf,亏损Ba、Sr、Ta、Nb、P、Ti。稀土总量为(68.75~167.17)×10-6,轻稀土富集(LREE/HREE和(La/Yb)N 分别为3.62~10.08和2.80~9.81),具弱Eu负异常,δEu为0.54~0.82。结合其他相关地质资料综合分析认为,大王顶花岗闪长斑岩为I型花岗岩,该岩体成因与其南侧的云开地块和北侧桂滇-北越地块拼贴碰撞有关。
苍梧县宝山铜矿位于大瑶山隆起中南部,其成矿作用与燕山晚期石英斑岩体密切相关。运用LA-(MC)-ICP-MS锆石U-Pb同位素定年技术,测得矿区花岗斑岩年龄为94.8±0.6Ma(MSWD=0.17),含矿石英斑岩年龄为93.9±0.4Ma(MSWD=2.5),二者形成时代均为晚白垩世。宝山铜矿具备斑岩型铜矿部分特征,推测矿体形成时代与含矿石英斑岩体一致。大瑶山隆起区内燕山晚期斑岩体中普遍发育Cu-Mo-Au-Ag等金属成矿,可能与华南中生代晚期大规模成矿事件相对应。
通过调研、分析南秦岭早寒武世黑色岩系钒矿床的相关文献,结合笔者对该类钒矿床的研究、认识,述评了这一领域的研究进展。该类矿床形成于滞留海相的还原环境,有热水活动的参与。成矿元素钒的赋存形式主要以吸附状态赋存于粘土矿物中,少量以游离氧化物形式存在。矿床成因有陆源碎屑沉积、热水沉积、沉积+构造改造、沉积+热水、多来源成因等5种观点,生物有机质对成矿具有重要作用。总之,该类矿床成因复杂,受到海水、热水、生物有机质等多种因素的影响。建议今后在原位测试分析、生物有机质成矿作用方面加强对矿床的成因研究,进而对扬子地块周缘与黑色岩系有关的矿床进行时空对比分析,以期全面、合理地揭示矿床的成矿过程。
黑龙江金厂金矿是一特大型金矿床,该区中生代构造-岩浆活动强烈,并伴随大规模的热液蚀变活动,形成了金厂矿床的隐爆角砾岩型、裂隙充填型、岩浆穹窿型及接触带型等多种矿化类型,而热液扩容充填成矿可作为该矿区的代表性矿化类型。通过FLAC3D软件进行金厂矿区热液成矿过程计算模拟,结果表明:燕山晚期花岗斑岩对本区金成矿具有控制作用;本区温度场的分布受成矿岩体规模控制;受东西向压应力场影响,本区出现了NW、NE向的剪切应变带及 NEE-SWW向展布的张应变扩容区,扩容区不仅与流体汇流、实际成矿位置对应较好,还指示了新的找矿靶区。
洋中脊火山玻璃代表地幔源区熔体成分,携带了岩浆作用和洋壳形成的大量信息。通过研究太平洋洋中脊火山玻璃的主量元素地球化学特征,探讨了岩浆作用过程的元素分配特征,结果表明:洋中脊火山玻璃的主量元素成分呈现规律性演化,从基性向中酸性演化过程中,Na2O的含量从2%逐渐升高至6%,K2O从<1%逐渐升高至5%;而CaO含量从10% ~13%逐渐降低至1%,FeO从9% ~13%逐渐降低至3%,Al2O3从18%逐渐降低至13%。洋中脊火山玻璃中主量元素分配特征揭示了其分配的不均一性,这可能是受到宏观上地幔不均一性的影响;在同一洋中脊中的火山玻璃成分也存在不均一性,可能是岩浆作用过程中局部动力学机制差异引起的元素分配不均一。
电法勘探中各种反演解释方法的效果与初始模型的设计有关。实测数据的方向梯度包含了与地层电性结构有关的信息。利用电法测深数据中方向梯度和地层结构的内在联系,可以设置尽可能详细精确的反演初始模型。本文研究了电阻率测深数据的水平梯度在各种地层结构条件下的变化规律,提出利用水平梯度信息辅助建立初始模型的思路。利用水平梯度获得地下电性结构横向变化的位置,建立更为直观和接近实际的初始模型,提高电法勘探反演解释水平。理论研究和实例证明,水平梯度可以作为建立反演模型的辅助信息。
为了解决贵州织金铅锌矿区寻找隐伏矿体的问题,在该矿区进行了以地电化学法为主的找矿预测研究,并对地电提取的Zn、Pb、Ag、As、Sb、Hg等14种元素的数据进行因子分析。结果表明:Zn、Pb与多种元素相关系数较高,确定Zn-Pb-Ag-Cd-As-Sb-Pd为最佳找矿指示元素组合。根据地电化学测量结果(wB):以Zn>711.4×10-6,Pb>235.9×10-6划分内带;以Zn(612.3~711.4)×10-6,Pb( 202.4~235.9)×10-6划分中带;以Zn(513.2~612.3)×10-6,Pb(168.9~202.4)×10-6划分外带;结合元素组合的空间分布规律以及该区构造线走向,圈定具有找矿前景的异常靶区5处,其中Ⅰ-1异常靶区经钻孔验证已见到铅锌矿体。
为解决金厂外围区找矿问题,应用地电提取测量法在黑瞎子沟及邢家沟之间开展找矿预测研究,并在研究金厂矿区地质特征的基础上应用SPSS软件对所测 Au、Ag、Cu、Pb、Zn等10种元素进行R型聚类和R型因子分析,结果表明:接触带及断裂构造为该区重要控矿因素,西部的成矿深度相对于其他部位较深,北部受热液改造的程度比中部要强烈。结合地电提取各元素、因子得分异常特征,综合地质条件分析,在研究区内共圈定出具有找矿前景的异常靶区6处,其中一异常靶区经山地工程验证见到金矿体。
以青岛汇泉湾为例,重点开展2011年风暴环境与2015年潮汐环境下海滩表层沉积物特征的差异性对比研究。在两次野外观察对比的基础上,通过对样品进行筛分和粒度参数分析,利用轻重矿物分离实验、扫描电镜观察,绘制沉积物整体粒度频率曲线、粒度概率累积曲线及C-M图,发现风暴改造后的海滩发育横向砾脊,海滩砂的磨圆度和分选性都变差,砾石和粗砂比例较高,石英颗粒表面构造发育;而在潮汐沉积环境下,砾石和粗砂聚集于高潮线附近形成纵向沙堤,沙滩沉积物总体分选性和磨圆度较好,重矿物比例增高,石英颗粒表面构造趋于简单化。提出了风暴环境具有快速沉积特点,而潮汐环境则是海滩砂经受反复冲洗,沙滩形貌不断演变并最终趋于稳定的认识,揭示了两种沉积环境下海滩形貌的演化关系。
全面收集了大瑶山-大桂山成矿带地质、遥感、已知矿点等资料,利用ETM+遥感数据在该区域展开了遥感矿产地质特征解译、遥感蚀变信息提取等工作,综合分析得出“线、环型构造及蚀变信息”为该区遥感找矿要素,据此在研究区圈定出11个找矿远景区,应用遥感与地质相互结合找矿的方法对研究区进行了成矿预测,为研究区找矿提供了决策支持。
以贵州省典型岩溶石漠化地区为例,采用不同时相的TM多光谱数据和19个基准地面气象观测站及自动站1999—2013年的逐日降雨数据为数据源,以遥感(RS)、地理信息系统(GIS)为技术手段和平台,1999—2013年的年均降雨量和年暴雨频率为评价因子,运用地统计学和空间信息分析方法分析岩溶石漠化与大气降雨的关系。结果表明:降雨(非暴雨)是加剧岩溶石漠化进程的因素之一,也是减缓岩溶石漠化进程的重要因素;暴雨加速了岩溶石漠化的演化进程,对岩溶石漠化的恢复起反作用。
通过回顾相关研究成果,总结岩溶石漠化信息遥感提取方法的研究现状,探讨了人机交互解译法、比值增强法、监督分类法、基于光谱特征的自动分类法、基于时间序列的分类法、基于专家经验分类法、面向对象的分类法的优点和不足,结合实践工作,笔者认为从改进遥感增强模型、改进野外实测基岩裸露率的方法、加强人机交互解译这三方面着手,能建立更科学的岩溶石漠化信息遥感提取模型。
利用蒸馏水和不同电解质离子浓度的孔隙液对饱和人工土进行渗透试验,研究不同矿物成分及离子浓度的极细颗粒土渗流的微电场效应。研究发现:相同固结压力时,孔隙液浓度n越大,固结排水速度越快,渗流的微电场效应越明显,且孔隙液浓度在中段时,土样渗透系数的增长速度较快。粘土矿物成分含量的变化也会导致颗粒表面微电场的改变:高岭土含量较高时,颗粒之间存在自由水而出现“渗孔”,孔隙液浓度增大导致渗透性显著提高;反之,膨润土含量较高时,孔隙液浓度对渗透性的影响不明显。
针对工程建设中日益彰显的软土地基病害,结合研究中的不足与实际工程需要,运用压实法制作了8组不同干密度试样,研究不同初始孔隙比重塑饱和膨润土的压缩性状。试验结果表明:膨润土e-lgσv′压缩曲线呈现类似天然沉积土的倒“S”形压缩曲线,存在天然沉积土般的结构性及固结屈服压力。由于膨润土的固有特性以及孔径分布等的影响,不同孔隙比的压缩曲线存在明显差异,初始孔隙比大的压缩曲线位于初始孔隙比小的压缩曲线上方。根据Burland的固有压缩理论,可以对重塑饱和膨润土进行良好归一化。
采用压力板法和滤纸法联合测定柳州、桂林两种红黏土的土-水特征曲线,发现同一含水率下桂林红黏土的基质吸力大于柳州红黏土,具有较强的持水能力。对相关试验结果的分析表明:(1)从物性指标比较,桂林红黏土具有较高的液、塑限及黏粒含量,黏性较高;(2)从矿物成分分析,桂林红黏土中的矿物含有三水铝石和针铁矿,且针铁矿含量为15.6%,是柳州红黏土的2倍,表明桂林红黏土处于更高的红土化水平,土中团粒化更为发育,形成利于持水的孔隙结构。最后,使用van Genuchten(V-G) 模型对两种红黏土的土-水特征曲线进行拟合,结果表明V-G模型可用于两种红黏土的土-水特征曲线的拟合,且具有较高的相关度。