化探知識
用勘查地球化學(xué)的技術(shù)來評價和劃分、對比巖漿巖
文章來源:地大熱能 發(fā)布作者: 發(fā)表時間:2021-11-04 14:42:15瀏覽次數(shù):1340
在區(qū)域地質(zhì)調(diào)查和礦產(chǎn)勘查中,巖漿巖的劃分與對比是基本研究內(nèi)容之一。勘查地球化學(xué)研究此類問題,不僅采用對巖體采樣(基巖采樣)的方法,還可利用次生介質(zhì)的區(qū)域地球化學(xué)測量資料,從而擴(kuò)展了研究這類問題的范圍和視野。勘查地球化學(xué)方法依據(jù)巖體中宏量元素(巖石化學(xué)分析資料)、微量元素、稀土元素及同位素的分布和分配特征,元素豐度及與之相比的富集或虧損特征,元素組合的時空變化規(guī)律等,可以從地球化學(xué)角度更準(zhǔn)確地區(qū)分和劃分巖體,闡明巖體在區(qū)域地質(zhì)演化中的作用和意義,而且對巖體含礦性評價給予了更多的注意。
在各部門的化探實踐中,對用勘查地球化學(xué)資料研究巖漿巖和評價含礦性,都給予了充分的重視。從20世紀(jì)70年代起,地質(zhì)部物化探所就提出研究巖體含礦性的課題。80年代以后,他們針對尋找金伯利巖及其含礦性評價的任務(wù),專門研究了相關(guān)的地球化學(xué)方法,并證明了方法的有效性?;鶎訂挝唤Y(jié)合找礦任務(wù),也進(jìn)行了較為深入的研究。例如,東秦嶺地區(qū)中酸性花崗巖類巖體十分發(fā)育,且與成礦關(guān)系密切,為區(qū)分它們與不同礦產(chǎn)的成因聯(lián)系,依據(jù)金堆城一欒川一帶36個巖體的巖石化學(xué)資料,用12個常量元素指標(biāo)作簇群分析。Q型分析的結(jié)果表明,可分出2大群巖體:第I群為燕山期前的中性巖體,與本區(qū)的礦化無關(guān);第Ⅱ群為燕山期的中酸性巖體,與本區(qū)內(nèi)生礦產(chǎn)關(guān)系密切,而它們的不同演化階段和巖相對成礦有決定性的控制意義。對Ⅱ群巖體的進(jìn)一步研究,又分出2個亞簇和4個簇團(tuán),其中,演化階段最高的富硅富鉀酸性巖簇團(tuán)Ⅱ2-4,與該區(qū)大中型礦床關(guān)系最為密切。這種研究更好地揭示了巖體與成礦的內(nèi)在聯(lián)系,也被勘探工作所證實(王定國等,1980)。在新疆“305”項目中,地礦部物化探所承擔(dān)了“新疆喀拉通克銅鎳礦床地球化學(xué)異常模式及巖體含礦性評價”等4個主要項目,取得的成果指導(dǎo)了阿舍勒銅鋅礦的深部找礦,對1987年主礦體的發(fā)現(xiàn),提供了重要地球化學(xué)信息;在喀拉通克發(fā)現(xiàn)了X號隱伏巖體,第一次建立了與基性巖有關(guān)的Cu、Ni礦床地球化學(xué)找礦模式。
冶金(有色)部門在這方面開展了系統(tǒng)的研究。從20世紀(jì)70年代起,就探討用地球化學(xué)方法評價巖漿巖體含礦性,提出以巖漿作用的控礦地球化學(xué)要素(巖漿成分及成礦、運礦組分,結(jié)晶、分異、混染過程,侵入深度,自變質(zhì)交代作用等)為基礎(chǔ),研究巖體含礦性的地球化學(xué)指標(biāo)(控礦和成礦的特征元素,元素含量關(guān)系,揮發(fā)分,分異程度等),確定不同巖類巖體(基性一超基性巖體,中酸性巖體等)的含礦性評價標(biāo)志,以及相應(yīng)的野外和室內(nèi)工作方法(鄭天佑,1974)。80年代,冶金地質(zhì)局開展了“成礦區(qū)帶化探編圖及成礦預(yù)測方法”研究項目,其中就提出了研究巖漿巖含礦性的任務(wù)。在廣東石菜一云浮 成礦區(qū),開展了確定巖漿巖地球化學(xué)背景值、建立基礎(chǔ)地球化學(xué)資料的工作,并根據(jù)25個花崗巖類巖體的研究結(jié)果,得出了一些很有意義的認(rèn)識。例如,與世界同類巖體相比,這些巖體的常量元素特征雖有一定的特殊性,但很難據(jù)之區(qū)分含礦與非礦巖體;而不同時代巖體的微量元素富集特點不同,可借助“豐度”及富集系數(shù)來判斷它們的含礦性。根據(jù)他們的經(jīng)驗,有3方面的判據(jù):①成礦元素富集系數(shù)平均大于15;②礦化劑(S、F等)的富集系數(shù)高有利于含礦;③可依據(jù)F+Sr、Li+Rb. Sr+Ba三元圖解來評價含礦性。
例如,含銅鉬礦的中酸性巖體,Cu、Mo及s的富集系數(shù)平均大于20;含鎢錫的酸性巖體,W. Sn、Mo及F、s富集系數(shù)平均大于15;而它們在三元圖解上的投點,可更清晰地反映出它們的控礦地球化學(xué)要素(朱堅毅等,1982;初紹華,1986)。在鄂東中酸性小巖體的含礦性評價中,除了用常量元素判斷巖體的地球化學(xué)性質(zhì),研究成礦(Cu、Mo.
Pb、Zn)及伴生(Ag.w、As、Au等)元素的富集程度外,還探討了元素的頻率分布、水平分帶、單礦物(黑云母中的Cu含量)等特征,綜合各方面的研究成果,針對斑巖銅礦和矽卡巖銅礦,提出了8項巖體含礦性評價準(zhǔn)則(林振茂,1980;林振茂等,1986)。
中南冶金地質(zhì)608隊在研究與斑巖銅礦有關(guān)的中酸性巖體時也查明,黑云母中鹵素含量與成分對區(qū)分含礦與無礦巖體有指示意義。
核工業(yè)部門發(fā)揮自己的特長,利用放射性測量結(jié)果評價巖漿巖體及其含礦性,亦卓有成效。例如,北京第三研究所在80多個巖體上開展研究,用伽馬能譜儀測定了5 000多個U、 Th、K數(shù)據(jù),提出以最佳配分參數(shù)(MA)、活性鈾參數(shù)(Mh)、巖體后期改造作用參數(shù)(M_)為依據(jù),劃分出4類巖體:貧鈾源的,盡管其M2值大,也難以形成鈾礦;可提供鈾源的,為一般可成礦巖體,若M.>4,就可能形成鈾礦體;富鈾源的,為良好成礦巖體,若Mz >2,即可成礦;特富鈾源的,為優(yōu)良成礦巖體,只要Mz>1.8,即可成礦。建議在測區(qū)先用此法評價和篩選巖體(馬宗祥,1986)。為使區(qū)域性放射性測量資料更好地用于找礦,針對地表y能譜測量值與目標(biāo)客體采樣測定數(shù)值存在差異的問題,研究了它們之間變異關(guān)系,證明兩者具穩(wěn)定的正相關(guān)性。據(jù)此,提出用平衡特征參數(shù)(f)來表征兩種測量值的比值,并確定了不同含鈾客體(地層、巖體)的,值。例如,鈉長巖與花崗巖的該比值分別為1·36和0.70可據(jù)之利用地表y能譜測量結(jié)果更方便地發(fā)現(xiàn)和評價成礦巖體(胡昌漢,1986)。
除巖體含礦性評價等找礦應(yīng)用,巖漿巖的地球化學(xué)研究對解決許多地質(zhì)問題都有關(guān)鍵意義。在這方面,科研和教學(xué)部門的研究工作成果頗多,研究方法與地質(zhì)方法結(jié)合得更為緊密,基巖采樣被作為基本手段,常規(guī)的巖石化學(xué)數(shù)據(jù)、元素豐度資料、稀土元素分布模式、同位素資料被更多地使用,特征微量元素的分布分配也發(fā)揮著特殊作用。例如,在東秦嶺的花崗巖類研究中,于1.5×104 km2范圍內(nèi),對4個構(gòu)造單元中各時代的55個巖體系統(tǒng)采集新鮮巖石樣品,分析了164個巖石化學(xué)樣品、958個微量元素樣品、114個稀土元素樣品,得出該區(qū)花崗巖類51個元素的“豐度”。據(jù)之查明,各構(gòu)造單元的“豐度”存在明顯差異,基本反映了區(qū)域地殼的總體特征和區(qū)域地殼組成的不均一性,為區(qū)域構(gòu)造一地球化學(xué)分區(qū)提供了正確的依據(jù),也說明了區(qū)域成礦作用特征(張宏飛等,l994a)。主要采用K. Na、Ca,Rb、 Ba、Th、 Zr、Nb、 Ta、Sr、Co、Ni等微量元素及稀土和同位素資料,探討了揚子克拉通北緣新元古代島弧花崗巖類成分極性及成因,說明了俯沖帶兩側(cè)元素含量和指標(biāo)的變化(張宏飛等,1994b)。通過研究巖石化學(xué)特征和Sr同位素比值,推斷出廣東韶關(guān)地區(qū)花崗巖漿作用的物質(zhì)來源系地殼沉積物,說明了與之相關(guān)的鎢礦中鎢的富集條件(駱庭川等,1986);通過研究宏量元素、稀土元素特征的變化趨勢,得出北秦嶺早古生代花崗巖類在島弧環(huán)境下生成的結(jié)論(駱庭川等,1993)。在鄂東南地區(qū),依據(jù)區(qū)域化探資料查明,以襄廣斷裂為界,富鐵族元素的大別變質(zhì)巖區(qū)屬古陸殼,而富親石元素的揚子地臺屬古洋殼;在揚子準(zhǔn)地臺內(nèi),又依花崗巖的地球化學(xué)特征,劃分出大冶臺緣巖漿帶和幕阜山內(nèi)陸構(gòu)造巖漿帶,兩者有不同的成礦特征(張德存,1986)。
應(yīng)該指出的是,在實際工作中,利用水系沉積物和土壤測量資料(有時配合基巖采樣),就可以解決與巖漿巖體有關(guān)的許多地質(zhì)問題。例如,應(yīng)找礦之需要,山東地礦局物探大隊從1961年起,就用土壤和水系沉積物測量普查金伯利巖,到20世紀(jì)90年代,該隊總結(jié)出金伯利巖的物化探異常模式,化探異常尋找金伯利巖的有效率約為70%。湖南物化探隊?wèi){借水系和土壤測量資料,以Cr、Ni、Co、Mg、Ti作指示元素,通過其異常強(qiáng)度、相關(guān)系數(shù)和元素比值等指標(biāo)的分析,尋找和圈定了基性、超基性巖體(汪治國,1977)。在小秦嶺地區(qū),以1:5萬分散流測量資料為基礎(chǔ),配合巖體和礦床的地質(zhì)研究,從地球化學(xué)場的研究來認(rèn)識地質(zhì)演化過程,剖析巖體與成礦的因果關(guān)系,解決了單純地質(zhì)研究難以解決的問題,又從地質(zhì)演化加深了對地球化學(xué)場的理解(杜得祿,1990)。水系和土壤測量與剖面性或面積性基巖采樣配合,依據(jù)不同類型元素豐度和相關(guān)關(guān)系的判別,輔以巖礦鑒定、硅酸鹽分析、礦物和物相分析,對不同巖體的地球化學(xué)特征進(jìn)行對比,并對巖體的含礦性做出評價(張大任,1982;楊家聰?shù)龋?982)。
在各部門的化探實踐中,對用勘查地球化學(xué)資料研究巖漿巖和評價含礦性,都給予了充分的重視。從20世紀(jì)70年代起,地質(zhì)部物化探所就提出研究巖體含礦性的課題。80年代以后,他們針對尋找金伯利巖及其含礦性評價的任務(wù),專門研究了相關(guān)的地球化學(xué)方法,并證明了方法的有效性?;鶎訂挝唤Y(jié)合找礦任務(wù),也進(jìn)行了較為深入的研究。例如,東秦嶺地區(qū)中酸性花崗巖類巖體十分發(fā)育,且與成礦關(guān)系密切,為區(qū)分它們與不同礦產(chǎn)的成因聯(lián)系,依據(jù)金堆城一欒川一帶36個巖體的巖石化學(xué)資料,用12個常量元素指標(biāo)作簇群分析。Q型分析的結(jié)果表明,可分出2大群巖體:第I群為燕山期前的中性巖體,與本區(qū)的礦化無關(guān);第Ⅱ群為燕山期的中酸性巖體,與本區(qū)內(nèi)生礦產(chǎn)關(guān)系密切,而它們的不同演化階段和巖相對成礦有決定性的控制意義。對Ⅱ群巖體的進(jìn)一步研究,又分出2個亞簇和4個簇團(tuán),其中,演化階段最高的富硅富鉀酸性巖簇團(tuán)Ⅱ2-4,與該區(qū)大中型礦床關(guān)系最為密切。這種研究更好地揭示了巖體與成礦的內(nèi)在聯(lián)系,也被勘探工作所證實(王定國等,1980)。在新疆“305”項目中,地礦部物化探所承擔(dān)了“新疆喀拉通克銅鎳礦床地球化學(xué)異常模式及巖體含礦性評價”等4個主要項目,取得的成果指導(dǎo)了阿舍勒銅鋅礦的深部找礦,對1987年主礦體的發(fā)現(xiàn),提供了重要地球化學(xué)信息;在喀拉通克發(fā)現(xiàn)了X號隱伏巖體,第一次建立了與基性巖有關(guān)的Cu、Ni礦床地球化學(xué)找礦模式。
冶金(有色)部門在這方面開展了系統(tǒng)的研究。從20世紀(jì)70年代起,就探討用地球化學(xué)方法評價巖漿巖體含礦性,提出以巖漿作用的控礦地球化學(xué)要素(巖漿成分及成礦、運礦組分,結(jié)晶、分異、混染過程,侵入深度,自變質(zhì)交代作用等)為基礎(chǔ),研究巖體含礦性的地球化學(xué)指標(biāo)(控礦和成礦的特征元素,元素含量關(guān)系,揮發(fā)分,分異程度等),確定不同巖類巖體(基性一超基性巖體,中酸性巖體等)的含礦性評價標(biāo)志,以及相應(yīng)的野外和室內(nèi)工作方法(鄭天佑,1974)。80年代,冶金地質(zhì)局開展了“成礦區(qū)帶化探編圖及成礦預(yù)測方法”研究項目,其中就提出了研究巖漿巖含礦性的任務(wù)。在廣東石菜一云浮 成礦區(qū),開展了確定巖漿巖地球化學(xué)背景值、建立基礎(chǔ)地球化學(xué)資料的工作,并根據(jù)25個花崗巖類巖體的研究結(jié)果,得出了一些很有意義的認(rèn)識。例如,與世界同類巖體相比,這些巖體的常量元素特征雖有一定的特殊性,但很難據(jù)之區(qū)分含礦與非礦巖體;而不同時代巖體的微量元素富集特點不同,可借助“豐度”及富集系數(shù)來判斷它們的含礦性。根據(jù)他們的經(jīng)驗,有3方面的判據(jù):①成礦元素富集系數(shù)平均大于15;②礦化劑(S、F等)的富集系數(shù)高有利于含礦;③可依據(jù)F+Sr、Li+Rb. Sr+Ba三元圖解來評價含礦性。
例如,含銅鉬礦的中酸性巖體,Cu、Mo及s的富集系數(shù)平均大于20;含鎢錫的酸性巖體,W. Sn、Mo及F、s富集系數(shù)平均大于15;而它們在三元圖解上的投點,可更清晰地反映出它們的控礦地球化學(xué)要素(朱堅毅等,1982;初紹華,1986)。在鄂東中酸性小巖體的含礦性評價中,除了用常量元素判斷巖體的地球化學(xué)性質(zhì),研究成礦(Cu、Mo.
Pb、Zn)及伴生(Ag.w、As、Au等)元素的富集程度外,還探討了元素的頻率分布、水平分帶、單礦物(黑云母中的Cu含量)等特征,綜合各方面的研究成果,針對斑巖銅礦和矽卡巖銅礦,提出了8項巖體含礦性評價準(zhǔn)則(林振茂,1980;林振茂等,1986)。
中南冶金地質(zhì)608隊在研究與斑巖銅礦有關(guān)的中酸性巖體時也查明,黑云母中鹵素含量與成分對區(qū)分含礦與無礦巖體有指示意義。
核工業(yè)部門發(fā)揮自己的特長,利用放射性測量結(jié)果評價巖漿巖體及其含礦性,亦卓有成效。例如,北京第三研究所在80多個巖體上開展研究,用伽馬能譜儀測定了5 000多個U、 Th、K數(shù)據(jù),提出以最佳配分參數(shù)(MA)、活性鈾參數(shù)(Mh)、巖體后期改造作用參數(shù)(M_)為依據(jù),劃分出4類巖體:貧鈾源的,盡管其M2值大,也難以形成鈾礦;可提供鈾源的,為一般可成礦巖體,若M.>4,就可能形成鈾礦體;富鈾源的,為良好成礦巖體,若Mz >2,即可成礦;特富鈾源的,為優(yōu)良成礦巖體,只要Mz>1.8,即可成礦。建議在測區(qū)先用此法評價和篩選巖體(馬宗祥,1986)。為使區(qū)域性放射性測量資料更好地用于找礦,針對地表y能譜測量值與目標(biāo)客體采樣測定數(shù)值存在差異的問題,研究了它們之間變異關(guān)系,證明兩者具穩(wěn)定的正相關(guān)性。據(jù)此,提出用平衡特征參數(shù)(f)來表征兩種測量值的比值,并確定了不同含鈾客體(地層、巖體)的,值。例如,鈉長巖與花崗巖的該比值分別為1·36和0.70可據(jù)之利用地表y能譜測量結(jié)果更方便地發(fā)現(xiàn)和評價成礦巖體(胡昌漢,1986)。
除巖體含礦性評價等找礦應(yīng)用,巖漿巖的地球化學(xué)研究對解決許多地質(zhì)問題都有關(guān)鍵意義。在這方面,科研和教學(xué)部門的研究工作成果頗多,研究方法與地質(zhì)方法結(jié)合得更為緊密,基巖采樣被作為基本手段,常規(guī)的巖石化學(xué)數(shù)據(jù)、元素豐度資料、稀土元素分布模式、同位素資料被更多地使用,特征微量元素的分布分配也發(fā)揮著特殊作用。例如,在東秦嶺的花崗巖類研究中,于1.5×104 km2范圍內(nèi),對4個構(gòu)造單元中各時代的55個巖體系統(tǒng)采集新鮮巖石樣品,分析了164個巖石化學(xué)樣品、958個微量元素樣品、114個稀土元素樣品,得出該區(qū)花崗巖類51個元素的“豐度”。據(jù)之查明,各構(gòu)造單元的“豐度”存在明顯差異,基本反映了區(qū)域地殼的總體特征和區(qū)域地殼組成的不均一性,為區(qū)域構(gòu)造一地球化學(xué)分區(qū)提供了正確的依據(jù),也說明了區(qū)域成礦作用特征(張宏飛等,l994a)。主要采用K. Na、Ca,Rb、 Ba、Th、 Zr、Nb、 Ta、Sr、Co、Ni等微量元素及稀土和同位素資料,探討了揚子克拉通北緣新元古代島弧花崗巖類成分極性及成因,說明了俯沖帶兩側(cè)元素含量和指標(biāo)的變化(張宏飛等,1994b)。通過研究巖石化學(xué)特征和Sr同位素比值,推斷出廣東韶關(guān)地區(qū)花崗巖漿作用的物質(zhì)來源系地殼沉積物,說明了與之相關(guān)的鎢礦中鎢的富集條件(駱庭川等,1986);通過研究宏量元素、稀土元素特征的變化趨勢,得出北秦嶺早古生代花崗巖類在島弧環(huán)境下生成的結(jié)論(駱庭川等,1993)。在鄂東南地區(qū),依據(jù)區(qū)域化探資料查明,以襄廣斷裂為界,富鐵族元素的大別變質(zhì)巖區(qū)屬古陸殼,而富親石元素的揚子地臺屬古洋殼;在揚子準(zhǔn)地臺內(nèi),又依花崗巖的地球化學(xué)特征,劃分出大冶臺緣巖漿帶和幕阜山內(nèi)陸構(gòu)造巖漿帶,兩者有不同的成礦特征(張德存,1986)。
應(yīng)該指出的是,在實際工作中,利用水系沉積物和土壤測量資料(有時配合基巖采樣),就可以解決與巖漿巖體有關(guān)的許多地質(zhì)問題。例如,應(yīng)找礦之需要,山東地礦局物探大隊從1961年起,就用土壤和水系沉積物測量普查金伯利巖,到20世紀(jì)90年代,該隊總結(jié)出金伯利巖的物化探異常模式,化探異常尋找金伯利巖的有效率約為70%。湖南物化探隊?wèi){借水系和土壤測量資料,以Cr、Ni、Co、Mg、Ti作指示元素,通過其異常強(qiáng)度、相關(guān)系數(shù)和元素比值等指標(biāo)的分析,尋找和圈定了基性、超基性巖體(汪治國,1977)。在小秦嶺地區(qū),以1:5萬分散流測量資料為基礎(chǔ),配合巖體和礦床的地質(zhì)研究,從地球化學(xué)場的研究來認(rèn)識地質(zhì)演化過程,剖析巖體與成礦的因果關(guān)系,解決了單純地質(zhì)研究難以解決的問題,又從地質(zhì)演化加深了對地球化學(xué)場的理解(杜得祿,1990)。水系和土壤測量與剖面性或面積性基巖采樣配合,依據(jù)不同類型元素豐度和相關(guān)關(guān)系的判別,輔以巖礦鑒定、硅酸鹽分析、礦物和物相分析,對不同巖體的地球化學(xué)特征進(jìn)行對比,并對巖體的含礦性做出評價(張大任,1982;楊家聰?shù)龋?982)。