礦產資源是人類社會經濟發展的物質基礎。
我國目前已發現171種礦產,探明儲量的礦產有158種,已發現礦床(點)20多萬處。經過勘查的礦床有2萬多處。我國礦產資源總量約佔世界的12%。次於美國、俄羅斯,居世界第三位。但人均資源量僅為世界的58%,排名53位。
我國的礦產資源總量居世界前列,但人均佔有量少。隨著祖國的大力建設,對礦產資源的需求量逐年增多,不斷的開採導致礦產資源的儲量日漸減少,因此,找礦勘察工作是非常重要的。
我們今年的青藏科考金礦野外考察剛剛結束,結合這次野外以及前面做的一些工作向大家簡單科普一下地質人員是如何找礦的。
先給大家看看我們野外拍到的野驢。看完奔跑的野驢,我們步入正題。
找礦,最重要的是要有正確的理論支持,正所謂科學找礦,我們要以現代成礦理論作為指導。比如:就礦找礦理論、相似類比原則、典型礦床礦化蝕變分帶以及人們建立的成礦模型等。
(斑岩成礦系統模型)
礦床學家們通過研究,發現不同類型的礦床在時間、空間以及成因上經常有密切的聯繫,有時候會構成一個成礦系統。比如Sillitoe提出的斑岩成礦系統的模式圖。斑岩型銅礦是世界上最為重要的銅資源,這種類型的銅礦往往規模很大,以它為中心,在外圍如果有碳酸鹽岩類的岩石如大理岩,則可能會形成矽卡岩類的礦床,而在淺部或者更遠的位置還可能發現淺成低溫的熱液金礦床。
中國古人也曾有過相關描述,《管子地數》記載:“上有丹砂者,下有黃金。上有慈石者,下有銅金。上有陵石者,下有鉛錫赤銅。上有赭者,下有鐵。此山之見榮者也”,“上有金,下有銅”。比如中國的福建紫金山金銅礦就存在典型的垂直分帶特徵,人們首先在淺部找到了金礦,隨著深入勘察,又發現了深部的銅礦體。
●地質人進行找礦往往不是通過單一的手段,接下來給大家介紹4種最常用的找礦方法:
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這種方法其實就是地質人的野外實地考察。地質人背上野外裝備,走進大山、戈壁、草原以及下礦洞,對野外的的露頭現象進行詳細觀察,地質填圖,不放過任何蛛絲馬跡。
(上圖是我們在東崑崙五龍溝地區尋找礦化的野外露頭)
野外找礦是有很多標誌的,比如植物就可以用來指示找礦。銅草-海洲香薷,可以用來指示銅礦。還有金草,用來找金。我國古人也曾有智慧:“草莖赤秀,下有鉛;草莖黃秀,下有銅器。”,“山上有蔥,下有銀;山上有薤,下有金;山上有姜,下有銅錫;山有寶玉,木旁枝皆下垂。”
(銅草)
矽帽和鐵帽,這些都是地表重要的找礦標誌。如果地下有礦,在地表常常會有這些風化和氧化的標誌。矽帽:是由矽化蝕變引起的在地表呈正地形的蝕變帶。鐵帽是硫化物礦床在地表氧化帶的殘留部分。主要是由鐵的氫氧化物和含水氧化物,即褐鐵礦、針鐵礦、水赤鐵礦等穩定的次生礦物及穩定的原生礦物(石英等)所組成。鐵帽是尋找各種硫化物礦床的重要標誌。另外,菱鐵礦礦床暴露地表後,也可形成鐵帽。
(褐鐵礦)
這次我們在野外找到了一種典型的金礦找礦標誌——黃鉀鐵礬,它是一種硫酸鹽礦物,為塊狀或是土狀,赭黃色至暗褐色,主要由黃鐵礦經氧化作用而形成。
(中科院找礦專家曾慶棟為我們講解這種金礦的找礦標誌)
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(黃鉀鐵礬)
(範教授對非常富石墨物的金礦化露頭進行觀察研究)
世界找礦大師J. 大衛·洛厄爾曾經總結過的九大勘探法則有一條是,你一定要多出去看看,坐在辦公室肯定是找不到礦的。
是簡單的野外樂園,聰明的地質人必定會藉助很多手段來找礦。 人說,學好數理化,走天下都不怕,這很正常,我們找礦也真了地球物理、地球物理化學以及遙感技術分析等手段。
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墨西哥方法有我們對自己公園公園的認識,特別是地方地方不茂盛的,岩洞大的,地質構造複雜的地方,自然形成的時候的溫度,壓力、外來流體的作用會造成同種礦物成分及物理形態上的變化,從而影響光譜形態、峰位的偏移,高光譜技術可以測量這些細微的光譜形態變化,從而確定礦物形成時的化學條件,為成礦環境提供指示性信息。
(普下金、銅多金屬一級找礦靶區ETM影像)
比如,我們這些去的東崑崙五龍溝,這個地方是天然的保護草場,然而卻寸草不生,放眼去全是裸露的岩石和戈壁,非常適合遙感工作。
(裸露的岩石)
再看看這張不同的照片,李興輝博士坐在岩石上的岩石上,有著特殊的奇特現象。放眼望去,岩石有紅色的、黃色的、黃色的,還有一些不同的綠色,它們的岩性正在形成於的時代,通過遙感技術,我們可以清楚的判斷不同的岩性,從而對地質現象進行討論。這個地區很有意思,很多老的地層都覆蓋到了新地層上面,暗示這個地區肯定發生過翻天覆地的地質構造運動。
若含金礦的老地層從摩挲到該地區的新地層上,那這裡的金礦沒有根的,只有很淺的找礦。
並且我們觀察了很多金礦的野外露頭,它們的產狀變化幅度,幾乎不規則,而且很不連續,也可以支持上述觀點。這為找礦工作提供了新思路。
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地球物理探測技術是非常實用和常用的找礦手段。通俗易懂點,他是利用不同岩石,礦石,構造的物性差異來分析的。比如,不同的岩石有不同的密度,則可以用重力勘探;有的礦物有不同的礦物(極限礦、雌黃鐵礦等),地球物理還有淺層地質勘探、電法勘探等多種方法,針對的礦種、不同的地質構造背景,應選擇適用的方法進行找礦勘察。
(Weom金礦床一條地震解釋的空白;KRG-Klipriviersberg群火山岩底面反射面)
上圖是D地震數據體中泡沫的一條東西向斷面,該斷面從揭示了控礦構造特徵,強大的同相軸是Klipriviersberg群岩火山界面的描繪,其下面為含礦成分岩層。利用地震2屬性,基本查明了000米深淵處賦能救援。地震還清晰地顯示出主要的控礦恢復,如Eldorado等重新恢復。結合提取地震地質圖像中的其他屬性,在地震探測中萌萌發現了 22 個含金的少女岩體。
當然,地球物理技術是解性的,不同人對地球物理特徵解譯結果的不同。公園因此的驗證,以及實際的地質公園很重要。
(東崑崙灘間山地區的構造窗)
構造窗,是指一個老的地層,經過逆衝推覆到了新的地層,經過長時間的剝蝕,壓在底下的新地層又露了出來。
(東崑崙灘間山地區的推覆現象)
這張圖很有意思,右側顏色較深的,花花綠綠的岩石都是比較老的,他們明顯沖壓到了左側的較年輕的第三系地層上,最上面又壓蓋了第四系。這麼好的食慾,如果通過地球物理的手段,一定能解譯出非常漂亮的無形。
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高中的老師經常督促我們熟記元素週期表,現在終於派上大用場了。地球化學就是直接跟各種元素打交道,因為不管啥,他都是由特定的元素組成的。所謂礦,那就是發生元素異常了,比如金元素異常的多,他就可能會形成金礦。
各種礦都是各種成礦元素高度集中的結果,而地球化學又是研究元素的,這麼一看,地球化學對找礦很有用啊!沒錯,很多地區最開始進行找礦靶區的圈定,都是從地球化學勘察開始的。