(1)將礦床納入巖石,將含礦地質體納入構造單元演化,從系統的角度開展研究工作。在研究思路上,從世界上重要的巖漿硫化物礦床和塊狀硫化物礦床的地質分布入手,總結了它們在時間和空間上的成礦特征,對比了中國與世界巖漿硫化物礦床和塊狀硫化物礦床的類型和地質分布,總結了中國兩個重要礦床的成礦特征。在此基礎上,研究了祁連山巖漿硫化物礦床和塊狀硫化物礦床的成礦特征,探索了它們的成礦規律。
礦床作為壹種具有重要利用價值的特殊巖石,是地質過程中在壹定條件下形成的產物。某壹地質構造單元在某壹構造活動過程中必然產生各種相互聯系的分支作用,在不同地質部位形成與特定地質過程關系最密切的礦床成礦組合。祁連山新元古代晚期至早古生代大陸裂解、洋盆出現、俯沖和構造會聚的完整過程形成了不同的成礦響應。如與大陸裂谷、島弧裂谷、弧後擴張脊有關的塊狀硫化物礦床(分別以白銀廠、浪力克、雪泉為代表),與活動大陸邊緣有關的矽卡巖型鎢(銅、鉬)礦床(以小柳溝為代表)和低溫淺成熱液貴金屬礦床(以寒山為代表),與構造匯聚後前陸盆地有關的砂巖型銅礦床(以天祿為代表)。根據相似的完整成礦體系,預測斑巖銅(鉬)礦床應形成於活動大陸邊緣和成熟島弧環境,但至今未發現不具備形成此類礦床的重要條件,也可能是勘查工作不到位所致。無論哪種情況,成礦系統都只是壹個系統的觀點,由於不同地區、不同時代地質條件的差異,成礦組合和成礦強度也是不同的。但從研究的角度來看,可以提供壹種探索思路。本書側重於具體礦床類型的研究,側重於不同微相中相似礦床可能的成因形式。
(2)將相鄰構造單元的相似沈積納入壹個體系,從聯系的角度開展研究工作。在世界勘查的成功範例中,運用聯系觀點選擇靶區研究成礦背景和成礦條件的成功範例很多。這是當今找礦勘探中廣泛使用的壹種地質對比方法,是壹種聯系的成礦觀點。例如,通過對比贊比亞超大型銅礦床的地質背景,成功勘探出西澳大利亞奧林匹克壩超大型鈾銅礦床。美國東北部威斯康星州蘇必利爾湖1Ga的大陸裂谷玄武巖與俄國諾裏爾斯克和加拿大沃伊賽灣的大陸溢流玄武巖也有對比,認為它們屬於具有超級地幔柱的火成巖省。龍首山金川地區的超鎂鐵質巖與南祁連拉脊山拉水峽地區的超鎂鐵質巖可能屬於同壹個大規模的巖漿活動,這是本研究從聯系的角度進行的實踐。聯系的觀點還體現在礦床形成與基礎地質研究成果的緊密結合上。利用地質歷史中超大陸形成和裂解塊體改造的成果,可以為區域找礦提供新的思路,礦床的發現也可以作為大陸聚散的重要證據。
(3)礦床學與巖石學、構造地質學、地球化學緊密結合,從綜合的角度開展研究工作。對於與巖漿作用密切相關的金屬硫化物礦床,單壹的礦床學研究方法是不可能取得深入成果的,這也是當代礦床學研究的發展趨勢,充分吸收其他學科的研究方法和成果,向以礦床學研究為基礎的綜合性學科發展。本書以區域成礦作用的探索為重點,特別強調應用火成巖成因巖石學、微量元素地球化學、同位素地質學、前寒武紀大陸重建和區域構造地質學的最新知識,旨在為祁連山與巖漿作用有關的金屬硫化物礦床提供壹個新的研究框架,並試圖發展、補充和創新前人的研究成果。
本書在壹個成礦帶中選擇了兩種重要的金屬礦床類型進行研究,主要側重於兩種類型礦床的區域成礦研究和區域找礦潛力分析。具體技術路線如下:
(1)文獻收集和分析,並提出研究重點。在前人工作的基礎上,充分收集已有的文獻和成果,在綜合分析研究的基礎上進壹步收集國內外最新的相關文獻,經過比較研究,選取研究的主要內容,突出重點作為主要研究內容。
(2)根據實施項目開展野外工作。以正在進行的項目工作為基礎,精心設計野外調查內容,通過路線地質剖面、大比例尺構造-巖相填圖、特殊樣品采集等方式收集野外資料,對重要礦體的平硐勘探、采場進行野外觀察研究,綜合資料,提出新問題。
(3)修正理解,理清研究思路。本文在野外資料綜合成果與前人成果對比研究的基礎上,借鑒國內外新的認識和發現,與國內外重要礦床和成礦帶進行對比研究,形成新的研究思路,並在進壹步的野外工作中得到證實和完善。
(4)深化成果,完善研究提綱。就前期研究成果和新的認識成果撰寫專題論文,進壹步深化認識,明確論文的整體框架。在修改專題論文的同時,逐步形成整體論文的目標和研究內容結構,完善論文大綱。
(5)突出重點,爭取創新成果。科研的靈魂是創新,創新的源泉是反復實踐。研究大綱明確後,要進壹步收集資料,開展實地工作,彌補研究中的薄弱環節,使研究成果日臻完善。
在研究工作中,重點考慮了這兩類大型和超大型礦床的找礦問題。20世紀以來,隨著全球經濟的快速發展,對大宗金屬礦產資源的需求迅速發展。根據國際銅業協會的統計,2000年全球銅消費量達到654.38+052萬噸,其中中國達到250萬噸,占全球銅消費量的654.38+07%。目前,中國已經取代美國成為全球最大的銅消費國,中國需要銅。可見,中國銅礦的找礦任務是艱巨的。全球鎳礦價格回升,國際礦業市場鎳價達到12250美元/噸,鎳成為全球戰略資源,全球尋找鎳礦的熱情大大提高。目前,我國大部分與鎂鐵質-超鎂鐵質巖有關的巖漿銅鎳PGE礦帶已被國外勘探公司涉足,這也反映了世界礦業對鎳礦找礦的迫切需求。
世界上最大的巖漿硫化鎳礦床加拿大薩德伯裏鎳礦正在深部找礦。鷹橋公司從2001開始重新擬定了礦區的勘探策略,試圖找到壹個新的礦體,埋深約1500m,在礦區附近即可開采。勘探采用三維模型,利用以往井的電磁異常數據。對1996施工的鉆孔MAC-100進行了復測,並使用了UTEM四井的EM系統。鉆探證實,在薩德伯裏火成巖雜巖東緣南側發現了新的薩德伯裏接觸帶礦化,即浸染狀-密集浸染狀和塊狀磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦和黃銅礦。下盤礦化寬度為0.5~20m。目前已控制估算資源量的礦石460萬噸,其中鎳2.17%,銅4.9%,金2.6g/t,鉑3.66g/t,銀18.56g/t。這是老礦區深部找礦的壹個重要實例。作為世界級的巨型巖漿硫化鎳礦床,研究區內的金川礦床也存在進壹步找礦的問題,並且這個問題變得越來越重要。根據英國力拓礦業發展有限公司與甘肅齊秦礦業公司近日簽署的合作合同,雙方將共同對甘肅龍首山銅鎳礦進行風險勘探。力拓將利用高精度航磁測量在甘肅龍首山約2000km2的區域內開展風險地質勘探,以期發現新的世界級銅鎳礦床。上述成功的勘探實例和勘探的實際需求,激勵我們積極加大在該區開辟新的找礦領域的研究力度。
據報道,由於礦產資源的枯竭,中國的銅市已不再優雅。當年,折腰山、火焰山露天礦年產量達400多萬噸,可謂“日出而作,日落而息”。從1956開采到80年代中期閉坑,兩個采場貢獻了813000噸銅,但目前白銀公司累計虧損已達47億元,資產負債率為160。尋找新礦,開辟新礦區,應該是白銀的出路之壹。北祁連山塞浦路斯型富銅礦的研究和勘探具有重要的理論價值和現實意義。
本書的研究工作是在前人工作的基礎上進行的。主要依托作者參與的大型國土資源調查項目“中國超大型銅鎳(鉑族)巖漿硫化物礦床預測(編號:200110200058)”(2001 ~ 2003)和主持的國土資源部礦產資源補償項目“甘肅省肅南裕固族自治縣雪泉銅礦調查(編號:2002006544
“中國超大型銅鎳(鉑族)巖漿硫化物礦床預測研究(No.200110200058)”項目是由唐仲禮院士主持的國家銅鎳礦床成礦規律及找礦預測項目。目的是將中國大陸的背景和鎂鐵質-超鎂鐵質巖石的特征與世界級銅鎳巖漿硫化物礦床的成礦環境和含礦巖石進行對比。作者有幸參與了這個項目。本項目的研究重點是總結中國大陸巖漿硫化物礦床的成礦特征,評價揚子古陸西緣峨眉玄武巖、華北古陸西南緣中小型侵入體和塔裏木古陸西南緣新發現的鎂鐵質-超鎂鐵質侵入體的成礦潛力。同時,探討了新疆北部準噶爾陸塊北緣(以卡拉通克銅鎳礦為代表)、東南緣(以黃山銅鎳礦為代表)、華北古陸東北緣(如赤白松、紅旗嶺礦床)和長江東南緣(寶坦科瑪特巖漿硫化鎳礦床)存在大型巖漿硫化銅鎳礦床的可能性。華北古陸西南緣的金川礦床是中國唯壹的世界級超大型巖漿銅鎳(含鉑)硫化物礦床,也是世界銅鎳礦產勘查和研究者關註的地區。自從發現這個礦床以來,地質工作基本上從未中斷過。近年來,英國礦業公司在外圍進行了音頻控制源大地電磁測深(CSAMT)勘探深埋侵入體。為了在該礦床類型的找礦中取得進壹步突破,我們需要在認識上有進壹步的突破。這本書在這個問題上有了積極的突破。揚子古陸西緣的峨眉玄武巖是唯壹的大火成巖省(鐘等,1995;徐等,2001),可為我國省內巖漿銅鎳硫化物礦床提供壹個研究場地,但該區尚未發現大規模的銅鎳成礦作用。鎂鐵質-超鎂鐵質巖體是在塔裏木古陸西南緣新發現的,銅鎳礦化鎂鐵質-超鎂鐵質巖體是近年來在西昆侖礦產資源綜合調查中發現的,應是塔裏木古陸邊緣裂谷的產物。
“甘肅省肅南裕固族自治縣雪泉銅礦調查”項目是在導師夏指導下,作者主持申請的壹項勘查研究項目,旨在評價該區洋殼環境下形成的塞浦路斯型塊狀硫化物礦床的找礦潛力和遠景。項目本身的清晰性促使作者深入研究該類礦床的成礦環境和成因模式,並在區域地質背景下回顧區域成礦強度和可能的保存方法。北祁連山塊狀硫化物礦床的類型,過去勘探單位大致分為兩類:與長英質火山巖有關的塊狀硫化物礦床和與基性火山巖有關的塊狀硫化物礦床。現存的工業礦床基本上是與長英質火山巖有關的類型,如清水溝-白柳溝的白銀廠、嘎達阪、果米寺等。與基性火山巖有關的塊狀硫化物礦床僅在老虎山東部發現,西部有泉水、勾勾等9個小型礦床。在八五和九五十余年的北連山海相火山巖成因及相關礦產找礦潛力研究中,夏根據弧後擴張洋殼環境中殘留拉斑玄武巖的判別和確認,預測弧後擴張洋殼環境中與拉斑玄武巖系列有關的塊狀硫化物礦床具有重要的找礦潛力(夏等,1996)。甘肅肅南雪泉(石庫裏溝)銅礦的發現初步證實了這壹認識,但找礦前景目前尚無定論,勘查工作仍在進行中。深入研究礦床的成礦機制和最終保存方式具有重要意義。已有的工作至少顯示了兩種成礦樣式:壹種是在弧後擴張早期主要由中央火山噴發-溢流形成的火山碎屑巖和塊狀玄武巖中,成礦熱液循環系統的噴口形成於古火山口周圍原生環狀和放射狀裂隙的交匯處,形成的金屬硫化物礦體比板狀礦體更深。礦石礦物主要為黃銅礦、黃鐵礦和磁黃鐵礦,含少量閃鋅礦,有時閃鋅礦含量可高於黃銅礦,與成礦位置有關。以雪泉石居裏溝ⅵ號溝為代表,礦石礦物中發現玢巖,表明後期進壹步富集轉化,故Cu含量可達30%以上,為典型的富銅礦。另壹種是在典型的海底枕狀玄武巖中,平行擴張脊或垂直擴張脊形成的裂隙形成熱液循環系統的噴射系統,有壹定延伸的硫化銅礦體呈不規則狀。因此,主要有兩種成礦類型:弧後擴張初始階段和成熟階段。需要指出的是,當成礦流體作用於火山窪地時,可以形成層狀礦體。
“中國青海東部拉雞山地區金川銅-鎳-鉑族礦床找礦潛力評價研究”項目是Xi省地質礦產研究院與國際知名礦業公司西澳礦業公司(WMC)簽訂的對勘查評價可行性進行評估的科研項目。是筆者提出的壹種模擬金川銅鎳礦床當時成礦條件,重塑後期構造改造樣式的找礦思路。巖漿硫化物礦床主要有兩種礦石類型:壹種是浸染型礦石,壹般認為是巖漿房熔融形成的礦石。礦石金屬含量低,國外稱為ⅱ類礦石,不太可能形成大規模礦床;另壹種是海綿菱鐵礦(網)礦,是深部巖漿房或巖柱中的硫化物熔融(不混溶),進入高位時位於巖漿房底部。在國外稱為I類礦石,是大規模成礦的必要條件。金川礦床90%以上的礦石由ⅰ類礦石組成,表明深部巖漿房存在強烈的熔融分離作用,巖漿不斷得到補充。落水峽礦床礦體雖小,但主要是ⅰ類礦石,是深部巖漿房拆離作用滲入高位巖漿房(礦漿室)形成的高硫化物液相的結果,這種可能性只有大規模巖漿作用才能提供。推測這次大規模巖漿活動可能與金川指示的大規模巖漿活動是同壹事件的表現。