地质力学矿田构造研究思路_步骤与实践_陈正乐

自 然 杂 志 第３４卷第４期
专题综述
２．１ 成矿建造与区域控矿构造背景分析
２．４ 显微构造及岩组学
从大地构造的背景分析 入 手，分 析 区 域 大 地 构 造 背 景对区域成矿的控制作用，特 别 是 区 域 构 造 背 景 对 区 域 建 造 的 控 制 作 用，确 认 研 究 区 所 处 的 全 球 成 矿 域、成 矿 带 的 位 置 ，进 而 探 讨 不 同 成 矿 域 、成 矿 带 的 专 属 性 。
１ 研究思路
地质力学矿田构造的主要研究思路是将构造研究 · ２０８ ·
与矿床成 因 研 究 相 结 合 。 ［２，４－７］ 在 研 究 矿 田 构 造 的 基 础 上，研 究 成 矿 构 造 体 系 的 控 矿 作 用，强 调 构 造 控 矿 的 重 要 性，但 是 并 不 认 为 构 造 是 唯 一 的 控 矿 因 素，需 要 其 他 成 矿 要 素 的 结 合 （包 括 成 矿 物 质、成 矿 流 体、成 矿 能 量、 成矿空间 等 ），它 是 对 矿 床 成 因 的 整 体 研 究。 由 于 在 区 域 成 矿 过 程 中，在 具 备 成 矿 物 质 的 前 提 条 件 下，构 造 和 流体是相互作用的一对基本 控 矿 要 素，因 此 只 有 将 构 造 研究与成矿物质研究（流体）过 程 相 结 合，才 能 有 助 于 全 面 认 识 矿 床 成 因 和 成 矿 规 律 ，进 而 开 展 找 矿 预 测 。
地质力学矿田构造强调构造活动贯穿成矿系统的 全 过 程，认 为 构 造 是 控 制 矿 床 形 成 和 分 布 的 基 本 因 素， 包括构造控制的成矿背景。构造是成矿流体的动力驱 动，其 为 成 矿 流 体 提 供 矿 液 流 动 通 道，并 为 矿 体 就 位 提 供空间。构造活动的性质是 成 矿 的 阶 段 性 和 分 带、分 类 的重要条件。 构 造 可 以 成 岩，也 可 以 直 接 成 矿，构 造 控 制了成矿后的矿体就位 、迁移过程 。 ［２４］ 强调 在 构 造 动 力 作用 下，研 究 成 矿 流 体 的 来 源—运 移—聚 集—成 矿 过 程，研 究 动 力 成 岩 成 矿 和 动 力 驱 动 流 体 成 矿 过 程，探 讨 隐伏矿产的定位预测。
地质力学矿田构造是区域成矿规律研究和找矿预 测的重 要 基 础，直 接 服 务 于 国 民 经 济 建 设，先 后 在 石 油［９］、铀 矿［１０］、铬 铁 矿［１１］、金 刚 石 矿［１２］、钨 矿［３］、富 铁 矿［１４］、镍 矿 、金 矿 和 ［１５－１８］ 多 金 属 矿 等 ［１９－２３］ 矿 产 的 研 究 、寻 找和开发上取得了令人瞩目的成果。在找矿应用的同 时，也不断地实现地质力学矿田构造的理论创新 。 ［２４－３３］
（１）利 用 电 子 显 微 镜 、偏 关 显 微 镜 、透 射 电 镜 等 ，开 展 构 造 岩 鉴 定 ，分 析 岩 石 的 微 观 变 形 特 征 ，探 讨 岩 石 的 形 变 和相变信 息，提 取 动 力 成 岩 成 矿 信 息；同 时 开 展 矿 石 结 构、构造、矿相学研究，分析矿石的赋存状态 ； ［１０，２９，３１－３３］
地质力学矿田构造是应用地质力学理论和方法研 究各类构造对矿田、矿床及 与 成 矿 有 关 的 岩 层、岩 体、脉 体的形成、改造、分布 的 控 制 规 律 和 内 在 作 用 机 理［４］，研 究各种地质构造和变形作用 对 矿 床、矿 体 的 形 成 和 分 布 的控制和改 造 作 用，包 括 控 制 矿 体 形 态、产 状、结 构、规 模的各种地质构造因素，重点 研 究 成 矿 诸 因 素 中 的 构 造 作用与成矿物质积聚的相互 关 系，进 而 全 面 深 入 地 认 识 成矿作用机理 ，并以此进行隐伏矿床 、矿体的预测 。 ［５－６］
（２）利用 Ｘ 光岩 组、ＥＢＳＤ（电 子 背 散 射 衍 射 ）、费 氏 台、岩 石 的 磁 组 构 等 技 术，分 析 岩 石 微 观 变 形 的 温 压 条 件，确 定 岩 石 的 变 形 特 征，进 而 定 性 地 恢 复 应 力 作 用 的 方式与方向，探讨宏观与微观变形的耦合特征 。 ［３９］
２．２ 控矿构造解析
控矿构造解析是矿田构 造 研 究 的 重 要 内 容 ，也 是 矿 田构造研究的重要基础 。叶天竺研究员 在 ［３７］ “国 家 危 机 矿山接替资源 找 矿 的 成 矿 规 律 总 结 研 究 ”中，根 据 控 矿 构 造 类 型，提 出 成 矿 构 造 系 统 的 概 念，将 成 矿 构 造 体 系 分为沉积构造系统、火山构 造 系 统、侵 入 构 造 系 统、断 裂 构 造 系 统 、褶 皱 构 造 系 统 和 复 合 构 造 系 统 。
在室内，需要开展矿田范 围 内 典 型 地 质 体 岩 石 力 学 性质的测试分析，确定区域成 矿 构 造 应 力 场 模 拟 时 边 界 条件及其不同地质体的岩石 力 学 参 数，划 分 地 址 单 元 和 模拟单元，开 展 室 内 构 造 应 力 场 的 模 拟 分 析。 目 前，构 造 应 力 场 的 模 拟 方 法 包 括：有 限 元 数 值 模 拟，光 弹 物 理 模 拟 等 。 ［２３］
２．６ 同位素地球化学
开展矿石、围 岩 的 温 度 同 位 素 测 试 分 析，利 用 同 位 素示踪技术，追踪成矿物 质 来 源。 选 取 合 适 的 矿 物 和 适 当的 测 年 技 术，开 展 同 位 素 测 年 分 析，推 测 成 矿 时 代 。 ［２２，２５］
２．７ 构造应力场分析和模拟
在野外，通过区域和矿 区 的 构 造 分 析，结 合 节 理、擦 痕等测量，确 定 区 域 的 应 力 作 用 方 向；运 用 Ｓ－Ｃ 面 理 构 造、云母鱼、碎 斑 系、书 斜 式 构 造、压 力 影、不 对 称 褶 皱、 眼 球 构 造 和 扭 折 等 判 断 运 动 指 向；根 据 节 理、擦 痕 的 切 割 关 系，结 合 地 质 体 的 年 代 测 定，判 断 应 力 作 用 的 先 后 期次和时 代；运 用 位 错 密 度、亚 颗 粒、动 态 重 结 晶 等 方 法，推 算 应 力 作 用 的 大 小；选 取 合 适 的 矿 区、地 质 体 （如 近等轴晶粒集合体与等轴晶 系 矿 物 轴 比 、氧 化 还 原 斑 组 构面理交角等）和有效的方法（如 Ｆｒｙ法、Ｓ－Ｃ 法 等）开 展 应变测量，确定 构 造 变 形 强 度 （应 变 量 和 变 形 量 ），进 而 划分区域应力作用的期次和 阶 段，分 析 区 域 应 力 与 成 矿 作 用 之 间 的 联 系 。 ［２２－２３，３９］
简要介绍了地质力学矿田构造研究的基本思路 、步骤和方法，总结了构造体系控矿规律特 征，并 以 江 西 相 山 铀 矿 为例，简述了矿田构造研究的基本过程，旨在为隐伏矿产找矿预测提供理论指导 。
矿田构造是指在矿田范围内控制矿床形成和分布 的 地 质 构 造 因 素 及 其 组 合 和 叠 加、改 造 关 系 的 总 和，它 既包括构造形迹和岩石的组 构 特 征，又 包 括 构 造 力 对 成 矿地 球 化 学 和 物 理 化 学 过 程 的 影 响 机 制 和 发 展 历 史 。 ［１－３］
在研究控矿构造时，要充 分 利 用 现 代 构 造 地 质 学 的 研 究 内 容，对 矿 田 范 围 内 的 控 矿 构 造 开 展 详 细 的 研 究。 需要在时间上区分成矿前 、成矿期、成矿 后 构 造［３８］，分 析 控 矿 构 造 空 间 展 布 特 征，判 断 控 矿 构 造 的 力 学 性 质、活 动 期 次 和 运 动 方 式，推 测 控 矿 构 造 的 活 动 强 度、构 造 岩 的组成特征及其物质成分，尽 可 能 获 得 三 维 空 间 的 控 矿 构造信息。分 析 成 岩 构 造 与 成 矿 构 造、控 矿 构 造 之 间， 不同尺度控矿构造与上一级 构 造 之 间 的 关 系 ，进 而 进 行 控 矿 构 造 的 分 期 和 配 套，并 分 析 控 矿 构 造 组 合 特 征；在 必要时，还需要开展矿田地质 构 造 填 图 或 者 构 造 岩 相 填 图 。 ［２６］
２ 地质力学矿田构造隐伏矿产找矿预 测研究方法与步骤
地质力学矿田构造研究 步 骤 就 是：在 区 域 成 矿 背 景 研究的基础上，开展矿田构 造、构 造 地 球 化 学、矿 田 构 造 应力场、构 造 流 体 动 力 学 研 究。 综 合 提 取 各 种 成 矿 因 素，进行区域构 造 应 力 场 的 模 拟 分 析，总 结 区 域 （矿 区 ） 成 矿 规 律，确 定 找 矿 标 志，构 建 构 造 控 矿 模 式 和 找 矿 模 型（从单个控矿模型到区域 控 矿 模 型），从 而 开 展 隐 伏 矿 产 找 矿 预 测 。 ［１－２，８，３３］
２．５ 构造地球化学
开展岩石、矿 物 的 地 球 化 学 分 析，探 讨 构 造 对 成 矿 元 素 的 迁 移 、聚 集 过 程 的 控 制 作 用 。 ［４３，４８－４９，６５］
利用包裹体、典型的蚀变 矿 物 开 展 成 矿 的 温 压 条 件 的测试分析，确定 成 矿 的 物 理 （温 度 压 力 ），化 学 （氧 逸 度、Ｐｈ，Ｅｈ值等）条 件，研 究 流 体 的 性 质 及 其 演 变 过 程， 分 析 成 矿 动 力 学 过 程 。 ［４３，４８－４９，６６］
Ｒｅｖｉｅｗ Ａｒｔｉｃｌｅ
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．０２５３－９６０８．２０１２．０３．００４
Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｎａｔｕｒｅ Ｖｏｌ．３４ Ｎｏ．４
地质力学矿田构造研究思路、步骤与实践＊
陈正乐① 陈柏林②
①②研究员，中国地质科学院地质力学研究所，北京 １０００８１ ＊ 国 家 自 然 科 学 基 金 项 目 （４１０７２０７１） 关键词 地质力学 矿田构造 研究思路 实践
地质力学矿田构造是秉承李四光教授的地质力学 理 论 和 方 法，以 国 家 需 求 为 目 标，直 接 服 务 于 地 质 找 矿 工作，是在力学和构造分析基 础 上 探 讨 国 家 紧 缺 战 略 性 矿产的赋 存 规 律，进 而 指 导 国 家 矿 产 资 源 的 寻 找 和 勘 查 。 ［５－８］ 目前其 研 究 领 域 涵 盖 成 矿 带 资 源 潜 力 调 查 、区 域找矿方向及预测、找矿靶 区 评 价、矿 区 外 围、深 部 找 矿 及矿体定位预测等不同尺度的地质找矿工作。
２．３ 物化探及遥感技术的应用
（１）分析 已 有 的 磁 法、电 法 和 地 震 探 测 技 术 等 物 探 结果，可以直接应用于找矿工作 ； ［３７］
（２）结合已有的化探分 析 结 果ห้องสมุดไป่ตู้筛 选 成 矿 异 常 区，为 找 矿 提 供 靶 区 ； ［３７］
（３）利用 遥 感 合 成 图 像 分 析，不 仅 可 以 通 过 线 型 构 造 解 译、分 析 矿 区 的 断 裂 体 系，快 速 建 立 矿 田 的 控 矿 格 架，同 时 通 过 ＥＴＭ，ＳＰＯＴ 和 Ａｓｔｅｒ等 多 光 谱 合 成 和 指 数 衍 射，可 以 提 取 矿 化 蚀 变 信 息，为 区 域 找 矿 提 供 新 的 靶 区 。 ［３９］
对全球性成 矿 域，如 中 亚 成 矿 域、环 太 平 洋 成 矿 域 和 特 提 斯 成 矿 域，需 要 研 究 全 球 成 矿 构 造，进 行 全 球 成 矿 分 析［３４］；区 域 成 矿 预 测 和 资 源 潜 力 评 价 ，则 需 要 开 展 区域成矿构造体系研究。注重于不同成矿构造体系的 联合、复合作用 研 究 ，及 其 对 不 同 矿 产 的 控 制 作 用 ； ［４，３５］ 运 用 不 同 成 矿 域、成 矿 区 带 的 成 矿 专 属 性，探 讨 研 究 区 的 成 矿 作 用 特 征 。 ［３４，３６］