构造地球化学找矿方法及其应用

陈航华

（广东省有色金属地质局九四〇队，广东 清远 511520）

构造地球化学法是一种将地球化学和构造地质相结合的找矿新方法，同时研究地质构造组成和地质化学元素活化迁移及其运动内在规律。此方法的广泛应用，相对于传统地球化学找矿，在很大程度上降低了工作难度，缩减了工作时间。只需在实际找矿工作前做好地质勘查数据的分析，便能精确、快速的定位矿区，避免广工人员增加额外的工作量。

1 构造地球化学找矿方法原理及流程

1.1 构造地球化学找矿依据

人类长期以来对天文的研究显示，地球总是处于自转和公转的运动过程中，因此地质结构也在地球复杂的运动中不断发展演化。从空间上看，构造运动并非绝对平衡，每个区域的构造变形都存在一定差异。

通常情况下，强构造变形区域，地球化学异常现象增强，理论上说，成矿几率也随之增大。构造运动推动岩石圈岩块产生机械形变，促使岩石圈物质定向迁移，最后导致地球化学场伴随着构造应力发生改变[1]。由于多旋回构造运动说，在时间上一个巨旋回之内有多旋回发展，构造应力与地球化学场根据构造变形性质与强度不断变化而同步改变。运动保持从原有平衡过渡至另一种平衡，从而形成“构造作用-物质运动-成矿旋回”的演化模式，持续推进岩石圈的发展。

由构造运动原理可知，构造性质转变的时间内便是最有利于成矿的时期。在多期构造活动的叠加下岩石更加容易破碎和被渗透，岩石圈内物质得到重组。构造地球化学找矿方法实际上是在构造地球化学系统思想的基础上，通过前期对地质构造运动和地球化学场异常区域的理论数据分析，锁定成矿可能性较大的地区，进行后续实地矿产勘查工作。

1.2 构造地球化学找矿方法工作原理

概括来说，构造地球化学找矿方法工作原理是根据地球化学的行径，观察分析化学元素在地质构造运动中的变化、分布、移动规律，追踪矿产的踪迹。具体遵循一下原理：

（1）定位找矿靶区。利用现代化技术，如TM、ETM+图像来提取地矿线性，收集矿区环形构造和矿化蚀变数据。另外，也可采用Quick-Bird-2高分辨率卫星遥感图像等更加精细的技术对矿区构造的细节进行探测。

（2）分析构造应力场。确定找矿工作区域后，需要对构造应力场进行专题研究。采用数学和物理模拟实验，例如地质反演、地岩变形模拟等，针对成矿区域的构造变形进行分析，探索其内在运动规律，预测成矿物质的迁移方向和空间变化。

（3）确定构造元素。在已知矿产区域及其构造原理的基础上，通过多方面影响因素分析，可以确定矿床指示元素。再采用一系列数学统计方法，辨析岩石种类，从而确定矿床的元素组成类型。

（4）结合实际，综合利用。实际开展找矿工作时，除了提前做好信息采集工作和充足的理论数据分析，也需要结合现场地质情况，灵活应用现代技术方法辅助现场作业人员，完成找矿工作。

（5）圈定分析异常。通过对物理和数学原理关系式计算，可以得出与矿质元素相联系的因子得分，即变量，由此圈定构造地球化学异常区域。同时，结合具体蚀变情况，观察构造地球化学异常空间变化分布、变化强度、变化范围大小等，对观察现象进行科学解释并定位预测隐伏矿体。

1.3 构造地球化学找矿工作技术流程

利用构造地球化学方法找矿工作的技术流程如下：首先根据技术获取的矿区构造特征，选择合适的控矿模式，并绘制构造地球化学特征的精细图。此步操作是利用构造地球化学法找矿的关键，准确的填图有助于后续数据分析及模拟试验的开展。接着，按照构造地球化学异常动态建立数学、物理模型，反复进行模拟试验、地质反演，从而定位最有利的找矿靶区。最后结合实地勘测验证，完成找矿工作。

2 构造地球化学找矿的发展意义

（1）有效预测地质构造类型。构造地球化学可以通过对地球化学异常带分布和地质元素种类分析，准确预测出矿区内部各种构造类型。

（2）明确矿区构造的含矿性。矿区地质构造运动方式千变万化，元素的组合随构造运动而改变。分散富集元素组合，不仅与构造运动生成方式相联系，还与矿山的含矿量息息相关。

（3）异常圈定和解释。利用与矿质元素相联系的因子得分（变量）圈定构造地球化学的异常区域。再观测构造地球化学异常带的分布大小、形态，检测其运动强度，研究矿床蚀变特征，解释并定位隐伏矿体。

3 构造化学找矿方法及特点

（1）利用计算机圈定采样区域。构造地球化学找矿方法对于传统找矿方法是一项重要的技术革新。应用计算机网络进行多元分析确定矿质元素后，使用特定软件绘制矿化因子得分趋势图和地球化学精细填图。形成图形后，能够更形象的展现矿床结构，再对圈定重点采样区域。这样一来，基本可以消除因未知而产生的多余采样工作。

（2）采样针对性强。构造地球化学找矿工作的采样，相对于传统方法可控性更强。以往常常采用固定网格定位化学异常带，坐标往往存在一定误差。构造地球化学法找矿，矿区内部构造和样品空间距离可视化，能够更加精确地定位。为保障样品数据充分被利用，可在重要控制地段加密取样。在岩石断裂带周围采用多点组合取样，增强采样的针对性，防止漏采、漏测。

4 构造地球化学找矿的实际应用

（1）构造地球化学应用研究。①地质构造地球化学研究。从宏观上，划分地质成矿化学区域，以各区域指示元素为基础，勘测元素分布形态。另外结合不同区域的地质特征和构造运动生成条件，进一步的演化试验，归纳出各区域成矿规律。②矿床构造地球化学研究。判断已知矿床的类型、级别和蚀变行迹，从而圈定化学异常区域。分析单变量和变量组数据，结合矿床构造应力场的作用，进行动态计算，定位出新的找矿靶区。③小型及微构造地球化学研究。统筹研究大地构造地球化学的过程，实际上是对若干个小型和微构造地球化学变化过程。从宏观缩小至区域微观角度，探索成矿原因及成矿最佳条件，从而确定找矿方向。从以往的矿产勘查经验中可以得出，岩石压溶影响着矿物质的形成。④构造地球化学找矿方法研究。测量地球化学的氡、汞、氢核酸、氧气、氩气、氮气和甲烷等元素在重要构造变化带的含量，对其中异常数值进行动态分析，绘制变化趋势图。

（2）构造地球化学实践应用。下文以云南某矿区为例，研究利用构造地球化学找矿方法定位隐伏矿体的实践应用。

①云南某矿山地质构造。云南某矿山地质构造简图如图1所示，矿区在区域构造上位于隐伏深断裂带北东、南北构造带的复合部位。是绝佳的成矿区域，其中最主要的成地层为下石炭系，内部为粉色或米白色晶体夹杂灰岩。矿区内有多处矿山和厂坡的断裂构造，元素具有极强的活性因素，利于成矿。矿体构造研究目标垂直深度约1.3km，矿山斜长约0.72km，厚度不均。分别分布在中层和上层的断裂带处，整体观察矿产走与地层平行。②具体找矿实践。首先根据所探测到矿床的构造地球化学特性，确定研究区域的基本地质类型。探索构造运动过程中，元素分散富集的基本规律，联系矿物质的重组运动，预测隐伏矿体的大致区域。再进一步对矿化变量组合进行利用计算机多元化计算解析，绘制构造地球化学异常图，如图2所示。

图1 云南某矿山铜矿区域地质图

图2 云南某矿山银铅矿区外围1571中段构造地球化学异常图

以此锁定深处隐伏矿体的头晕及尾晕，获得更加精确地矿区定位。从计算机绘制的断裂构造地球化学填图显示具有代表性的断裂带处进行多点分组采样。从不同的方向、不同种类的岩石构造中各取样2kg～3kg，研磨处理后进行试验分析。采用ELEMENT型高分辨率等离子质谱仪检测，以BBS-1633为质控标准，最终检测出的元素含量与标准值相比，均在可控范围内，满足采样要求。分析应力分布场，可以得出线性间的强矿化带为88-100，此区存在有利的控矿构造，发育NE向层间断裂和NW向断裂。

5 结语

综上所述，在我国科技不断创新的背景下，矿区勘查的方法也不断更新。技术我国对构造地球化学找矿方法得到研究还未到炉火纯青的地步，但从现实角度而言，对比传统土壤地球化学找矿方法，已经有了突飞猛进的改善。目前，还需我国科研工作人员及地质工作者对其深入研究，将构造地球化学融入实际矿产开采工作中，发挥出最大价值。