簡介,礦田構造的研究歷史,第一個階段,第二個階段,第三個階段,礦田構造的研究內容,岩石的物理-力學性質,各種控礦構造類型,控礦構造體系和構造分帶性,控礦構造的發生髮展歷史,礦液運移和沉積成礦界面構造,成礦構造圈閉的地質背景和物理化學條件,不同成因類型礦床的控礦構造條件,區域構造、礦田構造和礦床構造的關係,構造控礦特徵指導下的找礦規律,礦田構造研究現狀與問題,構造成礦、構造和建造、構造和地球化學,構造體系和成礦系列的同步控礦成礦問題,區域成礦和礦床模式轉變為礦田構造找礦方法,礦田構造與找礦的發展問題,構造地質學發展和套用研究,礦田構造成礦系列研究,礦田構造岩相成礦規律研究,構造岩相、構造地球化學和構造物理化學研究,
簡介
礦田構造是指在礦田範圍內,控制礦床的形成和分布的地質
構造因素的總和。礦床構造是指決定礦體在礦床中的分布規律和礦體形態、產狀特徵的地質構造因素的總和。如果說研究成礦大地構造有助於認識大區域內礦床的形成和分布規律,對找礦有重要意義,那么研究礦田礦床構造則可掌握控制礦床和礦體形成、改造、產狀、分布的地質構造因素,對於詳查、勘探和採礦有重要的意義。
構造是控制礦床形成和分布的重要因素,歷來受到找礦勘探者和礦山地質工作者的廣泛重視。近年來,隨著對典型礦床的深入研究、深部找礦工作的開展和成礦理論的探討,礦田構造研究工作有了較大的進展,形成了一些新的研究方向,開闢了一系列新的研究內容和方法。礦田構造學正逐步成為礦床學和構造地質學之間的一門分支學科,對研究成礦理論和解決礦產勘探工作中的實際問題發揮出日益重要的作用。近年來,隨著板塊構造理論的發展和礦床學研究的深入,依據區域成礦規律和礦床模式指導找礦取得了巨大的進展,而相應的礦田構造理論和實踐卻比較薄弱,亟待加強,深入開展礦田構造領域相關問題的研究顯得尤為迫切。
礦田構造的研究歷史
古代礦工們早就從實踐中認識到構造對礦體形態和產狀的控制作用,並學會利用一些明顯的構造跡象(斷層、裂隙、破碎帶、接觸帶等)作為探礦的標誌。但是,現代的礦田構造研究是隨著採礦事業的發展和地質科學的進步,從20世紀初期才開始的。翟裕生對礦田構造研究進行了歸納,提出該研究領域大體上經歷了3個發展階段。
第一個階段
20世紀前半葉,礦田構造的研究內容著重於單個構造要素對成礦的控制,如褶皺控礦、斷裂控礦、裂隙控礦、侵入體接觸帶控礦等,著重研究構造對礦體形狀、產狀和空間分布的影響。這些研究基本是描述性和實測性的,在此基礎上也探討了裂隙多次張開所引起的礦脈生成的多階段性,圍岩性質對構造、礦化類型的影響,礦化與岩牆的關係等,並提出了成礦前、成礦期和成礦後構造等概念,分別研討了其控礦作用。
前蘇聯學者開展了較為系統的礦田構造研究工作。早在20世紀30年代就確定了該學科的方向,並先後在高等學校中開設了礦田構造課程,劃分了礦田、礦床構造的成因類型,為礦田構造這個方向的研究工作打下了一定的基礎。同一時期美國的一些地質學家也發表了關於構造與礦床的關係的專著。這些研究工作主要是針對內生礦床的,煤田地質構造和油田構造因其特殊性而屬於專門的研究範疇。
第二個階段
第二次世界大戰後,隨著經濟的恢復和發展,對礦產的需求量與日俱增,人們進一步認識到研究礦床學包括礦田構造的必要性。大約從20世紀50年代起,礦田構造研究工作廣泛深入地開展起來。前蘇聯在內生金屬礦田和礦床構造的研究方面長期處於世界先進行列。這個階段的主要特點是:在研究單個構造要素控礦的基礎上,注意研究構造體系或構造組合的控岩控礦作用,注意研究礦田構造與區域構造的相互關係,以便在更廣闊的範圍內研究礦床形成的地質構造背景。前蘇聯學者在20世紀50~60年代,曾對礦田構造與區域構造的關係、礦床的時空分布與不同成因構造類型的關係、礦田和礦床地質製圖的專門方法、特殊類型礦田構造4個方面進行了較為全面的研究工作。在此階段,歐美一些國家相繼開展了對礦田構造的綜合研究,他們用力學原理分析構造成因,進行模擬實驗,以查明構造的形成機理及其對礦化的控制作用。在礦田構造與區域構造方面,地質力學中關於構造體系控岩控礦的研究曾起到明顯的推動和促進作用。
第三個階段
從20世紀70年代以來,人們在實踐中認識到,要找尋隱伏礦床,只研究構造要素和構造體系已經不夠了。因為單就構造本身而言,很多構造條件,如斷裂的分支和交叉部位,背斜傾伏端,不同構造體系的複合部位等,都是有利成礦的。但是並不是上述的每種構造條件都能成礦。找礦結果表明,真正含礦的構造只占全部構造形跡很小的一部分。因此,在研究工作中要把成礦的物質條件和構造條件結合起來,即將構造和礦床成因、構造應力場與地球化學場、成岩成礦過程中物質的遷移和聚集、構造應力場的形成演化歷史結合起來進行研究,以便深入探索構造活動與成礦作用之間的內在聯繫,深入認識礦床的形成環境和形成機理。
上述3個階段的劃分是大體的,是由淺入深、由局部到全局的,是由單個構造控礦—構造體系控礦—成礦物質和成礦構造的結合研究。當前,礦田構造研究工作已經進入到這3個基本方面密切結合、平行前進的階段。單個構造和構造體系的成礦機理仍在深入研究的過程中,新的控礦構造類型和構造體系形式也時有發現,構造地球化學等研究方向正在努力開拓。在礦田構造的含義中,既包括構造形跡和岩石組構特徵,又包括控礦構造的形成機制和發展歷史。近一時期,對控礦構造這一概念的理解也較為廣泛,除了變形構造外,還注意到岩漿成因構造、沉積成因構造和變質成因構造對成礦的控制作用。礦田構造的概念開始被理解為決定礦床空間分布、礦床形態和影響礦化聚集的地質構造因素的總和,因此一般也稱為礦田地質構造。
礦田構造的研究內容
前蘇聯學者認為,研究礦床成因應採用綜合的手段,但最為重要的是礦田和礦床構造研究。因為構造對礦床的形成往往起著主要的控制作用,構造的形成和演化控制著礦床的形成機制和礦產的分布規律。只有詳細地查明礦床構造的特徵,才能查明礦化富集的條件,恢復地質事件發生的次序,確定礦石堆積的時間和礦體產出的位置。
必須清楚地認識到,礦田構造僅僅是礦田地質的一個方面,對它的研究不可能完全滿足礦田成礦理論和找礦目標的要求。李四光認為,“地殼中礦產的分布是受著雙重控制的: 其一,是成礦的物質條件;其二,是成礦的構造條件。由於成礦物質的遷移、聚集和分布受著後者的制約,所以事實上礦產的分布主要是受構造體系控制的”。中國學者曾廣泛研究了不同時期構造體系的發生、發展、複合、轉變和它們與沉積、建造、火成活動、變質作用、有關的成礦作用的關係,進行煤、石油和某些金屬礦產的預測,取得了較好的成果。
礦田構造學套用構造地質學、礦床學的原理和方法來研究構造與成礦的關係。其基本任務是查明礦田、礦床形成和改造的地質構造條件,以利於認識礦床分布的規律。主要研究內容包括:岩石的物理-力學性質、各種控礦構造類型、控礦構造體系和構造分帶性、控礦構造的發展階段、礦液流向和運礦構造、礦石堆積的構造圈閉條件、各類礦床的控礦構造條件、礦床構造特徵與區域構造的關係等。
岩石的物理-力學性質
研究岩石力學性質對岩石變形和礦化分布的影響,含礦圍岩的某些性質(如硬度、彈性、塑性、脆性、孔隙度、滲透性等)對礦液運移、礦化分布的直接和間接影響。研究同一種岩石在不同深度和不同應力條件下物理-力學性質的差異變化及其對成礦的影響。
各種控礦構造類型
主要研究變形構造,如褶皺、斷裂、裂隙構造等。詳細劃分褶皺構造的成因和形態類型,系統研究其控礦的有利部位,如褶皺轉折端、傾伏端、背斜軸部虛脫、翼部滑動裂開構造等對成礦的控制作用。大量實際資料表明,褶皺構造與各種序次的斷裂裂隙相配合,才能控制礦石的堆積條件和礦體的形態特點。
斷裂裂隙構造是控制內生金屬礦床最重要的構造類型。對於斷裂的規模、產狀、序次、發展歷史和不同級別的伴生情況曾做過大量的研究工作,並特別注意到斷裂內部結構的變化及其對礦化的影響,如斷裂的相對張開部分和相對壓緊部分對礦化分布的不同作用。也查明了深斷裂對決定礦田和礦床空間分布位置的重要性。
地質學的線性構造除了指斷層之外,還應該包括地殼內一種很深、很寬的脆弱線性延伸的構造帶。它經常是隱蔽的,也反覆活動,且常具有大區域甚至貫穿整個大陸的規模。一般認為,線性構造的交切或分支地段所構成的很深的脆弱帶,是深部成礦物質向地殼淺部運動的重要通路。
環狀構造是堅硬地塊中常見的一種構造類型,它們在衛星影像上表現得比較明顯。與環狀構造有關的礦床主要是中心型岩漿岩體內的礦床,如岩漿銅鎳礦床、內生碳酸岩中的磷-鈮-稀土礦床、某些矽卡岩和熱液礦床。在加拿大魁北克地區,產自基性—超基性岩體中的17個銅鎳礦床有13個與環狀構造有關。
控礦構造體系和構造分帶性
構造體系由於規模大小不同,影響地殼的深度不同,對礦產的分布也有不同的控制意義。廣大地質工作者在普查勘探礦床的實踐中,運用構造體系的概念,研究構造對礦產分布的控制,逐步總結出構造體系多級控礦、構造體系複合控礦、構造體系不同部位控礦、扭動構造影響流體礦產遷移集中等規律性。運用這些規律,在礦產預測工作中已經取得一定效果,並正在實踐中進一步經受檢驗和提高。
構造分帶性表現為不同構造要素在空間上和時間上有規律地分布。這些構造要素包括斷裂、裂隙、褶皺、蝕變帶、斷裂內部結構、岩石物理-力學性質等。研究礦床和礦田構造的分帶性對於認識礦化空間分布規律很有意義,是一個重要的研究方向。近年來,由於礦山開採、深鑽和物探工作的進展,有關深部礦化與構造關係的資料日益增多,使開展相關綜合研究工作成為可能。
控礦構造的發生髮展歷史
一般把礦床構造發展的漫長歷史分為3個階段,即成礦前、成礦期和成礦後構造。在成礦構造中,對於內生礦床分布有重要作用的是斷裂構造,對它們發生、發展歷史的研究也比較詳細。曾慶豐將成礦裂隙的發展過程分為成生、張開填充和破壞3個階段。其中前2個階段與成礦關係密切有關。這2個階段常交替出現,多次活動,即具有脈動性。成礦構造的脈動性是造成成礦作用脈動性的基本控制因素,在很多熱液礦床中表現得很明顯。
礦液運移和沉積成礦界面構造
為了剖析礦液運移的原始通路,一般根據構造在礦液流動和堆積中所起的作用,將構造要素劃分為導礦構造和儲礦構造。導礦構造是引導礦液進入礦床範圍的通道。儲礦構造是包含礦體,決定其形態、產狀和內部結構特點的構造。有的學者還劃出一種配礦構造,表示介於導礦構造和儲礦構造之間並將二者聯繫起來的構造要素。但在實際工作中,導礦構造與配礦構造常不易區分,在有些情況下二者甚至是一致的,如某些斷裂裂隙、不整合面等。成礦構造岩相界面帶是有利的礦體形成部位,要研究礦液在界面構造沉積成礦的問題。
礦液自深部上升時,由於溫度、壓力逐漸降低和充填交代作用的不斷進行,其成分也在不斷變化。因此,沿著礦液通道由下而上,由成礦界面中心向兩側,產生的蝕變礦化類型和有關的元素含量、組合情況也在不斷變化。但是,成礦作用常常是脈動的(多階段的),有時也有疊加和再造作用。在這種情況下,研究礦液流向就更為複雜,更要謹慎。
成礦構造圈閉的地質背景和物理化學條件
構造圈閉的空間形態是多種多樣的,這種形態又直接影響礦體的形態和產狀。在單一的巨大的圈閉空間中,易形成大型的完整的礦體,如斷裂接觸帶構造中的鐵礦體。在眾多密集的斷裂裂隙中易形成彼此平行產出的礦體群。在高滲透性塊狀岩體的穹隆部位的網脈帶中,則易形成面型浸染狀礦化蝕變帶,且礦化比較均勻。在斷裂、網脈裂隙、高滲透岩石等多種因素組成的圈閉系統中,則形成產狀複雜的不均勻的礦化帶或礦體。
構造圈閉是促成礦石堆積的最重要的外部條件,它影響著成礦基本物理化學參數(p、T、C、pH、Eh等)的變化,也影響成礦作用過程,影響礦床的成因特徵。因此,構造圈閉的分布、力學性質和形成時的地球化學、物理化學過程是礦田構造研究的基本內容。
不同成因類型礦床的控礦構造條件
研究各種不同成因類型礦床的構造控礦條件和構造類型,是礦田構造研究的經常性工作。礦床類型的劃分既取決於成礦作用方式,也取決於成礦的地質構造條件。因此,研究各種不同類型礦床的構造條件和發展歷史,有助於深入認識各種礦化作用機制、查明礦床成因、闡明不同類型礦床的分布規律,指導找礦方向。
總地來說,礦床成因複雜,礦質多源,成礦環境和成礦方式多樣,因而成礦構造也是五花八門的。不能只注意脈狀礦床構造,忽視層控礦床構造;也不能只注意後生礦床構造,忽視同生礦床構造;更不能走向與上述情況相反的另一極端。必須具體情況具體分析,把控礦構造研究和礦床成因分析緊密地結合起來,深入解釋構造控礦的奧秘。
區域構造、礦田構造和礦床構造的關係
礦田、礦床構造是區域構造的一部分,它明顯受到區域構造發展過程的控制。因此,在研究礦田構造時,一定要注意研究礦田所在地區的區域構造背景,研究礦田、礦床與周圍地質構造環境的空間聯繫和時間聯繫,以便全面地認識礦床的時空分布規律。這種點面結合、局部和全部相結合的研究方法是礦田構造研究的重要原則之一。
研究礦田、礦床構造與區域構造的關係一般從以下幾個方面著手: ①研究區域構造和控制礦田的構造位置; ②研究不同構造層中的控礦構造特點;③注意貫通性斷裂對於礦田的制約作用,研究多層次控礦規律; ④研究區域礦化深度、礦田不同構造賦礦深部的變化和礦床礦脈的垂直分帶。
構造控礦特徵指導下的找礦規律
礦田構造研究為查明成礦規律服務,可以指導成礦預測和找礦方向。在地質力學方法研究和礦田構造研究方面,可以歸納控制礦化分布的某些規律,特別是構造控礦在空間、時間、機制3個方面的研究,可以提高找礦預測的水平,具有重要的適用價值,需要繼續深入研究。
(1)結構面和界面找礦
內生礦床中以充填方式形成的礦體就位時需要合適的流體運移通道和礦石堆積空間,交代成因的礦體則要有氣液流體沉積場所。這些空間和場所通常是具有一定寬度的物理面(結構面)。結構面和岩體變化的物理空間,往往是岩石力學性質和化學性質變化的區段,它們控制礦體的形態、產狀、規模和礦石組構,甚至礦石成分的分布,是主要的找礦目標。
(2)區域大構造的次級序構造部位找礦
與成礦有關的區域構造帶或主幹斷裂,並不直接容礦,而是由其旁側次級和低序次的構造容礦。主構造旁側的構造可以是低序次構造或先期構造,也可以是同期構造,如有的逆斷層上盤發育與其近直交的另一組裂隙,而下盤則發育與其平行的同組裂隙。在層控礦床中,同生斷層、噴流通道旁側才是礦體賦存的場所。
(3)根據構造分帶性找礦
構造分帶性、斷裂分帶性常見有垂直分帶和水平分帶,脈型礦床的“多層樓”式構造控礦就是這種實例。水平分帶主要是構造應力作用相對向兩側逐漸衰減所導致的,常表現為構造發育程度、動力變質作用強度、構造岩類型等具雙側對稱或不對稱分帶;當斷裂遷就不同地質體接觸面時,可出現單側分帶。構造地球化學研究表明,斷裂的分帶性控制化學元素呈帶狀分布,從而可形成構造對稱性控礦。
(4)構造成礦深度推斷和深部找礦
構造的層次性也是垂直分帶的表現。可以從較大的垂直尺度上來討論成礦深度,研究層次性控礦問題。由於構造發育深度不同,溫壓條件有明顯差別,成礦物質來源就可能不同。在同一成礦區,上下層次可以賦存不同類型的礦床或礦體。因此,淺部礦體找完了,不能輕易否定深部沒有同礦種的其它類型的礦休或其它礦種的礦床。例如,爆發岩筒上部是角礫狀礦石組成的礦體,下部有可能還有管狀脈型礦體;剝離斷層的上、下部分具有不同層次的構造特徵,其控礦作用也不同。根據成礦深度,可以推斷深部的礦化富集帶。
(5)構造控礦和分級次找礦
成礦前和成礦期構造的規模有大有小,切割有深有淺,控礦作用也不盡相同,總體上表現出按構造規模的等級依次分級控制礦帶、礦田、礦床和礦體。一般來說,區域性一、二級構造往往起導礦作用,三、四級構造控制礦床分布,礦體則產在更低級別的構造中。
(6)整體性控礦和系統性找礦
構造組合、構造體系對礦化分布具有整體性控制作用。同一組合中不同類型的構造形跡對礦化有不同的控制作用,但整體上它們之間又具有有機聯繫。例如,層控鉛鋅礦床,在受彎隆構造控制時,其原生礦體呈環帶狀展布,而氧化礦體受張性、張剪性斷裂控制呈放射狀排列。運用構造整體性控礦規律能較好地參與找礦預測。
(7)構造控礦等距性和分段找礦
構造控礦並不是構造處處都有礦化,礦化僅發育在局部塊段。分段性控礦常常表現出礦化等距性分布。這種等距分段性特徵形成的原因主要是構造交叉(複合)、構造變形的不均一、構造發展的遞進性、深部熱流體源向上部運送流體時上構造層發生間斷性定向層滑。
(8)構造複合部位找礦
複合性控礦是構造在時間上的演化、空間上的組合、性質上的轉變對礦體和礦床形成、改造的控制作用。在構造應力場作用下,岩石儲能和釋能是有規律的,所形成的變形帶有序排布,因此構造複合結點就不是隨機的。構造複合不僅為礦體就位提供有利的空間,而且不同複合部位的溫壓條件不同,化學元素組合和濃度都會發生變化。這樣,不僅礦體的空間分布受複合部位的控制,而且礦體中的礦物組合和成礦元素含量也因此呈有序的變化。
(9)根據成礦省和地球化學背景找礦
成礦學研究表明,地殼中的礦床是相對集中成區(帶)分布的。岩石圈結構的不均一性和深部物質調整過程的差異性,使得化學元素髮生地球化學分區,從而使某些礦化或礦床組合相對集中分布在一定的構造區內,形成聚礦構造帶或礦化集中區。謝學錦提出地球化學塊體的理論,要根據成礦省和成礦地球化學省的基本特點開展具體礦種、礦床類型的找礦工作。
(10)引張動力圈閉構造找礦
上述主要是從構造與成礦的空間關係加以歸納,指出找礦目標的。在研究構造控礦機制時,尚不可忽視構造力學性質的確定。一方面構造動力可驅動深部流體克服重力逆向運移到上部有利部位成礦;另一方面,在構造動力作用參與下,岩石中分散的成礦物質和孔隙水、結構水發生再分配而定向匯集於張性構造空間和張性圈閉構造部位,發生規模成礦。因此,張性構造是重要的找礦目標。熱液流體宜用“源-運-儲-保”的觀點加以研究,以尋找張性定向構造,特別是擠壓帶中的張性定向構造。
隨著找礦問題的提出,構造地質學、成礦理論的發展和新技術方法的採用,還會出現新的研究內容和研究方向。
礦田構造研究現狀與問題
礦田構造研究初期,僅從礦體的產出形態和條件、礦石礦物成分和圍岩成分研究各種類型礦床的形成條件,不注意運用綜合的手段來研究,尤其缺少專門的構造分析,不能全面而準確地查明礦床成因並取得較為一致的認識。前蘇聯學者曾認為,克姆皮拉依鉻鐵礦床僅僅是超基性岩漿結晶分異的結果。
通過詳細的構造研究發現,該礦床是在長期構造變形的基礎上形成的。塊狀、浸染狀鉻鐵礦呈條帶狀環繞純橄欖岩捕虜體,條帶狀礦石發育褶皺構造並被較晚的彎曲狀鉻鐵礦細脈所切穿,細脈又被超基性岩脈所切穿,超基性岩中鉻尖晶石和斜方輝石的晶體呈條紋狀隨岩體突出部位的走向而發生彎曲。成岩期構造應力作為成礦作用要素,不僅驅動成岩成礦組分的運移,而且使其富集在岩體中壓力較低的構造帶內並顯示明顯的流變變形結構。中國學者也認識到,礦田地質成礦規律研究不僅需要研究構造,更為重要的是必須研究建造,研究岩石地球化學領域,甚至是礦山地質採礦等方面的地質問題。礦田成礦理論和找礦方法需要創新。在中國地表礦已經少見,已知礦床的深部、外圍找礦成為今後地質找礦的主要任務,礦田地質研究水平和找礦方法需要新的發展,對礦田構造的研究尤其重要。
構造成礦、構造和建造、構造和地球化學
構造作用引起地殼物質變形,產生各種構造形跡,這是構造地質學所研究的內容。物質變形主要是物理過程,但構造作用不僅能引起物理變化,而且還能引起化學變化,這個範疇的問題不是構造地質學研究的內容,屬於構造地球化學研究的內容。構造地球化學的萌芽始自野外實踐,早期的區域填圖發現變質帶往往與各種構造單元相關,近期的研究進一步證實:板塊碰撞帶、縫合帶並非簡單的構造帶,而是集成岩、成礦和變質作用於一體的複雜物質組合帶。可以毫不誇張地說,任何構造形跡都伴有一定的物質組分的遷移。
但是,構造地球化學的理論基礎和試驗研究存在極大的問題。核心問題是不能證明構造的差應力直接影響化學平衡。因此,需要開展構造物理化學研究和地殼物質受構造作用產生的物理、化學變化相關問題的研究。構造力可以分解為2部分:一部分是均應力,指各向相等的應力,它疊加在原有壓力之上,並且影響著各種化學反應的平衡,也是成岩、成礦和變質作用的影響因素;另一部分是差應力,固體受外力作用普遍產生差應力,它引起地殼物質變形,產生各種構造形跡。構造物理化學特別關注構造作用產生或引起的壓力、溫度及其它物理化學條件的變化,研究這些構造附加參量對各種化學平衡的影響,已逐漸發展成為獨立的學科研究領域。
因此,有必要研究構造控礦、構造改造成礦和構造成岩成礦機理,探討構造應力影響壓力、溫度、元素逸度活度等科學問題,攻克構造力影響地球化學平衡的地質科學難題,發展構造成礦學、構造地球化學和構造物理化學的研究。
構造體系和成礦系列的同步控礦成礦問題
礦床分類包括成因分類與工業分類,其對於礦床本身的地質規律研究和礦床的工業評價都是十分必要的。如果缺乏考慮相對獨立的礦床的自然組合關係,不利於對礦床形成規律的全面認識,也不利於提高地質找礦效果。李文達、陳毓川等提出寧蕪玢岩鐵礦區域性成礦模式,程裕淇、陶惠亮等提出鐵礦成礦系列的概念。
礦床成礦系列是指在一定的地質發展歷史階段,發育在一定構造單元內且與一定的地質作用有關,在不同的地質構造部位形成的有成因聯繫的礦床組合。可以說,成礦系列是指根據成礦地質作用及其演化將獨立的礦床類型聯繫起來的構造岩石組合。實際上這是一種礦床的自然組合,也是客觀地反映礦床形成環境和礦床之間聯繫的一種系統論觀念。識別劃分成礦系列不僅對研究礦床學理論,而且對指導地球科學研究和地質找礦工作均有重要意義。
地質力學構造體系的概念和方法對於礦田構造的發展起到了重要作用,對於礦田構造研究今後的深化同樣具有基礎性的理論指導意義。構造體系的早期概念是具有成生聯繫的構造要素組合。研究構造體系和礦床系列的聯繫,建立有效、適用和科學的成礦時空模型,發展反映中國地質特點的構造-成礦系列理論,形成構造岩相界面的三維找礦理論和勘查方法是非常必要的。
區域成礦和礦床模式轉變為礦田構造找礦方法
大地構造、區域成礦的理論成果如何指導礦田的成礦規律是需要解決的問題。根據中國複合大陸的基本特點,剖析中國大陸構造的複雜背景,探討構造層圈“三明治”特徵和殼幔疊加複合演化規律,研究區域成礦帶中形成礦田的構造建造條件和動力學背景,提高已知礦帶中評價勘探礦田的科學依據,使區域成礦規律轉變為礦田構造找礦的方向和方法。
礦田構造與找礦的發展問題
為了研究、深化和解決礦田找礦問題,必將涉及不同的層次;構造地質學的發展和套用、礦田地質體的結構構造形式、礦田地質體的組成特徵、成礦規律、成礦過程等方面,需要加以重點研究。
構造地質學發展和套用研究
構造地質學是礦田構造研究和發展的基礎,強調利用遙感、三維計算機技術、深部物探方法提高構造分析的能力,將顯微構造分析用於定性評價形成時的溫壓條件,用統計測量構造的方法研究礦田斷裂動力變質帶的分布和範圍,利用岩石、礦石傳播彈性波速度的方法預測控礦構造的分布,通過測定岩石的物理力學性質等綜合物理係數恢復成礦構造應力場和岩漿岩的形成深度等,從而推動礦田構造性質和作用的定量評價研究。這些依然是礦田構造研究的基礎。
礦田構造成礦系列研究
這相當於構造體系和成礦類型系列相互結合的研究。礦田研究要把具體的控礦構造分析發展為有應力應變聯繫的構造系統,把構造系統和成礦系列結合起來研究,開展構造組合與岩石礦物地球化學相結合的研究,為查明礦化富集條件和礦床形成規律服務。因此,一定的地質成礦作用形成有成因聯繫的礦種和成礦類型,在礦田不同地質構造位置和不同成礦階段產出的礦床組合稱之為構造礦床系列,或構造成礦系列。
礦田構造岩相成礦規律研究
構造岩相是能夠反映地殼岩石在構造作用下形成、變形的結構及其伴隨產生的岩石單元,特別是構造作用影響的那部分沉積岩相、岩漿岩相和變質岩相建造的地質形跡。建造、岩相和岩石單元似乎是不同級別的概念。
總體上看,建造屬於大地構造範圍,但是也用於具體的局部地質體組合。建造的一級分類是地質作用,例如沉積作用、變質作用、碳酸鹽岩建造等。建造的二級分類為岩相。岩相一般指中等規模的地質體區段,由於經常呈帶狀分布,往往稱為構造岩相帶,例如碳酸鹽岩建造的礁後岩相、變質岩建造的綠片岩變質相或火山岩建造的爆破角礫岩相等。具體岩相的基本組成單位,相當於三級建造,可以稱為岩石單元。構造岩相在不同地質作用中可以有不同的名稱,但基本描述中是指小範圍內相近和相同性質的岩石區段。
礦田構造岩相是指礦田範圍內在構造變形、岩漿活動、變質程度、成礦作用等方面都具有大致相同特點的岩石區段。筆者認為,在礦田研究領域中,礦田構造岩相系統是指具有一定區域構造成因聯繫的岩相或岩石共生組合。
構造岩相、構造地球化學和構造物理化學研究
構造建造岩相界面是描述建造岩相及其主要特徵發生突變、急變的連續和不連續的結構面帶的概念。岩性、礦物和元素地球化學分布受構造作用影響是幾十年來的重要研究路線,構造分布與地球化學分布明顯相關,構造地球化學界面往往是成礦的有效部位。構造物理化學界面是在構造岩相界面的基礎上,由於構造應力改變了局部地殼壓力、溫度等物理化學條件且影響其地球化學平衡過程,所形成的發生地球化學障的幾何空間面或帶。在構造建造岩相界面帶, 受構造影響的成岩成礦環境發生溫度、壓力、酸鹼度、氧化還原條件等參量的急變和轉化的界面,被稱為構造物理化學界面。所以從某種角度來說,構造岩相界面是基礎,構造物理化學界面是條件,構造地球化學界面是成礦的結果,這些界面是成礦規律研究和找礦模型建立的基礎。
上述研究已經超出了礦田構造研究的範疇,進入了礦田地質學研究。礦田地質研究的範疇,主要包括礦田建造、礦田構造和礦田成礦3 個主要方面。礦田建造學研究礦田內具有構造成因聯繫(沉積、岩漿、變質三大類)的岩石共生組合,測試其岩石礦物地球化學特徵和變化規律。
通過上述研究的深入開展和理論方法的創新完善,在礦田領域深化構造解析和定量化,建立和發展構造成礦系列、構造岩相系統,開展構造岩相和構造物理化學界面成礦、找礦研究,將會推動中國礦田構造研究的發展,提高成礦理論水平和找礦效果。