論礦床形成深度與深部成礦預(yù)測(cè)

張行凱

（中國(guó)冶金地質(zhì)總局第三地質(zhì)勘查院，山西 太原 030002）

隨著地質(zhì)學(xué)的逐漸形成，不同類型的礦體在地殼內(nèi)埋藏的深度也不同。本文為了研究礦床的形成和地下埋藏的不同深度礦體結(jié)構(gòu)，從礦床形成深度的相關(guān)理論上出發(fā)，這將為礦床的形成提供參考，并為未來(lái)采礦提供重要依據(jù)[1]。

1 不同類型的內(nèi)生礦床的礦化深度

一些知名學(xué)者認(rèn)為，地殼中的熱液礦床是不可否認(rèn)的（熱液礦床是比較普遍的礦床，這些礦床一般在地下5公里內(nèi)形成）。特別是過(guò)去地質(zhì)時(shí)代的地殼厚度小于地殼的當(dāng)前厚度。

不同巖漿也是會(huì)影響土層內(nèi)生礦床所在的深度。為了更好地區(qū)分不同礦床的特征，根據(jù)礦床不同的地層溫度，將礦床分為高溫?zé)嵋旱V床，中深層熱液礦床和低溫?zé)嵋旱V床。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，業(yè)內(nèi)學(xué)者發(fā)現(xiàn)低溫?zé)嵋旱V床并不一定是淺層礦床。

按照礦床與巖漿巖的空間和成因聯(lián)系，有關(guān)學(xué)者已將淺部至深部的礦床歸為深成低溫礦床，隱伏巖漿礦床，巖漿外礦床，巖漿礦床等。礦床類型從熱液流體到中溫?zé)嵋旱V床，到偉晶巖礦床和巖漿礦床，形成于不到1公里到6公里深處。最深可達(dá)10km。

一位著名學(xué)者根據(jù)沉積物的形成深度分為近表面帶（1km～1.5km）和淺層地層帶（3km～5km）、深成帶（5km～10km）和超深帶（10km～15km）?；鹕酱位鹕降臏\成熱液礦床，金伯利巖金剛石礦床，碳酸鹽巖和堿性巖石礦床形成于近地表帶;銅，鎳，鈦和鐵的巖漿沉積、鐵和銅的礦床、有色金屬和金等的熱液礦床等淺層礦床有很多類型;含鐵，鉻，鈦和鉑巖漿分凝礦床、稀有、有色和貴金屬硅質(zhì)礦床、熱液礦床和主要偉晶巖礦床的深部巖漿分離礦床。包括部分變質(zhì)礦床；超深地帶主要形成變質(zhì)沉積。

2 礦床成礦深度的相關(guān)因素

不同類型的金屬礦床的深度與母礦的形成密切相關(guān)。

金屬礦床的形成深度與成礦母巖的巖層深度有關(guān)。礦砂的地層深度決定了礦床的地層深度，硅酸鎂和巖石的地層深度，以及硅酸鈣的地層深度決定了相關(guān)金屬礦床的地層深度。與變質(zhì)過(guò)程有關(guān)的中熱液金礦床的形成深度受變質(zhì)相控制。石英晶石與葡萄石和低綠片巖有關(guān)，而深成礦床則與麻粒巖相有關(guān)。

因此，偉晶巖礦床也隨著偉晶巖的形成深度發(fā)生變化。相關(guān)巖石的形成深度在一定程度上可能影響到巖石礦床的深度。與中溫脈狀金礦床的生產(chǎn)深度在一定程度上受變質(zhì)相控制。

3 深部預(yù)測(cè)隱伏巖體和礦體

有學(xué)者曾經(jīng)提出“隱伏巖體頂上帶”的概念，是指以花崗巖漿侵入定位及成巖成礦作用過(guò)程為主，并與其后經(jīng)歷的地質(zhì)歷史疊加改造作用有關(guān)。

在巖漿頂部及其圍巖內(nèi)造成各種地質(zhì)、地球化學(xué)和構(gòu)造作用的效應(yīng)，以及由此間接造成的各種地球物理和遙感地質(zhì)的異常效應(yīng)所對(duì)應(yīng)的地帶。

“頂上帶”是顯示花崗巖存在的地質(zhì)、地球物理及地球化學(xué)的異常地帶，是對(duì)隱伏花崗巖的存在具有指示意義的地帶。侵入上部的巖石鐘指直徑為200m～1000m的陡峭邊（圓柱形）巖石或巖石頸部直徑的穹狀部分。這是巖漿期后的熱液礦化位置，是形成頂極斑巖鉬礦床的重要控制因素。也就是說(shuō)，在上部火山綜合體和深部巖石巖漿房間之間的辮狀區(qū)域。

也有學(xué)者提出了曲率效應(yīng)的概念，這意味著在低曲率巖漿巖的頂部突出了拱頂?shù)母咔省?/p>

隨著時(shí)間的推移，巖石頂部的沉積物和相關(guān)的巖石礦床逐漸形成，這可以實(shí)現(xiàn)非常好的礦石控制效果。隨著巖漿中產(chǎn)生的熱量及相應(yīng)的巖石鐘慢慢流向周圍，形成了良好的導(dǎo)熱效果和較強(qiáng)的結(jié)構(gòu)性能。然而，出現(xiàn)在頂帶上的接觸表面比平坦表面上的接觸表面更強(qiáng)，并且在非升高的接觸表面上非常脆弱。

正如相關(guān)動(dòng)力學(xué)的調(diào)查所顯示的，頂部區(qū)域和巖石鐘的位置可以對(duì)循環(huán)產(chǎn)生重大影響。相應(yīng)的學(xué)者也采取了相應(yīng)的措施，建立了巖漿侵入引起的地下水循環(huán)冷卻方法。隨著巖漿熱液流體的加入，由于流體密度的不同，對(duì)流循環(huán)將會(huì)發(fā)生。這意味著相應(yīng)的流線型沿著侵入體的兩側(cè)逐漸分離，使得中間位置和頂部位置被收集，造成侵入體頂部大量的流體流動(dòng)。

研究結(jié)果表明，侵入頂部區(qū)域是一個(gè)密集分布的不同類型熱液礦床帶，帶有斑巖礦床、稀有金屬礦床、靜脈狀鎢礦、錫礦、鉛鋅多金屬礦床、淺層熱液礦床等無(wú)論是與親氧元素的錫-鎢-鈾礦床，還是與親硫元素的銅-鉬多金屬礦床，還是一種與高堿性花崗巖有關(guān)的稀土金屬釔鉿鋯鋇稀土鈾釷礦床。

他們都集中在花崗巖巖石和巖石鐘的頂部。在南嶺地區(qū)石英脈型鎢錫礦床的“五層”帶狀花紋中，紋脈位于花崗巖巖石和巖鐘的頂部。

這里是氣成熱液過(guò)程的最佳成礦場(chǎng)所。一旦巖體暴露在地表，大多數(shù)最有利的成礦地點(diǎn)都會(huì)被侵蝕。因此，在暗巖或巖壁的頂部進(jìn)行深部的成礦預(yù)測(cè)和勘探是尋找與花崗巖有關(guān)的深部多金屬礦床的捷徑。

4 結(jié)語(yǔ)

礦化是一個(gè)非常復(fù)雜的變化過(guò)程。不同元素在地質(zhì)構(gòu)造過(guò)程中，發(fā)生碰撞和積壓，導(dǎo)致流體向不同方向運(yùn)行，把巖層中富含不同金屬元素的物質(zhì)聚集到一起，在長(zhǎng)期的壓力、溫度和硫含量下形成不同的沉積物。通過(guò)對(duì)礦床的科學(xué)研究，我們可以不斷創(chuàng)新和拓展前進(jìn)的道路，為我國(guó)的經(jīng)濟(jì)繁榮作出貢獻(xiàn)。