江西武山銅礦地質(zhì)地球化學(xué)特征及找礦預(yù)測

陳隆輝，熊光強(qiáng)

（江西省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局物化探大隊(duì)，江西 南昌 330000）

江西是我國主要的礦產(chǎn)資源輸出地區(qū)，境內(nèi)含有大量的礦床、礦體以及礦石，同時(shí)，江西省區(qū)域多山脈，這也是形成較多礦產(chǎn)的重要原因之一。武山位于江西的西北部地區(qū)，地勢險(xiǎn)峻，山體較高，同時(shí)有著極為豐富的礦產(chǎn)斷裂帶，并且以銅礦為主要的礦產(chǎn)資源類型。所以，在這樣的背景之下，江西武山也逐漸成為長江中下游關(guān)鍵的金屬成礦帶之一，與地區(qū)未來的發(fā)展以及經(jīng)濟(jì)效益的提升有著密切的聯(lián)系。不僅如此，江西的礦田與其他區(qū)域的礦田相對比，還有著其獨(dú)特的優(yōu)勢，那就是開采條件相對簡單、難度小，面積大，易于搬運(yùn)，且礦產(chǎn)品的質(zhì)量較好。除此之外，此礦區(qū)還形成了“多位一體”的成礦模式。此種成礦模式是江西銅礦區(qū)所獨(dú)有的，具有一定的地域性[1]。武山礦區(qū)的巖體礦床分布與長江地區(qū)的礦體方向基本保持一致，都呈現(xiàn)西北——東南方向。同時(shí)武山西北地區(qū)成巖成礦帶還存在較多的斷裂、碎裂礦床，這些礦床幾乎都處于破碎的狀態(tài)，且分散于山體的周圍，致使山體的南緣處褶皺增多，壓力加大，很容易造成更大規(guī)模的礦體崩塌[2]。地球化學(xué)特征也是此區(qū)較為典型的一種特殊情況，主要表現(xiàn)了對于礦田的控制程度以及可能發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)。韌性剪切帶的分離、斷裂一定程度上會影響地球化學(xué)特征，使銅礦床的基底褶皺發(fā)生變化。因此，對江西武山銅礦地球化學(xué)特征及找礦預(yù)測進(jìn)行分析研究[3]。通過較為科學(xué)的手段以及設(shè)備對于礦山的基本數(shù)據(jù)信息進(jìn)行獲取，并對其作出匯總整合，利用多點(diǎn)位模式細(xì)化礦區(qū)的地球化學(xué)特征，并在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行找礦的預(yù)測，進(jìn)一步完善找礦技術(shù)以及尋礦水平，以此來推動江西武山地區(qū)經(jīng)濟(jì)效益的發(fā)展。

1 江西武山區(qū)域地質(zhì)背景簡述

此區(qū)域位于長江的中下游地區(qū)，多山脈群，武山外側(cè)形成了較長的河流水域，這也為礦區(qū)的形成提供了較好的條件。另外，江西境內(nèi)的山脈海拔大多不高，地質(zhì)環(huán)境也相對較為簡單、單一，雖然險(xiǎn)峻，但是通過基礎(chǔ)性的處理，可以最大程度地保證礦山開采的安全。但是需要注意的是，武山礦區(qū)存在較多的上古生界海相沉積碎屑巖、碳酸鹽巖以及火山巖等。這些碎巖對于礦體的形成并無實(shí)質(zhì)性的影響，但是一定程度上會作用于區(qū)域的地質(zhì)環(huán)境，給開采工程增加難度，還會加大礦體頂層的壓力，很容易形成斷裂帶的擴(kuò)大，進(jìn)而引入地下水，阻礙礦產(chǎn)開采的進(jìn)程。

2 礦區(qū)的地質(zhì)特征分析

對武山礦區(qū)的地質(zhì)特征進(jìn)行簡要的分析探討。此區(qū)域的地層是以古生碎屑巖—碳酸鹽巖—基性超淺層侵入—巖漿巖為主，次斷裂帶具有較多的褶皺，且?guī)r漿活動較為頻繁、強(qiáng)烈，構(gòu)造十分發(fā)育，花崗巖分布極為廣泛，蘊(yùn)藏十分豐富的金屬礦產(chǎn)資源。另外，在武山的礦區(qū)之中，構(gòu)造具有縱橫向斷層，碎裂片理化等特征，強(qiáng)烈的地殼運(yùn)動導(dǎo)致構(gòu)造帶發(fā)生巨大的脆性形變，致使西南側(cè)的褶皺呈多核心的走向，并形成以斷層為中心的基本格架。不僅如此，此區(qū)域的地質(zhì)還時(shí)常出現(xiàn)綠簾石化及綠泥石化等現(xiàn)象。主要是因?yàn)閿鄬映Ｄ晏幱诨顒拥臓顟B(tài)，同時(shí)對于礦床的影響也相對較大，這就很容易導(dǎo)致礦產(chǎn)資源發(fā)生蝕變，從而改變礦體內(nèi)部的質(zhì)子結(jié)構(gòu)，影響開采之后的實(shí)際應(yīng)用效果。不僅如此，在蝕變的作用下，灰?guī)r還會發(fā)生輕微的褐鐵礦化，這也會導(dǎo)致周圍的礦石出現(xiàn)相同的現(xiàn)象，甚至異變成弱硅化、黃鐵礦化等。在這樣的發(fā)育狀態(tài)下，原本堅(jiān)硬的礦體以及支撐結(jié)構(gòu)會逐漸被破壞，巖石也會呈現(xiàn)出細(xì)小星點(diǎn)的狀態(tài)，并且稀疏分布在山體的周圍。

3 江西武山銅礦地質(zhì)地球化學(xué)特征

3.1 區(qū)域地球化異常特征

經(jīng)過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在江西武山的礦區(qū)具有以下地球化學(xué)特征，首先，是區(qū)域地球化異常的特征。礦區(qū)是蘊(yùn)藏著極為豐富金屬元素，這些元素會在特定的環(huán)境下發(fā)生一定的化學(xué)反應(yīng)，從而造成對應(yīng)的地球化學(xué)異常，這些異常相互融合，便形成了綜合異常，如下圖1所示。

圖1 綜合異常形成過程圖

通過圖1中的形成過程，可以了解到綜合異常的基本情況，對各個(gè)元素進(jìn)行分類，并依照分類圈定單元素的異常特征，將異常情況套合在一起，并建立重疊關(guān)聯(lián)矩陣，計(jì)算相對應(yīng)的重疊系數(shù)，如下公式1所示。

公式1中：P表示重疊系數(shù)，β表示元素阻值，s表示關(guān)聯(lián)誤差系數(shù)。通過以上計(jì)算，可以得出實(shí)際的重疊系數(shù)。利用這個(gè)重疊系數(shù)作為區(qū)域地球化異常的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，測算出相對應(yīng)的異常聚集區(qū)域，并建立異常程度的分界線，如下表1所示。

表1 異常程度界限標(biāo)準(zhǔn)表

根據(jù)表1中的數(shù)據(jù)信息，進(jìn)行礦體中元素異常區(qū)域程度界限標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)置，以便于對地球化異常的進(jìn)一步分析。

3.2 元素豐度特征

在區(qū)域地球化異常特征的基礎(chǔ)上，對江西武山各個(gè)礦區(qū)元素豐度特征的分析。豐度特征與礦體水系沉積物以及測量面積有著極為緊密的聯(lián)系，存在著相互依賴，相互作用的關(guān)系。一般情況下，豐度比例最好保持在1:6左右，在這個(gè)范圍之內(nèi)，不僅可以保證礦體剛度和硬度的發(fā)育，減少地層水的沖擊與入侵，同時(shí)也有利于控制礦體的延伸方向。通過調(diào)研，江西武山礦體的水沉淀物體積大約為60噸，同時(shí)還夾雜著一定的古灰?guī)r的碎屑，極難處理。經(jīng)過設(shè)備測量，總面積大致為350km2，在此處圈定了大約15處異常，進(jìn)行地質(zhì)土壤的測量，并利用探測分類軟件，將土壤中測量出來金屬元素以及礦體元素作出適當(dāng)?shù)膮R總整合，完成剖面的測量，最終得出結(jié)果：礦體土壤中存在As、Au、Bi、Hg等四種元素，均具有一定的化學(xué)性質(zhì)，計(jì)算相對應(yīng)的豐度標(biāo)準(zhǔn)值，如下公式2所示。

公式2中：H表示豐度標(biāo)準(zhǔn)值，d表示實(shí)際測量范圍，δ表示賦予函數(shù)，通過以上計(jì)算，最終可以得出實(shí)際的豐度標(biāo)準(zhǔn)值，將其作為特征辨識的界限，增強(qiáng)元素豐度特征的可辨識性。

4 找礦預(yù)測探析

不同于其他礦產(chǎn)資源的是，銅礦的找礦預(yù)測相對較為困難主要是因?yàn)殂~本身具有較多的特征，在找礦的過程中，會對設(shè)備以及相關(guān)的測算方法，乃至尋礦模式造成影響，最終導(dǎo)致預(yù)測結(jié)果的不準(zhǔn)確性。江西武山礦區(qū)的地質(zhì)地球化學(xué)模式主要可以分為面型高地預(yù)測法和孤島隆起預(yù)測法兩種，這兩種模式也被廣泛應(yīng)用于找礦預(yù)測中，前者是通過元素異常進(jìn)行過渡，利用地球化學(xué)的輔助，完成找礦預(yù)測工作。對比于其他的方法，效率較高，并且預(yù)測范圍也很大，成本偏低，是一種實(shí)用性的找礦預(yù)測方法。后者則主要是由正常礦場急劇過渡到異常礦場的一種找礦方法，它的測算背景標(biāo)準(zhǔn)相對較低，對于大面積的礦區(qū)所獲取的異常數(shù)據(jù)更為細(xì)化，具有更強(qiáng)的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。但是需要注意的是，后者的找礦預(yù)測方法存在一定的不穩(wěn)定性，很容易受到火山噴發(fā)、地殼運(yùn)動等地質(zhì)活動的影響，從而導(dǎo)致最終的預(yù)測方向和位置出現(xiàn)不同程度的誤差。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行江西武山地區(qū)的找礦預(yù)測。Au、As、Sb等元素為此礦區(qū)的異常的標(biāo)志，通常會以單獨(dú)或者聚集的形式出現(xiàn)在礦區(qū)的頂層上，并呈現(xiàn)出硅化現(xiàn)象，所以，這些現(xiàn)象便成為了礦區(qū)預(yù)測的標(biāo)志。當(dāng)?shù)V區(qū)或者山體周圍的巖石或者土壤出現(xiàn)侵蝕，韌性變形等外貌時(shí)，可以對此處進(jìn)行預(yù)測計(jì)算，如下圖2所示。

圖2 巖體侵蝕，韌性變形圖

依據(jù)圖2，可以了解到侵蝕，韌性變形巖石的外部樣貌。此時(shí)的斷裂帶通常會呈現(xiàn)出向外多核心延伸的特征，并且在延伸的過程中分裂出多個(gè)分支礦區(qū)，以主斷裂帶為交界，進(jìn)而形成一個(gè)面積較大的礦區(qū)群。除此之外，山體周圍如果存在巖石碎屑這也是金屬礦化跡象的一個(gè)重要標(biāo)志之一，有利于找礦的預(yù)測。在對礦體或者礦床測算的過程中，當(dāng)鐵白云石、菱鐵礦、花崗巖、石英石以及黃鐵礦出現(xiàn)在礦區(qū)的同一構(gòu)造處，便表明此區(qū)域的礦物種類較為豐富，很有可能存在多元素金屬礦，而銅礦的形成特征也與之相符合，所以這也是找礦預(yù)測的重要方式之一。通過以上設(shè)計(jì)，再結(jié)合傳統(tǒng)的找礦方法模式，形成更為靈活、多變、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)恼业V預(yù)測模式，一定程度提升了我國綜合的找礦預(yù)測能力和水平。

5 結(jié)語

綜上所述，便是對江西武山銅礦地質(zhì)地球化學(xué)特征及找礦預(yù)測的分析與探討。最近幾年，我國的找礦技術(shù)逐漸成熟，這也使得江西武山地區(qū)的礦產(chǎn)行業(yè)得到了充分的發(fā)展，此區(qū)域的礦產(chǎn)資源具有獨(dú)特的性質(zhì)，是地球化學(xué)特征的典型，所以，通過相關(guān)的方法，可以總結(jié)出對應(yīng)的化學(xué)特征以及規(guī)律，將其應(yīng)用在實(shí)際的找礦預(yù)測工作之中，不僅可以進(jìn)一步提升我國的尋礦效率和質(zhì)量，也可以更大程度地?cái)U(kuò)大礦產(chǎn)開采的范圍，以此來全面提升我國的綜合找礦水平。