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深部找矿浅谈隐伏断裂中的意义与寻找方法

2023-08-28 23 上传者：管理员

摘要：随着浅表矿的日趋减少，深地找矿已逐渐成为大势所趋，深部矿产资源已成为我国未来矿产勘查的重要方向。为了更好地指导深部找矿，寻找隐伏断裂是必不可少的研究手段。本文阐释了隐伏断裂在深部找矿中的实际意义，概述了传统地质填图、综合物探法、地球化学勘探、深地钻探、三维建模等寻找隐伏断裂的方法，通过对其理论与技术创新，以期能拓宽深地找矿思路，助力实现找矿突破。

关键词：
接替资源
深部找矿
理论与技术
资源枯竭
隐伏断裂
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近年来，我国地质找矿取得了一系列重大成果，但随着经济的发展，资源过度开采日益严重，许多历史矿山面临资源枯竭的严峻形势，重要矿产资源静态保障年限呈下降态势，能源资源安全保障受到极大挑战。加强矿山或矿集区深部找矿工作，开辟第二找矿空间，发现更多接替资源，满足国家资源安全战略对能源资源保障需求，具有重要的社会和经济意义。

深部矿产资源勘查已成为我国在新一轮找矿突破战略行动中的重要勘查方向。所谓“深部”其实是一个相对概念，并没有绝对深度限定。深部找矿就是要探寻已知矿体深部与其延伸部位的盲矿体，以及没有已知矿床的新区且未出露地表的矿体，即隐伏矿体。众所周知，各种矿床的形成皆与构造作用相关，要实现深部找矿突破，探获隐伏矿体，寻找隐伏断裂必不可少，它对深部矿产勘查起到重要的指示作用。

1、隐伏断裂对深部找矿的重要性

隐伏断裂是指埋伏于深地之下，被第四纪松散沉积物所掩盖而在地表未出露、有明显断裂痕迹的构造。地质构造受地质营力的控制，伴随着地壳运动往往表现出性质多样、多期叠加、复杂多变等特点。出露于地表而能被查知验证的构造或许只是地壳构造运动的冰山一角，地下深部尚有许多地表勘查不到的大大小小的隐伏型断裂，它们历经长达几亿年、几十亿年漫长岁月的地壳变迁，大都隐埋于地下而看不出任何痕迹。部分深大断裂可能由于遭受后期剥蚀而出露地表，也有可能在地质历史期形成后又因地壳升降或板块俯冲运动深埋地下形成隐伏断裂。

断裂构造对区域成矿至关重要，矿床形成一般都要经历地壳或地幔中的有用矿物组分被活化、迁移、聚集形成工业品位矿体的过程，即矿床学中“源—运—聚”[1]。深埋基岩之下的岩浆型、热液型、火山型、矽卡岩型、蚀变岩型等多种类型的矿床矿物质的“运—聚”皆离不开断裂构造，尤其深大断裂构造是形成大型—超大型矿床的关键因素，它为成矿流体提供运移通道与汇聚场所。以胶东三山岛断裂为例，通过对其深部探索追踪发现了三山岛北部海域、西岭等超大型隐伏金矿床，故而若能寻找地壳深处的隐伏断裂，则深部找矿可能会大有突破，寻找隐伏断裂显得尤为必要且意义重大。

2、主要找寻方法

2.1 地质填图与理论分析

无论地形如何起伏，地表显露的外貌与形态一般都会有断裂构造的存在，依据地貌进行地质填图是寻找地表断裂直接的方法。通过岩性、地层和区域构造的分析，划分出断裂系统，依据断裂特征规律，推测深部断裂走向延伸等，并辅以相应槽探、浅井等地表工程加以揭露控制，必要时予以深部钻探工程验证追索。

一般而言，断裂活动多而明显的区域往往为板块活动频繁且强烈的区域。以胶东为例，金矿被认为是挤压造山型[2,3],也有研究认为是碰撞后期伸展构造形成的[4,5],还有研究认为是一种类似高级变质的造山运动形成的[1]。笔者认为胶东型金矿可能为两者结合型，早期造山碰撞挤压形成韧脆性断裂构造与下地壳高温脱水变质流体，碰撞后期叠加深部岩浆流体，之后能量释放板片折返，伸展运动拉伸拓宽挤压造山弧断裂，形成梯次深大断裂，后期遭受剥蚀出露地表，形成焦家、三山岛等与大型超大型金矿有关的断裂构造。在胶东区域上除却主要断裂，各种次级断裂极为发育，基本呈北东向羽列式平行分布。胶东金矿在白垩纪集中爆发式成矿，形成于太平洋板块俯冲华北克拉通板块之后折返的地质构造背景。挤压伸展等剧烈的地质运动所造成的构造与断裂可能并不仅限于一隅，亦可能形成于岩石圈深部而未获见于地表，推断其深部断裂构造可能更为发育和复杂。对于构造活动复杂区应系统地研究区域地质资料，确定大地构造位置、分析其所处板块构造活动的裂解、离散、会聚、碰撞、造山等大地构造背景，研究板块构造和成矿关系，探讨成矿的可能性并划定远景区，实现在找矿理论上的突破。收集分析区域地质资料，研究区域构造带成矿理论，是找寻深大断裂、探测大型矿床的先决条件。

2.2 综合物探法

综合物探方法可用于寻找地下隐伏构造、矿产资源、地下水等，主要方法有高精度磁法、时间域激发极化法、电磁法、高密度电法、重力勘探、地震勘探等。不同的物探方法是基于不同的地球物理性质差异，比如地质体的电性差异、磁性差异、声波速度差异等等，单一的物探方法得出的结果往往不够可靠，主要由于结果的多解性、测量数据的信噪比不够、测量深度有限等等，通过综合物探方法可以较好地解决以上问题。以区域地质资料分析基础，综合物探方法是目前常用的寻找矿产资源和构造的手段。

2.3 地球化学勘探

深大断裂的上下盘断层活动频繁、多次位移，形成动力变质岩，如断层泥、糜棱岩等。这些深大断裂区域往往会形成一道天然的物理化学屏障。矿物元素在随岩浆流体迁移至韧脆性断裂带时，由于温度和压力的急剧释放，造成矿物质的快速沉淀聚集，阻碍其后的流体运移。随着含矿成分或流体不断地补给汇聚致使压力陡增，当流体压力超过静岩压力时，会再次冲击、张裂之前裂隙缝或在薄弱带形成新断裂，流体贯入继续充填成矿物质，如此反复循环，最终耗尽成矿系统能量而形成有规律的元素分带，即原生晕分带。原生晕的分带特征与构造蚀变密切相关，蚀变作用的强度和类型可作为划分元素分带的标志。通常情况下，蚀变越强，元素越集中，矿化越强，相应的外观上表现为颜色变化，如“钾化”,又称“红化”。

隐伏断裂多为矿质沉淀的集中区域且分带较明显，是主要的地球化学异常区，因此可利用地球化学元素的异常分布规律来进行原生晕划分，研究相同晕带的分布，以此推断寻找隐伏断裂与盲矿体。

2.4 深地钻探工程

深地钻探是获取深部地质信息的直接方法。以胶东为例，现有找矿大都突破1000 m, 部分钻探工程已超3000 m, 这些超深孔所揭露的地质信息极为丰富。对地质构造进行详细的编录包括断裂宽度、岩性、断裂穿插关系、断裂产状、断面蚀变与矿化信息等，依据编录信息将区域内的超深工程进行综合比较分析，建立地质剖面图，对有相似特征的构造进行圈连，推断其深部走势延伸，并结合三维软件建立空间模型，形成三维空间立体找矿寻断裂概念与思维方式。

另外对超深孔局部的次级微断裂与局部岩层中的矿脉、石英脉、碳酸盐脉、侵入岩脉等应详加研究，通过研究分析知晓断裂位移、产状、构造应力、断裂控矿、成矿流体演变等地质信息。它们是区域大规模构造活动与成矿作用在局部的微观缩影，以局部映射整体。

2.5 三维建模

对区域资料信息进行搜集提取及二次处理，建立适用于相应三维软件的数据库，利用三维软件进行矿体、构造、岩性的圈连，建立区域地表及地下空间三维模型，实现区域断裂与成矿的可视化研究，还可实现对地质灾害的评估[6]。目前国内外的各种三维软件均可精准地模拟还原区域及地下深部的各种三维地质体模型。通过对断裂构造的解译，精准绘制在剖面上的起伏波动并推断延伸趋势，继而在三维空间里刻画其整体形态轮廓，显示其空间展布特征。

利用三维建模技术可将上述物探数据、地球化学异常数据、元素分带、深部钻孔地质信息(包括宏观与局部脉体、矿化、次级构造)等均转化为数字可视化的模型呈现出来。通过模拟、还原、分析综合数据信息，研判异常区，推测隐伏断裂的可能位置信息。利用软件的复原技术模拟区域地质的古应力状态、膨胀系数、可展性指数等，恢复应力场轨迹，继而获得断裂类型与分布模型，建立断裂体系的形成过程，并可预测潜在断层[7],反演成矿模式，验证成矿理论。依此再配以地质测年数据，建立包含时间轴在内的区域成矿四维模型，演绎其历史过程，并在仔细推敲论证的基础上圈定有利找矿位置，指导勘查实践。还可以此为基础建立沙盘拼凑模型，推演成矿模式，区分深大主断裂与次级小断裂，更简便地对区域地质成矿与构造系统进行规划细分，找寻隐伏断裂与盲矿体。

3、结语

随着新一轮找矿突破战略行动的开展，寻找隐伏断裂必将成为深地找矿的一种突破。历经漫长地质时期的构造运动复杂多样，深埋地下的隐伏断裂较已知或更为复杂，寻找隐伏断裂的方法和技术也远非本文所述的一些方法。今后我们应充分发挥理论指导找矿的作用，深化和完善构造成矿理论；研发和推广使用纵深广、抗干扰强、高分辨率的物探找寻隐伏构造与盲矿体技术；研究适用于复杂地质特征区深部断裂与矿产预测的地球化学勘查方法；重点研发推广深地钻探技术，揭露追踪深大断裂；同时利用好大数据等现代化信息技术，建立三维模型，集合海量多元化成矿信息进行综合研究，精细刻画深部地质体的空间分布特征，开展立体空间隐伏断裂推断与成矿预测，实现数字化找矿突破。相信随着科技的发展，不久的将来一定会涌现出各种更先进的寻找隐伏断裂、隐伏盲矿体的理论与技术方法。

参考文献:

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[5]宋明春,林少- ,杨立强,等胶东金矿成矿模式[J]矿床地质, 2020,39(2):215-236

[6]刘伟,黄韬,王庭勇, 等综合物探方法在城市隐伏断裂探测中的应用[J]物探与化探, 2021,45(4)-1077-1087.

[7]陈丽花.大邑隐伏背斜的三维构造建模及恢复[J].重庆科技学院学报(自然科学版).2011.13(3).5-7.

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[9]王升,韩世礼,彭莎莎,等高密度电法在探测澧县艳州船闸工程场地隐伏断裂中的应用[J]南华大学学报(自然科学版),2022 36(1);:39-44

[10]王明浅层地震勘探在隐伏断裂探测中的应用一-以明光市郯庐断裂带探测为例J]西部探矿工程, 2022,34).116-118.

文章来源:贾飞,常俊山,邓毅.浅谈隐伏断裂在深部找矿中的意义与寻找方法[J].地质装备,2023,24(04):18-20+26.