內生礦床成礦模式與地球物理特征
內生礦床壹般均與巖漿巖體及其熱液活動有關,主要可分為分異侵入體型、未分異侵入體型、偉晶巖-雲英巖型、矽卡巖型、碳酸鹽巖型與裂隙交代細脈與網脈型等六種類型。這些礦床包括鎳礦、鈦磁鐵礦、某些鉻鐵礦、鉑礦,以及磷灰石-霞石和稀土——含鈮的礦床。
(1)分異侵入型礦床。含礦侵入體壹般呈扁平的巖盆狀、巖盤狀以及巖床狀。礦床往往產於侵入體內的頂板和底部附近,僅個別位於侵入體範圍以外。侵入體在物性(磁化率、密度、導電性、地震波速)方面差異相當大,並具有明顯的產狀要素。
圖1-5-1 鹽礦區布格重力異常圖
(重力異常以10g.u.為單位;雲南省物探隊資料,呂梓齡整理)
圖1-5-2 穿過鹽礦區某剖面布格重力異常的解釋結果
(雲南物探隊資料,呂梓齡整理)
圖1-5-3 貴州某金礦地質圖
符號同地質時代符號,①、②、③是大型和中型金礦位置;據孫文珂資料,1999年
圖1-5-4 貴州某金礦布格重力異常圖
(單位:10-5m·s-2)
①、②、③是大型和中型金礦位置;據孫文珂資料,1999年
圖1-5-5 貴州某金礦航磁異常圖
(單位:nT)
①、②、③是大型和中型金礦位置;據孫文珂資料,1999年
(2)未分異侵入型礦床。金伯利巖體具有筒狀、巖墻狀和脈狀。在大多數情況下金伯利巖的巖墻和巖脈含金剛石很貧,或者根本不含金剛石。呈漏鬥狀、具有等軸狀橫截面(面積達10000m2,少數達數十萬平方米)的垂直和傾斜巖體稱為金伯利巖筒。在前蘇聯,圍巖是下古生界粘土質-碳酸鹽類巖層,而在非洲是各種不同成分的巖石,其中包括花崗巖。金伯利巖體可能被不厚(達20m)的疏松沈積物覆蓋,或者被厚(由數十到數百米)的中生界—新生界或暗色生成物蓋層所覆蓋。
金伯利巖筒和圍巖的磁性差異最大。金伯利巖體的磁化率取決於磁鐵礦和鈦磁鐵礦的含量,達10000×10-5SI(κ)以上,平均為(300~2000)×10 -5SI(κ)。剩余磁化強度值Mr不大,而比值Mr/Mi(Mi為感應磁化強度)平均為0.5~1.0。金伯利巖的圍巖和上覆沈積層實際上無磁性。上覆暗色巖層的特征是磁性變化範圍很寬,由強磁性到實際上無磁性。金伯利巖和圍巖的密度差異很小。在某些情況下,金伯利巖具有不大的負剩余密度(0.1g·cm-3~0.2g·cm-3)。相對於金伯利巖和圍巖,只有暗色巖層具有穩定的正剩余密度(0.5g·cm-3~0.7g·cm-3)。
金伯利巖、沈積蓋層和暗色巖層的電阻率差異不大,在壹些地區,受氣候影響在很大程度上因為有凍結和融解巖石帶存在而復雜化。於是,最有利的普查對象是被厚度不大的疏松沈積物覆蓋的金伯利巖筒,而最復雜的則是產於暗色巖巖層下的巖筒。
(3)偉晶巖-雲英巖型礦床。偉晶巖礦床是陶瓷原料(長石)、白雲母、鋰、銫、鉭礦和綠柱石、壓電石英和光電螢石以及剛玉的來源。偉晶巖壹般在成因上和空間上與原生侵入體有密切關系。偉晶巖帶產於不同時代構造的銜接處、地臺的褶皺邊緣、古老的構造帶上,延伸數十和數百千米。稀有金屬偉晶巖帶壹般在成因上與黑雲母花崗巖體有關。偉晶巖有較高的電阻率、壓電效應和放射性。
(4)矽卡巖型礦床。矽卡巖型礦床主要有鐵、鎢、鉬鎢、銅、鉛鋅和含銅多金屬礦床。金礦床及其他類型的礦床與矽卡巖的關系較小。矽卡巖體的形狀有透鏡體、似層狀體、等軸狀和柱狀體、脈狀體。矽卡巖與圍巖在磁性與放射性方面差異明顯。矽卡巖具較強的磁場和放射性場,而且波速最低,根據電性和密度特征也能加以確定。金屬元素的含量高總是使矽卡巖的電阻率降低。
(5)碳酸巖礦床。這種礦床是鈮、鉭、稀土、鋯和鍶,以及磁鐵礦、磷灰石、蛭石和用於水泥工業的碳酸鹽原料的來源。
碳酸巖礦床在成因上與超基性-堿性巖巖體有關,巖體在平面上呈等軸狀,面積可達50km2以上。碳酸巖礦具有較高的Nb2O5含量。礦體通常產於侵入體的內部,在平面上為等軸狀,面積由數百平方米到15km2。超基性-堿性巖體和碳酸巖由於磁鐵礦含量大於圍巖而呈現出高磁化率特征。碳酸巖具有鈾釷性質的高放射性。
(6)裂隙交代細脈、網脈型礦床。綠巖帶巖石的特征是高密度(2.8g·cm-3~2.9g·cm-3)和高磁化率[達2000×10-5SI(κ)]。礦床產於構造破碎帶的背斜頂部,或者產於巖石角礫化帶。圍巖的特征是熱液變質,呈石英化、絹雲母化、碳酸鹽化和黃鐵礦化等形式。這種巖石組合的密度隨著時代的增長而由中、上古生界巖層的2.65 g·cm-3增大到下古生界沈積的2.7g·cm-3和寒武系沈積的2.8g·cm-3。
錫礦床產於花崗巖類侵入體和區域深斷裂呈羽狀分布的次級斷裂帶內。含錫花崗巖類巖體本身無磁性或呈弱磁性;但是,沿外接觸帶往往出現由角巖化巖石磁黃鐵礦化所引起的弧形磁異常。斷裂構造往往造成線狀磁異常,主要也是由於其中含有磁黃鐵礦。
實例:山東某金剛石礦床。山東某金剛石礦床屬金伯利巖(角礫巖)型,分別產於某金伯利巖帶和某地金伯利巖的巖脈和巖管中(圖1-5-6,圖1-5-7,圖1-5-8)。礦區主要有元古宙二長花崗巖,斷裂以北西向為主。金伯利巖的巖性主要為凝灰質金伯利巖(角礫巖),圍巖主要是二長花崗巖。礦區①分布在布格重力異常北西向梯度級帶範圍內局部正異常之北側,礦區②在北西西向帶狀局部重力高中等值線膨脹部位;礦區①在航磁局部負異常向正異常過渡邊部梯級帶上,礦區②在弱負場中相對正異常邊部;化探有Cr、Ni、Nb、La、P等元素異常顯示,且與礦區對應較好;遙感解譯顯示線性構造比較發育,北西向、北東向線性構造與北北東向線性構造相交匯部位出現礦床。此礦區金伯利巖規模小,在小比例尺的航磁圖上看不到與金伯利巖對應的磁異常。
圖1-5-6 山東某金剛石礦地質示意圖
圖中符號同區調圖例;圖中①、②為大、中型金剛石礦床;
據孫文珂資料,1999年
圖1-5-7 山東某金剛石礦布格重力異常圖
單位:10-5m·s-2;據孫文珂資料,1999年
圖1-5-8 山東某金剛石礦航磁異常圖
單位:nT;據孫文珂資料,1999年
實例:某熱液交代型銅礦。某熱液交代型銅礦以黃銅礦、閃鋅礦、黃鐵礦為主,多呈星散狀或細脈狀。矽化程度較高時,礦化較好,故礦體壹般對應於高極化率和高電阻率。圖中在ηS異常較高處布置的ZK1孔見到了多層礦體。以後又沿礦帶傾斜方向布置了三個鉆孔,均打到多層厚礦體,有的孔內見礦總厚度達46m(第四章第三節圖4-3-12)。
實例:西藏某鉻鐵礦。西藏某超基性巖體位於藏北地塊南緣,侵入於泥盆系結晶灰巖和板巖中,上覆侏羅系砂巖、礫巖。鉻鐵礦產於巖體內,與圍巖界線清楚,密度差達1.5g·cm-3。17號礦體西段已出露地表,重力異常最大值為6g.u.,向東形態變寬展,推斷東段埋藏較深。鉆探結果在ZK106、ZK108、ZK110、ZK111等4孔連續見礦,礦體埋深25m~60m,視厚度28m~40m。