“三联式”成矿预测理论在非传统矿产资源评价中的应用——以滇东地区沉积建造中铂族元素(PGE)资源潜力评价为例

来源 :中国地质大学(武汉) | 被引量 : 0次 | 上传用户:wangligang987123
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铂族元素(PGE)因其贵重稀少和在分布上的极不均匀性,以及在航空航天、汽车、电子、制药、珠宝等领域需求的不断增加,而造成了铂族资源严重紧缺和国际矿业市场上供求矛盾异常紧张,为此北美不得不开始从报废汽车尾气净化剂中回收铂金属。近年来,我国的铂族资源年消耗量高居全球第二,其中,我国首饰铂消费自2000年超过日本位居世界第一以后,已经连续多年保持这种迅猛增长的势头;而国内汽车工业的快速发展,又将进一步拉动汽车尾气净化催化剂铂消费这个巨大的市场,所以,就我国而言铂族资源形势更为严峻,虽有金川、金宝山等超大型含铂铜镍矿床,但铂族元素是呈铜镍的伴生组分产出,且品位较低。国内大量铂族金属需求尚依赖于进口,对国家安全产生影响。自然而然,铂族金属也就成为近年来世界矿产勘查的一个新热点,如2002年铂族金属投资为1.04亿美元,占世界非燃料固体矿产勘查投资的6.0%,比2001年增长52.9%;2003年铂族金属勘查投资继续升温,达到1.31亿美元,较2002年又增长26%。由于勘查经费和项目的增加,促使了一批具有工业意义铂族金属矿床被发现。总的说来,为缓解铂族资源紧缺所带来的压力,当前无非有两条路可走:一是加大境内外与基性超基性岩有关的铂族资源的风险勘探力度,二是开展非传统(非常规)类型的铂族资源(如黑色页岩型铂族矿床等)的评价研究。近二十年来,黑色岩系中PGE、Au等贵金属研究一度成为热点,并取得了大量研究成果。我国一方面铂族资源如此紧缺,另一方面在华南、新疆等地黑色岩系分布又如此广泛,如果有一天能在黑色岩系。PGE勘查评价中取得突破的话,无疑将具有十分深远的理论及现实意义。 本文研究以国土资源部“九五”科技重点项目“新型矿产资源评价研究”的“黑色页岩建造中铂族元素(PGE)资源评价基础研究”课题、国土资源大调查技术方法类项目“矿产资源潜力快速评价技术”、地质过程与矿产资源国家重点实验室开放基金“滇东地区富有机质沉积建造铂钯资源潜力评价”等科研项目为依托,在“三联式”定量成矿预测理论的指导下,紧密围绕非传统铂族资源这个主题,以滇东地区富有机质岩系中铂族潜在资源为例,探索矿产勘查新理论、新方法在非传统矿产资源预测评价中的应用。作者从东川姑海、落雪人站石和大风口、待补糯租、沾益得泽和热水、会泽大井、卡郎、大坪子、冒天水、曲靖土基冲、越州燎浒等地典型富有机质岩系剖面采集了黑色页岩、黑色碳质泥岩和粉砂岩,以及煤等样品100件,磨制、鉴定光片43片,并在武汉综合岩矿测试中心定量分析了Pt、Pd、Au(C-OES),Ag、B(OES),As、Sb(AF),Cu、Zn、Co、Ni、v(ICP-AES),Pb、Cr、SiO<,2>、CaO、MgO、Al<,2>O<,3>(XRF),w、Mo(极谱),U(激光荧光光度法),C<,有><,机>(溶量法)等22种元素。此外,利用滇东地区1:20万水系沉积物地球化学填图的副样按1件样/64km<2>进行重新组合,共计1031件样品(约6.7万km<2>),在云南省地勘局岩矿测试中心定量分析了Pt、Pd两种元素(C-OES);并对化探异常区进一步提取水系沉积物副样按1件样/16km<2>进行重新组样分析,共计1159件样品(约2万km<2>),在武汉综合岩矿测试中心进行了Pt、Pd测试(C-OES)。 在大量研究的基础上,本文提出了影响铂族资源勘查的两大科学问题,即(1)铂族元素成矿高富集性与成矿环境广泛性问题,陆壳中各种地质体铂族元素的含量极低,即使是Bushveld、Sudbury、Stillwater、金川等世界著名含铂岩体,其Pt、Pd含量也都小于10g/g,Pt和Pd的富集系数高达7500,另一方面PGE成矿环境又具有广泛性,内生、外生及叠加作用和地外事件等都造成PGE的富集。成矿高富集性与成矿环境广泛性对立统一。除充分考虑地球物质组成的不均匀性外,要重视非传统铂族资源新类型的认知与发现;(2)铂族元素成矿多样性与稀缺性问题,过去人们曾片面地认为凡是铂族矿床都与基性、超基性岩有关,然而随着铂族元素热液成因学说的兴起,以及20世纪90年代与镁铁岩、超镁铁岩无明显联系的工业铂族金属矿化新类型在世界各地不同的地质环境中相继被发现,铂族元素成矿多样性与稀缺性对立统一,故在找矿思路上必须冲破铂族元素的成矿专属性的长期禁锢。 结合上述科学问题,以及叠加成矿信息分解和弱信息提取等找矿难题,本文以GIS为手段,以地质工作为基础,通过野外地质研究与分析测试、空问信息技术相结合的研究方法,建立了滇东地区非传统铂族资源评价数据库,整理和编制了大量专业图件,并在前人研究成果基础上,对比研究了下寒武统筇竹寺组与湘黔地区牛蹄塘组黑色岩系,提出下寒武统梅树村组划分方案;并应用地质异常时—空演化模型对研究区致矿地质异常进行了初步分析,总结了区域成矿多样性,运用矿床编码技术对矿床谱系进行了分析;在1∶250万比例尺下,采用无模型预测方法,定量圈定出与沉积建造有关的PGE成矿可能地段22处,其中,A级成矿可能地段8个、B级成矿可能地段5个、C级成矿可能地段9个;进一步在1∶50万比例尺下,对成矿可能地段较为集中的易门—澄江以北、武定—安宁以东地区,利用证据权法定量圈定出与沉积建造有关的PGE找矿可行地段28个,其中,A级找矿可行地段12个,B级找矿可行地段12个,C级找矿可行地段4个。 通过本文研究,得到以下一些结论和认识: 1.地质异常是具有时空结构的物质实体,我们今天所见到的地质异常是漫长地质历史演化中各种地质事件多次叠加、复合、改造的结果。要提高找矿精度,就必须从中分解和提取相关的致矿信息。正是基于此,本文提出了致矿地质异常时空—模型,结合研究区重大地质事件,通过对各地质历史时期的岩相古地理、构造、地球物理与深部地质异常、矿产等的研究,运用岩相岩性组合熵,成功探索了与沉积建造有关的致矿地质异常的演化特征。 2.研究区包括富有机质岩系在内的沉积建造在成矿环境、成矿时代、矿种及矿化类型、成矿条件和控矿因素等方面均表现出明显的多样性特征,通过对中元古界昆阳群、下寒武统梅树村组和筇竹寺组、上泥盆统宰格组和中侏罗统砂溪庙组黑色岩系,以及下石炭统万寿山组、下二叠统梁山组、上二叠统宣威组、上三叠统须家河组和上新统含煤岩系等典型地层剖面的矿相学和地球化学研究发现,筇竹寺组、宣威组和万寿山组等富有机质岩系Pt、Pd含量较高(Pt+Pd平均含量分别为8.35ηg/g、7.86ηg/g和5.35ηg/g,分别为陆壳丰度的10.4倍、9.8倍和6.7倍),而黑色碳质页岩、黑色碳质粉砂岩和黑色碳质泥岩等岩石类型相对富Pt、Pd(Pt+Pd平均含量分别为6.97ηg/g、4.79ηg/g和4.02ηg/g,分别为陆壳丰度的8.7倍、6倍和5倍):从成矿环境等因素分析,中元古界昆阳群黑色岩系与俄罗斯干谷具有一定相似之处,而筇竹寺组黑色岩系与华南下寒武统牛蹄塘组具有可比性。 3.受生物基因图谱的启示,本文建立了一套简便实用的编码规则,将矿种、矿源、成矿作用、成因类型、成矿时间、赋矿地质体、含(控)矿构造、矿床规模、成矿环境、矿体形态、矿石类型等矿床地质特征的定性描述,利用编码的方式转换为数字代码和图谱,再通过数字代码和图谱进行矿床的对比、统计和谱系分析等研究,具有便于存储和运算、可视性较好等优点。 4.利用研究区1∶20万水系沉积物地球化学填图的副样进行重新组合分析,结合S-A分形滤波研究,得到—系列Pt、Pd地球化学异常,并将这些异常分为四种主要类型:①与中元古宙昆阳群黑色岩系有关的PGE异常;②与下寒武统黑色岩系有关的PGE异常;③与二叠纪峨眉山玄武岩有关的PGE异常:④与其它沉积建造(如上泥盆统、下石炭统、二叠系、下三叠统、中侏罗统和上新统的富有机质岩系)有关的PGE异常。 5.基于GIS技术的地、物、化、遥多源信息获取、处理和分析,大大地提高了资源评价的效率和精度。空间分析及统计使我们从纯粹的多元统计发展到了对地学信息空问结构及其相关性的探讨。文中在“三联式”成矿预测理论指导下的,基于多源信息提取的PGE找矿远景区(成矿可能地段、找矿可行地段)可以作为更大比例尺寻找与沉积建造有关的非传统铂族资源的参考。 综上所述,“三联式”定量成矿预测理论技术是研究非传统矿产资源评价的有效武器,一是因为是新类型的矿产资源,必定没有现成的模型可依,以“求异”为基础的地质异常就大有用武之地;二是因为复杂性和多样性是矿产资源子系统的本质特性,非传统铂族矿化产出时代与地质环境的多样性,要求在勘查评价中决不能墨守成规。将地质异常一成矿多样性一矿床谱系有机关联与一体化研究的“三联式”矿产预测评价理论和方法,可望能弥补常规地质学“相似类比”无法解决“新”与“未知”矿床类型预测的理论缺陷。这如Jan Palava所说:“PGE在非常规环境中的产出,促进了非常规勘查概念的发展。”通过本文的研究,我们也深刻地认识到树立全新资源观和探索、研究适宜于非传统PGE资源找矿预测的新理论、新方法的重要性。如能进一步查明非传统PGE资源致矿地质异常的内在规律,总结非传统PGE资源成矿多样性基本特征,揭示非传统PGE资源的时一空一因关联性与矿床谱系效应,建立适用于地学研究定量化、数字化的“三联式”矿产资源综合预测评价的新理论和新方法。该项研究将是一个长期而又艰巨的过程,需要我们执着和不懈地努力、探索,因为认知和发现非传统矿产资源已成为当代地球科学的一项新使命。
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