化探知識(shí)
根據(jù)勘查地球化學(xué)解決區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造格局分析問(wèn)題
文章來(lái)源:地大熱能 發(fā)布作者: 發(fā)表時(shí)間:2021-11-04 14:42:59瀏覽次數(shù):1333
縱觀勘查地球化學(xué)資料在解決基礎(chǔ)地質(zhì)問(wèn)題中的應(yīng)用實(shí)踐,根據(jù)擬解決的地質(zhì)問(wèn)題、所使用資料的性質(zhì)和采用的工作方法,可分為以下幾個(gè)方面。
1.依據(jù)區(qū)域化探異常反映測(cè)區(qū)地質(zhì)構(gòu)造格局。
根據(jù)區(qū)域化探異常的區(qū)劃及展布趨勢(shì)來(lái)分析測(cè)區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造特征,是用化探資料解決基礎(chǔ)地質(zhì)問(wèn)題的一項(xiàng)基本功能。
一般說(shuō)來(lái),通過(guò)編制較小比例尺的區(qū)域性地球化學(xué)圖,這種功能可以得到更好的發(fā)揮。例如,早在1963年,云南省地質(zhì)局就首次編制了全省1:lOO萬(wàn)地球化學(xué)圖,后又多次重編,結(jié)合物探、地質(zhì)、遙感等資料進(jìn)行綜合研究,對(duì)云南一些重大基礎(chǔ)地質(zhì)問(wèn)題提出了新認(rèn)識(shí)a包括:劃分出了哀牢山、點(diǎn)蒼山推覆構(gòu)造,攀枝花一楚雄南北向隱伏深斷裂,指出攀西裂谷南延至紅河斷裂;劃分出維西一景洪裂陷帶、川滇黔毗鄰區(qū)菱形地塊等。隨著區(qū)域化探資料更新?lián)Q代,資料處理解釋技術(shù)發(fā)展提高,化探資料的這種功能得到了更加充分的發(fā)揮。
特征元素的異常組合及異常分布不僅與礦產(chǎn)有關(guān),與不同巖性地層的分布、巖漿作用產(chǎn)物、斷裂構(gòu)造的展布也有直接關(guān)系。因此,即便是依據(jù)次生的區(qū)域化探異常,也可反映測(cè)區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造格局。例如,贛西北新一代區(qū)域化探掃面資料的整理結(jié)果表明,在北東向深大斷裂兩側(cè),異常元素有著不同的組合,反映出它們屬于不同的巖性建造(薛水根,1979;梅占魁等,1980;薛運(yùn)義,1986)。冀北地區(qū)第一代區(qū)域化探資料的重新整理,查明了兩條東西向環(huán)形分布的Cr、Ni、Cu、Pb高含量帶,14條北東向和10條北西向交叉分布的Cu、Pb高含量帶,結(jié)合地質(zhì)研究,揭示出冀北地區(qū)客觀存在的環(huán)形構(gòu)造,以及具近等距性和對(duì)稱(chēng)性的網(wǎng)格狀斷裂構(gòu)造(楊鳳池,1986;周慶來(lái)等,1982)。在溫州幅1;20萬(wàn)化探資料整理中,依據(jù)Cu、Pb. Zn、M0 4元素異常的展布軸線,編制出構(gòu)造地球化學(xué)圖,查明有帶狀和放射狀兩種構(gòu)造模式,揭示出區(qū)域構(gòu)造的總輪廓,對(duì)EW、SN、NE向3個(gè)構(gòu)造體系的地球化學(xué)特征進(jìn)行了研究,為區(qū)域控礦構(gòu)造研究提供了依據(jù)(董巖翔,1980)。類(lèi)似的應(yīng)用實(shí)例,在這一時(shí)期的文獻(xiàn)中報(bào)道甚豐(羅素菲,1979;張煥民等,1980;趙唐稀,1980;張洪,1982)。
應(yīng)該指出的是,在眾多實(shí)例中,被用于解釋地質(zhì)構(gòu)造的化探異常,基本上是為找礦而圈定的,指示元素多為成礦元素,數(shù)據(jù)加工處理也較為簡(jiǎn)單。因之,這種工作方法還難以把化探資料解釋地質(zhì)問(wèn)題的潛力充分發(fā)揮出來(lái)。
2.充分發(fā)掘區(qū)域化探資料的地質(zhì)信息。
20世紀(jì)70年代中期,物探所在總結(jié)區(qū)測(cè)化探資料的應(yīng)用時(shí)指出:只研究異常不研究背景是一種偏向,認(rèn)為背景的變化起伏往往與不同巖性、巖相或構(gòu)造有關(guān),是地質(zhì)填圖中重要的補(bǔ)充信息;化探資料可以與地質(zhì)填圖結(jié)果互相對(duì)照、補(bǔ)充和修改(物探所化探區(qū)測(cè)組,1975)。為充分發(fā)掘區(qū)域化探資料中的地質(zhì)信息,從以下幾方面開(kāi)展了研究。
全面研究地球化學(xué)場(chǎng)對(duì)解決地質(zhì)問(wèn)題來(lái)說(shuō),兼顧異常與背景,對(duì)地球化學(xué)場(chǎng)進(jìn)行全面研究,是十分重要的課題。第一,要重視基礎(chǔ)地質(zhì)研究方面的新見(jiàn)解、新理論、新進(jìn)展,把區(qū)域地球化學(xué)異常研究與區(qū)域地質(zhì)研究結(jié)合起來(lái),認(rèn)識(shí)異常場(chǎng)的地質(zhì)一地球化學(xué)本質(zhì)。有人以小秦嶺和勉略三角區(qū)為例,說(shuō)明了這種研究思路和方法(沙丁,1986)。第二,不拘泥于異常,要把整個(gè)地球化學(xué)場(chǎng)作為研究對(duì)象。例如,在西藏那曲幅(1: 50萬(wàn))的區(qū)域化探中,從整個(gè)地球化學(xué)場(chǎng)出發(fā)研究資料,發(fā)現(xiàn)在羊八井一那曲北東向帶的兩側(cè)有明顯差別,交接帶上又出現(xiàn)汞異常,從而指示出構(gòu)造一斷裂帶的存在(童霆等,1990)。在新疆西準(zhǔn)噶爾地區(qū),利用新取得的區(qū)域化探掃面資料研究多元素的區(qū)域背景和區(qū)域異常,發(fā)現(xiàn)在板塊縫合線兩側(cè)存在著顯然有別的地球化學(xué)特征,而且據(jù)地球化學(xué)資料解釋出的縫合線位置,與地質(zhì)研究結(jié)果有所區(qū)別,從而提出了利用區(qū)域化探資料研究板塊構(gòu)造邊界的新思路和新方法(史長(zhǎng)義,1992)。第三,在區(qū)域異常研究中,不僅要注意正異常反映的信息,而且要重視區(qū)域負(fù)異常的信息。物化探所在區(qū)域水系沉積物測(cè)量資料的研究中,探討了區(qū)域性負(fù)異常的分布特征、地質(zhì)意義及找礦信息等,總結(jié)出單元素和多元素區(qū)域負(fù)異常的分布模型,在討論其地質(zhì)內(nèi)涵的同時(shí),還建立了金、銅礦床的區(qū)域正、負(fù)異常模型(史長(zhǎng)義等,1995)。第四,廣納各種地球化學(xué)信息。除區(qū)域化探掃面資料外,一些專(zhuān)題測(cè)量資料也能有效地用于區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造格局的研究,例如,核工業(yè)系統(tǒng)在華東65地區(qū)某中新生代盆地(480 kmz)做1:5萬(wàn)水氦測(cè)量,查明的異常清晰反映出NNE、EW、NE3組構(gòu)造帶及其交叉部位,可據(jù)之有效地追索區(qū)域控礦構(gòu)造帶(蔣永一等,1984)。通過(guò)編制西北5省區(qū)及山西、內(nèi)蒙古部分地區(qū)的區(qū)域伽馬場(chǎng)圖,反映出了不同大地構(gòu)造單元之間的差異和內(nèi)部的不均勻性,不同巖性的區(qū)域分布和內(nèi)部差異,以及區(qū)域斷裂帶內(nèi)侵人體巖性的不同特征差異(基性巖——低場(chǎng)值,酸性巖——高場(chǎng)值)(崔振生等,1994)。在贛杭構(gòu)造火山巖鈾礦成礦帶西南端,用U、Th、K的分帶特征和主分量法的細(xì)化研究,劃分出5個(gè)地質(zhì)背景不同的富集區(qū),并根據(jù)混合圖像及巖相解釋標(biāo)志,準(zhǔn)確圈定18個(gè)花崗巖體和7個(gè)火山盆地,明顯地區(qū)分出了前震旦系、震旦系、白堊系(許彪等,1990)。
加強(qiáng)數(shù)據(jù)處理方法研究要全面研究地球化學(xué)場(chǎng),就需要揭示多元素、多指標(biāo)的異常和背景的變化趨勢(shì),早期用“拐點(diǎn)法”確定異常下限的處理水平,顯然不能適應(yīng)要求。數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法的引入,大大改善了挖掘和剖析數(shù)據(jù)信息的能力。經(jīng)驗(yàn)表明,在解決地質(zhì)問(wèn)題時(shí),一些簡(jiǎn)單的統(tǒng)計(jì)參數(shù)是程有用的,如:耆量變化范圍(VA)、眾值、算術(shù)平均值、幾何平均值、標(biāo)準(zhǔn)離差、變異系數(shù)(Cv)、濃集克拉克值(KK)、濃集比(K)等,在實(shí)踐中被廣泛使用。數(shù)學(xué)地質(zhì)方法,如單變量的趨勢(shì)分析,多變量的因子分析、相關(guān)分析,在地球化學(xué)場(chǎng)的研究和模擬中最常被使用,取得了很好效果。例如,對(duì)浙江省分散流資料進(jìn)行趨勢(shì)分析和因子分析,清楚地反映出寒武系底部富Cu、Mo、V、Ni的河塘組的分布(物探所化探區(qū)測(cè)組,1975);根據(jù)竹山幅(1: 20萬(wàn))區(qū)域化探資料,對(duì)28種元素做因子分析,說(shuō)明了地質(zhì)構(gòu)造、巖漿巖等地質(zhì)問(wèn)題和地球化學(xué)的規(guī)律(劉如英等,1988);在廬樅地區(qū)1:5萬(wàn)綜合物化探調(diào)查中,用因子分析等方法研究了重、磁、銅、鉛、鋅的區(qū)域和局部異常,推斷出斷裂構(gòu)造骨架,分析了火山口沉陷的構(gòu)造格局和象山群前構(gòu)造輪廓,對(duì)隱伏的磁性體進(jìn)行了推斷,大大充實(shí)了基礎(chǔ)地質(zhì)研究的依據(jù),提高了研究程度(丁鵬飛等,1984)。我國(guó)自行研制的RESMA數(shù)據(jù)處理系統(tǒng),在老變質(zhì)巖區(qū)和中生代火山巖區(qū)試用的結(jié)果,反映出了深大斷裂帶,查明Cu、Cr、Ni高背景區(qū)與Aw、Mh地層套合良好(史長(zhǎng)義等,1993)。大量經(jīng)驗(yàn)表明,不斷改進(jìn)和恰當(dāng)運(yùn)用數(shù)學(xué)方法,是提高區(qū)域化探數(shù)據(jù)解決地質(zhì)問(wèn)題能力的重要途徑。
充分利用元素豐度數(shù)據(jù)區(qū)域和巖類(lèi)的化學(xué)元素豐度,是衡量地質(zhì)體中元素分散與富集的標(biāo)尺。在利用地球化學(xué)資料解決地質(zhì)問(wèn)題時(shí),它是一種至關(guān)重要的基礎(chǔ)參數(shù)。在一般的區(qū)域性測(cè)量中,根據(jù)樣品分析數(shù)據(jù)求得的“元素平均值”,固然稱(chēng)不起“豐度值”,亦可近似地起到類(lèi)似作用。通常,人們使用濃集克拉克值,來(lái)表征一個(gè)地區(qū)某種元素的集中或分散,地質(zhì)體中某種元素的富集或虧損,并借之推定相應(yīng)區(qū)塊地質(zhì)特征的異同,進(jìn)行地質(zhì)體的對(duì)比。在處理以水系沉積物測(cè)量為基本手段的區(qū)域化探資料時(shí),這個(gè)參數(shù)也被經(jīng)常使用。但在實(shí)際工作中,由于正式公布的克拉克值多種多樣,國(guó)外作者的克拉克值數(shù)據(jù)未必適合我國(guó)情況,加之樣品分析質(zhì)量欠佳等原因,會(huì)使求出的濃集克拉克值發(fā)生“畸變”,與地質(zhì)事實(shí)不符。針對(duì)這種情況,一些研究者提出用“區(qū)域濃集系數(shù)”,即區(qū)內(nèi)某地質(zhì)單元某元素的含量平均值/該元素的區(qū)域背景平均值,來(lái)替代濃集克拉克值,取得了較好的地質(zhì)效果(史長(zhǎng)義,1994)。隨著我國(guó)不同地質(zhì)介質(zhì)和巖類(lèi)元素豐度研究水平的提高,新數(shù)據(jù)的公布,這類(lèi)研究方法可在更加堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)上發(fā)展。
3.發(fā)揮基巖測(cè)量的重要作用。
基巖測(cè)量可避免次生地質(zhì)作用的干擾,更加直接和準(zhǔn)確地反映地質(zhì)體的特征和地質(zhì)現(xiàn)象的規(guī)律a在區(qū)測(cè)隊(duì)的早期化探工作中,就以“基巖光譜”的形式系統(tǒng)開(kāi)展基巖采樣;許多區(qū)域性化探項(xiàng)目,也把基巖測(cè)量列為工作內(nèi)容。經(jīng)驗(yàn)表明,對(duì)解決基礎(chǔ)地質(zhì)問(wèn)題來(lái)說(shuō),基巖測(cè)量具有不可替代的重要作用。它不僅可以揭示元素的區(qū)域分布模式,而且可以深層次地發(fā)掘地質(zhì)體和地質(zhì)作用的內(nèi)涵。例如,湖南區(qū)調(diào)隊(duì)在龍山地區(qū)的1 1 5萬(wàn)化探中開(kāi)展了基巖采樣,依據(jù)地層地球化學(xué)特征闡明了構(gòu)造旋回、沉積環(huán)境和沉積相對(duì)元素分布的影響,通過(guò)斷裂帶采樣說(shuō)明了斷裂構(gòu)造的地球化學(xué)特征(湖南區(qū)調(diào)隊(duì),1979)。在小秦嶺2 000 km2范圍內(nèi),配合水系測(cè)量開(kāi)展了巖石剖面調(diào)查,分析25種元素,獲得平面分布模式,反映出古火山口的存在,推斷金堆城以南有古斷裂發(fā)育(杜得祿,1986)。在工作方法方面,甘肅化探隊(duì)采用4點(diǎn)/km2的巖石采樣,在甘肅西部完成15 000 km2區(qū)域普查,取得了良好地質(zhì)效果(陳貴林,1986)。云南區(qū)調(diào)隊(duì)在高黎貢山西側(cè)的1:5萬(wàn)區(qū)調(diào)中,用巖石、土壤、水系3種方法開(kāi)展化探工作,巖石測(cè)量的采樣密度為2點(diǎn)/km2,并對(duì)3種方法進(jìn)行了對(duì)比,認(rèn)為這種低密度的巖石測(cè)量,在發(fā)現(xiàn)異常信息和了解元素分布區(qū)域性變化方面有好的效果,作為一種有效的區(qū)域化探方法應(yīng)予重視和進(jìn)一步研究(陳揚(yáng)玉,1986)。中國(guó)地質(zhì)大學(xué)在膠東地區(qū)作1:5萬(wàn)巖石測(cè)量時(shí),按正常場(chǎng)(1~2點(diǎn)/kmz)和異常場(chǎng)(3~4點(diǎn)/km2)分別取樣,并分析不同的指示元素(分別為Ba、Sr、Zr、v和Au、Ag、Pb、Cu、Zn. As、Mo. Co),不但找礦效果良好,而且解決了一些基礎(chǔ)地質(zhì)問(wèn)題:
在背景場(chǎng)地球化學(xué)圖上,區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造的結(jié)構(gòu)和變質(zhì)巖的分布區(qū)得到清晰的反映;提供了花崗巖成因的某些證據(jù),依據(jù)Ba和Sr的分布佐證了本區(qū)花崗巖系混合巖化成因;依據(jù)Zr>400×10的負(fù)6次方的高值帶,發(fā)現(xiàn)了一條由長(zhǎng)石砂巖變質(zhì)而成的石英巖帶,由此找到了區(qū)內(nèi)劃分元古宇與太古宇的標(biāo)志層(趙倫山等,1993)?;鶐r采樣這種在地質(zhì)研究中局部使用的基本方法,在勘查地球化學(xué)中已發(fā)展成為區(qū)域性的重要勘查方法,能以更廣的視野、更系統(tǒng)的數(shù)據(jù)揭示和認(rèn)識(shí)復(fù)雜的地質(zhì)問(wèn)題,從而為區(qū)域地球化學(xué)理論和方法的產(chǎn)生和發(fā)展提供了方法依據(jù)。
4.構(gòu)造地球化學(xué)方法的應(yīng)用。
構(gòu)造地球化學(xué)是構(gòu)造地質(zhì)學(xué)家提出的概念,陳國(guó)達(dá)、楊開(kāi)慶等著名學(xué)者都研究和闡述過(guò)這一學(xué)科的基本內(nèi)容。對(duì)它的定義和內(nèi)涵,不同學(xué)者有各自的見(jiàn)解,認(rèn)識(shí)不盡一致。然而’總的說(shuō)來(lái),構(gòu)造地球化學(xué)是研究各種構(gòu)造環(huán)境中地殼化學(xué)元素的分配和遷移、分散和富集的特征、規(guī)律及其過(guò)程和動(dòng)力學(xué)機(jī)制的一門(mén)邊緣學(xué)科,介于構(gòu)造地質(zhì)學(xué)和地球化學(xué)之間。它的主要任務(wù)是研究構(gòu)造環(huán)境下,建造中的成巖成礦物質(zhì)組分和改造過(guò)程中成巖成礦物質(zhì)組分,由構(gòu)造動(dòng)力調(diào)整分異所形成的時(shí)空特征、規(guī)律及其動(dòng)力學(xué)問(wèn)題(劉洪波等,1987;高合明,1994;錢(qián)建平,1999)。20世紀(jì)80年代初,冶金、有色系統(tǒng)的勘查地球化學(xué)家,最先將這一概念引入化探實(shí)踐,賦予更加實(shí)用的內(nèi)涵。他們認(rèn)為,“所謂構(gòu)造地球化學(xué),就是從研究構(gòu)造地球化學(xué)形跡出發(fā),揭示元素及同位素在地殼構(gòu)造運(yùn)動(dòng)中的地球化學(xué)變化,闡明元素在構(gòu)造中的分配、共生組合、遷移富集規(guī)律及其整個(gè)演化歷史”(劉泉清,1981)。所謂構(gòu)造地球化學(xué)形跡,又分?jǐn)嗔褬?gòu)造、褶皺構(gòu)造、火山和侵入構(gòu)造等類(lèi)型。其實(shí)際意義在于,可用于圈定各種構(gòu)造類(lèi)型,判別構(gòu)造序次,圈定構(gòu)造標(biāo)志層,進(jìn)行地層或礦層對(duì)比等。在具體實(shí)踐中,思路和做法多樣,有些研究者圍繞目標(biāo)形跡做一定的采樣和調(diào)查;而多數(shù)文獻(xiàn)報(bào)道的做法,主要是依據(jù)區(qū)域化探資料分析元素共生組合特征和所表現(xiàn)出來(lái)的地球化學(xué)形跡,如元素分散模式的軸線,帶狀或串珠狀綜合異常帶的展布,形跡的不連續(xù)和錯(cuò)位,不同元素組合及分布等,來(lái)揭示和說(shuō)明不同構(gòu)造體系的存在、序次和演化。例如,在浙西南地區(qū),通過(guò)對(duì)等軸和橢圓形環(huán)狀異常的剖析,歸結(jié)出它們分別有4種類(lèi)型的地質(zhì)意義:變質(zhì)巖隆起,火山構(gòu)造(火山穹窿、破火山口),侵入巖(主要為燕山期巖體),地層構(gòu)造(砂礫巖、火山巖)等(酈逸根,1981, 1982, 1985)。在甘肅東南部,主要針對(duì)斷裂構(gòu)造的地球化學(xué)異常進(jìn)行剖析,通過(guò)研究異常與斷裂的空間關(guān)系(相間、復(fù)合、交會(huì)),形跡特征(串珠狀、線性延伸、交會(huì)結(jié)),元素組合變化(變異程度、熱液成分、低溫活動(dòng)元素)等特征,查明構(gòu)造性質(zhì)、構(gòu)造過(guò)程、隱伏構(gòu)造以及地球化學(xué)分區(qū)(李裕能,1990)??偟恼f(shuō)來(lái),構(gòu)造地球化學(xué)作為一個(gè)學(xué)科正在發(fā)展之中,它在勘查地球化學(xué)中的應(yīng)用,目前還偏重于形跡分析,更深層次地發(fā)掘地球化學(xué)資料的內(nèi)涵,以闡明構(gòu)造作用的過(guò)程和動(dòng)力學(xué),尚需構(gòu)造地質(zhì)堂家和勘=查地球化學(xué)家共同努力。
1.依據(jù)區(qū)域化探異常反映測(cè)區(qū)地質(zhì)構(gòu)造格局。
根據(jù)區(qū)域化探異常的區(qū)劃及展布趨勢(shì)來(lái)分析測(cè)區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造特征,是用化探資料解決基礎(chǔ)地質(zhì)問(wèn)題的一項(xiàng)基本功能。
一般說(shuō)來(lái),通過(guò)編制較小比例尺的區(qū)域性地球化學(xué)圖,這種功能可以得到更好的發(fā)揮。例如,早在1963年,云南省地質(zhì)局就首次編制了全省1:lOO萬(wàn)地球化學(xué)圖,后又多次重編,結(jié)合物探、地質(zhì)、遙感等資料進(jìn)行綜合研究,對(duì)云南一些重大基礎(chǔ)地質(zhì)問(wèn)題提出了新認(rèn)識(shí)a包括:劃分出了哀牢山、點(diǎn)蒼山推覆構(gòu)造,攀枝花一楚雄南北向隱伏深斷裂,指出攀西裂谷南延至紅河斷裂;劃分出維西一景洪裂陷帶、川滇黔毗鄰區(qū)菱形地塊等。隨著區(qū)域化探資料更新?lián)Q代,資料處理解釋技術(shù)發(fā)展提高,化探資料的這種功能得到了更加充分的發(fā)揮。
特征元素的異常組合及異常分布不僅與礦產(chǎn)有關(guān),與不同巖性地層的分布、巖漿作用產(chǎn)物、斷裂構(gòu)造的展布也有直接關(guān)系。因此,即便是依據(jù)次生的區(qū)域化探異常,也可反映測(cè)區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造格局。例如,贛西北新一代區(qū)域化探掃面資料的整理結(jié)果表明,在北東向深大斷裂兩側(cè),異常元素有著不同的組合,反映出它們屬于不同的巖性建造(薛水根,1979;梅占魁等,1980;薛運(yùn)義,1986)。冀北地區(qū)第一代區(qū)域化探資料的重新整理,查明了兩條東西向環(huán)形分布的Cr、Ni、Cu、Pb高含量帶,14條北東向和10條北西向交叉分布的Cu、Pb高含量帶,結(jié)合地質(zhì)研究,揭示出冀北地區(qū)客觀存在的環(huán)形構(gòu)造,以及具近等距性和對(duì)稱(chēng)性的網(wǎng)格狀斷裂構(gòu)造(楊鳳池,1986;周慶來(lái)等,1982)。在溫州幅1;20萬(wàn)化探資料整理中,依據(jù)Cu、Pb. Zn、M0 4元素異常的展布軸線,編制出構(gòu)造地球化學(xué)圖,查明有帶狀和放射狀兩種構(gòu)造模式,揭示出區(qū)域構(gòu)造的總輪廓,對(duì)EW、SN、NE向3個(gè)構(gòu)造體系的地球化學(xué)特征進(jìn)行了研究,為區(qū)域控礦構(gòu)造研究提供了依據(jù)(董巖翔,1980)。類(lèi)似的應(yīng)用實(shí)例,在這一時(shí)期的文獻(xiàn)中報(bào)道甚豐(羅素菲,1979;張煥民等,1980;趙唐稀,1980;張洪,1982)。
應(yīng)該指出的是,在眾多實(shí)例中,被用于解釋地質(zhì)構(gòu)造的化探異常,基本上是為找礦而圈定的,指示元素多為成礦元素,數(shù)據(jù)加工處理也較為簡(jiǎn)單。因之,這種工作方法還難以把化探資料解釋地質(zhì)問(wèn)題的潛力充分發(fā)揮出來(lái)。
2.充分發(fā)掘區(qū)域化探資料的地質(zhì)信息。
20世紀(jì)70年代中期,物探所在總結(jié)區(qū)測(cè)化探資料的應(yīng)用時(shí)指出:只研究異常不研究背景是一種偏向,認(rèn)為背景的變化起伏往往與不同巖性、巖相或構(gòu)造有關(guān),是地質(zhì)填圖中重要的補(bǔ)充信息;化探資料可以與地質(zhì)填圖結(jié)果互相對(duì)照、補(bǔ)充和修改(物探所化探區(qū)測(cè)組,1975)。為充分發(fā)掘區(qū)域化探資料中的地質(zhì)信息,從以下幾方面開(kāi)展了研究。
全面研究地球化學(xué)場(chǎng)對(duì)解決地質(zhì)問(wèn)題來(lái)說(shuō),兼顧異常與背景,對(duì)地球化學(xué)場(chǎng)進(jìn)行全面研究,是十分重要的課題。第一,要重視基礎(chǔ)地質(zhì)研究方面的新見(jiàn)解、新理論、新進(jìn)展,把區(qū)域地球化學(xué)異常研究與區(qū)域地質(zhì)研究結(jié)合起來(lái),認(rèn)識(shí)異常場(chǎng)的地質(zhì)一地球化學(xué)本質(zhì)。有人以小秦嶺和勉略三角區(qū)為例,說(shuō)明了這種研究思路和方法(沙丁,1986)。第二,不拘泥于異常,要把整個(gè)地球化學(xué)場(chǎng)作為研究對(duì)象。例如,在西藏那曲幅(1: 50萬(wàn))的區(qū)域化探中,從整個(gè)地球化學(xué)場(chǎng)出發(fā)研究資料,發(fā)現(xiàn)在羊八井一那曲北東向帶的兩側(cè)有明顯差別,交接帶上又出現(xiàn)汞異常,從而指示出構(gòu)造一斷裂帶的存在(童霆等,1990)。在新疆西準(zhǔn)噶爾地區(qū),利用新取得的區(qū)域化探掃面資料研究多元素的區(qū)域背景和區(qū)域異常,發(fā)現(xiàn)在板塊縫合線兩側(cè)存在著顯然有別的地球化學(xué)特征,而且據(jù)地球化學(xué)資料解釋出的縫合線位置,與地質(zhì)研究結(jié)果有所區(qū)別,從而提出了利用區(qū)域化探資料研究板塊構(gòu)造邊界的新思路和新方法(史長(zhǎng)義,1992)。第三,在區(qū)域異常研究中,不僅要注意正異常反映的信息,而且要重視區(qū)域負(fù)異常的信息。物化探所在區(qū)域水系沉積物測(cè)量資料的研究中,探討了區(qū)域性負(fù)異常的分布特征、地質(zhì)意義及找礦信息等,總結(jié)出單元素和多元素區(qū)域負(fù)異常的分布模型,在討論其地質(zhì)內(nèi)涵的同時(shí),還建立了金、銅礦床的區(qū)域正、負(fù)異常模型(史長(zhǎng)義等,1995)。第四,廣納各種地球化學(xué)信息。除區(qū)域化探掃面資料外,一些專(zhuān)題測(cè)量資料也能有效地用于區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造格局的研究,例如,核工業(yè)系統(tǒng)在華東65地區(qū)某中新生代盆地(480 kmz)做1:5萬(wàn)水氦測(cè)量,查明的異常清晰反映出NNE、EW、NE3組構(gòu)造帶及其交叉部位,可據(jù)之有效地追索區(qū)域控礦構(gòu)造帶(蔣永一等,1984)。通過(guò)編制西北5省區(qū)及山西、內(nèi)蒙古部分地區(qū)的區(qū)域伽馬場(chǎng)圖,反映出了不同大地構(gòu)造單元之間的差異和內(nèi)部的不均勻性,不同巖性的區(qū)域分布和內(nèi)部差異,以及區(qū)域斷裂帶內(nèi)侵人體巖性的不同特征差異(基性巖——低場(chǎng)值,酸性巖——高場(chǎng)值)(崔振生等,1994)。在贛杭構(gòu)造火山巖鈾礦成礦帶西南端,用U、Th、K的分帶特征和主分量法的細(xì)化研究,劃分出5個(gè)地質(zhì)背景不同的富集區(qū),并根據(jù)混合圖像及巖相解釋標(biāo)志,準(zhǔn)確圈定18個(gè)花崗巖體和7個(gè)火山盆地,明顯地區(qū)分出了前震旦系、震旦系、白堊系(許彪等,1990)。
加強(qiáng)數(shù)據(jù)處理方法研究要全面研究地球化學(xué)場(chǎng),就需要揭示多元素、多指標(biāo)的異常和背景的變化趨勢(shì),早期用“拐點(diǎn)法”確定異常下限的處理水平,顯然不能適應(yīng)要求。數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法的引入,大大改善了挖掘和剖析數(shù)據(jù)信息的能力。經(jīng)驗(yàn)表明,在解決地質(zhì)問(wèn)題時(shí),一些簡(jiǎn)單的統(tǒng)計(jì)參數(shù)是程有用的,如:耆量變化范圍(VA)、眾值、算術(shù)平均值、幾何平均值、標(biāo)準(zhǔn)離差、變異系數(shù)(Cv)、濃集克拉克值(KK)、濃集比(K)等,在實(shí)踐中被廣泛使用。數(shù)學(xué)地質(zhì)方法,如單變量的趨勢(shì)分析,多變量的因子分析、相關(guān)分析,在地球化學(xué)場(chǎng)的研究和模擬中最常被使用,取得了很好效果。例如,對(duì)浙江省分散流資料進(jìn)行趨勢(shì)分析和因子分析,清楚地反映出寒武系底部富Cu、Mo、V、Ni的河塘組的分布(物探所化探區(qū)測(cè)組,1975);根據(jù)竹山幅(1: 20萬(wàn))區(qū)域化探資料,對(duì)28種元素做因子分析,說(shuō)明了地質(zhì)構(gòu)造、巖漿巖等地質(zhì)問(wèn)題和地球化學(xué)的規(guī)律(劉如英等,1988);在廬樅地區(qū)1:5萬(wàn)綜合物化探調(diào)查中,用因子分析等方法研究了重、磁、銅、鉛、鋅的區(qū)域和局部異常,推斷出斷裂構(gòu)造骨架,分析了火山口沉陷的構(gòu)造格局和象山群前構(gòu)造輪廓,對(duì)隱伏的磁性體進(jìn)行了推斷,大大充實(shí)了基礎(chǔ)地質(zhì)研究的依據(jù),提高了研究程度(丁鵬飛等,1984)。我國(guó)自行研制的RESMA數(shù)據(jù)處理系統(tǒng),在老變質(zhì)巖區(qū)和中生代火山巖區(qū)試用的結(jié)果,反映出了深大斷裂帶,查明Cu、Cr、Ni高背景區(qū)與Aw、Mh地層套合良好(史長(zhǎng)義等,1993)。大量經(jīng)驗(yàn)表明,不斷改進(jìn)和恰當(dāng)運(yùn)用數(shù)學(xué)方法,是提高區(qū)域化探數(shù)據(jù)解決地質(zhì)問(wèn)題能力的重要途徑。
充分利用元素豐度數(shù)據(jù)區(qū)域和巖類(lèi)的化學(xué)元素豐度,是衡量地質(zhì)體中元素分散與富集的標(biāo)尺。在利用地球化學(xué)資料解決地質(zhì)問(wèn)題時(shí),它是一種至關(guān)重要的基礎(chǔ)參數(shù)。在一般的區(qū)域性測(cè)量中,根據(jù)樣品分析數(shù)據(jù)求得的“元素平均值”,固然稱(chēng)不起“豐度值”,亦可近似地起到類(lèi)似作用。通常,人們使用濃集克拉克值,來(lái)表征一個(gè)地區(qū)某種元素的集中或分散,地質(zhì)體中某種元素的富集或虧損,并借之推定相應(yīng)區(qū)塊地質(zhì)特征的異同,進(jìn)行地質(zhì)體的對(duì)比。在處理以水系沉積物測(cè)量為基本手段的區(qū)域化探資料時(shí),這個(gè)參數(shù)也被經(jīng)常使用。但在實(shí)際工作中,由于正式公布的克拉克值多種多樣,國(guó)外作者的克拉克值數(shù)據(jù)未必適合我國(guó)情況,加之樣品分析質(zhì)量欠佳等原因,會(huì)使求出的濃集克拉克值發(fā)生“畸變”,與地質(zhì)事實(shí)不符。針對(duì)這種情況,一些研究者提出用“區(qū)域濃集系數(shù)”,即區(qū)內(nèi)某地質(zhì)單元某元素的含量平均值/該元素的區(qū)域背景平均值,來(lái)替代濃集克拉克值,取得了較好的地質(zhì)效果(史長(zhǎng)義,1994)。隨著我國(guó)不同地質(zhì)介質(zhì)和巖類(lèi)元素豐度研究水平的提高,新數(shù)據(jù)的公布,這類(lèi)研究方法可在更加堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)上發(fā)展。
3.發(fā)揮基巖測(cè)量的重要作用。
基巖測(cè)量可避免次生地質(zhì)作用的干擾,更加直接和準(zhǔn)確地反映地質(zhì)體的特征和地質(zhì)現(xiàn)象的規(guī)律a在區(qū)測(cè)隊(duì)的早期化探工作中,就以“基巖光譜”的形式系統(tǒng)開(kāi)展基巖采樣;許多區(qū)域性化探項(xiàng)目,也把基巖測(cè)量列為工作內(nèi)容。經(jīng)驗(yàn)表明,對(duì)解決基礎(chǔ)地質(zhì)問(wèn)題來(lái)說(shuō),基巖測(cè)量具有不可替代的重要作用。它不僅可以揭示元素的區(qū)域分布模式,而且可以深層次地發(fā)掘地質(zhì)體和地質(zhì)作用的內(nèi)涵。例如,湖南區(qū)調(diào)隊(duì)在龍山地區(qū)的1 1 5萬(wàn)化探中開(kāi)展了基巖采樣,依據(jù)地層地球化學(xué)特征闡明了構(gòu)造旋回、沉積環(huán)境和沉積相對(duì)元素分布的影響,通過(guò)斷裂帶采樣說(shuō)明了斷裂構(gòu)造的地球化學(xué)特征(湖南區(qū)調(diào)隊(duì),1979)。在小秦嶺2 000 km2范圍內(nèi),配合水系測(cè)量開(kāi)展了巖石剖面調(diào)查,分析25種元素,獲得平面分布模式,反映出古火山口的存在,推斷金堆城以南有古斷裂發(fā)育(杜得祿,1986)。在工作方法方面,甘肅化探隊(duì)采用4點(diǎn)/km2的巖石采樣,在甘肅西部完成15 000 km2區(qū)域普查,取得了良好地質(zhì)效果(陳貴林,1986)。云南區(qū)調(diào)隊(duì)在高黎貢山西側(cè)的1:5萬(wàn)區(qū)調(diào)中,用巖石、土壤、水系3種方法開(kāi)展化探工作,巖石測(cè)量的采樣密度為2點(diǎn)/km2,并對(duì)3種方法進(jìn)行了對(duì)比,認(rèn)為這種低密度的巖石測(cè)量,在發(fā)現(xiàn)異常信息和了解元素分布區(qū)域性變化方面有好的效果,作為一種有效的區(qū)域化探方法應(yīng)予重視和進(jìn)一步研究(陳揚(yáng)玉,1986)。中國(guó)地質(zhì)大學(xué)在膠東地區(qū)作1:5萬(wàn)巖石測(cè)量時(shí),按正常場(chǎng)(1~2點(diǎn)/kmz)和異常場(chǎng)(3~4點(diǎn)/km2)分別取樣,并分析不同的指示元素(分別為Ba、Sr、Zr、v和Au、Ag、Pb、Cu、Zn. As、Mo. Co),不但找礦效果良好,而且解決了一些基礎(chǔ)地質(zhì)問(wèn)題:
在背景場(chǎng)地球化學(xué)圖上,區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造的結(jié)構(gòu)和變質(zhì)巖的分布區(qū)得到清晰的反映;提供了花崗巖成因的某些證據(jù),依據(jù)Ba和Sr的分布佐證了本區(qū)花崗巖系混合巖化成因;依據(jù)Zr>400×10的負(fù)6次方的高值帶,發(fā)現(xiàn)了一條由長(zhǎng)石砂巖變質(zhì)而成的石英巖帶,由此找到了區(qū)內(nèi)劃分元古宇與太古宇的標(biāo)志層(趙倫山等,1993)?;鶐r采樣這種在地質(zhì)研究中局部使用的基本方法,在勘查地球化學(xué)中已發(fā)展成為區(qū)域性的重要勘查方法,能以更廣的視野、更系統(tǒng)的數(shù)據(jù)揭示和認(rèn)識(shí)復(fù)雜的地質(zhì)問(wèn)題,從而為區(qū)域地球化學(xué)理論和方法的產(chǎn)生和發(fā)展提供了方法依據(jù)。
4.構(gòu)造地球化學(xué)方法的應(yīng)用。
構(gòu)造地球化學(xué)是構(gòu)造地質(zhì)學(xué)家提出的概念,陳國(guó)達(dá)、楊開(kāi)慶等著名學(xué)者都研究和闡述過(guò)這一學(xué)科的基本內(nèi)容。對(duì)它的定義和內(nèi)涵,不同學(xué)者有各自的見(jiàn)解,認(rèn)識(shí)不盡一致。然而’總的說(shuō)來(lái),構(gòu)造地球化學(xué)是研究各種構(gòu)造環(huán)境中地殼化學(xué)元素的分配和遷移、分散和富集的特征、規(guī)律及其過(guò)程和動(dòng)力學(xué)機(jī)制的一門(mén)邊緣學(xué)科,介于構(gòu)造地質(zhì)學(xué)和地球化學(xué)之間。它的主要任務(wù)是研究構(gòu)造環(huán)境下,建造中的成巖成礦物質(zhì)組分和改造過(guò)程中成巖成礦物質(zhì)組分,由構(gòu)造動(dòng)力調(diào)整分異所形成的時(shí)空特征、規(guī)律及其動(dòng)力學(xué)問(wèn)題(劉洪波等,1987;高合明,1994;錢(qián)建平,1999)。20世紀(jì)80年代初,冶金、有色系統(tǒng)的勘查地球化學(xué)家,最先將這一概念引入化探實(shí)踐,賦予更加實(shí)用的內(nèi)涵。他們認(rèn)為,“所謂構(gòu)造地球化學(xué),就是從研究構(gòu)造地球化學(xué)形跡出發(fā),揭示元素及同位素在地殼構(gòu)造運(yùn)動(dòng)中的地球化學(xué)變化,闡明元素在構(gòu)造中的分配、共生組合、遷移富集規(guī)律及其整個(gè)演化歷史”(劉泉清,1981)。所謂構(gòu)造地球化學(xué)形跡,又分?jǐn)嗔褬?gòu)造、褶皺構(gòu)造、火山和侵入構(gòu)造等類(lèi)型。其實(shí)際意義在于,可用于圈定各種構(gòu)造類(lèi)型,判別構(gòu)造序次,圈定構(gòu)造標(biāo)志層,進(jìn)行地層或礦層對(duì)比等。在具體實(shí)踐中,思路和做法多樣,有些研究者圍繞目標(biāo)形跡做一定的采樣和調(diào)查;而多數(shù)文獻(xiàn)報(bào)道的做法,主要是依據(jù)區(qū)域化探資料分析元素共生組合特征和所表現(xiàn)出來(lái)的地球化學(xué)形跡,如元素分散模式的軸線,帶狀或串珠狀綜合異常帶的展布,形跡的不連續(xù)和錯(cuò)位,不同元素組合及分布等,來(lái)揭示和說(shuō)明不同構(gòu)造體系的存在、序次和演化。例如,在浙西南地區(qū),通過(guò)對(duì)等軸和橢圓形環(huán)狀異常的剖析,歸結(jié)出它們分別有4種類(lèi)型的地質(zhì)意義:變質(zhì)巖隆起,火山構(gòu)造(火山穹窿、破火山口),侵入巖(主要為燕山期巖體),地層構(gòu)造(砂礫巖、火山巖)等(酈逸根,1981, 1982, 1985)。在甘肅東南部,主要針對(duì)斷裂構(gòu)造的地球化學(xué)異常進(jìn)行剖析,通過(guò)研究異常與斷裂的空間關(guān)系(相間、復(fù)合、交會(huì)),形跡特征(串珠狀、線性延伸、交會(huì)結(jié)),元素組合變化(變異程度、熱液成分、低溫活動(dòng)元素)等特征,查明構(gòu)造性質(zhì)、構(gòu)造過(guò)程、隱伏構(gòu)造以及地球化學(xué)分區(qū)(李裕能,1990)??偟恼f(shuō)來(lái),構(gòu)造地球化學(xué)作為一個(gè)學(xué)科正在發(fā)展之中,它在勘查地球化學(xué)中的應(yīng)用,目前還偏重于形跡分析,更深層次地發(fā)掘地球化學(xué)資料的內(nèi)涵,以闡明構(gòu)造作用的過(guò)程和動(dòng)力學(xué),尚需構(gòu)造地質(zhì)堂家和勘=查地球化學(xué)家共同努力。