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名称 华北地台金刚石找矿战略性选区研究
发布机构 科技外事处 索引号 2189234/2020-01956
主题分类 科技发展 文号
发布日期 2020-11-25 主题词

华北地台金刚石找矿战略性选区研究

发布日期:2020-11-25 14:12 信息来源:科技外事处 访问量:? 字体 :[ 大 ][ 中 ][ 小 ]

华北地台金刚石找矿战略性选区研究

我国是世界上金刚石矿产资源贫乏的国家之一,自1952年开展金刚石地质找矿工作以来,已经取得了阶段性成果。我国具备金伯利岩和钾镁煌斑岩两种类型原生矿的成矿地质条件,有进一步扩大资源的可能性。

1金刚石生成条件

金刚石的形成必须具备三个基本条件:一是原始岩浆中要有足够的碳,这是形成金刚石的物质基础二是要具备形成和保存金刚石相应的热动力条件三是要有将其带至地表的通道和载体

2金刚石矿床分布

2.1中国金刚石矿床分布及勘查

20世纪60年代,山东首次发现含金刚石金伯利岩,这一历史性的突破打开了我国金刚石找矿历史的新局面。20世纪70年代初,辽宁发现了古生代成矿期的金伯利岩。辽宁是中国金刚石矿产资源第一大省,金刚石矿产地有9处,均位于瓦房店市,其中6处为原生矿产地(大型3处,中型2处,小型1处),3处为砂矿产地(中型1处,小型2处)。另外,还有含金刚石而不具工业价值的铁岭、桓仁及葫芦岛岩区。

目前,华北地台内已经发现辽宁瓦房店金刚石矿床、山东蒙阴金刚石矿床,扬子地台中的湖南、贵州、湖北、广西等地金刚石大面积出土,具有重要的找矿线索,根据金伯利岩成群成带分布的特点,上述地区找到金刚石矿的可能性非常大,这也是下步工作靶区的最佳选择。

2.2中国典型金伯利岩找矿标志

2.2.1岩石标志

侵入的斑状金伯利岩,其主要造岩矿物是橄榄石和金云母,形成典型的圆斑结构,斑晶主要由多时代的橄榄石圆斑组成,少量的金云母基质由细粒和隐晶的橄榄石金云母和一些副矿物组成,岩石成岩后马上蚀变,出现蛇纹石化和碳酸盐化,形成易风化的软岩石,蛇纹石碳酸盐蚀变矿物构成了岩石的主体,但圆斑依然清晰可见,构成金伯利的岩石景观。

2.2.2矿物标志

含镁铝榴石、铬铁矿、铬透辉石、镁钛铁矿等是金伯利岩重要的指示矿物。其中以前两种矿物为主,后两种含量极少。因此,含铬镁铝榴石、镁铬铁矿等指示矿物可以作为重要的找矿标志。

2.2.3蚀变标志

金伯利岩浆在成岩后期会含大量的水和二氧化碳,早期结晶的橄榄石易蚀变成蛇纹石,大量的二氧化碳形成碳酸,岩石整体蚀变为碳酸盐化,所以地表很难看到新鲜的未蚀变的橄榄石。例如,瓦房店地区金伯利岩经长期风化、氧化作用形成显著的黄色带,它成为重要的找矿标志。

2.2.4磁异常标志

金伯利岩管具有孤立的近等轴磁异常,一般为圆形、椭圆形、不规则形。规模直径小于2km,可呈串珠状;磁异常值不大,一般为中低磁场,磁异常区内梯度变化大,最大值和最小值可差几倍至数十倍磁异常区一般北侧有负磁场区;已知岩管周围低级平缓的磁异常,可预测下方有隐伏金伯利岩体。

2.2.5化探异常标志

金伯利岩是偏碱性的超基性岩,含有碱性元素、超基性元素、稀土元素、挥发分元素等。金伯利岩富含铬、镍、钴、钡、钛、磷、铌、钽等元素,锑、汞、砷等元素高出数倍,往往在岩体周围形成富集异常。上述元素扩散到岩体周围的残坡积物和河流冲积物中,形成原生晕、次生晕、水晕、分散流,人们可以通过岩石化学、土壤、水化学的测量方法来圈定异常,寻找金伯利岩体。

2.2.6地貌景观标志

金伯利岩是由蛇纹石化和碳酸盐化组成的软岩石,易风化剥蚀,所以一般形成负地形。例如,由于金伯利岩含丰富的钾、钠、磷等特征,蒙阴金伯利岩脉在泰山群混合花岗岩的地貌中形成一道明显的草水场。

3华北地台区域成矿地质条件

3.1地台基底

华北地块是我国前寒武纪基底岩系出露最广的地区,也是世界上为数不多超过3.0Ga古老岩系的出露区之一。基底岩系在地表出露的总面积为137312km2,占华北地块总面积的9.80%。其主要分布在陆块的北部和东部,即山西断隆、胶辽台隆和内蒙地轴等地。

华北地台演化特点是太古代花岗岩绿岩地体经过迁西运动、鞍山运动多期多幕的热动力构造作用和岩浆贯入作用,使各种早期岩石受强烈的区域变质作用,形成深变质和麻粒岩相,高级角闪岩相的变质岩多分布于冀东、辽东和豫中等地,两次构造热变质事件年代为35亿-31亿年,辽东的鞍山群岩石近期测出32亿年龄,说明华北地台是我国最古老的地块(32亿-28亿年)。

3.2地台盖层

经吕梁运动,华北地台早元古代与太古代地体一起经受了一场区域性的热动力变质作用,褶皱回返固结成统一的变质基底,奠定了地台主体轮廓,进而宣告了地台的诞生。

吕梁运动之后(18亿年以后),地台上发育了裂陷槽和低洼地带,多被来自南方或北方海洋的海水所淹没,地台整体升降控制了海水的进退。中、晚元古代期间,地台进入了相对稳定阶段,中晚元古代的长城纪、蓟县纪、青白口纪、震旦纪是一次大规模海侵期。

3.3构造运动

3.3.1华北地台地壳演化的构造运动

前太古代花岗岩和绿岩地体经鞍山运动(迁西)(30亿-29亿年)、三幕塑性变形、贯变质作用,早太古代地层基本成形。早元古代和太古代地层经受一场强烈的热动力变质作用,即吕梁运动(中条运动)(18亿年),褶皱回返固结成统一的变质基底,奠定了华北地台主体轮廓,地台抬升,出现差异性海侵海退。发生在晚元古代末期的晋宁运动(扬子运动,85亿年),波及面十分广泛,这次运动导致扬子地台、塔里木地台基底固结形成,华北地台是一次大的上升运动,燕山、太行山、吕梁山等广大地区隆起,遭受长期剥蚀,缺失了震旦系。早中寒武世发生了兴凯运动,主应力是东西向,导致华北地台解体,奠定了古生代时期主要构造格架。

3.3.2加里东运动

加里东运动时期,地台大部分缺失晚奥陶世和早石炭世沉积,地台南北两侧表现了强烈的褶皱和不同的岩浆活动,主应力方向为南北向。古生代期间最后一次强烈运动,即华力西运动,表现为频繁的升降运动,形成地台南北缘华力西褶皱造山带,构造运动方向仍为南北向。分布最广泛的印支运动,在胶辽地区基底和盖层间形成强韧性剪切滑脱作用,形成复杂的逆掩断层和平卧倒转褶皱,显示东西向挤压,造成东西向隆凹相同的古地形格局。

3.3.3燕山运动

燕山运动的波及面积最广,它形成了中国东部大型北北东向隆起与裂陷带相间的构造格局。由于这次构造运动,中国东部由前一阶段的东西向为主的构造分带转变为北北东向或近南北向构造分带的格局。该构造运动还伴随着大量的中酸性岩浆侵入和喷发活动,各组方向的线性构造带又得到进一步的发育,特别是南北向和北北东向的线性构造带更为明显。

3.3.4喜马拉雅运动

新生代大的构造运动仅有一期,即喜马拉雅运动。这次构造运动进一步演化成了现今地形。

3.4区域金伯利岩及相关超基性岩体

华北地台金伯利岩主要分布在两条北北东向断裂带两测。东部郯庐深大断裂带两侧北部有辽宁复县金伯利岩区,南部有山东蒙阴金伯利岩区,再往南有江苏、安徽可疑(含金刚石)岩体,西部紫荆关北北东向断裂带上有山西应县金伯利岩区,还有河南鹤壁金伯利岩区及可疑超基性岩体,这些岩体的出露对寻找新的金伯利岩是十分有益的。

3.5区域地球物理(磁场)特征

金伯利岩或钾镁煌斑岩均含有一些磁性矿物,如磁铁矿、钛铁矿橄榄石等,使岩石具有一定磁性,而金伯利岩具有同时代集群产出的特点。金伯利岩管的磁异常有:近于等轴孤立的磁异常,多为筒状、椭圆状,长短轴比一般不大于6;规模比较小,所以地磁测量要配备相应的比例尺,否则会出现遗漏;金伯利岩磁异常方面,磁场深度梯度变化大,会出现最大值和最小值;金伯利岩磁异常多分布在金伯利岩带及其两侧,其分布严格受控矿构造控制。

3.6区域地球化学特征

与金刚石原生矿有关的微量元素主要为Cr、NiCo、Yb、Sr、Zr、Nb、Be、La、Ce、Th等,其中主元素为Cr、Ni、Nb、Th,其余为伴生元素。在金伯利岩分布区,上述元素的平均值一般都高于区域青景值,浓集比大于1.0,地球化学场图显示出一定面积的高值区,变化系数和聚集系数都大于1.0,有明显的浓度中心,出现局部异常。

地球化学测量中,上述各元素的平均含量都高于地壳丰度值,浓集克拉克值、变化系数都大于1.0,具有离散程度高、背景场高分布不均匀的特征。

3.7区域重砂异常特征

根据重砂矿石矿物的分布规律和富集特征,结合已知矿床或矿(化)点的分布规律,可圈定镁铝榴石、铬尖晶石、尖晶石、铬铁矿、铬透辉石、石榴石重砂异常区带。

4华北地台金刚石找矿战略性选区

经过多年的找矿工作,人们已在山东、辽宁、吉林、安徽、河南、河北、山西、内蒙古、青海等地发现含矿金伯利岩、金伯利岩及可疑岩体。根据各省金刚石原生矿地质条件,结合物化探、重砂异常特征,华北地台可以划分为5个战略区,即辽宁瓦房店金刚石找矿战略区、辽宁锦西金刚石找矿战略区、辽宁丹东一吉林集安金刚石找矿战略区、山东蒙阴白彦金刚石找矿战略区、安徽宿州江苏新沂金刚石找矿战略区。

依据找矿信息的优选劣势,将战略区划分为A、B等级。另外,选区中具备较好成矿条件、重砂找矿信息、发现铬铁矿等伴生矿物或幔源岩浆岩、有可能发现金伯利岩体的地区可划分为C类,如河南鹤壁焦作金刚石找矿战略区、山西恒山金刚石找矿战略区、河北涉县余刚石找矿战略区。

5结语

金刚石是世界上最难找的矿种,它耗资大,周期长,易风化剥蚀、覆盖,找矿信息弱,但成矿远景预测和战略选区的准则较为简单,即需要在古老稳定的地台(>25亿年)找矿;台面有无金刚石或与其伴生的重要指示矿物出土,这是寻找金刚石矿的最显著标志。

 

摘自《中国资源综合利用》2020年第7期

 

 

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华北地台金刚石找矿战略性选区研究

科技外事处 2020-11-25

华北地台金刚石找矿战略性选区研究

我国是世界上金刚石矿产资源贫乏的国家之一,自1952年开展金刚石地质找矿工作以来,已经取得了阶段性成果。我国具备金伯利岩和钾镁煌斑岩两种类型原生矿的成矿地质条件,有进一步扩大资源的可能性。

1金刚石生成条件

金刚石的形成必须具备三个基本条件:一是原始岩浆中要有足够的碳,这是形成金刚石的物质基础二是要具备形成和保存金刚石相应的热动力条件三是要有将其带至地表的通道和载体

2金刚石矿床分布

2.1中国金刚石矿床分布及勘查

20世纪60年代,山东首次发现含金刚石金伯利岩,这一历史性的突破打开了我国金刚石找矿历史的新局面。20世纪70年代初,辽宁发现了古生代成矿期的金伯利岩。辽宁是中国金刚石矿产资源第一大省,金刚石矿产地有9处,均位于瓦房店市,其中6处为原生矿产地(大型3处,中型2处,小型1处),3处为砂矿产地(中型1处,小型2处)。另外,还有含金刚石而不具工业价值的铁岭、桓仁及葫芦岛岩区。

目前,华北地台内已经发现辽宁瓦房店金刚石矿床、山东蒙阴金刚石矿床,扬子地台中的湖南、贵州、湖北、广西等地金刚石大面积出土,具有重要的找矿线索,根据金伯利岩成群成带分布的特点,上述地区找到金刚石矿的可能性非常大,这也是下步工作靶区的最佳选择。

2.2中国典型金伯利岩找矿标志

2.2.1岩石标志

侵入的斑状金伯利岩,其主要造岩矿物是橄榄石和金云母,形成典型的圆斑结构,斑晶主要由多时代的橄榄石圆斑组成,少量的金云母基质由细粒和隐晶的橄榄石金云母和一些副矿物组成,岩石成岩后马上蚀变,出现蛇纹石化和碳酸盐化,形成易风化的软岩石,蛇纹石碳酸盐蚀变矿物构成了岩石的主体,但圆斑依然清晰可见,构成金伯利的岩石景观。

2.2.2矿物标志

含镁铝榴石、铬铁矿、铬透辉石、镁钛铁矿等是金伯利岩重要的指示矿物。其中以前两种矿物为主,后两种含量极少。因此,含铬镁铝榴石、镁铬铁矿等指示矿物可以作为重要的找矿标志。

2.2.3蚀变标志

金伯利岩浆在成岩后期会含大量的水和二氧化碳,早期结晶的橄榄石易蚀变成蛇纹石,大量的二氧化碳形成碳酸,岩石整体蚀变为碳酸盐化,所以地表很难看到新鲜的未蚀变的橄榄石。例如,瓦房店地区金伯利岩经长期风化、氧化作用形成显著的黄色带,它成为重要的找矿标志。

2.2.4磁异常标志

金伯利岩管具有孤立的近等轴磁异常,一般为圆形、椭圆形、不规则形。规模直径小于2km,可呈串珠状;磁异常值不大,一般为中低磁场,磁异常区内梯度变化大,最大值和最小值可差几倍至数十倍磁异常区一般北侧有负磁场区;已知岩管周围低级平缓的磁异常,可预测下方有隐伏金伯利岩体。

2.2.5化探异常标志

金伯利岩是偏碱性的超基性岩,含有碱性元素、超基性元素、稀土元素、挥发分元素等。金伯利岩富含铬、镍、钴、钡、钛、磷、铌、钽等元素,锑、汞、砷等元素高出数倍,往往在岩体周围形成富集异常。上述元素扩散到岩体周围的残坡积物和河流冲积物中,形成原生晕、次生晕、水晕、分散流,人们可以通过岩石化学、土壤、水化学的测量方法来圈定异常,寻找金伯利岩体。

2.2.6地貌景观标志

金伯利岩是由蛇纹石化和碳酸盐化组成的软岩石,易风化剥蚀,所以一般形成负地形。例如,由于金伯利岩含丰富的钾、钠、磷等特征,蒙阴金伯利岩脉在泰山群混合花岗岩的地貌中形成一道明显的草水场。

3华北地台区域成矿地质条件

3.1地台基底

华北地块是我国前寒武纪基底岩系出露最广的地区,也是世界上为数不多超过3.0Ga古老岩系的出露区之一。基底岩系在地表出露的总面积为137312km2,占华北地块总面积的9.80%。其主要分布在陆块的北部和东部,即山西断隆、胶辽台隆和内蒙地轴等地。

华北地台演化特点是太古代花岗岩绿岩地体经过迁西运动、鞍山运动多期多幕的热动力构造作用和岩浆贯入作用,使各种早期岩石受强烈的区域变质作用,形成深变质和麻粒岩相,高级角闪岩相的变质岩多分布于冀东、辽东和豫中等地,两次构造热变质事件年代为35亿-31亿年,辽东的鞍山群岩石近期测出32亿年龄,说明华北地台是我国最古老的地块(32亿-28亿年)。

3.2地台盖层

经吕梁运动,华北地台早元古代与太古代地体一起经受了一场区域性的热动力变质作用,褶皱回返固结成统一的变质基底,奠定了地台主体轮廓,进而宣告了地台的诞生。

吕梁运动之后(18亿年以后),地台上发育了裂陷槽和低洼地带,多被来自南方或北方海洋的海水所淹没,地台整体升降控制了海水的进退。中、晚元古代期间,地台进入了相对稳定阶段,中晚元古代的长城纪、蓟县纪、青白口纪、震旦纪是一次大规模海侵期。

3.3构造运动

3.3.1华北地台地壳演化的构造运动

前太古代花岗岩和绿岩地体经鞍山运动(迁西)(30亿-29亿年)、三幕塑性变形、贯变质作用,早太古代地层基本成形。早元古代和太古代地层经受一场强烈的热动力变质作用,即吕梁运动(中条运动)(18亿年),褶皱回返固结成统一的变质基底,奠定了华北地台主体轮廓,地台抬升,出现差异性海侵海退。发生在晚元古代末期的晋宁运动(扬子运动,85亿年),波及面十分广泛,这次运动导致扬子地台、塔里木地台基底固结形成,华北地台是一次大的上升运动,燕山、太行山、吕梁山等广大地区隆起,遭受长期剥蚀,缺失了震旦系。早中寒武世发生了兴凯运动,主应力是东西向,导致华北地台解体,奠定了古生代时期主要构造格架。

3.3.2加里东运动

加里东运动时期,地台大部分缺失晚奥陶世和早石炭世沉积,地台南北两侧表现了强烈的褶皱和不同的岩浆活动,主应力方向为南北向。古生代期间最后一次强烈运动,即华力西运动,表现为频繁的升降运动,形成地台南北缘华力西褶皱造山带,构造运动方向仍为南北向。分布最广泛的印支运动,在胶辽地区基底和盖层间形成强韧性剪切滑脱作用,形成复杂的逆掩断层和平卧倒转褶皱,显示东西向挤压,造成东西向隆凹相同的古地形格局。

3.3.3燕山运动

燕山运动的波及面积最广,它形成了中国东部大型北北东向隆起与裂陷带相间的构造格局。由于这次构造运动,中国东部由前一阶段的东西向为主的构造分带转变为北北东向或近南北向构造分带的格局。该构造运动还伴随着大量的中酸性岩浆侵入和喷发活动,各组方向的线性构造带又得到进一步的发育,特别是南北向和北北东向的线性构造带更为明显。

3.3.4喜马拉雅运动

新生代大的构造运动仅有一期,即喜马拉雅运动。这次构造运动进一步演化成了现今地形。

3.4区域金伯利岩及相关超基性岩体

华北地台金伯利岩主要分布在两条北北东向断裂带两测。东部郯庐深大断裂带两侧北部有辽宁复县金伯利岩区,南部有山东蒙阴金伯利岩区,再往南有江苏、安徽可疑(含金刚石)岩体,西部紫荆关北北东向断裂带上有山西应县金伯利岩区,还有河南鹤壁金伯利岩区及可疑超基性岩体,这些岩体的出露对寻找新的金伯利岩是十分有益的。

3.5区域地球物理(磁场)特征

金伯利岩或钾镁煌斑岩均含有一些磁性矿物,如磁铁矿、钛铁矿橄榄石等,使岩石具有一定磁性,而金伯利岩具有同时代集群产出的特点。金伯利岩管的磁异常有:近于等轴孤立的磁异常,多为筒状、椭圆状,长短轴比一般不大于6;规模比较小,所以地磁测量要配备相应的比例尺,否则会出现遗漏;金伯利岩磁异常方面,磁场深度梯度变化大,会出现最大值和最小值;金伯利岩磁异常多分布在金伯利岩带及其两侧,其分布严格受控矿构造控制。

3.6区域地球化学特征

与金刚石原生矿有关的微量元素主要为Cr、NiCo、Yb、Sr、Zr、Nb、Be、La、Ce、Th等,其中主元素为Cr、Ni、Nb、Th,其余为伴生元素。在金伯利岩分布区,上述元素的平均值一般都高于区域青景值,浓集比大于1.0,地球化学场图显示出一定面积的高值区,变化系数和聚集系数都大于1.0,有明显的浓度中心,出现局部异常。

地球化学测量中,上述各元素的平均含量都高于地壳丰度值,浓集克拉克值、变化系数都大于1.0,具有离散程度高、背景场高分布不均匀的特征。

3.7区域重砂异常特征

根据重砂矿石矿物的分布规律和富集特征,结合已知矿床或矿(化)点的分布规律,可圈定镁铝榴石、铬尖晶石、尖晶石、铬铁矿、铬透辉石、石榴石重砂异常区带。

4华北地台金刚石找矿战略性选区

经过多年的找矿工作,人们已在山东、辽宁、吉林、安徽、河南、河北、山西、内蒙古、青海等地发现含矿金伯利岩、金伯利岩及可疑岩体。根据各省金刚石原生矿地质条件,结合物化探、重砂异常特征,华北地台可以划分为5个战略区,即辽宁瓦房店金刚石找矿战略区、辽宁锦西金刚石找矿战略区、辽宁丹东一吉林集安金刚石找矿战略区、山东蒙阴白彦金刚石找矿战略区、安徽宿州江苏新沂金刚石找矿战略区。

依据找矿信息的优选劣势,将战略区划分为A、B等级。另外,选区中具备较好成矿条件、重砂找矿信息、发现铬铁矿等伴生矿物或幔源岩浆岩、有可能发现金伯利岩体的地区可划分为C类,如河南鹤壁焦作金刚石找矿战略区、山西恒山金刚石找矿战略区、河北涉县余刚石找矿战略区。

5结语

金刚石是世界上最难找的矿种,它耗资大,周期长,易风化剥蚀、覆盖,找矿信息弱,但成矿远景预测和战略选区的准则较为简单,即需要在古老稳定的地台(>25亿年)找矿;台面有无金刚石或与其伴生的重要指示矿物出土,这是寻找金刚石矿的最显著标志。

 

摘自《中国资源综合利用》2020年第7期