重力均衡异常与湖南原生金刚石矿床预测

重力均衡异常与湖南原生金刚石矿床预测 ? 重力均衡异常与湖南原生金刚石矿床预测 GRA VITY ISOSTATIC A NOMALY A ND P RED ICTIO N OF THE P RIMA RY D IAMO ND D EPOSITS I N HUNA N 龙 昭 陵 L on g Zhaol i n g 湖南省地球物理地球化学勘查院 邵阳 422002 The Geop hysical - Geochemical Prospecting Instit ute of Hunan ,Shaoyang 422002 ( ) ,重力均衡异常既反映了地壳深处 软流层的构造活动 ,又反映其活动的近期 已有的研究 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明 摘 要 性 。因此 ,在湖南原生金刚石矿床的预测时空域中 ,应注意沅水流域年青金刚石载体的勘查 。 关键词 金刚石 均衡异常 成矿预测 年青载体 The p revio us research showes t hat gravit y iso static ano maly can reflect not o nly t he tecto nic activit y Abstract in t he crust deep but also it s being recent ,it is necessary to pay great at tentio n to t he explo ratio n of t he yo unger dia2 mo nd carrier in t he p redicted time - space area of Hunan p rimary diamo nd depo sit s. Diamo nd , Iso static ano maly ,Metallogenic p redictio n , Yo unger carrier Key words 1 金刚石成矿理论与成矿规律简述 1 . 1 地幔成因及指示矿物 最新研究表明 :金刚石形成的年龄十分古老 ,一般认为 2,4 Ga ,而金伯利岩或钾镁煌斑 岩则年轻得多 。实际上金刚石在岩石圈底部 、软流圈顶部早已形成 ,金伯利岩和钾镁煌斑岩仅 仅是一种载体 。当然岩浆结晶分异作用也可产生金刚石 ,但其颗粒细小 ,很难形成大矿 、富矿 。 由于金伯利岩或钾镁煌斑岩仅起载体作用 ,因而指示矿物的选择尤为重要 :上述两种载体 的指示矿物似乎意义不大 ;而含金刚石的地幔岩崩解以后的指示矿物却十分重要 。研究资料 ( ) 表明 ,有 3 种指示矿物可以直接指示金刚石的存在 ,即低钙高铬镁铝榴石 G10、富镁高铬铬 () 尖晶石 进入格尼判别圈和含钠的镁铝 —铁铝榴石 。 1 . 2 金刚石成矿的温度 、压力及深度 包体测试资料表明 ,金刚石的形成温度为 900,1 400 ?,压力为 5,6 GPa ,深度 = 150, 200 km 。并要求较低的大地热流值 ;而且载体要快速达到地表 ,否则发生石墨化 。 1 . 3 金刚石矿床的深部地质条件 2 关于地壳均衡状态和重力均衡异常的研究 2 . 1 地壳均衡的基本理论 ( 地壳均衡是基于流体静力平衡原理的一种假说 ,它认为在地球内部 软流层 在着一个均衡面 ,如果将这个面分成许多相等的部分 ,则无论是高山区或海洋区 每一部分的压力都是相等的 。 均衡假说有许多种 ,比较合理的有爱里假说和维宁 —梅湟斯假说 。他们的为地壳是由许多厚度不同的 、较轻的岩块所组成 ,这些岩块漂浮在密度较大的可 并按照阿基米德原理处于平衡状态 。即大陆和山区海平面以上质量的过剩和海 下质量的不足 ,要用密度较大的岩浆在大陆区坳陷较深而在海洋区相对隆起来 说地面上大面积的质量增减必然在地下有所补偿 。 以上理论是在地壳各部分完全达到了均衡补偿条件下所作出的估计 。事实 分均衡补偿现象是极不平衡的 。那么 ,是什么力量干扰了这条定律的实现呢 ? 地壳运动的力量 。地壳的各部分 ,都在不断地通过补偿争取达到平衡 ,而地壳运 坏均衡 ,从而地壳运动与均衡补偿构成了对立统一的自然现象之一 。 2 . 2 重力均衡异常的指示作用 用于研究地壳深部构造的重力资料 ,主要是大区域小比例尺的区域布格重 力均衡异常图 。 有了小比例尺的均衡异常图之后 ,就可以根据各地均衡异常的大小来判断 是否达到了均衡状态 。当地壳处于完全均衡状态时 ,重力均衡异常值应接近于 地壳处于不均衡状态 ,则地面上将出现较大的或正或负的重力均衡异常 。正的 () () 补偿过剩 即幔隆区;负的均衡异常表示补偿不足 幔凹区。不均衡状态势必 的产生 ,因此研究均衡异常有助于了解地壳深处构造运动的特点 。 由于匀衡运动是在高密度 、粘滞性较大的岩浆中进行 ,则运动极其缓慢且需 地质时期 。为此现代重力均衡异常又反映了近期地壳深处的构造活动性 。 总之 ,重力均衡异常不仅在地域上可指示地壳深处的构造活动 ,而且在时间 动的近期性 。 3 湖南省重力均衡异常特点及原生金刚石矿预测 3 . 1 均衡异常的特点 “湖南省 10′×15′平均均衡重力异常图”是将全省按 1?5 万图幅分成 400 多 17 卷第 194 湖 南 地 质 ?然后采用 10′×15′的窗口平均值作为中心点均衡异常值 ,再勾绘等值线而成 。据图 1 可知 , 我省最醒目的均衡异常正好位于沅水流域两侧 。在其西北侧有两个均衡异常高的圈闭存在 , - 5 2 异常峰值 > + 35 ×10 m/ s,正的均衡异常表示补偿过剩 ,即上地幔隆起部位 ; 而流域的东南 - 5 2 侧有数个均衡异常低存在 ,湘中一带 < - 35 ×10 m/ s,负的均衡异常表示补偿不足 ,即幔凹 区 。这种不均衡的状态势必导致均衡运动的产生 。 由于金刚石在岩石圈底部和软 流圈顶部早已成生 ,而均衡调整活 动恰在此部位进行 ,则地幔物质对 流可以引起热底辟的垂直上涌 , 促 使含金刚石的地幔岩崩解 ,从而由 „1?“载体”基性岩带出成矿。 根据阿尔泰 —台湾剖面的湖南 () 茶陵 —凤凰段爆炸地震 、大地电 磁测深 、地热流及重 、磁综合剖面资 ?料 。我省的壳幔结构可划分为地 壳 、上地幔岩石圈及软流层 3 个部 分 。 地震测深 , 特别是大地电磁测 深明 显 地 反 映 了 上 地 幔 软 流 层 的 隆 、凹特点 。软流层顶界面视电阻 Ω率值为 10,60 〃m ,大于此数的为 岩石圈部分 ,小于此数的为软流层 。 大地电磁测深表明 ,低阻高导的界 面起伏较大 ,对应均衡异常高处的 深度仅在海拔 - 110 km 左右 ;而在 负均 衡 异 常 处 , 幔 凹 陷 深 达 - 240 图 1 湖南省均衡重力异常及金刚石指示矿物分布示意图 1 正均衡异常及异常高 2 均衡异常零值线 3 负均衡异常及异 km 。如 此 大 的 落 差 反 映 了 扬 子 板 常低 4 ?级大地构造单元分界线 5 ?级单元分界线 6 扬子 块与华南板块缝合的特征及其作用 准地台 7 上扬子台褶带 8 江南台隆 9 江汉断坳 10 华南 的结果 。同时又从另一方面说明重褶皱系 11 金刚石 12 镁铝榴石 13 铬尖晶石 力均衡异常与上地幔软流层的隆 、 凹状态有较好的对应关系 。 实际上幔隆的高峰区及周边均发现有不同时代的暗色岩系 ,说明上地幔隆起对我省暗色 由图 1 还可以看出 ,我省有 3 个镁铝榴石丰度高的分布区 ,即石门上五通 , 地区 ;除若水地区在震旦系中获得较多镁铝榴石外 ,前两个地区都出现在白垩系 是上五通地区镁铝榴石的电子探针分析查明 ,有 17 颗镁铝榴石贫钙 ,很可能来 岩体 ,其中还有 8 颗属 G10 范围 ,它们来自原生金刚石矿应属无疑 。地质构造台在省内有 3 个 ?级构造单元 ,其中江汉断坳在白垩系之前 ,以长期稳定的地块 台中 ,燕山运动产生了强烈的断坳 ,接受了近 5 000 m 的中新生界沉积 。而断 () () 构造薄弱部位 ,恰处在 北均衡异常的东部梯度带内 ,因此应注重燕山期金伯 斑岩的勘查 。 在国外 ,加拿大新发现的金伯利岩大型原生金刚石矿床 ,是 20 世纪 90 年代 查史上的一次重大突破 。该区发现的 51 个金伯利岩管 ,形成时代均为第三纪 , „2? 青的含金刚石金伯利岩。可供湖南勘查年青含金刚石岩体借鉴 。 3 . 3 丁桃矿区两侧是最重要的预测区 湖南省重力均衡异常最高处在东经 111?、北纬 29?范围内 ,其东侧丁家港 获得金刚石颗数占整个沅水流域的 94 . 6 % ;从金刚石的粒度 、晶形 、颜色 、色斑 ?等来看 ,都说明丁桃矿区两侧应有侧向和近源补给的可能 。即南有桃源芦花 口预测区 ;北有石门上五通预测区 ,有关的预测依据颇多 : () 1简言之 ,符合金刚石原生矿成矿 5 字规律 。“老”即本区位于扬子准地台 一侧 “; 厚”:幔隆区及周边曾经有大于 150 km 厚的岩石圈 “; 冷”: 本区除少量基 大规模 、多期次的岩浆活动 “; 干”:出露的煌斑岩与围岩之间一般无明显接触变 浆与围岩都贫水 “; 脆”:燕山活动的强烈断坳深达数千米 ,说明岩石圈岩性之脆 () 2此外 ,该预测区水系金刚石及其指示矿物信息也较丰富 。石门上五通地 石 ,其中还有 17 颗贫钙和 8 颗进入 G10 范围 ,后者来自原生金刚石矿无疑 ; 而 白垩系地层都有进入格尼判别圈的铬尖晶石 ,故给它们供源的未知地质体是含 源芦花潭 —常德港二口地区的煌斑岩中的铬尖晶石不进入判别圈 ,但水系中的 余颗进入判别圈 ,则应还有另外的含金刚石岩体供源 。 () 3根据区域重 、磁资料 ,推测有“宁乡 —溆浦 —通道”岩石圈断裂 ,鄂湘黔岩 凰 —慈利地壳断裂和常德 —安仁地壳断裂 ,已延伸至预测区或在区内交汇 。这 深部岩浆达到地表起到重要作用 。 () 4重力均衡异常的出现 ,反映了近期地壳深处熔浆的活动性 ; 而江汉断坳 () 生的强烈断坳之产物 。因此应注意断坳西南边缘 3 个 ?级地块的结合部位年 体的勘查 。 () 51992 年我院在常德港二口地区 ,新发现“橄辉玢岩”,镜下鉴定为与金伯 17 卷第 196 湖 南 地 质 石之一 。 以上资料 ,都是丁桃矿区两侧有望找到年青的含金刚石载体的重要信息 。4 以往工作的教训及找矿方法探讨 4 . 1 教 训 () 1传统认识过份强调金刚石形成的古老性 ,因此以往的勘查偏重于古老地层中 ,这有一 定的片面性 ; () 2将广泛分布于沅水流域中 、下游及滨湖地区的白垩纪至早第三纪红色岩层定为“金刚 () 石次生源”欠妥 ,应加强各断陷盆地 如常桃盆地 、沅麻盆地等边缘年青含金刚石载体的勘查 ; () 3以往的物化探工作与重砂法找矿没有很好地结合 。实践表明 ,由于含矿岩体易风化则 多被覆盖 ,重砂法难以达到目的 ;而物探测量虽能够较快地发现岩体 ,但对岩体的属性无法作 出论证 。当两种方法有机的紧密结合 ,就有可能早日突破原生金刚石找矿 。 4 . 2 找矿方法探讨 () 1对以往低精度 、稀测网物探工作过的重点成矿预测区 ,拟采用高新技术重新覆盖 ,以获 得更多的找矿信息 。如石门上五通地区以前虽用磁秤工作过 ,但终因磁测精度低 、网度偏稀而 无法取得最佳地质效果 。现在有了 I GS - 2/ M P - 4 型微机质子磁力仪 ,完全可以用高精度 、 密网度采集磁异常数据 ;再加上使用电脑进行数据处理 ,完全有可能提高弱异常的可信度及对 中强异常的细节进一步了解 。 () 2在重砂找矿过程中 ,应加强对指示矿物的电子探针分析 ,旨在发现 G10 型镁铝榴石和 进入格尼判别圈的富镁高铬铬尖晶石 ,甚至探索含钠镁铝 —铁铝榴石新指示矿物 。同时还要 重视每一颗指示矿物在显微镜下进行表面结构的观察和研究 ,以正确判别其来源的距离 。 () 3国内外成功的找矿模式 ,可归纳为“区域重砂扫面 —重砂追索 —大比例尺高精度磁测—筛选异常验证”。加拿大钻探验证磁异常发现金伯利岩的成功率高达 80 % ,足见此找矿方 法是行之有效的 。 总之 ,由于金刚石矿床的潜在价值极大 ,粗略估算储量为 1 亿克拉的金刚石矿床 ,其价值 与 1 000 t 金矿或 2 000 万吨中型油田相当 。为此建议立项研究 ,加强重点成矿预测区的高精 度 、大比例尺地面磁测 ,组织专家论证 ,筛选磁异常 ,提供钻探验证 。 参 考 文 献 ( )1 康屹青. 当代金刚石成矿理论与内蒙古构造地质基本特征. 地质科技情报. 1996 1 ( ) 2 张培元. 加拿大金刚石勘查的重大突破及几点启示. 中国地质 ,1996 1