趙新躍,龔紅勝,周先
(1.四川會東大梁礦業(yè)有限公司,四川涼山 615205;2.昆明理工大學(xué)有色金屬礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查中心西南地質(zhì)調(diào)查所,云南昆明 650093)
誕生于西方工業(yè)革命后的現(xiàn)代探礦理論及其技術(shù)方法,主要采用先進的科學(xué)裝備和規(guī)范的地質(zhì)填圖、物化探、遙感等探測技術(shù),在全球成礦域、區(qū)域成礦區(qū)(帶)、礦集區(qū)、礦田(床)尺度的成礦理論和勘查技術(shù)及應(yīng)用領(lǐng)域取得了突飛猛進的進展,有關(guān)專家學(xué)者們先后提出了成礦預(yù)測的理論和方法(趙鵬大等,1983;陳毓川等,1998;王世稱等,1992;毛景文等,2012)和找礦評價理論與方法(趙鵬大,2000,2001;肖克炎等,2006;葉天竺等,2014);韓潤生等(2019)提出了礦田(床)尺度的熱液礦床深部大比例尺“四步式”找礦方法,這些理論和方法奠定了不同尺度成礦預(yù)測和礦產(chǎn)勘查的基礎(chǔ),據(jù)此發(fā)現(xiàn)和探明的大型-超大型礦床不勝枚舉。但是,這些進展多以西方地質(zhì)探礦理論為基礎(chǔ)。追溯中國遠(yuǎn)古時期的探礦可以發(fā)現(xiàn),中華先祖既無大批專業(yè)地質(zhì)勘查隊伍和科研團隊,也無先進的科學(xué)探測儀器和設(shè)備,他們是運用怎樣的探礦理論和方法進行找礦? 古代的探礦理論和方法產(chǎn)生的文化背景是什么? 如何將中華文化與現(xiàn)代地質(zhì)探礦理論有機融合來有效指導(dǎo)我國正在轟轟烈烈開展的地球深部探測、老礦山深邊部的找礦勘查? 這一系列問題需要我們深入探索其本質(zhì),并融合于礦田(床)找礦勘查研究及實踐中。本文基于融合中西探礦理論的精髓、汲取其精華的思想,在深化熱液礦床深部大比例尺“四步式”找礦方法的基礎(chǔ)上,融合“三墳易”、《山海經(jīng)》、幔汁理論和俄羅斯地球排氣理論,開展探礦理論多尺度融合探索研究和找礦勘查技術(shù)研究,提出了“四步式”深部找礦方法:尋“龍”定帶(確定成礦區(qū)帶和控礦構(gòu)造體系)→勘“穴”篩區(qū)(查清礦床成礦規(guī)律,篩選有利找礦區(qū)段)→察“土”圈點(分析圈定礦化蝕變區(qū)和重點找礦靶區(qū))→綜合定位(綜合地-物-化探等各類礦化信息進行融合和推敲,厘定深部隱伏礦床(體)的空間位置)。該方法是集成中華文化智慧和現(xiàn)代地學(xué)理論的找礦勘查方法,對我國找礦勘查理論和橫向交叉學(xué)科研究及應(yīng)用起到了拋轉(zhuǎn)引玉之的作用。
中華文化之根在易,易之源在三墳(王興業(yè),1999),“三墳”是指伏羲的《連山易》,神農(nóng)的《歸藏易》和黃帝的《乾坤易》?!叭龎炓住笔侵腥A文明研究“天人”之間變化規(guī)律的書籍,其中《連山易》主要研究大地形狀與金屬礦產(chǎn)關(guān)系,《歸藏易》主要研究有生命的土元素外在形態(tài),《乾坤易》主要研究無生命土元素在地表的氣體形態(tài)特征?!霸獮拧笔侵袊糯恼軐W(xué)名詞,指產(chǎn)生和構(gòu)成天地萬物的原始物質(zhì)?!霸蓖ā霸保笆家病?,《說文》解釋為指天地萬物之本原。在中國古代哲學(xué)史上,元氣學(xué)說是人們認(rèn)識自然的世界觀,其產(chǎn)生可追溯至老子之“道”,老子在《道德經(jīng)》(熊春錦,2006)中認(rèn)為“一”即道,散而為炁,聚而為太上老君也;《黃帝四經(jīng)》(熊春錦,2012)在道源篇中有“一”是道的名稱,無為是根本,中和是作用的論述。戰(zhàn)國時期宋钘,從尹文的“心氣說”(即“氣一元論”),到東漢末年王充的“元氣自然論”,再到北宋張載的“元氣本體論”,都反映了該理論的演化過程和發(fā)展歷史。
中國早期探礦理論產(chǎn)生的時代久遠(yuǎn),是在“元炁”本體論思想基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,為早期社會發(fā)展發(fā)揮了重要作用。例如,林則徐向道光皇帝的奏折中描述了礦師的辛苦和找礦方法(何偉,2015):首先是秋季丑寅兩日早晨,礦師站在高山之巔望金屬礦產(chǎn)氣體形態(tài);然后根據(jù)氣體形態(tài)的方位逐條山脈進行尋找和排查,發(fā)現(xiàn)“穴”(環(huán)形構(gòu)造)后再進行查“土”工作和確定礦體位置,古有“三年尋龍,七年定穴”之說。可以說,該項工作與現(xiàn)代地質(zhì)找礦工作有一定的類似性,呈現(xiàn)出探礦的復(fù)雜性、艱巨性及長期性。但是,探礦理論古代在后期發(fā)展過程中,受到了西漢儒家思想“視死如生”和晉朝“虛無主義”的影響,出現(xiàn)了望文生義,不知所以然的事情的發(fā)生。西晉楊泉的“物理論”中認(rèn)為: “1)元炁浩大則稱浩天,浩天元炁也,浩然而是,無它物也;立天地者水也,成天地者炁也,水土之氣生而為天。2)風(fēng)者陰陽之亂也,風(fēng)者清熱之氣,散之為電;石者氣核也,氣之生石,猶人之經(jīng)絡(luò)之生爪牙也。3)夫土地者皆有形名,有龜龍,有麟鳳,有弓弩勢,有斗石像有張舒形,有閉塞容,有陰真之安,有累峁之危,有膏英之利,有塉埆之害;此四形者,氣勢之始終,陰陽之所極也” (于希賢,2002)。東晉郭璞的“夫陰陽之氣,噫而為風(fēng),升而為云,降而為雨,行呼地中,謂為生氣”理論產(chǎn)生以后逐步形成“風(fēng)水”居住環(huán)境學(xué)(于希賢,2002)。
杜樂天(2016)在中華文化思維觀念指導(dǎo)下,融合地幔柱理論、地球排氣等理論,形成了既有東方智慧又有現(xiàn)代地學(xué)理論支撐的幔汁成礦論。該理論將地球排氣作用劃分為5 個氣圈(地核氣圈、上地幔圈、中地殼氣圈、上地殼氣圈、大氣圈),并把礦床類型劃分為造山帶、裂谷和盆地礦床3 種,三者之間互為依存,相互共生及伴生。把幔汁流體按照成分H-A-C-O-N-S 分為碳硫和碳?xì)鋬煞N,其中H 代表氫、鹵素和熱;A 代表堿金屬;C 代表碳;O 代表氧;N為氮;S 為硫族。根據(jù)流體的性質(zhì)不同,對應(yīng)形成的礦產(chǎn)性質(zhì)也不同。例如,碳硫幔汁在上升過程中依次形成氧化物、硫化物和非金屬礦床;而碳?xì)溽Vw依次形成石油→天然氣→煤→鹽堿礦床。杜樂天在俄羅斯地球排氣理論研究成果的基礎(chǔ)上,進一步將地球內(nèi)部之氣劃分為五個氣圈(大氣圈、上地殼充氣圈、中地殼充氣圈、上地幔充氣圈、外地殼充氣圈);并根據(jù)其產(chǎn)出部位不同劃分為19 種:①火山氣,②熱泉氣,③氣泉氣,④冷泉氣,⑤火成巖氣,⑥金屬礦床形成之氣,⑦金屬礦床中有害氣體,⑧巖層氣,⑨煤層氣,⑩泥火山氣,?地下水中游離氣,?地下水中溶解氣,?斷層形成之氣,?地震形成之氣,?韌性剪切帶形成之氣,?地幔氣,?天然氣,?熱感巖形成之氣,?煤礦形成過程中瓦斯之氣。另外根據(jù)化學(xué)成分不同劃分為12 大類和108 單項,12大類為:①氫類和氫化物,②氫氧化物類,③氮及氮化物類,④汞及汞化物類,⑤硼及硼化物類,⑥鹵及鹵化物類,⑦硫砷碲化物類,⑧碳及碳化物類,⑨氧及氧化物類,⑩稀有金屬類,?金屬有機化合物類,?納米微粒。
通過對“元炁”本體論、幔汁理論及堪輿理論的對比發(fā)現(xiàn),三者研究方向各不相同;“元炁”本體論中的“炁”是能量代號,是古人對創(chuàng)造萬物能量的統(tǒng)稱。郭璞研究的是流動空氣對居住環(huán)境的影響(于希賢,2002);而幔汁理論研究的是地球內(nèi)部之氣,主要研究對象是礦產(chǎn)資源怎樣形成及自然災(zāi)害防治等,其目的是為人類資源開發(fā)利用提供理論支撐。筆者認(rèn)為,在礦山深邊部地質(zhì)找礦中,可以采用“元炁”本體論與宏觀思維觀念和交叉學(xué)科理念,解釋金屬與非金屬礦床的共伴生關(guān)系;利用“元炁”本體論的思想,通過系列地質(zhì)勘查,判斷找礦靶區(qū)是否具備找礦潛力;運用幔汁理論解釋流體上升過程中礦產(chǎn)變化特征和礦物組合關(guān)系;應(yīng)用現(xiàn)代地球物理和地球化學(xué)方法推斷含礦構(gòu)造和確定流體通道。對于古代堪輿找礦書籍應(yīng)吸收其精華去其糟粕,例如,用“穴停三分,山分八卦” 來解釋環(huán)形構(gòu)造的對稱等間距特征,就可以解決礦區(qū)周邊無環(huán)形構(gòu)造的老礦山找礦問題。在開展上述研究的同時,應(yīng)重點采用現(xiàn)代地質(zhì)研究方法,精細(xì)化和規(guī)范化做好基礎(chǔ)地質(zhì)工作,達(dá)到中西合一和古今合一,既有傳承又有發(fā)展,不斷開創(chuàng)地質(zhì)找礦工作新局面。
現(xiàn)代地質(zhì)找礦技術(shù),首先是通過衛(wèi)(航)片進行遙感影像解譯和遠(yuǎn)景區(qū)圈定工作,然后到實地開展地質(zhì)填圖和物化探勘查工作,然后依據(jù)各類異常信息圈定具體靶區(qū),最后采用重型山地勘查工程進行驗證和揭露。根據(jù)不同類型礦床和不同勘查類型選擇和部署勘探工程,按一定的工程網(wǎng)度依次進行預(yù)查、普查、勘探及生產(chǎn)勘探,提交出不同級別的資源儲量。這種方法的優(yōu)點是循序漸進,基礎(chǔ)地質(zhì)資料齊全,便于后期地質(zhì)綜合研究。缺點是勘查周期長,投入人員和資金大。特別是在老礦山深邊部找礦勘查中難于做到“短、平、快”,其缺點凸顯。另外,現(xiàn)代地質(zhì)研究普遍存在單項研究深度大,多學(xué)科之間的橫向交叉研究少,造成了在礦床勘查領(lǐng)域中多注重成礦物質(zhì)和成礦流體來源研究而輕視成礦流體定位通道和場所研究、多關(guān)注純粹的成礦理論研究而漠視找礦技術(shù)研發(fā)及其應(yīng)用推廣等諸多問題,導(dǎo)致目前許多礦山涉及成礦理論的報告多,但真正適用于礦山找礦勘查中集探礦理論和勘查技術(shù)為一體的科研報告寥寥無幾;這一現(xiàn)狀是制約礦山深部和外圍取得找礦突破的關(guān)鍵問題。為此,集筆者30 多年找礦勘查實踐,博古論今,逐步構(gòu)建了融合古今探礦理論融合的多尺度“四步式”找礦方法。
“龍脈”一詞出于“三墳易”崇山組中君物龍相(君內(nèi)物外,物龍也,善變,龍脈也)?!褒埫}”產(chǎn)生的原因是多期地質(zhì)作用活動的結(jié)果,包括造山運動和巖漿活動等地質(zhì)運動。徐達(dá)斯(2018)研究認(rèn)為中國對龍的圖騰崇拜從舊石器開始,認(rèn)為龍有九似“能顯能審,能細(xì)能粗,能短能長,春分登天,秋分潛源??梢钥闯龉湃擞邢裥稳∫庵f,龍是中華民族圖騰,有通天入海功能,形態(tài)與壓扭性構(gòu)造形態(tài)吻合。
楊筠松(2011)劃分的3 條龍脈與李四光劃分的緯向構(gòu)造位置(李敏芳,1996)一致但名稱不同,3條緯向構(gòu)造體系分別為南嶺、昆侖-秦嶺、天山-陰山構(gòu)造帶。秦嶺緯向構(gòu)造(河南洛寧—陜西鳳臺地區(qū))長500 km;昆侖緯向構(gòu)造甘霖-德令哈隱伏斷裂(趙新躍等,2018),從新疆火燒云—柴旦盆地(油,煤,銅金鉛鋅)—甘肅金昌鎳礦—山東半島(油、金礦田),長3000 km;陰山緯向構(gòu)造帶(赤峰開源大斷裂),東起內(nèi)松遼盆地,西到狼山山脈,全長1300 km,南北寬50~100 km,在冀蒙遼結(jié)合部位形成(石油、煤和金礦田),中部形成白云鄂博鐵礦,西部在狼山地區(qū)形成獲各琦東升廟多金屬礦田。孫家驄和韓潤生(2016)將云南緯向構(gòu)造體系劃分為3 條構(gòu)造帶:云南廣南-曬干河緯向構(gòu)造帶(750 km)、云南師宗-易門-瀾滄江緯向構(gòu)造帶(292 km)、云南蘭坪-貴州修文緯向構(gòu)造帶(750 km),控制了一系列大型-超大型多金屬礦床。俄羅斯學(xué)者IO.C.薩夫丘克研究認(rèn)為緯向構(gòu)造與環(huán)形構(gòu)造交匯部位是形成大型和特大型礦床的主要地質(zhì)條件之一(黃學(xué)等,2008)。
在找礦工作中,發(fā)現(xiàn)大型-超大型礦床集中區(qū)內(nèi)普遍存在金屬礦床與石油、煤炭、碳質(zhì)板巖的共生-共存之現(xiàn)象。例如,在云南蘭坪-貴州息烽緯向構(gòu)造帶(26°30′)中存在碳質(zhì)板巖和煤田;在昆侖緯向構(gòu)造帶(37°30′)中形成的錫鐵山鉛鋅礦周邊形成石油和煤田;趙新躍等(2019)認(rèn)為陰山緯向構(gòu)造帶(41°30′)的斷陷盆地中易形成煤和石油礦田(圖1)。杜樂天(2016)認(rèn)為煤和石油產(chǎn)在盆地中的主要原因是盆地底部巖石產(chǎn)生潰變后幔汁體侵入而成;同時在礦床形成過程中發(fā)生堿交代作用后,在造山帶形成紅化和銅金礦床。代世峰等(2014)、朱華雄等(2016)和寧樹正等(2017)在研究全國煤田系統(tǒng)取樣和氣體樣品檢測后發(fā)現(xiàn)86 種元素,其中含鐵、鎵、鍺、鋰、錫、銦、鈾等金屬元素65 種,并將與煤有關(guān)的金屬礦床劃分為煤-鎵、鍺、鈾、稀土、稀有、貴金屬7 類礦床。許鵬(2017)探討了四川盆地北緣鉛鋅礦與古油氣藏的共生關(guān)系。張蔭(2013)開展蘭坪鉛鋅礦中的有機質(zhì)(石油)與成礦作用關(guān)系的研究成果與杜樂天的研究基本吻合,提出了石油與鉛鋅有同源共伴生的關(guān)系。以上說明綜合交叉在礦床研究中的重要性和必要性。
研究認(rèn)為,討論金屬礦產(chǎn)與煤、石油三者之間的關(guān)系,不僅可以解決成礦流體來源問題,而且可以評估研究區(qū)是否具備形成中型以上礦床的找礦潛力。例如,河南油田位于南陽盆地東南側(cè),在油田西側(cè)形成唐河周庵大型銅鎳礦,而在油田東側(cè)形成亞洲第一的南陽桐柏吳城堿礦和破山銀礦,淮源和銀洞坡大中型金礦床。但是,截至目前在盆地西北側(cè)的伏牛山緯向構(gòu)造(33°30′)內(nèi)未發(fā)現(xiàn)中等規(guī)模的金礦床,其原因可能與遠(yuǎn)離盆地有密切關(guān)系。前人對滇東北礦集區(qū)鉛鋅多金屬礦床的成因普遍集中于MVT 型或?qū)涌匦?,韓潤生等(2012)提出會澤型(HZT)鉛鋅礦床新類型,礦床明顯受印支期北東向構(gòu)造帶成礦構(gòu)造體系的控制,深源流體沿陸內(nèi)斜沖走滑-斷褶構(gòu)造帶“貫入”,并與盆地內(nèi)的還原性流體發(fā)生混合等多重耦合成礦作用而成礦(韓潤生等,2019)。代世峰等(2014)研究發(fā)現(xiàn),黔滇交界地區(qū)煤田中有富鍺煤礦存在,這樣從理論上解釋了該區(qū)鉛鋅礦體中鍺的來源問題,綜合分析發(fā)現(xiàn)鉛鋅與鍺屬于同盆伴生關(guān)系。
“支龍”即切割地幔的次級壓扭性構(gòu)造。楊筠松(唐)認(rèn)為“支龍”是“主龍”的延伸,氣穴主要形成于“支龍”中。分析發(fā)現(xiàn),區(qū)域緯向構(gòu)造與環(huán)形構(gòu)造的結(jié)合部位常常是形成礦田的首要條件之一,在環(huán)形構(gòu)造帶內(nèi)須有流體運移通道和氣動角礫巖的存在是成礦的第二條件。例如,小江斷裂北段形成的東川-會東銅鐵磷鉛鋅成礦帶就具備這兩個條件(趙新躍等,2019)。在礦田內(nèi),單個礦區(qū)內(nèi)壓扭性構(gòu)造往往控制礦床。例如,在印支期由北東向彌勒-師宗壓扭性深斷裂、NW 向紫云-埡都斜落-走滑深斷裂及SN 向小江、綠汁江-安寧河、普渡河走滑深斷裂圍成的川滇黔菱形構(gòu)造格架,由于普渡河、小江斷裂發(fā)生左行走滑作用,控制了川滇黔鉛鋅多金屬成礦區(qū)內(nèi)諸多鉛鋅礦床的分布(韓潤生等,2019)。而且,環(huán)形構(gòu)造出現(xiàn)在其南西方向,普渡河斷裂以西的環(huán)形構(gòu)造出現(xiàn)在北東側(cè)。
古人勘“穴”主要是實地查看穴位周邊地形特征。目前可利用衛(wèi)(航)片進行遙感影像解譯及地質(zhì)填圖來勘“穴”。其理論依據(jù)產(chǎn)生于“三墳易”中黃帝形墳篇第六象(水形川日川湖) (王興業(yè),1999)。卜應(yīng)天(2017)在《雪心賦》中提出“穴分三停,山分八卦”之說;其中“穴分三停”是指穴位一般出露地表為三停(上、中、下),其下停出露位置與泉水出露點吻合,中停和上停出露在高山之巔是成礦主要位置。杜樂天(2016)對其解譯為穴位之間的距離互成倍數(shù)或相等,提出了基于礦體面積的100~200 倍,在其兩端會形成同等規(guī)模的礦床;并認(rèn)為環(huán)形構(gòu)造是巖石底辟作用后形成的,首先在地表形成地塹構(gòu)造,逐步演化為裂谷和盆地,最終形成石油和天然氣及堿等礦產(chǎn),這點與俄羅斯學(xué)者觀點不同。前蘇聯(lián)學(xué)者IO.K.巴爾金等研究認(rèn)為環(huán)形構(gòu)造是外部天體引力波和地球引力彼此相互作用過程中,引起地球殼層擺動和旋轉(zhuǎn),殼層內(nèi)地層和構(gòu)造之間相互作用的結(jié)果(郭萬奎等,2003)。B.B.穆拉維約夫等認(rèn)為環(huán)形構(gòu)造形成在兩組構(gòu)造交匯部位,幔汁體在排氣過程以螺旋狀上升為主,平面上為環(huán)形,剖面上為錐形體(黃學(xué)等,2008)。B.Д.斯卡里亞金和IO.C.薩夫丘克等認(rèn)為,環(huán)形構(gòu)造的形成機理是地幔巖底辟作用過程中較輕物質(zhì)上浮,某些物質(zhì)達(dá)到地表,另一些物質(zhì)經(jīng)過排氣作用而留在深處,同時在地表景觀上表現(xiàn)為圓型、橢圓形地貌景觀(郭萬奎等,2003;黃學(xué)等,2008)。
韓潤生等(1999)通過對云南易門銅礦田南北70 km 范圍內(nèi)銅礦床(點)研究后發(fā)現(xiàn)“鏡面對稱”成礦規(guī)律,其構(gòu)造特征是從鏡面向兩側(cè),從近東西向構(gòu)造漸變?yōu)楸睎|向、北西向構(gòu)造,礦石類型也依次從塊狀漸變?yōu)榻堑[狀和細(xì)脈浸染狀;易門銅礦田的這一規(guī)律不僅存在,而且對區(qū)內(nèi)找礦預(yù)測評價具有指導(dǎo)作用(圖1)。孫家驄和韓潤生(2016)將旋扭構(gòu)造劃分為帚狀、正反“S”型、歹字型、環(huán)狀、輪狀、連環(huán)狀等類型。康玉柱等(2013)研究認(rèn)為因力學(xué)性質(zhì)不同,形成扭動構(gòu)造體系也不同,石油產(chǎn)出部位不同。陳蔭祥(2010)稱環(huán)形構(gòu)造為圓涌構(gòu)造,將圓涌構(gòu)造劃分為16 種類型,認(rèn)為80%的金屬礦床和非金屬礦床都賦存在環(huán)狀構(gòu)造帶內(nèi)。方維萱等(2018)在云南東川濫泥坪礦區(qū)通過構(gòu)造巖相學(xué)填圖發(fā)現(xiàn),濫泥坪熱液角礫巖體形態(tài)為環(huán)形和半環(huán)狀,縱向上呈錐形,上部向南西,下部往北東方向傾斜,從而為該區(qū)存在東川-會東環(huán)形構(gòu)造帶(趙新躍等,2019)提供了證據(jù)。
圖1 易門銅礦區(qū)礦床(點)分布的鏡面對稱分布簡圖
因此,上述認(rèn)識反映了環(huán)形構(gòu)造形成的復(fù)雜性和多成因性,杜樂天和陳蔭祥的研究注重盆地形成機理,俄羅斯學(xué)者、孫家驄和韓潤生(2016)注重構(gòu)造體系與成礦關(guān)系的研究。
古人將找礦化信息(容礦)簡稱察。本文的察(查)包括地形勘察、鄰近礦區(qū)氣動角礫巖調(diào)查、環(huán)形構(gòu)造內(nèi)礦化蝕變巖和礦化露頭地質(zhì)調(diào)查及樣品分析、井下構(gòu)造巖相地質(zhì)填圖四部分。
2.3.1 工作區(qū)周邊地形勘察
該項工作是古人通過查看地形特征確定環(huán)形構(gòu)造的一種方法。從現(xiàn)代地質(zhì)學(xué)看,“峽”指的就是斷裂構(gòu)造,一般分布于礦床的周圍;在實際應(yīng)用中“過峽”不是一條而是多條,所以采用“審峽”一詞的動機有仔細(xì)辨別,細(xì)心推敲之意。宋庚平(2000)認(rèn)為“審過峽”是古人相地探礦之法的第一步;具體論述為:“相地之法妙于觀龍,觀龍之術(shù)妙于審峽,峽者龍頭也,真情發(fā)現(xiàn)處也;未有真龍而無美味,未有峽美而不結(jié)吉地”。而且,宋庚平(2000)認(rèn)為:“無峽則無氣,何能產(chǎn)礦,故善堪山脈者,觀其峽即可知脈來也”。這一觀點對初步判定探礦權(quán)區(qū)內(nèi)有無經(jīng)濟價值尤為重要。例如,錫鐵山鉛鋅礦位于錫鐵山山脈;北昆侖山支脈的賽什騰山山脈,長約450 km,賽什騰山山脈被馬仙斷裂切割以后形成銅梁山山脈,被德嶺哈-甘霖隱伏斷裂切割以后形成錫鐵山山脈;其中,在馬仙斷裂通過部位形成冷湖油田、碳間山金礦和銅梁山銅礦;在德嶺哈-甘霖隱伏斷裂通過地段(小柴旦湖)南側(cè)形成錫鐵山鉛鋅礦床(圖2)。
圖2 錫鐵山礦區(qū)地質(zhì)簡圖(據(jù)趙新躍等,2018 修改)
“門峽”理論來源于“三墳易”中神農(nóng)《歸藏易》的氣墳篇第四組風(fēng)氣動相,動歸乘軒(動內(nèi)歸外,風(fēng)氣動,天氣歸,動歸乘軒,軒循環(huán)上升之意)。宋庚平(2000)認(rèn)為“門峽”是富貴之家藏寶貝的地方,特征是高大寬闊,堅硬無比,厚度越大,礦越豐厚。幔汁理論認(rèn)為,幔汁流體在上升過程中溫度和壓力與周邊巖石發(fā)生摩擦的同時,發(fā)生同質(zhì)異象地質(zhì)作用后,形成這種堅硬而且柔韌的巖石特征。該特征在礦山地質(zhì)探礦工程中經(jīng)常遇到,過了該類巖石以后就能見到工業(yè)礦體。
2.3.2 區(qū)域氣動角礫巖調(diào)查研究
區(qū)域氣動角礫巖調(diào)查研究是對望“氣”找礦的發(fā)展及延伸,其中望“氣形”產(chǎn)生于“三墳易”黃帝《乾坤易》中的形墳篇。形墳篇第八卦風(fēng)形氣論述為:“山氣籠煙(陽性礦物形成以后在地表的氣體形態(tài)反應(yīng)、例如黃金、白銀和銅礦等);川氣浮光(陰性礦物形成以后的氣體形態(tài)反應(yīng),主要為玉類礦產(chǎn))”。晚清徽州人汪宗沂的《云氣占?xì)夂蚱分忻枋龅剑骸般y氣素霧彌天,流散在地,拔之宛然,錢銅之氣,青云最深;赭氣有鐵,赤色幽銅;紫氣上浮,玉在石中;金氣色黃,其狀似環(huán)(趙紀(jì)寧,2015)?!痹撚^點表述了氣形對金屬和非金屬礦床賦存的指示意義;通過調(diào)查礦區(qū)和環(huán)形構(gòu)造帶內(nèi)是否有氣動角礫巖可以指導(dǎo)深部找礦,當(dāng)今逐步發(fā)展起來的深穿透地球化學(xué)找礦方法已在區(qū)域地質(zhì)調(diào)查中發(fā)揮了重要作用。
蘇聯(lián)學(xué)者M.H.托姆松、B.Д.波洛霍夫和O.Ⅱ.波利婭科娃認(rèn)為形成大型礦床的地段都有排氣通道,其典型巖石有矽卡巖、刺穿角礫巖、引爆角礫巖、熱液角礫巖、碳硅巖系(郭萬奎等,2003;黃學(xué)等,2008)。該認(rèn)識得到大多數(shù)學(xué)者的認(rèn)可。巖相構(gòu)造學(xué)填圖理論和方法就是方維萱等(2018)基于構(gòu)造角礫巖對形成金屬礦床的重要意義后提出來的。
2.3.3 環(huán)形構(gòu)造內(nèi)礦化蝕變巖及礦化露頭調(diào)查
最早記載根據(jù)礦化露頭信息找礦的文獻(xiàn)是:“三墳易”中神農(nóng)《歸藏易》的氣墳篇第五卦長生麗和第七卦止生貌(貌是指萬物在地表形狀);《管子地數(shù)篇》中容貌找礦6 條,即山地表面上有丹沙的下有金礦,表面有慈石的下有銅礦,表面有陵石的下有鉛、錫、紅銅,表面有赤土的下有鐵礦(劉向和劉建生,2012);《荀子·勸學(xué)篇》(趙繼寧,2015);《地鏡圖》中記載了植物與礦的關(guān)系,即二月中草木先生下垂者,下有美玉;山有蔥下有銀;光陰正白者,草莖黃秀,下有銅器;青草莖赤秀,下有鉛(趙繼寧,2015)。宋庚平(2000)認(rèn)為:“夫天地?zé)o終秘之禮,而萬物無不發(fā)之光;為之苗引,引者導(dǎo)也,苗者樹枝者,如草木之實,結(jié)余下而枝葉挺其秀也?!痹摾碚撃壳鞍l(fā)展成為根據(jù)巖石的物理性質(zhì)和化學(xué)成分進行輔助找礦兩大類,對于尋找隱伏礦體起到非常好的作用。
(1) 黑巖系是一種普遍的礦化蝕變現(xiàn)象:根據(jù)蘇聯(lián)學(xué)者A.A.西多洛夫、杜樂天(2016)和許鵬(2017)都認(rèn)為,華南地區(qū)震旦系與寒武紀(jì)接觸帶中形成的炭黑巖系為流體上升的通道,幔汁流體在上升的過程中依次形成鐵,銅,磷鉛鋅、螢石和重晶石礦物組合關(guān)系。
(2) 造山帶礦床的地質(zhì)調(diào)查:包括礦體頂?shù)装宓膸r石化學(xué)樣品采集、礦化蝕變調(diào)查、礦化蝕變和礦體露頭化探原生暈采集等工作。張宇和李永剛(2014)和杜樂天(2016)研究表明,“紅花”是幔汁體在堿性階段產(chǎn)生的熱液鈉交代作用結(jié)果,是燕山造山帶和山東金礦田常見的蝕變。埃達(dá)克巖是高溫高壓條件下形成的地質(zhì)體,是間接判斷銅金礦點是否具備中型以上規(guī)模的指標(biāo)之一,在赤峰金蟾山發(fā)現(xiàn)有“紅花”的地方巖石化學(xué)成分就能達(dá)到埃達(dá)克巖標(biāo)準(zhǔn),工業(yè)礦體尖滅地段和零星礦點出露地段則以鈉長石化為主。
2.3.4 井下構(gòu)造巖相地質(zhì)填圖
井下構(gòu)造巖相學(xué)填圖是方維萱團隊近年來探索出的一種找礦方法,該方法將構(gòu)造角礫巖系劃分為9 個大類3 個變種,然后根據(jù)巖石成分不同劃分為10 個小類22 個相系(方維萱等,2018),并通過對東川濫泥坪銅礦井下地質(zhì)填圖以后,建立了構(gòu)造角礫巖五維空間模型“點-線-面-體-時”,進一步提出了找礦靶區(qū),通過礦山工程驗證,新發(fā)現(xiàn)銅伴金、銀礦床3 處,另外發(fā)現(xiàn)金紅石鐵礦一處。
“元炁”本體論內(nèi)涵認(rèn)為宇宙空間中一切物質(zhì)都是有生命的載體,外在的形體是內(nèi)在本質(zhì)的反映。古代找礦首先采用望礦體在地表的氣體形態(tài)、尋“龍”、觀察山形來確定礦體露頭大體位置;通過實地調(diào)查確定礦體露頭?!段宀厣浇?jīng)》(陳國生和楊曉霞,1997)是《山海經(jīng)》(盧鳴,2014)的重要組成部分,其中研究總結(jié)有金屬礦產(chǎn)9 種、玉石24 種、地點354 處,這證明了徐達(dá)斯(2018)提出的金玉文明不僅有大量金玉文物存在,而且還有詳細(xì)開采地點說明該文明是真實存在的。綜合目前已探明的不少礦床發(fā)現(xiàn),在許多古人開采遺跡(地名)基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)了大型礦床,說明現(xiàn)代地質(zhì)學(xué)是在古代地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)上不斷繼承和發(fā)展的。
現(xiàn)今礦產(chǎn)勘查方法是通過綜合研究后確定找礦靶區(qū),可以說是在古人圈定靶區(qū)方法的基礎(chǔ)上進行的延伸和發(fā)展。因為綜合研究過程是漫長思考、反復(fù)對比和不斷進步的過程,是大腦思維的復(fù)雜活動、認(rèn)識提高及觀念轉(zhuǎn)變的過程。在綜合分析時,要考慮研究區(qū)在區(qū)域成礦區(qū)(帶)中的位置,厘定礦床與礦床之間“鏡面對稱”等自然效應(yīng),厘定環(huán)形構(gòu)造與炭黑巖系、流體通道的關(guān)系。對于造山帶型礦床在深邊部研究時,要開展環(huán)形構(gòu)造與周邊礦床、造山帶形成機制、流體通道和運移方向等諸多問題的綜合研究;對于裂谷成因礦床,要開展黑色巖墻、黑色巖系、礦產(chǎn)組合、氣動角礫巖、控礦構(gòu)造與環(huán)形構(gòu)造關(guān)系等諸多問題的綜合研究;在老礦山周邊沒有環(huán)形構(gòu)造存在的情況下,要對礦田環(huán)形構(gòu)造整體研究與單個礦體(五維空間關(guān)系)綜合研究后,確定找礦靶區(qū)。
大梁子鉛鋅礦位于四川省會東縣,該礦于1958年開始建礦以來有多家科研單位進行地質(zhì)研究工作。在本次找礦研究過程中,在認(rèn)真研究前期地質(zhì)資料的基礎(chǔ)上,結(jié)合當(dāng)今國內(nèi)外成礦理論,進行綜合研究,認(rèn)為杜樂天(2016)的幔汁理論具有宏觀性、整體性及實用性等特點。該理論認(rèn)為流體從深部上升過程中早期形成氧化物礦床,中期形成硫化物銅金礦床,后期形成硫化物鉛鋅礦床,最后形成螢石、重晶石脈的演化系列,很好地解釋了磷礦與鉛鋅共生和伴生問題。幔汁理論對山東半島造山帶“紅花”的研究結(jié)論(杜樂天,2016)與中科院張宇和李永剛(2014)在內(nèi)蒙古赤峰金蟾山的研究成果吻合,說明該理論具有代表性和應(yīng)用價值。特別是筆者前期在赤峰金蟾山工作期間發(fā)現(xiàn)有“紅花”的地方存在工業(yè)礦體,“紅花”消失則工業(yè)礦體同時尖滅,這也說明該成礦理論具有較強的實用性。
在大梁子鉛鋅礦找礦研究中,首先利用慢汁理論對礦床地質(zhì)特征再認(rèn)識,找出礦床的規(guī)律性和異同點;然后,通過對比發(fā)現(xiàn)幔汁理論不僅適用于石油和鈾礦的地質(zhì)找礦,同樣也適用于金屬地質(zhì)找礦。例如幔汁理論認(rèn)為華南地區(qū)的金屬礦床和磷礦床賦存于寒武紀(jì)蓋層下面炭黑巖中,流體從深部上升充填在不同部位形成不同的礦床,與大梁子鉛鋅礦具有類似特征。根據(jù)該認(rèn)識,結(jié)合大梁子礦區(qū)井下揭露地質(zhì)情況,認(rèn)為礦區(qū)NW 部深部存在第二富集段的可能性。隨著對幔汁理論的認(rèn)識逐步深入,發(fā)現(xiàn)該理論屬于宏觀性理論指導(dǎo),但對于指導(dǎo)具體礦山找礦還存在一定的局限性。例如對于盆地成礦機制與陳蔭祥(2010)的研究就不吻合。后期在仔細(xì)研究幔汁理論的過程中發(fā)現(xiàn),該理論來源于俄羅斯的地球排氣作用理論,隨后通過對地球排氣理論的研究,發(fā)現(xiàn)該理論不僅能解釋緯向構(gòu)造(龍脈)和環(huán)形構(gòu)造(穴位)形成的原因,同時也可解釋穿刺角礫巖、矽卡巖、碳鈦巖系等氣動角礫巖形成原因。進一步研究發(fā)現(xiàn)小江斷裂北段(云南東川—四川會東)能形成大型礦田的主要原因有6 個(圖3):①云南蘭坪-貴州修文緯向構(gòu)造帶(26°30′)通過本區(qū),該帶西部形成蘭坪大型鉛鋅礦,中部形成攀枝花釩鈦磁鐵礦,邊部形成拉拉銅礦,東部形成東川-會東礦床群,在貴州六盤水形成大型煤礦田和云南會澤鉛鋅礦田;②在云南蘭坪-貴州修文緯向構(gòu)造內(nèi)形成云南巧家金塘-東川的環(huán)形構(gòu)造帶,該環(huán)形構(gòu)造帶北起云南巧家縣金塘鎮(zhèn)、西到會東菜園子鐵礦、南到云南東川區(qū)小包包磷礦、東到東川區(qū)大海麻栗坪磷鉛鋅礦;③在云南巧家金塘-東川的環(huán)形構(gòu)造中有3組北東向構(gòu)造通過,在北東向構(gòu)造通過部位有氣動角礫巖出露;④在云南巧家金塘-東川的環(huán)形構(gòu)造帶內(nèi)礦體賦存在寒武紀(jì)蓋層下部太古宙和元古宙老地層中;⑤礦體賦存于環(huán)形構(gòu)造帶西部炭黑巖系中,自西向東依次形成磷、鉛鋅、鐵銅、金礦床(點);自南向北為鐵銅金—鐵鉛鋅;⑥在金沙江—麻糖斷裂之間有碳質(zhì)板巖出露,碳質(zhì)板巖出露區(qū)域應(yīng)該是緯向構(gòu)造帶與環(huán)形構(gòu)造帶交匯的中心部位,根據(jù)環(huán)形構(gòu)造對稱等距原理認(rèn)為該位置在中深部具備形成大型高溫礦床的地質(zhì)條件。
在現(xiàn)有成礦理論中,未見有關(guān)主脈(龍脈)或者支脈與環(huán)形構(gòu)造的關(guān)系的系統(tǒng)研究,只有幔汁理論中提出礦床之間有等間距分布的特征。陳蔭祥(2010)在研究圓涌(環(huán)形)構(gòu)造時總結(jié)了對稱分布特點,具體產(chǎn)生原因未進行系統(tǒng)研究?;谝陨涎芯楷F(xiàn)狀,筆者在查閱《雪心賦》資料時發(fā)現(xiàn)有支脈生在“龍脈”上,“穴”位(環(huán)形構(gòu)造)長在支脈中等研究論述,并提出“穴停三分,山分八卦”,對于這句話的解讀就是環(huán)形構(gòu)造形成一般為上中下3 個,以等間距對稱分布為特征。
綜合上述研究可得出礦田一般形成在緯向構(gòu)造帶和與環(huán)形構(gòu)造帶結(jié)合部位,而單個礦體主要賦存在控礦構(gòu)造(支脈)與次級環(huán)形構(gòu)造結(jié)合部位的認(rèn)識。在該認(rèn)識的基礎(chǔ)上,結(jié)合川滇黔交界地區(qū)逆沖推覆、左行走滑的構(gòu)造控礦特征,推斷大梁子鉛鋅礦區(qū)北東向控礦構(gòu)造的南西方向具備形成環(huán)形構(gòu)造的可能性,通過衛(wèi)片遙感解譯發(fā)現(xiàn)礦區(qū)南西方向的確存在環(huán)形構(gòu)造。然后,通過實地調(diào)查發(fā)現(xiàn)不僅有環(huán)形構(gòu)造存在,而且還有重晶石脈及鉛鋅礦化露頭(趙新躍,2019);這與昆明理工大學(xué)韓潤生團隊通過大量的地質(zhì)調(diào)查和綜合研究及近兩年的礦山地質(zhì)勘查工程驗證所獲得的結(jié)論基本一致(韓潤生等,2020)。在此基礎(chǔ)上,韓潤生等(2020)認(rèn)為大梁子鉛鋅礦深部不僅存在第二富集帶,而且還有形成第三富集帶的可能性。進一步研究推測29~59 線之間是找礦靶區(qū)。同時,研究認(rèn)為該礦床與云南會澤鉛鋅礦床具有類似的形成機制和一致的構(gòu)造控礦特征,礦體賦存特征也與云南蘭坪鉛鋅礦接近(蓋層下部形成多個工業(yè)礦體)(圖4)。
圖4 大梁子鉛鋅礦區(qū)深部礦體縱投影與找礦預(yù)測圖
(1) 基于古今探礦理論的融合與熱液礦床深部大比例尺“四步式”找礦方法的拓展研究,提出了“四步式”深部找礦方法,即尋“龍”定帶→勘“穴”篩區(qū)→察“土”圈點→綜合定位。該方法不僅可為礦田(床)尺度找礦預(yù)測提供技術(shù)支撐,而且也可用于礦山深邊部靶區(qū)定位預(yù)測中。
(2) 根據(jù)“四步式”找礦方法和會東-東川環(huán)形構(gòu)造對稱性等間距特點,提出會東—東川兩個礦床群結(jié)合部的麻塘斷裂地段附近是大梁子鉛鋅礦外圍找礦預(yù)測的重點地段,并預(yù)測大梁子鉛鋅礦區(qū)NW部深部29~59 線之間和礦區(qū)SW 部存在隱伏礦體。
(3) 目前對古人的探礦理論認(rèn)識仍停留在地質(zhì)現(xiàn)象識別上,剔去其糟粕、吸取其精華,從深層次挖掘和融合潛力巨大,是今后交叉學(xué)科的研究重點。
致謝在論文的完成過程中,韓潤生教授和吳鵬副教授給予了指導(dǎo),并為論文的修改提供了寶貴的意見,在此表示衷心的感謝!