隐伏岩体预测的理论方法研究进展

王 维 汤静如

1.四川省核工业地质局二八一大队，四川西昌 615000；

2.桂林理工大学地球科学学院，广西桂林 541004

隐伏岩体预测的理论方法研究进展

王 维1汤静如2

1.四川省核工业地质局二八一大队，四川西昌 615000；

2.桂林理工大学地球科学学院，广西桂林 541004

隐伏矿床的预测是地质勘查中的热点、重点和难点，在我国许多地区，特别是南方许多隐伏的金属矿床与隐伏花岗岩体有直接关联，我国地质工作者从不同的角度开展隐伏岩体预测的研究，提出了地球物理学方法、地球化学方法以及遥感等方法，并成功预测发现了一批隐伏矿床。本文对近些年来隐伏岩体预测的研究进行回顾和总结，并展望多学科交叉、不同理论方法结合渗透和工业化将是隐伏岩体发展的趋势。

隐伏岩体；预测；理论与方法；顶上带；体中体

矿产资源是不可再生资源，经过人类长期开采，可探寻的、出露地表的矿床数目在日益的减少，除了某些海拔较高的山区和环境恶劣地区外，在地表找矿的“难”是各国地质找矿都面临的问题。我国地质构造复杂，在江西、湖南等南岭地区发现许多有色、稀有和贵金属等矿床，与隐伏的花岗岩有密切关系，有的甚至可以发现隐伏花岗岩与隐伏矿床伴生产出。本文因项目需要，对此做了大量资料收集工作，对隐伏岩体的预测的研究进展作回顾、总结，旨在归纳这方面理论和方法，希望对生产提供一定参考和帮助。

1 隐伏岩体的定义和特点

关于隐伏岩体的定义，国内外目前尚无统一的定义，袁奎荣基于找矿工作的需要将其定义为“目前不能为人们直接在地表观察到的花岗岩类侵入体”[1]。这个定义包含了全隐伏的岩体以及部分出露的半隐伏岩体，它可以是被水体、松散堆积物掩藏的，也可以是被沙漠掩藏的，同时可能是原始隐伏或者经后天改造而次生隐伏的。

隐伏岩体缺乏直接的探寻标志，无法从地表直接进行观察，但其有着自己的独特的物理属性。

（1）密度属性特征

在华南，许多隐伏岩体与隐伏矿床伴生。几种在华南常见的酸性岩体的密度如表1所示，其中花岗岩的密度是(2.60～2.62)x103kg/m3。在华南，大多数花岗岩侵入碳酸盐或者砂岩中，而随着酸性增强花岗岩的密度会有增小的趋势，围岩的密度是2.76x103kg/m3，所以华南许多花岗岩的密度相对于围岩的密度较小[2]。

（2）磁性属性特征

隐伏岩体的磁性主要和其所含的铁元素有关。一般情况下花岗岩的磁化率为花岗岩的磁性与岩石本身含铁组分有关。正常情况下，花岗岩本身的磁化率(K)为(3～100)x4πx10-6SI，根据其含铁的多少而不定。比较广西不同阶段的岩体的磁性，从中可以发现K和Jr会随着时代由老到新慢慢变强。

表1 华南主要酸性岩体的密度Table 1 Density values of major acidic bodies in South China

表2 花岗岩和围岩的电性Table 2 Electrics of granite and country rocks

（3）电性属性特征

隐伏岩体的电性，受侵位围岩的影响。通过表2中的数据，可以发现大厂的电阻率的差异不明显，而个旧的则比较明显，所以就构成了电性差异。

（4）热变质特征

热变质带是隐伏岩体的主要地质特征之一，这种特征只会在侵位时伴随着地球化学元素的分带的现象而产生。如Nb-Be带、Cu-Bi带以及Pb-Zn带，这种分带现象由热接触带向围岩逐渐过度。

2 隐伏岩体预测的地质理论与方法

隐伏岩体的产生往往伴随着侵入活动。当花岗岩侵入时，对围岩和区域地质构造等都会产生影响，而这些影响可以通过种种的地质标志来进行判别、分析。

2.1 热接触带变质晕

当岩浆大规模侵入时，其围岩被迫受热，受热能梯度的变化，产生矿物组合以及构造明显不同且围绕侵入体的热变质带。而且在这个过程中，围岩的热量能够保持的时间是和侵入体的直径有关的，它们成平方关系[3]。随着距离侵入体的远近，围岩的温度也是不同的，一般直接接触侵入体的围岩温度最高，约为侵入体温度的60%+TN（TN是围岩的原始温度），距离侵入体距离相当于岩体厚度1/10时，此时的围岩温度只有侵入体温度的50%+TN[4]。鉴于此，可以利用等温法对隐伏岩体热接触带进行划分。同时由于受温不同其发生矿物组合也不同，经过众多实践总结，得到花岗岩热接触带划分组合标志：

（1）堇青石等变生矿物的初次出现；

（2）典型矿物和主要矿物出现特征组合；

（3）瘤状等特征结构构造的变化等。

2.2 热蚀变交代

隐伏岩体侵入活动，受热量和挥发分的影响，在岩体顶部等周围地方发生热液蚀变和交代作用，接近岩体的热液蚀变在距离隐伏岩体的垂向上显示带状变化，结合已查明的热液蚀变和隐伏岩体的关系，可将其作为隐伏岩体的勘察标志。还有一种隐伏岩体是在出露岩体中的，被称作“体中体”，对于此种隐伏体，平暗色矿物晕带石英以及钾长石含量增加的晕带具有指示意义[5]。

2.3 岩脉及岩枝

一般情况下，和花岗岩有生成关系的酸性岩脉，由于受围岩或岩体侵位机制及冷凝固结机制的影响，往往呈现出离岩体越近，脉岩越多、越宽的现象。在查明隐伏岩体时，可以根据出露地表的岩脉和岩枝在不同地区已知规律的关系，将其作为探寻隐伏岩体的直接标志。Pitcher用一种细晶岩的空间分布查明和认识在地下200米处的隐伏岩体[6]。

2.4 构造条件

隐伏岩体受断裂构造、褶皱构造以及复合构造的控制。其中，根据已知岩体出现等距出露的工作区内，可以用等距性进行预测，即是在不同均介质中，最简单得时剪应力轨迹的等距离分布。在河南卢氏-灵宝地区，利用等距分布的原理，在隐伏岩体预测的工作中取得了良好的效果[7]。

花岗岩入侵时，会和围岩发生热能和机械能的交换，使围岩中的小构造发生包括环状、共轭节理剪裂角的增大等变化，可作为隐伏岩体预测的间接地质标志，如广西栗木圈定的大于90°的共轭节理剪裂角等值线和已控制的隐伏岩体顶板等高线有大致相同的变化趋势[8]。

3 隐伏岩体预测的地球物理学法

物探是研究区域深部地质的有效方法，利用隐伏岩体的物理特性，在隐伏岩体预测中，使用重力异常场、电发异常和磁异常场等标志，结合地震和放射性方面的资料，可为划分、圈定隐伏岩体提供重要依据。

蔺婉莹，王勇进，韦景勤等认为地质运动的发生伴随着一些列的地球物理的变化，可以通过处理重、磁数据资料，提取重力区域场和局部场，研究地质的变革过程从而找到隐伏岩体[9]。

3.1 重力异常

区域岩石密度研究资料表明，隐伏花岗岩体往往具有较低的密度，高于其数值则会引起局部重力低值异常，如在滇黔桂的13局部重力异常处，发现了11处隐伏花岗岩。

3.2 磁异常

隐伏岩体，比如隐伏花岗闪长岩体重常常含有很多的铁镁质矿物，所以具有弱磁性或中磁性，其中中等磁性较多见。而且，当岩体出露时，岩体的正上方对应出现比较规则的正磁异常，其外围出现负值异常，或者不明显。有些岩体具有强磁性，所以可以通过航磁来推断隐伏岩体，以及其热液活动的通道[10]。

在深部，隐伏花岗岩体较之围岩有着自己的特征，这些往往反映在密度、磁性、电性以及热变质等特性上，对此可以用地质-地球物理-地球化学综合预测模式，对隐伏花岗岩的热变质带、顶板低密度、顶上带的磁性以及蒸发晕等研究，发现隐伏花岗岩体。邓月红等利用高精度的磁法，经过磁法扫面，发现有隐伏岩体的地方磁场较高，岩体边缘又较低，通过如此，在磁异常平面图和剖面图上可以明确的发现[11]。有时候在一些地区，可以根据相关地区已有的对应关系较好的磁异常特征，形成相应的预测标志，对隐伏-半隐伏岩体的识别有重要作用[12]。

3.3 电法异常

隐伏岩体内部多呈现高电阻率，它和沉积岩中的灰岩、砂岩之间没有明显的电性差异；但是，在隐伏岩体的接触带上的矿化富集层，常常呈低电阻率，所以可以利用电阻率法预测隐伏岩体。如在云南个旧就成功的利用电法预测了隐伏岩体的形态。

3.4 放射性异常

具有关资料显示，隐伏岩体中的放射性元素的含量是高于围岩的，所以在实行航空放射性时，隐伏岩体出露地段对应着很高的伽马异常和U、K等伽马能谱高值异常。

3.5 遥感图像

隐伏岩体与卫片航片的环形影像之间存在着较为密切的联系，航片卫片经过增强等图像处理后，从中可以提取出环形的影像特征信息，在卫片上更容易判别出隐伏岩体的产出与分布情况。在对栗木矿区进行卫片处理后发现，其环形构造出现在北东向、东西向、北西向印之-燕山期构造-岩浆隆起近于交汇所围限的上古生界为主组成的向斜扬起端。隐伏花岗岩体均分布在环形构造内部的南部内环一带。在其北部内环则发现了Sn、W、Pb、Zn、Cu的异常和Pb、Zn的矿点[13]。

4 隐伏岩体预测的地球化学方法

隐伏岩体中含有大量的金属和非金属元素，不同的环境其表现不一样，通过研究其特征能够预测隐伏岩体。

4.1 元素组合分带

隐伏岩体可以在地表形成原生晕、此生晕、分散流异常，在平面或者剖面上这些异常表现出组成元素明显不同的分带性，从岩体中心向外其组合不同，而且在平面上这些组合往往成不同程度的环带。

4.2 挥发元素异常

岩体侵位时，挥发分如F、I、B、Cl、As、Hg等手岩浆结晶以及喷气作用的影响，容易在顶部围岩中形成晕。受不同成矿条件的影响，隐伏岩体中异常的元素组合特证是不同相同的。常见的是隐伏岩体上部F、I、As为高异常，B、Cl、Hg等则是低异常。所以，挥发性元素异常也是预测隐伏岩体的一种方法。

4.3 热晕、蒸发晕

岩体围岩距离岩体的距离不断变化，它所含的矿物包裹体爆裂温度及气液比也会发生有规律的变化。包裹体的古地热田异常中心常对应隐伏岩体的上部。距离岩体越远，温度越低，热损越大。

4.4 隐伏岩体的碳、氧同位素标志

δ18O、δ13C等稳定同位素的分馏系数受温度影响，故隐伏岩体侵入热场时，围岩中的某些稳定同位素会发生交换反应。据试验表明，分馏的强弱受温度高低的影响，即：温度高则分馏强，反之则低。围岩中碳、氧同位素异常中心的圈定和恢复能够用来查明隐伏岩体的存在。刘本立等发现，δ18O、δ13C在围岩是碳酸盐的岩体中变化具规律性，即：说离热源体越近δ18O、δ13C的值越低，反之越高，存在温度梯度[14]。

4.5 矿物标型特征

用矿物反应的不同生成条件的矿物标型能够判断其生成条件和预测与其有生存联系的地质体。据资料表示，锡石含钽性等锡石得标型特征，在预测隐伏钽铌岩体上有一定作用。李人科等研究发现，在栗木矿区，距离隐伏岩体远近不同的矿物组合带中的钽铌是不同的，有规律的[15]，如下表3所示：

表3 钽铌比值与离隐伏岩体远近的关系Table 3 the relationship between the distance from the buried rock and Ta、Nb ratio

5 隐伏岩体预测的其他技术方法

5.1 地震勘探法

利用人工激发地震波，可以推断传波的播路径和介质结构。其中，依据波的振幅、地层的速度以及频率等，可以一定程度上推断隐伏岩体的性质。利用全部的已有物探、地质资料及波的反射、折射，可以研究隐伏岩体顶面、旁边接触带的形态和顶部的形态。

图1 梅子窝钨矿床矿脉分带剖面图Fig.1 Cross section of the ore vein groups in the Meiziwo tungsten deposit

5.2 地热法

一些较深隐伏的岩体，如果围岩的封闭条件良好，那么它们所含的放射性元素产生的热能可以经过岩石中所含的水而聚集起来，形成局部地热异常区。黄尚瑶认为东南沿海分布的燕山期花岗岩岩浆活动余热不足以影响温泉，因为时代越老，余热就保留得越少[16]。

5.3 两个研究概念

袁奎荣在研究隐伏岩体及预测的工作的基础上提出了“顶上带”和“体中体”的概念，“顶上带”的定义式在顶部围岩直接造成的主要受花岗岩浆侵入成矿作用，并受以后各种作用的影响，由此造成的地球物理、遥感异常效应所对应的地带。它显示隐伏岩体存在的地质的，地球物理的，地球化学的异常地带。顶上带包含有隐伏岩体存在的几乎全都的标志，连“顶上带”内部结构中的很多方面都能够反映“顶上带”空间形态，比如图1所示的江西梅子窝钨矿矿脉分带，其隐伏岩体顶上带大体具有圆锥状得三维特征。通过这一系列的特征，能够预测隐伏岩体。

金旭东、张德会等认为，由于岩浆侵入时侵入体上方的流通量比其他处围岩的较大，随着温度的降低，该处的渗透率增大。当含水岩浆再次沸腾时，会释放出大于围岩抗压程度的机器能，在岩浆岩“顶上带”会产生放射状、同心圆状裂隙，含水较多的外壳发生破裂，产生大量的裂隙和水力破裂[17]，所以通过需找这些隐伏岩体的“顶上带”就可以找到隐伏岩体了。

“体中体”隐伏岩体是在出露岩体中，并将其作为隐伏基岩的一类隐伏岩体。在三维空间上，它与被侵入和围岩岩体呈现出明显的叠套和叠置关系；而且，从时间上看，它与围岩存在着不同尺度大小的时差。主要研究与侵入活动相关的直接派生物和岩脉、成矿作用等地质作用，同时还要研究不同期次不同岩脉及其切割、穿插关系，不同叠加的次数分辨、同位素测定等等[18]，这些都能作为直接预测隐伏岩体的标志。

5.4 数学计算等方法

在某些特定区域，可利用已知物探、地质构造、化探数据，选择具有代表性的特征变量，用数学方法求解其综合特征，从而反映隐伏岩体的各种物理、化学等信息，最终起到预测隐伏岩体的作用[19]。

同时，模拟不同的地层或者地形和地层的差值域，可将其认为是岩体或者地质流体的填充域，所以如果通过模拟发现不同地质面间存在着差值域，那么就可以认为有隐伏岩体存在[20]。吴虹等认为，每个隐伏岩体都有着自己的复合体系，对其进行分析，得到信息源和信息种类，以及两者间的关系，就可以对隐伏岩体进行预测[21]。还有杨瑞琰等认为大的多金属矿床，其成矿热液活动较强，持久，所以就可以从研究多孔介质性质，来反映热质输运和反应动力学的特征，对此，可以对隐伏岩体可以做出判断[22]。

6 展望

隐伏岩体的研究开展较早，且诸多理论与方法在实践中取得不错效果，但由于其不可知性和对其认识的局限性，预测的风险依然较高，投入较大。为了提高预测效率，隐伏岩体的空间位置、形态和与矿体关系将是未来隐伏岩体预测理论与方法研究的任务和方向，而多学科联合、不同理论相互渗透、不同方法结合与相互验证，新技术和新方法不断引入则是其主要潮流。

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THE RESEARCH ADVANCES IN PREDICTION THEORY OF HIDDEN INTRUSIONS

Wang Wei1，Tang Jingru2
1.Geolgic Party No281，Sichuan Geolagical Bureau for Nuclear Indnstry，XiChang，615000
2.School of Earth Science，Guilin University of Technology，GuangXi GuilLin，541004

Forecasting concealed deposits is undoubtedly today's hot、Important and difficult. In many parts of China，especially southern China，many buried metal deposits concealed metal deposits are directly associated with granite，In view of this，China's geologists conducted the study of predicting buried rocks from different angles，proposed geophysical method，geochemical methods and remote sensing methods，And successfully predicted a number of concealed ore deposits，This paper has reviewed and summarized simply the advances in prediction theory and methods of concealed rocks in recent years. finally put forward that great science，great corporation and industrialization will be the main trends of research on prediction and methods of concealed rocks.

hidden intrusions；prediction；theory and method；top belt；body in body

危机矿山接替资源找矿专项典型矿床及成矿规律总结研究项目；项目名称：湘南—粤北地区锡钨多金属矿床成矿规律总结研究；项目编号：20089927

王维（1985.10-）.男，湖北武汉人，硕士研究生，从事矿产普查与勘探。

10.3969/j.issn.1001-8972.2013.07.005