根據勘查地球化學(xué)解決區域地質(zhì)構造格局分析問(wèn)題

  縱觀(guān)勘查地球化學(xué)資料在解決基礎地質(zhì)問(wèn)題中的應用實(shí)踐，根據擬解決的地質(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．依據區域化探異常反映測區地質(zhì)構造格局。
 
  根據區域化探異常的區劃及展布趨勢來(lái)分析測區的地質(zhì)構造特征，是用化探資料解決基礎地質(zhì)問(wèn)題的一項基本功能。
 
  一般說(shuō)來(lái)，通過(guò)編制較小比例尺的區域性地球化學(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，結合物探、地質(zhì)、遙感等資料進(jìn)行綜合研究，對云南一些重大基礎地質(zhì)問(wèn)題提出了新認識a包括：劃分出了哀牢山、點(diǎn)蒼山推覆構造，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、川滇黔毗鄰區菱形地塊等。隨著(zhù)區域化探資料更新?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、斷裂構造的展布也有直接關(guān)系。因此，即便是依據次生的區域化探異常，也可反映測區的地質(zhì)構造格局。例如，贛西北新一代區域化探掃面資料的整理結果表明，在北東向深大斷裂兩側，異常元素有著(zhù)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；薛運義，1986）。冀北地區第一代區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，結合地質(zhì)研究，揭示出冀北地區客觀(guān)存在的環(huán)形構造，以及具近等距性和對稱(chēng)性的網(wǎng)格狀斷裂構造（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Cu、Pb. Zn、M0 4元素異常的展布軸線(xiàn)，編制出構造地球化學(xué)圖，查明有帶狀和放射狀兩種構造模式，揭示出區域構造的總輪廓，對EW、SN、NE向3個(gè)構造體系的地球化學(xué)特征進(jìn)行了研究，為區域控礦構造研究提供了依據(董巖翔，1980)。類(lèi)似的應用實(shí)例，在這一時(shí)期的文獻中報道甚豐(羅素菲，1979；張煥民等，1980;趙唐稀，1980；張洪，1982)。
 
  應該指出的是，在眾多實(shí)例中，被用于解釋地質(zhì)構造的化探異常，基本上是為找礦而圈定的，指示元素多為成礦元素，數據加工處理也較為簡(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)掘區域化探資料的地質(zhì)信息。
 
  20世紀70年代中期，物探所在總結區測化探資料的應用時(shí)指出：只研究異常不研究背景是一種偏向，認為背景的變化起伏往往與不同巖性、巖相或構造有關(guān)，是地質(zhì)填圖中重要的補充信息；化探資料可以與地質(zhì)填圖結果互相對照、補充和修改（物探所化探區測組，1975）。為充分發(fā)掘區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)對解決地質(zhì)問(wèn)題來(lái)說(shuō)，兼顧異常與背景，對地球化學(xué)場(chǎng)進(jìn)行全面研究，是十分重要的課題。第一，要重視基礎地質(zhì)研究方面的新見(jiàn)解、新理論、新進(jìn)展，把區域地球化學(xué)異常研究與區域地質(zhì)研究結合起來(lái)，認識異常場(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)作為研究對象。例如，在西藏那曲幅（1: 50萬(wàn)）的區域化探中，從整個(gè)地球化學(xué)場(chǎng)出發(fā)研究資料，發(fā)現在羊八井一那曲北東向帶的兩側有明顯差別，交接帶上又出現汞異常，從而指示出構造一斷裂帶的存在(童霆等，1990)。在新疆西準噶爾地區，利用新取得的區域化探掃面資料研究多元素的區域背景和區域異常，發(fā)現在板塊縫合線(xiàn)兩側存在著(zhù)顯然有別的地球化學(xué)特征，而且據地球化學(xué)資料解釋出的縫合線(xiàn)位置，與地質(zhì)研究結果有所區別，從而提出了利用區域化探資料研究板塊構造邊界的新思路和新方法(史長(cháng)義，1992)。第三，在區域異常研究中，不僅要注意正異常反映的信息，而且要重視區域負異常的信息。物化探所在區域水系沉積物測量資料的研究中，探討了區域性負異常的分布特征、地質(zhì)意義及找礦信息等，總結出單元素和多元素區域負異常的分布模型，在討論其地質(zhì)內涵的同時(shí)，還建立了金、銅礦床的區域正、負異常模型（史長(cháng)義等，1995）。第四，廣納各種地球化學(xué)信息。除區域化探掃面資料外，一些專(zhuān)題測量資料也能有效地用于區域地質(zhì)構造格局的研究，例如，核工業(yè)系統在華東65地區某中新生代盆地(480 kmz)做1:5萬(wàn)水氦測量，查明的異常清晰反映出NNE、EW、NE3組構造帶及其交叉部位，可據之有效地追索區域控礦構造帶（蔣永一等，1984）。通過(guò)編制西北5省區及山西、內蒙古部分地區的區域伽馬場(chǎng)圖，反映出了不同大地構造單元之間的差異和內部的不均勻性，不同巖性的區域分布和內部差異，以及區域斷裂帶內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化研究，劃分出5個(gè)地質(zhì)背景不同的富集區，并根據混合圖像及巖相解釋標志，準確圈定18個(gè)花崗巖體和7個(gè)火山盆地，明顯地區分出了前震旦系、震旦系、白堊系(許彪等，1990)。
 
  加強數據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、多指標的異常和背景的變化趨勢，早期用“拐點(diǎn)法”確定異常下限的處理水平，顯然不能適應要求。數理統計方法的引入，大大改善了挖掘和剖析數據信息的能力。經(jīng)驗表明，在解決地質(zhì)問(wèn)題時(shí)，一些簡(jiǎn)單的統計參數是程有用的，如：耆量變化范圍(VA)、眾值、算術(shù)平均值、幾何平均值、標準離差、變異系數(Cv)、濃集克拉克值(KK)、濃集比(K)等，在實(shí)踐中被廣泛使用。數學(xué)地質(zhì)方法，如單變量的趨勢分析，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，對浙江省分散流資料進(jìn)行趨勢分析和因子分析，清楚地反映出寒武系底部富Cu、Mo、V、Ni的河塘組的分布（物探所化探區測組，1975）；根據竹山幅（1: 20萬(wàn)）區域化探資料，對28種元素做因子分析，說(shuō)明了地質(zhì)構造、巖漿巖等地質(zhì)問(wèn)題和地球化學(xué)的規律(劉如英等，1988)；在廬樅地區1:5萬(wàn)綜合物化探調查中，用因子分析等方法研究了重、磁、銅、鉛、鋅的區域和局部異常，推斷出斷裂構造骨架，分析了火山口沉陷的構造格局和象山群前構造輪廓，對隱伏的磁性體進(jìn)行了推斷，大大充實(shí)了基礎地質(zhì)研究的依據，提高了研究程度（丁鵬飛等，1984）。我國自行研制的RESMA數據處理系統，在老變質(zhì)巖區和中生代火山巖區試用的結果，反映出了深大斷裂帶，查明Cu、Cr、Ni高背景區與Aw、Mh地層套合良好（史長(cháng)義等，1993）。大量經(jīng)驗表明，不斷改進(jìn)和恰當運用數學(xué)方法，是提高區域化探數據解決地質(zhì)問(wèn)題能力的重要途徑。
 
  充分利用元素豐度數據區域和巖類(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)重要的基礎參數。在一般的區域性測量中，根據樣品分析數據求得的“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，并借之推定相應區塊地質(zhì)特征的異同，進(jìn)行地質(zhì)體的對比。在處理以水系沉積物測量為基本手段的區域化探資料時(shí)，這個(gè)參數也被經(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，國外作者的克拉克值數據未必適合我國情況，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。針對這種情況，一些研究者提出用“區域濃集系數”，即區內某地質(zhì)單元某元素的含量平均值／該元素的區域背景平均值，來(lái)替代濃集克拉克值，取得了較好的地質(zhì)效果(史長(cháng)義，1994)。隨著(zhù)我國不同地質(zhì)介質(zhì)和巖類(lèi)元素豐度研究水平的提高，新數據的公布，這類(lèi)研究方法可在更加堅實(shí)的基礎上發(fā)展。
 
  3．發(fā)揮基巖測量的重要作用。
 
  基巖測量可避免次生地質(zhì)作用的干擾，更加直接和準確地反映地質(zhì)體的特征和地質(zhì)現象的規律a在區測隊的早期化探工作中，就以“基巖光譜”的形式系統開(kāi)展基巖采樣；許多區域性化探項目，也把基巖測量列為工作內容。經(jīng)驗表明，對解決基礎地質(zhì)問(wèn)題來(lái)說(shuō)，基巖測量具有不可替代的重要作用。它不僅可以揭示元素的區域分布模式，而且可以深層次地發(fā)掘地質(zhì)體和地質(zhì)作用的內涵。例如，湖南區調隊在龍山地區的1 1 5萬(wàn)化探中開(kāi)展了基巖采樣，依據地層地球化學(xué)特征闡明了構造旋回、沉積環(huán)境和沉積相對元素分布的影響，通過(guò)斷裂帶采樣說(shuō)明了斷裂構造的地球化學(xué)特征(湖南區調隊，1979)。在小秦嶺2 000 km2范圍內，配合水系測量開(kāi)展了巖石剖面調查，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，甘肅化探隊采用4點(diǎn)／km2的巖石采樣，在甘肅西部完成15 000 km2區域普查，取得了良好地質(zhì)效果（陳貴林，1986）。云南區調隊在高黎貢山西側的1：5萬(wàn)區調中，用巖石、土壤、水系3種方法開(kāi)展化探工作，巖石測量的采樣密度為2點(diǎn)／km2，并對3種方法進(jìn)行了對比，認為這種低密度的巖石測量，在發(fā)現異常信息和了解元素分布區域性變化方面有好的效果，作為一種有效的區域化探方法應予重視和進(jìn)一步研究(陳揚玉，1986)。中國地質(zhì)大學(xué)在膠東地區作1：5萬(wàn)巖石測量時(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地質(zhì)問(wèn)題：
 
  在背景場(chǎng)地球化學(xué)圖上，區域地質(zhì)構造的結構和變質(zhì)巖的分布區得到清晰的反映；提供了花崗巖成因的某些證據，依據Ba和Sr的分布佐證了本區花崗巖系混合巖化成因；依據Zr>400×10的負6次方的高值帶，發(fā)現了一條由長(cháng)石砂巖變質(zhì)而成的石英巖帶，由此找到了區內劃分元古宇與太古宇的標志層(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)展成為區域性的重要勘查方法，能以更廣的視野、更系統的數據揭示和認識復雜的地質(zhì)問(wèn)題，從而為區域地球化學(xué)理論和方法的產(chǎn)生和發(fā)展提供了方法依據。
 
  4．構造地球化學(xué)方法的應用。
 
  構造地球化學(xué)是構造地質(zhì)學(xué)家提出的概念，陳國達、楊開(kāi)慶等著(zhù)名學(xué)者都研究和闡述過(guò)這一學(xué)科的基本內容。對它的定義和內涵，不同學(xué)者有各自的見(jiàn)解，認識不盡一致。然而’總的說(shuō)來(lái)，構造地球化學(xué)是研究各種構造環(huán)境中地殼化學(xué)元素的分配和遷移、分散和富集的特征、規律及其過(guò)程和動(dòng)力學(xué)機制的一門(mén)邊緣學(xué)科，介于構造地質(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，由構造動(dòng)力調整分異所形成的時(shí)空特征、規律及其動(dòng)力學(xué)問(wèn)題（劉洪波等，1987；高合明，1994；錢(qián)建平，1999）。20世紀80年代初，冶金、有色系統的勘查地球化學(xué)家，最先將這一概念引入化探實(shí)踐，賦予更加實(shí)用的內涵。他們認為，“所謂構造地球化學(xué)，就是從研究構造地球化學(xué)形跡出發(fā)，揭示元素及同位素在地殼構造運動(dòng)中的地球化學(xué)變化，闡明元素在構造中的分配、共生組合、遷移富集規律及其整個(gè)演化歷史”（劉泉清，1981）。所謂構造地球化學(xué)形跡，又分斷裂構造、褶皺構造、火山和侵入構造等類(lèi)型。其實(shí)際意義在于，可用于圈定各種構造類(lèi)型，判別構造序次，圈定構造標志層，進(jìn)行地層或礦層對比等。在具體實(shí)踐中，思路和做法多樣，有些研究者圍繞目標形跡做一定的采樣和調查；而多數文獻報道的做法，主要是依據區域化探資料分析元素共生組合特征和所表現出來(lái)的地球化學(xué)形跡，如元素分散模式的軸線(xiàn)，帶狀或串珠狀綜合異常帶的展布，形跡的不連續和錯位，不同元素組合及分布等，來(lái)揭示和說(shuō)明不同構造體系的存在、序次和演化。例如，在浙西南地區，通過(guò)對等軸和橢圓形環(huán)狀異常的剖析，歸結出它們分別有4種類(lèi)型的地質(zhì)意義：變質(zhì)巖隆起，火山構造（火山穹窿、破火山口），侵入巖（主要為燕山期巖體），地層構造（砂礫巖、火山巖）等（酈逸根，1981, 1982, 1985）。在甘肅東南部，主要針對斷裂構造的地球化學(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、復合、交會(huì )），形跡特征（串珠狀、線(xiàn)性延伸、交會(huì )結），元素組合變化（變異程度、熱液成分、低溫活動(dòng)元素）等特征，查明構造性質(zhì)、構造過(guò)程、隱伏構造以及地球化學(xué)分區（李裕能，1990）?？偟恼f(shuō)來(lái)，構造地球化學(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)資料的內涵，以闡明構造作用的過(guò)程和動(dòng)力學(xué)，尚需構造地質(zhì)堂家和勘=查地球化學(xué)家共同努力。