根據勘查地球化學解決區域地質構造格局分析問題

  縱觀勘查地球化學資料在解決基礎地質問題中的應用實踐，根據擬解決的地質問題、所使用資料的性質和采用的工作方法，可分為以下幾個方面。
 
  1．依據區域化探異常反映測區地質構造格局。
 
  根據區域化探異常的區劃及展布趨勢來分析測區的地質構造特征，是用化探資料解決基礎地質問題的一項基本功能。
 
  一般說來，通過編制較小比例尺的區域性地球化學圖，這種功能可以得到更好的發揮。例如，早在1963年，云南省地質局就首次編制了全省1：lOO萬地球化學圖，后又多次重編，結合物探、地質、遙感等資料進行綜合研究，對云南一些重大基礎地質問題提出了新認識a包括：劃分出了哀牢山、點蒼山推覆構造，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。隨著區域化探資料更新換代，資料處理解釋技術發展提高，化探資料的這種功能得到了更加充分的發揮。
 
  特征元素的異常組合及異常分布不僅與礦產有關，與不同巖性地層的分布、巖漿作用產物、斷裂構造的展布也有直接關系。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，結合地質研究，揭示出冀北地區客觀存在的環形構造，以及具近等距性和對稱性的網格狀斷裂構造（楊鳳池，1986；周慶來等，1982）。在溫州幅1；20萬化探資料整理中，依據Cu、Pb. Zn、M0 4元素異常的展布軸線，編制出構造地球化學圖，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個構造體系的地球化學特征進行了研究，為區域控礦構造研究提供了依據(董巖翔，1980)。類似的應用實例，在這一時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，在眾多實例中，被用于解釋地質構造的化探異常，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單。因之，這種工作方法還難以把化探資料解釋地質問題的潛力充分發揮出來。
 
  2．充分發掘區域化探資料的地質信息。
 
  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，是地質填圖中重要的補充信息；化探資料可以與地質填圖結果互相對照、補充和修改（物探所化探區測組，1975）。為充分發掘區域化探資料中的地質信息，從以下幾方面開展了研究。
 
  全面研究地球化學場對解決地質問題來說，兼顧異常與背景，對地球化學場進行全面研究，是十分重要的課題。第一，要重視基礎地質研究方面的新見解、新理論、新進展，把區域地球化學異常研究與區域地質研究結合起來，認識異常場的地質一地球化學本質。有人以小秦嶺和勉略三角區為例，說明了這種研究思路和方法（沙丁，1986）。第二，不拘泥于異常，要把整個地球化學場作為研究對象。例如，在西藏那曲幅（1: 50萬）的區域化探中，從整個地球化學場出發研究資料，發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，發現在板塊縫合線兩側存在著顯然有別的地球化學特征，而且據地球化學資料解釋出的縫合線位置，與地質研究結果有所區別，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，在討論其地質內涵的同時，還建立了金、銅礦床的區域正、負異常模型（史長義等，1995）。第四，廣納各種地球化學信息。除區域化探掃面資料外，一些專題測量資料也能有效地用于區域地質構造格局的研究，例如，核工業系統在華東65地區某中新生代盆地(480 kmz)做1:5萬水氦測量，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）。通過編制西北5省區及山西、內蒙古部分地區的區域伽馬場圖，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——低場值，酸性巖——高場值）(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個地質背景不同的富集區，并根據混合圖像及巖相解釋標志，準確圈定18個花崗巖體和7個火山盆地，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場，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。經驗表明，在解決地質問題時，一些簡單的統計參數是程有用的，如：耆量變化范圍(VA)、眾值、算術平均值、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，在實踐中被廣泛使用。數學地質方法，如單變量的趨勢分析，多變量的因子分析、相關分析，在地球化學場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）區域化探資料，對28種元素做因子分析，說明了地質構造、巖漿巖等地質問題和地球化學的規律(劉如英等，1988)；在廬樅地區1:5萬綜合物化探調查中，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，對隱伏的磁性體進行了推斷，大大充實了基礎地質研究的依據，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（史長義等，1993）。大量經驗表明，不斷改進和恰當運用數學方法，是提高區域化探數據解決地質問題能力的重要途徑。
 
  充分利用元素豐度數據區域和巖類的化學元素豐度，是衡量地質體中元素分散與富集的標尺。在利用地球化學資料解決地質問題時，它是一種至關重要的基礎參數。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”，固然稱不起“豐度值”，亦可近似地起到類似作用。通常，人們使用濃集克拉克值，來表征一個地區某種元素的集中或分散，地質體中某種元素的富集或虧損，并借之推定相應區塊地質特征的異同，進行地質體的對比。在處理以水系沉積物測量為基本手段的區域化探資料時，這個參數也被經常使用。但在實際工作中，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，加之樣品分析質量欠佳等原因，會使求出的濃集克拉克值發生“畸變”，與地質事實不符。針對這種情況，一些研究者提出用“區域濃集系數”，即區內某地質單元某元素的含量平均值／該元素的區域背景平均值，來替代濃集克拉克值，取得了較好的地質效果(史長義，1994)。隨著我國不同地質介質和巖類元素豐度研究水平的提高，新數據的公布，這類研究方法可在更加堅實的基礎上發展。
 
  3．發揮基巖測量的重要作用。
 
  基巖測量可避免次生地質作用的干擾，更加直接和準確地反映地質體的特征和地質現象的規律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。經驗表明，對解決基礎地質問題來說，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掘地質體和地質作用的內涵。例如，湖南區調隊在龍山地區的1 1 5萬化探中開展了基巖采樣，依據地層地球化學特征闡明了構造旋回、沉積環境和沉積相對元素分布的影響，通過斷裂帶采樣說明了斷裂構造的地球化學特征(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育（杜得祿，1986）。在工作方法方面，甘肅化探隊采用4點／km2的巖石采樣，在甘肅西部完成15 000 km2區域普查，取得了良好地質效果（陳貴林，1986）。云南區調隊在高黎貢山西側的1：5萬區調中，用巖石、土壤、水系3種方法開展化探工作，巖石測量的采樣密度為2點／km2，并對3種方法進行了對比，認為這種低密度的巖石測量，在發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一步研究(陳揚玉，1986)。中國地質大學在膠東地區作1：5萬巖石測量時，按正常場（1～2點／kmz）和異常場(3～4點／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問題：
 
  在背景場地球化學圖上，區域地質構造的結構和變質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，發現了一條由長石砂巖變質而成的石英巖帶，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)。基巖采樣這種在地質研究中局部使用的基本方法，在勘查地球化學中已發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問題，從而為區域地球化學理論和方法的產生和發展提供了方法依據。
 
  4．構造地球化學方法的應用。
 
  構造地球化學是構造地質學家提出的概念，陳國達、楊開慶等著名學者都研究和闡述過這一學科的基本內容。對它的定義和內涵，不同學者有各自的見解，認識不盡一致。然而’總的說來，構造地球化學是研究各種構造環境中地殼化學元素的分配和遷移、分散和富集的特征、規律及其過程和動力學機制的一門邊緣學科，介于構造地質學和地球化學之間。它的主要任務是研究構造環境下，建造中的成巖成礦物質組分和改造過程中成巖成礦物質組分，由構造動力調整分異所形成的時空特征、規律及其動力學問題（劉洪波等，1987；高合明，1994；錢建平，1999）。20世紀80年代初，冶金、有色系統的勘查地球化學家，最先將這一概念引入化探實踐，賦予更加實用的內涵。他們認為，“所謂構造地球化學，就是從研究構造地球化學形跡出發，揭示元素及同位素在地殼構造運動中的地球化學變化，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演化歷史”（劉泉清，1981）。所謂構造地球化學形跡，又分斷裂構造、褶皺構造、火山和侵入構造等類型。其實際意義在于，可用于圈定各種構造類型，判別構造序次，圈定構造標志層，進行地層或礦層對比等。在具體實踐中，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的地球化學形跡，如元素分散模式的軸線，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，來揭示和說明不同構造體系的存在、序次和演化。例如，在浙西南地區，通過對等軸和橢圓形環狀異常的剖析，歸結出它們分別有4種類型的地質意義：變質巖隆起，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異常進行剖析，通過研究異常與斷裂的空間關系（相間、復合、交會），形跡特征（串珠狀、線性延伸、交會結），元素組合變化（變異程度、熱液成分、低溫活動元素）等特征，查明構造性質、構造過程、隱伏構造以及地球化學分區（李裕能，1990）。總的說來，構造地球化學作為一個學科正在發展之中，它在勘查地球化學中的應用，目前還偏重于形跡分析，更深層次地發掘地球化學資料的內涵，以闡明構造作用的過程和動力學，尚需構造地質堂家和勘=查地球化學家共同努力。