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文章来源于覆盖区找矿 成矿模式与找矿模式研究的现代科学技术 曾庆栋１,２,３，底青云２,３,４,＊，薛国强１,２,３，王功文５，荆林海６ 1中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院矿产资源研究重点实验室 2中国科学院地球科学研究院 3中国科学院大学 4中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院页岩气与地质工程重点实验室 55中国地质大学(北京)地球科学与资源学院 56中国科学院遥感与数字地球研究所 作者简介：曾庆栋，博士，研究员，博士生导师，主要从事内生金属成矿作用及找矿预测研究。 *通信作者简介：底青云，博士，研究员，院士，主要从事电磁法理论方法与装备技术研究。 导读： 建立成矿模式和找矿模式对深部资源勘查具有重要指导意义。随着现代科学技术的持续发展，各种新技术不断用于地质研究及勘探中，提高了对地质结构宏微观的认识能力，有助于深入理解成矿作用和提高深部资源勘查成功率，更使得建立理想的成矿模式和找矿模式成为可能。现代科学技术的应用，支撑了地质找矿不断取得成果。本文全面介绍了成矿模式研究与找矿模式研究中的分析测试、地球物理、地球化学等现代科学技术及应用案例，可以跨学科了解到更多新知识，对找质找矿和科研有益！ 关键词：成矿模式；找矿模式；矿物微区分析技术；地球物理探测技术；地球化学探测技术引言 改革开放以来，我国国民经济持续高速发展，矿产资源消费量快速上涨，重要矿产资源供需矛盾日益严重。大宗矿产消费维持在高位水平，多呈供不应求态势。2017年，精炼铜、原铝、精炼铅、精炼镍等重要矿产品消费量的世界占比均在40％以上，铁矿石消费量的世界占比高达55％，黄金、锂矿消费量的世界占比分别为27.1％、37.2％。此外，随着新材料、新能源和信息技术等新兴产业的发展，未来几十年全球对关键金属（稀有、稀散和稀土元素）的需求将迅猛增长，供需矛盾日益突出。为满足日益增长的矿产品需求，保障国民经济的快速、稳定发展，发现新的优质矿产地、在老矿山发现新矿种及增加矿产资源储量是目前矿产资源勘查的重要任务或目标。而理想成矿模式的建立对找矿勘查拓展思路、发现新的矿种或增加资源量具有重要的理论指导意义，符合实际的找矿模式的建立对深部矿（隐伏矿）的发现具有重要实践意义。现代分析测试技术的发展极大地推动了成矿模式的研究，为矿床成矿模式的研究带来了变革，在已知矿区发现了更多的新矿种；现代勘查技术的发展则为建立更可靠的找矿模式成为可能，为深部矿的找寻提供更充分的证据。1 成矿模式与找矿模式 成矿模式又称矿床模式，翟裕生等提出其概念为一组相似（或同一类型）矿床地质特征的综合。主要包括以下几点：（1）矿床模式描述的不是单个矿床，而是一类矿床系统有序的本质属性信息；（2）“本质属性”意味着这类矿床必须具备的而且能够确定这类矿床存在的属性；（3）模式是系统排列的有特定结构的信息群体组合，而不是单一的信息；（4）依据地质过程对矿床本质属性信息结构的解释。构成成矿模式的要素为矿床区域成矿背景、主要控矿条件、矿质、矿液来源、矿质迁移和聚集、矿质沉淀过程及状态、矿床形成的物理化学条件等。成矿模式一般用图表、文字、公式等形式描述矿床特征、主要控矿条件及形成过程，明确表述出成矿物质的源、运、储的动力学机制。 成矿模式作为矿床学研究的一种科学方法，在成矿作用、矿床成因和找矿预测研究中广泛应用。斑岩铜矿床模式高度概括了斑岩铜矿床的矿床特征（图1），在找矿实践中得到广泛应用，并带动世界斑岩铜矿的找矿工作。 
Q—石英；Kao—高岭石；Ahrn—明矶石；Chl—绿泥石；Ep—绿帘石；Cal—方解石；Ser—绢云母；Py—黄铁矿；Kfs—钾长石；Bl—黑云母；Anh—硬石膏；Cp—黄铜矿；Gn—方铅矿；Sp—闪锌矿；Au—金；Ag—银；Mo—辉钼矿；Ml—磁铁矿。 成矿模式从形式上可分为概念模式、图表模式和数学模式；从性质上可分为矿床存在模式、矿床成因模式和矿床品位-数量模式。 随着现代科学技术的不断发展，成矿模式在研究中也不断完善与发展，如斑岩成矿模式从早期矿化与蚀变分带模式发展为斑岩-夕卡岩-浅成低温热液成矿系统模式（图2），而新的成矿模式对斑岩成矿系统相关矿床的寻找具有重要的指导意义。 
图2 斑岩成矿系统成矿模式 1.2 找矿模式 赵鹏大等归提出找矿模式（模型）概念为在矿床成矿模式研究的基础上，对发现某类具体矿床所必须具备的有利地质条件、有效的找矿技术手段及各种直接或间接矿化信息的高度概括和总结。找矿模式是各种找矿技术方法及矿化信息提取研究内容的综合性研究成果的体现，具体包括地质、物探、化探、遥感等方面资料。找矿模式应该包括两个方面的内容：（1）基本图件，包括成矿模式图、综合剖面图、综合平面图及找矿模式图；（2）找矿模式描述内容，包括矿床地球物理场、地球化学场特征、地球物理及地球化学模型、矿床不同剥蚀面上地球物理场和地球化学场变化特征、找矿物探、化探、遥感信息、适用的找矿技术、找矿的关键标志等。 找矿模型一般分为5类：经验找矿模型、地质-地球物理找矿模型、地质-地球化学找矿模型、综合信息找矿模型及流程式找矿模型。在综合地质研究的基础上，我们建立了辽东五龙矿集区金矿找矿预测地质模型（图3），提出该矿集区有2个主要找矿方向：（1）已知石英脉型矿体（伴有强烈硅化-绢云母化蚀变带）深部找矿，2）寻找主构造带（NE向断裂）中破碎蚀变岩型金矿找矿。电磁测深验证表明这两种矿化类型都具有明显的低电阻率异常，且具有较大的延深，从而证实了地质推断（模型）。五龙金矿开展找矿预测验证已取得明显效果，在163号脉地下1400m深处已探得含金石英脉，目前正开展破碎蚀变岩型金矿钻探验证工作。随着现代科学技术的发展，找矿模式在实践中也不断发展与完善，我国华南钨矿从“五层楼”模式发展为“五层楼＋地下室”模式，对我国华南钨矿的找矿具有重要的指导作用。 
2 成矿模式研究中的现代科学技术 成矿模式研究主要包括区域成矿背景、成矿构造、成矿岩体及成矿作用的特征标志等。而成矿背景的确定首先就要厘定矿床形成的时代，成矿岩体的研究则要研究岩体的时代、地球化学及同位素特征，成矿作用特征标志偏重于研究成矿物质及成矿流体来源等。这些研究工作都是以现代测试技术为手段，新技术的发展可使矿床成因的研究更加深入。成矿年代是研究矿床生成、发展和演化规律的重要科学依据，只有确定了矿床的成矿年代，才能讨论其形成环境，并总结区域成矿规律。因此成矿年代学是研究金属成矿省地质历史演化的钥匙，它在研究矿床成因和成矿作用的演化规律中发挥着越来越重要的作用。在西藏冈底斯斑岩成矿带内发现不仅存在后碰撞期铜钼矿化成矿年龄，而且存在主碰撞期的铜钼矿化成矿年龄，因而扩大了找矿时间范围。研究发现辽东青城子地区金矿形成于早白垩世，新的年代学证据证实其为早白垩世岩浆期后热液矿床，为该区金矿找矿提供了新的思路和方向。同位素定年技术是获取矿床成矿年代最直接有效的方法，目前已知主要同位素定年技术包括U-Pb、Re-Os、Ar-Ar、Rb-Sr和Sm-Nd等。（1）U-Pb定年。由于金属矿床中普遍存在含铀矿物，如锆石、锡石、黑钨矿、榍石、金红石、独居石、磷灰石、石榴石及斜锆石等，这为开展直接成矿年代学研究提供了可能。其中锡石、黑钨矿、石榴石、独居石的LA-ICP-MS U-Pb等定年以及独居石、金红石的SIMSU-Pb定年是近些年来发展起来的，已在当前矿床学研究中发挥重要的作用。利用这些矿物的定年成果，可以直接确定矿化的形成时间，为探讨成矿作用提供最重要的证据。Gevedon等利用LA-ICP-MS对北美地区的Darwin和Empire Mounain两个夕卡岩型铅锌多金属矿进行石榴石U-Pb定年，均表明其石榴石U-Pb年龄和相关侵入岩锆石U-Pb年龄具有很好的一致性。陈公正等利用锡石U-Pb定年确定了大兴安岭南段道伦达坝钨多金属矿成矿年龄为早白垩世（135Ma左右），而不是前人推断的晚古生代，为该区锡矿研究与找寻提供了重要证据。Ma等利用含金石英脉中热液独居石SIMSU-Pb定年确定胶东招平断裂夏甸金矿形成时代为（120.0士1.4）Ma，为探讨招平断裂带金成矿作用提供了直接证据。（2）Re-Os定年。辉钼矿Re-Os同位素定年技术在成矿年代学研究中广泛应用，为我们提供了大量的斑岩型、夕卡岩型和脉状铜、钼、钨、锡等多金属矿床的成矿年龄。近年来，随着现代分析仪器的发展，开展含超微量Re和Os的金属硫化物定年也取得了较好的成果，为金属成矿年代学研究提供重要的证据。这些金属矿物包括黄铁矿、黄铜矿、毒砂、闪锌矿等，这些金属矿物是多种类型矿床的主要金属矿物或共生组分，利用它们的定年工作得到了较为广泛的应用。Giinay等通过黄铜矿Re-Os定年确定了土耳其Zeybek火山块状硫化物矿床成矿时代为178Ma，从而提出该矿床形成于弧后弧构造环境，与特提斯洋向北俯冲闭合有关。Zhao等通过黄铁矿Re-Os定年确定了新疆沉积岩围岩萨热克铜矿成矿时代为116Ma。王加昇等通过含金石英脉中毒砂Re-Os定年确定黔东南存在两期金矿化事件：加里东期（400Ma）和燕山期（174Ma）。 （3）40Ar-39Ar定年。40Ar-39Ar法是一种高精度测年法，且在成矿年代学研究中有较广应用，主要应用于测定与成矿有关的热液蚀变矿物如钾长石、云母等及矿物流体包裹体的年龄，已取得了较多的研究成果。郑震等跑利用白云母40Ar-39Ar定年确定了东昆仑祁漫塔格地区白干湖钨锡矿田成矿时代为晚志留世（422〜421Ma），并据此认为成矿与原特提斯洋闭合事件密切相关，为寻找早古生代钨矿提供了直接证据。Pollard等通过黑云母40Ar-39Ar定年确定巴西Carajas成矿省铜-金矿床存在新太古代成矿事件，在成因上与花岗岩有关。 （4）Rb-Sr定年。Rb-Sr法定年是通过测定与成矿同期的蚀变矿物或者流体包裹体的Rb-Sr同位素年龄来获得成矿年龄，另一种是通过测定矿床中金属矿物的Rb-Sr同位素年龄组成确定成矿年龄。近年来，硫化物（黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿等）同位素定年在矿床形成时代研究中得到较多应用，并取得较好效果。杨进辉和周新华直接测定胶东地区玲珑金矿载金矿物-黄铁矿的RlrSr年龄，获得了玲珑金矿主成矿期的成矿年龄为122Ma。Wang等同样利用成矿阶段黄铁矿Rb-Sr定年获得黑龙江省乌拉嘎金矿成矿年龄为114Ma。Guo等对中国吉林天宝山铅锌多金属矿田中的新兴角砾岩型铅锌矿进行闪锌矿Rb-Sr定年表明其形成于侏罗纪（182Ma），结合前人对该矿田的成矿年代学研究，认为该矿田存在二叠纪和侏罗纪两期叠加成矿作用。 （5）Sm-Nd定年。Sm-Nd法在热液矿床成矿年代学研究中常被用到，白钨矿、电气石、萤石、方解石等含钙矿物是热液矿床Sm-Nd同位素定年的理想对象。尤其是白钨矿，在夕卡岩型、斑岩型及脉状钨矿床中较为常见，常被用于确定这些类型钨矿床成矿时代的对象。Guo等利用白钨矿Sm-Nd定年获得大兴安岭北段红花尔基钨矿矿化时代，由此推断钨矿化与花岗岩的成因关系。杨世文等通过萤石Sm-Nd定年获得赣南隆坪萤石矿床成矿年龄为158Ma，并据此推断萤石成矿与晚侏罗世岩浆活动有关。李林积等通过方解石Sm-Nd定年获得西秦岭大水金矿床成矿年龄为189Ma，从而确认金成矿与侵入岩体有关。 矿物微区原位分析技术是近些年来发展起来的现代测试分析新技术，包括LA-ICPMS定点微量元素分析、LA-ICPMS和Nano-SIMS微量元素面扫描分析，SIMS、Nano-SIMS和LA-MC-ICPMS原位硫同位素点分析等。目前，利用这些分析技术可以获取不同期次（阶段）硫化物微量元素含量、丰度分布图像、硫同位素等，已在成矿流体与成矿物质来源、矿石矿物化学分带性、精细成矿过程及矿床成因模型等研究中得到较好应用。 （1）硫化物原位微量元素分析。包括原位微量元素点分析和面扫描技术，将点分析数据与扫描图像相结合，可以了解不同期次（阶段）硫化物的地球化学特征，对于研究硫化物中微量元素赋存形式、富集行为及矿床成因具有重要意义。周伶俐等通过LA-ICPMS面扫描分析技术对加拿大多伦多Pardo金矿中的黄铁矿开展研究（图4），结果表明，Pardo金矿3种类型黄铁矿（热液Py1、交代型Py2和沉积型Py4）显微微观矿物组构信息显示矿床中半自形-自形的黄铁矿为碎屑成因，但受到后期热液活动改造形成增生边，金主要以浸染状分布在碎屑成因黄铁矿颗粒中以及交代成因黄铁矿核部，后期热液活动对金矿化影响微弱。原位微量元素点分析及面扫描技术在矿床成因研究中除了对硫化物有较多应用外，对其他一些矿物应用也取得了较好的效果。对钨矿床中的白钨矿、石英、黑钨矿和云母等矿物的原位微量元素研究揭示成矿物质来源及成矿过程也是研究热点。 
图4 加拿大Pardo古砂金矿不同形态的黄铁矿（Py1、Py2、Py4）中的Au元素分布形式 （2）矿物原位同位素分析技术。近年来CamecaIMS-1280和NanoSIMS50L离子探针被广泛用于黄铁矿、黄铜矿、磁黄铁矿和闪锌矿等原位硫同位素组成，研究者通过原位硫同位素分析开展矿床成矿物质与成矿流体来源以及矿床成因研究，取得良好的效果。Sun等利用CamecaIMS-1280离子探针分析辽东白云金矿不同世代黄铁矿δ34S，分析结果表明，金矿床中沉积变质黄铁矿δ34S为+11.74‰〜+17.3‰，而热液阶段黄铁矿δ34S为-10.44‰〜-6.19‰，反映了金矿床硫并非来自变质围岩（辽河群），而是来源于氧化的岩浆流体。这为该区建立岩浆期后热液矿床成因模型提供重要的证据。 最新的研究结果表明，LA-MC-ICPMS方法可以分析硫化物中硫同位素面分布图像。 除矿物原位同位素分析技术取得较多重要应用外，随着新一代多接收同位素质谱仪（MC-ICP-MS）的使用及同位素测试水平的提高，非传统稳定同位素（Fe、Mg、Li、Cr、Cu、Zn、Mo等）分析技术也得到快速发展，并在研究工作中取得较好成果，成为矿床地球化学和示踪成矿物质来源的有效手段之一。铁同位素在示踪成矿作用过程上已得到大量应用。Graham等通过对伊朗Jaya中南部GIC杂岩体内3个侵入体及其周围夕卡岩中黄铜矿、黄铁矿的铁同位素研究，认为铁具有火成Fe和沉积Fe的共同来源。Wang等通过对安徽新桥矿床中含铁矿物铁同位素组成研究，认为新桥矿床的Fe主要来源于岩浆。锂同位素在地幔分异和地壳深熔作用过程中不发生明显分馏，幔源岩浆和花岗岩石的Li同位素组成可能记录了源区的同位素组成，锂同位素示踪目前在花岗伟晶岩矿床研究中有较多的应用。 流体包裹体是研究矿床成因的重要内容之一，而随着科学技术的发展，流体包裹体研究已由群体包裹体分析向单个流体包裹体分析发展，并已取得良好的效果。这一技术主要包括激光拉曼分析单个流体包裹体气液成分分析、LA-ICPMS单个流体包裹体原位元素分析技术以及金属矿物流体包裹体研究红外显微镜分析。这些技术已为更多地获取流体包裹体信息提供一种新的手段。为精细刻画多种热液系统中成矿流体及成矿物质的来源、运移、沉淀及富集等过程提供了可能。Chen等对华北缘大型大苏计斑岩钼矿花岗斑岩石英斑晶、钾长石+石英脉、辉钼矿+石英脉、石英+方铅矿+闪锌矿脉、碳酸盐脉+石英脉等不同阶段石英中赋存的流体包裹体进行单个成分分析，结果表明，Na、K、Mn、Fe元素含量较高（1%左右），为主量元素，Cu、M。在早期阶段（石英斑晶、钾长石+石英脉、辉钼矿+石英脉）均有较高含量，Pb、Zn元素在中晚期（石英-辉钼矿脉、石英+方铅矿+闪锌矿脉）具有较高的含量，而Ag元素在晚期（碳酸盐脉+石英脉）含量升高，从而精细刻画出斑岩钼矿床成矿流体演化过程中元素的变化规律，为斑岩钼矿床金属元素分带提供了科学依据。长期以来，我们一直利用矿脉中脉石矿物如石英等开展流体包裹体研究，但共生脉石矿物和矿石矿物沉淀的时间关系也一直受到质疑，有些学者认为直接用脉石矿物的流体包裹体来代表成矿期的流体显然不妥。近些年来，利用红外显微测温分析矿石矿物中流体包裹体为我们提供了矿石沉淀阶段的重要信息，对正确理解成矿流体演化及成矿过程具有重要意义，特别是对锡石和黑钨矿开展的显微测温研究工作取得了重要成果。魏文凤等对西华山钨矿床硅酸盐-氧化物阶段在结构上紧密共生的黑钨矿和石英中流体包裹体进行研究，结果表明黑钨矿和石英的均一温度与盐度显著不同，尤其是同一样品中不同矿物之间存在差异，表明黑钨矿和石英不是同时沉淀的，可能具有不同晶出顺序，这为我们深入理解钨成矿作用过程提供了直接证据。 稀有气体（主要包括He、Ne、Ar、Kr和Xe）在地球中含量稀少、化学性质不活泼，其中He、Ar同位素组成在地幔、地壳中极不相同，3He/4He在地壳（0.01〜0.05Ra）和地幔（6-9Ra）中相差近1000倍。因此，在矿床学研究中，稀有气体同位素多用于判别成矿流体的来源，根据稀有气体分析结果判别幔源物质的贡献大小及壳幔相互作用与成矿的关系，揭示矿床各成矿阶段中的成矿物质和成矿流体源区差异，追踪成矿流体的演化过程。Zeng等根据黄铁矿He、Ar同位素分析结果，提出小兴安岭—张广才岭成矿带斑岩钼矿床成矿流体具有两种不同的来源，一种为壳源流体（3He/4He为0.02〜0.32Ra）为主，以早侏罗世超大型鹿鸣斑岩钼矿床为代表，另一种成矿流体中有较多的地幔流体的贡献（3He/4He0.7〜2.5Ra），以中侏罗世超大型大黑山斑岩钼矿床为代表，并据此建立了区域成矿两种模式。Yu等通过黑龙江省金厂金矿早中晚3个成矿阶段黄铁矿He、Ar同位素分析（3He/4He从早阶段2.42Ra至晚阶段变化为0.13Ra），提出金厂金矿在矿化中心部位早阶段成矿流体具有更多的地幔流体组分，而矿区外侧晚阶段成矿流体则为壳源流体。3 找矿模式研究的现代科学技术 我国矿产勘查程度东西部分布不均，东部为老工业基地，矿产开采及勘探程度都高，西部自然条件恶劣，矿产勘查与开采程度相对较低；但无论西部还是东部地区今后矿产勘查难度都会越来越大，提高找矿预测的成功率成为当前研究的重要课题，而一个理想的找矿模式无论对新区还是老区找矿都具有重要的指导意义。随着找矿难度越来越大，关键勘查技术的发展与创新起到了越来越重要的作用。这些技术包括高光谱遥感、地球物理探测、浅层地震探测、地球化学探测及地学大数据与3D/4D建模技术等。矿物形成时的温度、压力、外来流体的作用会造成同种矿物成分及物理形态上的差异，从而影响光谱形态、峰位的偏移，高光谱技术可以测量这些细微的光谱形态改变，从而对确定矿物形成时的物理化学条件，为成矿环境提供指示性信息。高光谱遥感具有观测面积大、空间分辨率高、光谱信息极其丰富的特点，成为地质勘查的一个重要信息源，被广泛用于中大比例尺的地质调查中。高光谱数据拥有众多的波段，包含丰富的光谱细节信息，可用来精细区分和识别地表的岩性和热液蚀变矿物，如氢氧化物、硫化物、碳酸盐矿物和铁氧化物。这些蚀变矿物信息可以用来细致地刻画矿床的各种蚀变特征，辅助快速圈定找矿有利地段。Graham等在阿拉斯加东部地区利用HyMap数据扫面，提取出与斑岩型铜矿有关的主要矿物，并结合水系沉积物地球化学数据确定了多个Cu-Mo-Au矿化点。在资料缺乏、地形复杂地区，高光谱数据可以协同多光谱数据，实现快速地质勘查。Bishop等在云南普朗地区利用ASTER多光谱数据确定多个蚀变带，然后利用Hyperion高光谱数据定性识别出蚀变带中多种矿物类型，实现了矿化信息的多层次提取。在区域成矿预测中，在成矿理论的指导下，高光谱遥感信息可以与地质、矿产、地球物理、地球化学等信息相结合，构建不同尺度的综合信息找矿模型，为勘查工作提供服务。地球物理探测技术是深部矿产资源勘查的主要技术手段，近30年来，国际地球物理勘探技术飞速发展，这些技术主要包括航空重力、重力梯度测量系统、直升机吊舱式时间域电磁探测系统、地面大深度3D分布式DCIP探测系统、电磁模拟反演技术、金属矿地震技术、井中地球物理勘查技术等。这些技术对于成矿区（带）或矿集区的区域找矿方向具有重要的指导作用。针对矿区尺度的地球物理勘查技术是以隐伏矿体的探查、定位和快速评价为目的，这也是目前地球物理勘查研究的重要内容，它为理想找矿模式的建立及找矿靶区的快速确定提供了可能。这类技术包括地表扫面（面积性测量）、地面测深技术。地面扫面的目的是了解矿化地质体在地表浅部平面上的数量、形态产状和延伸规模，进而快速圈定出矿化有利地段。探测对象是矿化体，或者含矿热液蚀变带和断裂构造带，探测深度浅（0〜200m）。扫面探测技术包括甚低频电磁测量、激电中梯测量、高精度磁法测量以及伽马能谱等。（1）甚低频电磁测量。该技术测量甚低频率的电磁波在地下感应传播的变化特征。甚低频电磁法探测浅层地质体的电性差异，主要用于评价矿化带在地表或浅部延伸情况。利用该方法可以确定矿化带在平面上的矿化强度、规模和连续性，一般用于早期勘查阶段。在受构造控制的脉状矿体勘查中取得明显的效果。在赤峰市柴胡栏子金矿区，该区多为黄土覆盖区，利用该方法确定了已知金矿带向南延长增加750m，结合CSAMT测量等工作，提出钻探验证方案，在延长部位获得金矿体，找矿工作取得重要突破。（2）激电中梯测量。利用地质体充电发生激发极化，突然断电后会衰减变化的特性来测量电性。金属矿一般都发育硫化物，如黄铁矿、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿等，在应用激发极化法测量矿化体与围岩时发现它们有较大电性差异，矿化体一般表现为低阻高极化异常特征。因此，激电中梯是寻找金属矿床有效的地球物理勘探电法。在金属矿床找矿工作中应用广泛，并有良好的应用效果。青海省都兰县巴隆乡瑙木浑沟口金矿区，第四系黄土覆盖严重，大比例尺土壤和基岩化探方法找矿效果不理想。山东省鲁南地质工程勘察院开展激电中梯剖面测量，圈定5处激电异常，经施工探矿工程验证，确定2个矿段、圈定了9条金矿体，并证实激电异常是由断裂矿化蚀变带的金属硫化物富集体引起的，为找寻金矿资源圈定了理想的靶区。（3）高精度磁法测量。此方法通过测量确定地下地质体的磁化率变化特征，广泛应用于地质调查的各个阶段。尤其在铁、多金属固体矿产勘查中有着不可替代的作用。磁测在固体矿产勘查中的作用主要分为直接找矿和间接找矿两方面。磁测寻找磁铁矿床的效果最为明显，在寻找其他类型金属矿床方面也发挥了重要作用。大兴安岭北段兴安盟五岔沟林区巴彦黑格其尔勘探区找矿的重大突破就是通过高精度磁法测量获得的。该勘查区前人已开展了激电中梯扫面工作，对激电中梯获取的大量异常开展地表槽探和钻探验证工作均无找矿效果。我们在示范区（0.5km2）通过综合地质、矿化特征研究，认为该区矿化中发育磁铁矿，存在较强的夕卡岩化（绿帘石化），且具有从测区西侧（沟谷边部）向东侧变弱的规律，因此调整工作方法，利用高精度磁法开展扫面，在测区内获得两个明显的高磁异常，并对此开展AMT测深工作，综合分析后推断这两个异常可能为矿化异常，为此设计了验证钻孔，施工后获得厚大工业铅锌银矿体，获得重大找矿突破，目前该矿达到中型规模。地面测深的目的是解剖矿区的重点地段，了解矿化地质体在垂向上的数量、形态产状和延伸规模。可以直接探测矿化体，或者含矿热液蚀变带和断裂构造带，为找矿模式提供地球物理深部依据。目前在已知矿区或找矿靶区评价中常用技术包括可控源音频电磁测深、激电测深、音频大地电磁测深等。（1）可控源音频大地电磁法（CSAMT）。CSAMT是在大地电磁法（MT）和音频大地电磁法（AMT）基础上发展起来的一种可控源频率测探方法，采用可控制人工场源，测量由电偶极源传送到地下的电磁场分量，通过不断变换电磁场频率，达到电阻率测深的目的。CSAMT具有勘探深度范围大、分辨能力强、观测效率高的特点。通过该方法测量，了解地下电性分布，寻找低阻带，确定控矿、容矿构造及异常体在空间上的分布规律，这是一种间接的找矿方法，在金矿、铅锌矿等隐伏矿寻找方面得到广泛应用，并取得许多成果。在山东省乳山市蓬家夼金矿开展CSAMT系列剖面测量，确定金矿化蚀变带为低阻异常带，并确定近东西向金矿化蚀变带向南延深的变化，结合其他方法分析，确定了金矿化带在空间上的展布，为该矿区进一步勘探提供了重要依据。在甘肃某矿区利用CSAMT测量获得高阻异常带，对此开展5个钻探验证，均探得铅锌矿体。通过前面两个实例，可以知道有些金属矿脉为低阻异常，而有的金属矿脉则为高阻异常，因此，在利用电阻率为基础的物探方法找矿时，应该结合地质、地球化学等多信息综合分析，不应只根据单一物探方法找矿。（2）激电测深。激电测深是通过不断加大供电极距，依次探测由浅到深不同地层的视极化率，从而达到测深目的的一种直流电法探测手段。激电测深方法的基础是地下岩（矿）石电性存在差异，通过确定探测目标的视极化率和视电阻率异常形态，为深部找矿提供依据。该方法在金属矿产勘查应用较为广泛。如河南省地质矿产勘查开发局第四地质勘查院人员利用WDA-1型多功能电法仪，采用对称四极测深装置，对贵州大观金矿区NNE向控矿断裂开展激电测深工作，结果表明，控矿断裂处于电阻率及极化率过渡带（电阻率为200-300Ω·m，极化率为7%～13%），延深大于250m，断裂西倾，倾角80°，为开展钻探工作提供了直接证据。（3）音频大地电磁测量（AMT）。AMT以天然电磁场为场源研究地下地质体电性结构，通过地下地质体视电阻率异常间接确定含矿构造（地质体）的存在，从而达到间接找矿的目的。该方法具有工作效率高、装备轻便、探测深度大、高精度等特点，目前也是探测隐伏构造（隐伏矿体）的有效手段之一。河南省地质矿产勘查开发局第二地质矿产调查院在坦桑尼亚共和国境内构造蚀变岩型金矿勘查，利用AMT方法研究获取金矿床含矿构造表现为低电阻率异常带，对低阻异常带开展2个钻孔验证，分别探到了品位8.38X10-6、厚度为3.93m和品位2.09X10-6、厚度为3.10m的金矿体，促进了该区金矿的找矿工作。鄂东南丰山铜金矿田是长江中下游成矿带的重要矿田，经30多年的开采，资源形势严峻，新一轮找矿勘查工作中在丰山南山地区应用音频大地电磁测深开展找矿工作，确定出矿区存在3个低阻异常带，经钻探验证发现隐伏铜金工业富矿体，实现了深边部找矿突破。近年来，我国自主研发电磁探测新技术，如多通道瞬变电磁法（MTEM）和电性源短偏移瞬变电磁法（SOTEM）等正被用于金属矿找矿勘查中。其中，MTEM方法可以有效地探测地下埋深4km目标体，SOTEM则可实现地下1.5km深度范围内目标体的精细探测。反射地震勘探主要探测的是岩层的分界面和结构信息，具有精度高、探测深度大、分辨率高的特点。金属矿地质背景相对油气和煤田复杂，表现在2方面：（1）地下地质结构复杂；（2）地形复杂，金属矿所处地区大多为高山峻岭，地震勘探野外施工十分困难。因此地震勘探技术在石油、煤田和工程地质中应用广泛，而在金属矿床中应用较少。但近些年来，浅层地震在金属矿床勘探中发挥了较好的作用，在黑龙江乌拉嘎金矿、云南北衙金矿、山东蓬家夼金矿等勘探中取得较好的效果。地球化学探测方法是以地球化学和矿床学为理论基础，以地球化学分散晕为主要研究对象，通过调查有关元素在地壳中的分布、分散及集中的规律达到发现矿床或矿体的目的。地球化学测量方法主要分为基岩区和覆盖区地球化学勘查技术。基岩区技术主要包括岩石地球化学测量（原生晕）、土壤地球化学测量（次生晕）及水系沉积物测量（分散流）；覆盖区化探技术主要包括地电化学找矿法（电吸附法、地电提取测量法）、气体测量找矿法（轻烃及硫化物气体测量法、氡气-二氧化碳联测技术法）、偏提取技术（酶浸析异常法、元素有机相态及元素活动态测量法、石英测量法）、微生物找矿法及植物地球化学法。这些技术方法以原生晕和次生晕方法应用在地勘单位中最为广泛，其他技术方法主要在一些大学及研究单位中示范应用。次生晕是原生矿体及其原生晕在表生风化过程中，经过各种地球化学作用在土壤中形成的异常。可分为残坡积层中的同生碎屑异常、土壤中的后生异常两类。区域化探中用次生晕确定找矿远景带在湿润丘陵区应用效果更好。在已知矿区为扩大远景，通常在其外围开展大比例尺土壤地球化学测量，以便查明矿化延伸方向，寻找新的矿体。原生晕是富含成矿元素及其伴生元素的热液，在内营力的作用下，沿构造裂隙迁移、运动，含矿热液在遇到各种物理化学障的情况下，迁移的平衡条件发生变化，各元素便在一定的空间部位沉淀、析出。由沉淀中心向外，依次形成矿体、蚀变带和范围更宽广的原生晕。矿体、蚀变带和原生晕是统一的成矿作用的产物。原生晕一般具有空间垂直分带和水平分带，热液矿床原生晕的垂直分带表现为不同指示元素在不同标高上发育的差异及由此导致的一系列派生规律，在不同的高程上产生不同的元素组合；水平分带表现为指示元素在水平方向上异常发育的强度、范围的规律性变化特征。在许多矿床深部找矿中均发挥了指导作用。在一些热液矿床中常发育叠加晕，叠加晕是由成分和形成条件不同的两个以上成矿建造，在空间上同时并存而形成的结构非常复杂的地球化学异常。叠加晕一般在多期次矿化作用下形成。这一方法（图5）在金矿找矿工作中应用广泛。
图5 热液型金矿床侧伏矿体构造叠加晕异常模式与实用模式 3.5地学大数据与3D/4D建模技术 地学大数据是地球科学、信息科学、空间科技等交叉融合形成的大数据，如今已成为地学工作者知识发现和智能决策的新引擎。基于地球科学大数据的3D/4D建模是当今国际深部找矿集成化的前沿技术，也是国内外地学发展方向之一。大数据时代为数字找矿与定量评价提供了新的契机和机遇。大数据时代的到来，使地质学研究跨越了实验、理论和模拟3个范式，进入了数据密集型计算第四范式。2018年，欧美国家利用地学大数据（地质、地球物理、地球化学、遥感等）和人工智能（AI）、3D/4D建模技术，开启了OneGeology第二阶段的Geo3D工程（深度5km以浅）建模计划。 目前，国内外基于地球科学大数据的3D/4D建模技术，概况为如下几个方面：（1）基于地质工程（钻孔、巷道、剖面、中段）与地学规范与行业标准的三维“显示”建模，如SKU-GOCAD、Micromine、Sur-pac等商业软件的流程化建模，包括三维地层模型、三维构造模型、三维岩体模型。（2）基于数学建模方法的三维“隐式”建模与不确定性分析，如矿床矿体三维建模中的成矿元素（品位）的普通克里格插值和序贯高斯模拟（SGS）以及蚀变矿物或岩性地层的序贯高斯指示模拟（SIS）、SKU-GOCAD的离散光滑插值（DSI）O（3）基于地学理论与力学工程的地质过程或成矿过程多参数（成岩-成矿条件）模拟。Lu等应用3D地质动力学模型对安庆月山侵入岩体及其对安庆夕卡岩型矿床成矿关系进行了模拟研究。Huang等开展了焦家矿集区三维环境下的构造应力场与温度场综合模拟等。（4）基于地质、地球物理综合解译的“Loop模式”的三维建模，也是下一代地球物理正反演深部地质体建模的发展方向。（5）基于概率理论的地学多元勘探变量集成的靶区优选与资源预测评价，如基于证据权法三维块体单元的集成与分形（C-V）靶区优选以及资源预测评价。（6）基于人工智能方法的空间决策，目前国内外正在研发机器学习、深度学习的三维建模新技术新方法。Bergen等在Science期刊撰文论述了机器学习在固体地球科学中的应用领域包括地质填图、遥感制图、地球物理解译、地球化学制图与建模等。 （1）理想的成矿模式与找矿模式可以有效指导矿产勘查。（2）现代科学技术的发展促进成矿模式与找矿模式研究水平的提高，成矿模式与找矿模式的建立均以现代科学技术手段为基础，理想的成矿模式与找矿模式可以有效指导找矿勘查工作并带动矿业的发展。（3）找矿模式应为综合模式，不能是简单的地质找矿模式，也不能是简单的地球物理或地球化学或遥感找矿模式，但也不一定是全技术方法模式。要根据不同地区、不同成矿条件、不同矿种建立不同的综合找矿模式。（4）在地质基础上建立综合隐伏矿探查定位-快速评价的浅层地球物理技术体系、构建三维找矿模型是目前找矿勘查的发展趋势。来源：曾庆栋,底青云,薛国强,王功文,荆林海. 成矿模式与找矿模式研究的现代科学技术. 地学前缘(中国地质大学(北京)；北京大学).2021年5月.第28卷第3期.
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