CN115759815B - 一种利用地壳成熟度指数判断斑岩铜矿类型的勘查方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种利用地壳成熟度指数判断斑岩铜矿类型的勘查方法，包括：获取成矿斑岩体样本的主微量元素和同位素数据库；基于主微量元素和同位素数据库，获取地壳厚度指数和地壳新老程度指标；构建地壳成熟度计算模型，将地壳厚度指数和地壳新老程度指标，带入地壳成熟度计算模型，获取样本地壳成熟度指数，基于样本地壳成熟度指数获取斑岩铜矿类型。通过本发明可以定量判断斑岩铜矿系统是富金或者富钼的成矿类型，通过对于成矿岩体系统性的采样分析，能在勘探的初始阶段指导勘查工作，比传统方法节省大量的勘查工作量和经济成本，为后续的采矿工程和矿石选冶提供指导。
Description
技术领域
本发明属于斑岩铜矿类型的勘查技术领域，尤其涉及一种利用地壳成熟度指数判断斑岩铜矿类型的勘查方法。
背景技术
斑岩型铜矿床多与中酸性、具斑状结构的浅成侵入体有时空和成因上的联系，兼具储量大、埋藏浅和易开采等特点，一直是矿业界重点关注的矿床类型。斑岩铜矿具有重要的经济价值：供应了全球近3/4的铜，1/2的钼和1/5金元素需求量，大部分的铼，以及部分的银、铅、锌、硒和铋等伴生金属。因此，斑岩铜矿的成因机理及其背景一直是矿床学研究的前沿和热点领域。
斑岩铜矿系统是一种典型的岩浆热液矿床类型，主要包括斑岩铜钼矿床和斑岩铜金矿床两大系列。譬如世界最大的斑岩铜钼矿床，智利的El Teniente矿床蕴含250万吨金属钼，与之对比的蒙古Oyu Tolgoi矿床作为世界上最大的斑岩铜金矿床，蕴含800吨的金。因此不同类型的斑岩铜矿金属资源禀赋差异巨大，这种差异对于矿产勘查工作，矿山采矿工程和矿石分选冶炼过程有着不同的要求。目前对于斑岩铜矿成矿类型的判断需要有大量的勘探工程提供覆盖矿体的样品来计算矿体平均金属含量，这需要巨大的经济和时间成本，难以在勘查工作早期为勘探工作者提供决策。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出了一种利用地壳成熟度指数判断斑岩铜矿类型的勘查方法，定量判断斑岩铜矿系统是富金或者富钼的类型，通过对于成矿岩体系统性的采样分析，能在勘探的初始阶段指导勘查工作，比传统方法节省大量的勘查工作量和经济成本，为后续的采矿工程和矿石选冶提供指导。
为实现上述目的，本发明提供了一种利用地壳成熟度指数判断斑岩铜矿类型的勘查方法，包括：
采集待测成矿斑岩体的主微量元素和同位素数据；
基于所述主微量元素和同位素数据，获取地壳厚度指数和地壳新老程度指标；
构建地壳成熟度计算模型，将所述地壳厚度指数和地壳新老程度指标，输入所述地壳成熟度计算模型，获取待测成矿斑岩体的地壳成熟度指数，基于所述地壳成熟度指数判断斑岩铜矿类型。
可选地，获取所述地壳厚度指数和地壳新老程度指标前包括：基于地球化学指标对所述主微量元素和同位素数据库进行数据清洗。
可选地，所述地壳厚度指数为：
CTI＝5×Ln(La/Yb)
其中，CTI为地壳厚度指数，La为岩石镧含量，Yb为岩石钇含量。
可选地，所述地壳新老程度指标为：
εNd＝10000×[((143Nd/144Nd)s–(147Sm/144Nd)s×(eλt–1))/((143Nd/144Nd)CHUR(0)–(147Sm/144Nd)CHUR×(eλt–1))–1]
其中，εNd为地壳新老程度指标，(143Nd/144Nd)s为样品的钕同位素比值，(147Sm/144Nd)s代表样品的钐钕同位素比值，λ为147Sm的衰变常数，t为样品年龄，e为自然常数，(143Nd/144Nd)CHUR(0)为均一岩浆库钕同位素比值，(147Sm/144Nd)CHUR为均一岩浆库钐钕同位素比值。
可选地，构建所述地壳成熟度计算模型包括：
获取全球的成矿斑岩体的所述主微量元素和同位素数据库；
基于所述地球化学指标对全球的所述主微量元素和同位素数据库进行筛选；
基于筛选后的数据，获取全球的所述地壳厚度指数和地壳新老程度指标；
将全球的所述地壳厚度指数和地壳新老程度指标进行拟合，获取所述地壳成熟度计算模型。
可选地，将全球的所述地壳厚度指数和地壳新老程度指标进行拟合包括：
以全球的所述地壳厚度指数为横坐标，全球的所述地壳新老程度指标为纵坐标，将全球的成矿斑岩体数据点投影到二维坐标平面；
基于所述二维坐标平面上的所有点，获取拟合线，并以所述拟合线的预设端点为原点坐标。
可选地，所述拟合线表示为：
Y＝-0.87*X+16.98；
其中，Y为地壳厚度指标，X为地壳新老程度指标。
可选地，所述地壳成熟度计算模型为：
CMI＝√(Ds2-Dm2)
其中，CMI为地壳成熟度指数，Ds为样品点到原点坐标的距离，Dm为样品点到拟合线的距离。
可选地，基于所述地壳成熟度指数获取斑岩铜矿类型包括：
将所述地壳厚度指数和地壳新老程度指标输入所述地壳成熟度计算模型，获取不同斑岩铜矿类型所对应的地壳成熟度指数范围；
将所述地壳成熟度指数与不同斑岩铜矿类型所对应的地壳成熟度指数范围进行对比分析，获取待测成矿斑岩体的斑岩铜矿类型。
与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：
本发明首先获取成矿斑岩体样本的主微量元素和同位素数据库；其次基于主微量元素和同位素数据库，获取地壳厚度指数和地壳新老程度指标；最后构建地壳成熟度计算模型，将地壳厚度指数和地壳新老程度指标，带入地壳成熟度计算模型，获取样本地壳成熟度指数，基于样本地壳成熟度指数获取斑岩铜矿类型。通过本发明可以定量判断斑岩铜矿系统是富金或者富钼的类型，通过对于成矿岩体系统性的采样分析，能在勘探的初始阶段指导勘查工作，比传统方法节省大量的勘查工作量和经济成本，为后续的采矿工程和矿石选冶提供指导。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例的一种利用地壳成熟度指数判断斑岩铜矿类型的勘查方法流程示意图；
图2为本发明实施例的成矿岩体数据库示意图；
图3为本发明实施例的地壳成熟度指数(CMI)原理示意图；
图4为本发明实施例的利用地壳成熟度指数(CMI)判断斑岩铜矿类型原理示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
实施例
本发明提供了一种利用地壳成熟度指数判断斑岩铜矿类型的勘查方法，包括：
采集待测成矿斑岩体的主微量元素和同位素数据；
基于主微量元素和同位素数据，获取地壳厚度指数和地壳新老程度指标；
构建地壳成熟度计算模型，将地壳厚度指数和地壳新老程度指标，输入地壳成熟度计算模型，获取待测成矿斑岩体的地壳成熟度指数，基于地壳成熟度指数判断斑岩铜矿类型。
进一步地，获取地壳厚度指数和地壳新老程度指标前包括：基于地球化学指标对主微量元素和同位素数据库进行筛选。
进一步地，构建地壳成熟度计算模型包括：
获取全球的成矿斑岩体的主微量元素和同位素数据库；
基于地球化学指标对全球的主微量元素和同位素数据库进行筛选；
基于筛选后的数据，获取全球的地壳厚度指数和地壳新老程度指标；
将全球的地壳厚度指数和地壳新老程度指标进行拟合，获取地壳成熟度计算模型。
进一步地，将全球的地壳厚度指数和地壳新老程度指标进行拟合包括：
以全球的所述地壳厚度指数为横坐标，全球的所述地壳新老程度指标为纵坐标，将全球的成矿斑岩体数据点投影到二维坐标平面；
基于二维坐标平面上的所有点，获取拟合线，并以拟合线的预设端点为原点坐标。
进一步地，基于样本地壳成熟度指数获取斑岩铜矿类型包括：
将全球的地壳厚度指数和地壳新老程度指标输入地壳成熟度计算模型，获取不同斑岩铜矿类型所对应的地壳成熟度指数范围；
将样本地壳成熟度指数与不同斑岩铜矿类型所对应的地壳成熟度指数范围进行对比分析，获取样本的斑岩铜矿类型。
如图1所示，本实施例具体流程步骤为：
1.测试样品结合已发表数据获得成矿斑岩体的主微量元素和同位素数据库如图2所示。
2.按照地球化学指标筛选符合计算条件的数据；
具体的筛选标准包括：二氧化硅重量超过53％且氧化镁重量低于4％以排除地幔信息干扰，氧化铝重量低于20％以排除堆晶岩的干扰，灼烧丢失量重量低于3.5％以排除热液蚀变作用影响，铷锶比值介于0.05至0.2之间以排除沉积物熔融来源岩浆对于地壳厚度指数的干扰。
3.基于筛选后的数据计算地壳厚度指数和地壳新老程度指标(钕同位素值)；
地壳厚度指标(CTI)范围为5–25，具体计算公式为：
CTI＝5×Ln(La/Yb)，
其中La代表岩石镧含量，Yb代表岩石钇含量；
钕同位素值(εNd)范围为-25–10，具体计算公式为：
εNd＝10000×[((143Nd/144Nd)s–(147Sm/144Nd)s×(eλt–1))/((143Nd/144Nd)CHUR(0)–(147Sm/144Nd)CHUR×(eλt–1))–1]；
其中，εNd为地壳新老程度指标，(143Nd/144Nd)s为样品的钕同位素比值，(147Sm/144Nd)s代表样品的钐钕同位素比值，λ为147Sm的衰变常数，t为样品年龄，e为自然常数，取2.718，(143Nd/144Nd)CHUR(0)为均一岩浆库钕同位素比值，等于0.512630，(147Sm/144Nd)CHUR为均一岩浆库钐钕同位素比值，等于0.1960。
4.统计全球已知斑岩铜矿地壳厚度指数和新老程度指标相关性，定义地壳成熟度指数(CMI)；
具体步骤为：
如图3所示，以新老地壳程度指标(εNd)为横坐标，地壳厚度指标(CTI)为纵坐标将所有点投影到二维坐标平面；
计算全球斑岩铜矿地壳厚度指数和新老程度指标拟合线方程为：Y＝-0.87*X+16.98；其中，Y为地壳厚度指标，X为地壳新老程度指标。
拟合线代表了地壳的总体演化趋势，即随着地壳逐渐演化，地壳由薄到厚，成分由新生到成熟；
以拟合线端点εNd＝10，CTI＝8.3为原点坐标，即(10，8.3)；
定义样品的地壳成熟度指数(CMI)计算公式为：√(Ds2-Dm2),其中Ds代表样品点到原点的距离，Dm代表样品点到拟合线的距离。
5.根据地壳成熟度指数判别斑岩铜矿的类型；
统计分析全球富金的斑岩铜矿对应的致矿岩体地壳成熟度指数(CMI)介于2.5–12，总体小于10；
统计分析全球富钼的斑岩铜矿对应的致矿岩体地壳成熟度指数(CMI)介于7–17，总体大于10；
因此依据以上步骤计算样品的CMI指数，若大于10，指示富金斑岩铜矿，若小于10，指示富钼斑岩系统，利用地壳成熟度指数(CMI)判断斑岩铜矿类型原理如图4所示。
本实施例可以定量判断斑岩铜矿系统是富金或者富钼的类型，通过对于成矿岩体系统性的采样分析，能在勘探的初始阶段指导勘查工作，比传统方法节省大量的勘查工作量和经济成本，为后续的采矿工程和矿石选冶提供指导。
本实施例包括：(1)数据筛选：通过烧失量排除强烈蚀变改造的样品，通过SiO2含量，MgO含量和Rb/Sr比值排除地幔来源岩石和沉积岩熔融成因的岩石；(2)指标计算：把地壳成分指数与地壳厚度指数进行拟合来确定地壳演化趋势，基于此趋势线计算地壳成熟度指数；(3)确定阈值：搜集全球富金和富钼的斑岩铜矿床数据，计算他们的地壳成熟度指数，统计区分二者的阈值。
以上，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (5)
1.一种利用地壳成熟度指数判断斑岩铜矿类型的勘查方法，其特征在于，包括：
采集待测成矿斑岩体的主微量元素和同位素数据；
基于所述主微量元素和同位素数据，获取地壳厚度指数和地壳新老程度指标；
构建地壳成熟度计算模型，将所述地壳厚度指数和地壳新老程度指标，输入所述地壳成熟度计算模型，获取待测成矿斑岩体的地壳成熟度指数，基于所述地壳成熟度指数判断斑岩铜矿类型；
构建所述地壳成熟度计算模型包括：
获取全球的成矿斑岩体的所述主微量元素和同位素数据库；
基于地球化学指标对全球的所述主微量元素和同位素数据库进行筛选；
基于筛选后的数据，获取全球的所述地壳厚度指数和地壳新老程度指标；
将全球的所述地壳厚度指数和地壳新老程度指标进行拟合，获取所述地壳成熟度计算模型；
将全球的所述地壳厚度指数和地壳新老程度指标进行拟合包括：
以全球的所述地壳厚度指数为横坐标，全球的所述地壳新老程度指标为纵坐标，将全球的成矿斑岩体数据点投影到二维坐标平面；
基于所述二维坐标平面上的所有点，获取拟合线，并以所述拟合线的预设端点为原点坐标；
所述拟合线表示为：
Y＝-0.87*X+16.98；
其中，Y为地壳厚度指标，X为地壳新老程度指标；
所述地壳成熟度计算模型为：
CMI＝√(Ds2-Dm2)
其中，CMI为地壳成熟度指数，Ds为样品点到原点坐标的距离，Dm为样品点到拟合线的距离。
2.根据权利要求1所述的利用地壳成熟度指数判断斑岩铜矿类型的勘查方法，其特征在于，获取所述地壳厚度指数和地壳新老程度指标前包括：基于地球化学指标对所述主微量元素和同位素数据库进行数据清洗。
3.根据权利要求1所述的利用地壳成熟度指数判断斑岩铜矿类型的勘查方法，其特征在于，所述地壳厚度指数为：
CTI＝5×Ln(La/Yb)
其中，CTI为地壳厚度指数，La为岩石镧含量，Yb为岩石钇含量。
4.根据权利要求1所述的利用地壳成熟度指数判断斑岩铜矿类型的勘查方法，其特征在于，所述地壳新老程度指标为：
εNd＝10000×[((143Nd/144Nd)s–(147Sm/144Nd)s×(eλt–1))/((143Nd/144Nd)
CHUR(0)–(147Sm/144Nd)CHUR×(eλt–1))–1]
其中，εNd为地壳新老程度指标，(143Nd/144Nd)s为样品的钕同位素比值，(147Sm/144Nd)s代表样品的钐钕同位素比值，λ为147Sm的衰变常数，t为样品年龄，e为自然常数，(143Nd/144Nd)CHUR(0)为均一岩浆库钕同位素比值，(147Sm/144Nd)CHUR为均一岩浆库钐钕同位素比值。
5.根据权利要求1所述的利用地壳成熟度指数判断斑岩铜矿类型的勘查方法，其特征在于，基于所述地壳成熟度指数获取斑岩铜矿类型包括：
将所述地壳厚度指数和地壳新老程度指标输入所述地壳成熟度计算模型，获取不同斑岩铜矿类型所对应的地壳成熟度指数范围；
将所述地壳成熟度指数与不同斑岩铜矿类型所对应的地壳成熟度指数范围进行对比分析，获取待测成矿斑岩体的斑岩铜矿类型。
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2022
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