摘 要：地质与地球物理相结合的隐伏矿床定位预测是矿产勘查领域的世界性难题，相关的理论与技术是研究热点。构造是成矿的决定性因素，准确识别控矿构造是预测成功的首要条件，有利的成矿构造部位就是 含矿的构造岩相带。依据构造岩相标志及其物性参数特点，提出了面向找矿预测目标的矿床地球物理类型划分方案。摆脱经济指标对矿体范围的限制，将更大规模的含矿构造岩相带作为预测目标，提高了物探方法的 识别精度，预测成功率随之显著提高。选择胶东金矿集区内受断裂构造控制的焦家、蓬家夼、七宝山3个典型金多金属矿田，具体介绍了该预测方法的操作程序。首先，在详细的地质观察测量基础上，分析成矿规 律，识 别含矿构造岩相带，建立成矿地质模型。然后，测量含矿地质体的物性参数，研究其分布规律和影响因 素，进 而选择有效的地球物理方法和观测系统，完成数据采集、处理和解释，建立地质-地球物理勘查模型，优选找矿靶区靶位。最后，实施工程验证，取得良好的找矿效果。
关键词：构造岩相带;隐伏矿床;定位预测;矿床类型;物性参数;地质-地球物理勘查模型
隐伏矿床定位预测是矿床学研究和矿产勘查领域的世界性难题，中尺度的矿田找矿预测已经成为找矿突破的瓶颈[1]。如何有效地应用综合方法解决覆盖区和深部矿产预测问题，是地学工作者孜孜以求的目 标，相 关 的 理 论 与 技 术 已 经 成 为 研 究 的 热点[2-8]。特别是 地 质 与 地 球 物 理 相 结 合 的 找 矿 方法[9-10]，更是亟待加强研究。
矿床定位预测，是对矿体或矿化体三维赋矿空间的预测，即预测矿体产出的空间位置，以及矿体的形态、产状等几何特征。在多年科研实践的基础上，作者提出了“地物化三场异常互相约束”的隐伏矿床定位预测理论，其预测目标是地物化异常均佳的“有利成矿构造部位”，并在多个矿区的找矿预测中取得了显著的效果[10]。
地质研究成果是理论，地球物理勘探方法是技术，将成矿地质模型与地球物理异常模型有机地结合在一起，就能为实现找矿预测突破提供破冰利器。由于“有利成矿构造部位”的类型非常复杂，给应用地球物理方法带来了很多问题。对于矿田、矿床不同尺度的预测而言，其含义变化很大，更是加大了物探异常的解释难度。
在矿产勘查过 程 中，基于成矿地质模型，应 用地球物理方法发现 的 物 性 异 常 需 要 得 到 矿 区 地 质工作的检 验，而地质验证结果往往 偏重于经济价值，以见矿与否检 验 物 探 的 准 确 性，这 种 做 法 是 失之偏颇的。因为引 起 物 性 异 常 的 不 仅 是 有 价 元 素或经济矿 物 的 集 合 体，而 是 包 含 了 矿 体 和 夹 石 在内的整个 矿 化 地 质 体，且 物 探 异 常 的 体 积 通 常 大于或远远大于矿 体。从地球物理异常体和含矿地质体两个方面来 看，其 各 自 的 边 界 划 定 非 常 复 杂，不是简单的一一对应关系。
为了加强地质与地球物理紧密结合的程度，建立客观的评价标准，提高找矿预测的成功率，本文提出将“含矿构造岩相带”作为地质与地球物理相结合的定位预测目标，排除品位数据的干扰，重新定义含矿地质体的空间范围以及地质-地球物理判别标志，进一步限定了“有利成矿构造部位”的内涵，为有效应用地质与地球物理相结合的方法开展找矿预测提供新的思路。
1 构造岩相带的地球物理识别问题
近些年来，我 国 启 动 “找 矿 突 破 战 略 行 动”计划，重点实施“危 机 矿 山 深 部 及 外 围 找 矿”、“整 装区勘查”等专项找 矿 工 作，但 缺 少 相 应 的 理 论 和 有效的技 术 指 导[2]。从 空 间 尺 度 来 看，整 装 勘 查 区的面积介于成矿带与矿床之间，恰 好 相 当 于 矿 田规模。上述 项 目 实 施 过 程 中，由 于 缺 少 中 间 尺 度的系统性成矿预 测 工 作，导致很多不同尺度的“规律”和“方 法”被“越 位”或“错 位”使 用。在 地 球 物理勘查 方 面，由 于 各 种 方 法 的 原 理、精 度 存 在 差异，导致应用过程 中 也 存 在 着 比 例 尺 混 用、地 质 与地球物理不配套的问题。
吕古贤 等[1，11-12]首 先 提 出 并 多 次 论 述“矿 田 地质学”概念及其研究内容，建立了矿田的构造岩相分类方案(分为4个层次)，并在各种场合呼吁加强矿田地质学研究。矿田地质学的一系列研究成果，已经在指导找矿工作中取得了显著的效果[13-18]。
众所周知，构造岩相是能够反映地壳岩石在构造作用下形成、变形的结构及其伴随产生的岩石单元，特别是构造作用影响的那部分沉积岩相、岩浆岩相和变质岩相建造的地质形迹。具有构造成因关联的不同层次的岩相建造组合，亦可称之为构造变形岩相。构造岩相的类型很多，构造岩相界面相当于地壳岩石所 表 现 的 化 学 和 物 理 学 界 面[12]。按 照 吕古贤的定义，矿田构造岩相，是指在矿田范围内构造变形、岩浆活动、变质程度、成矿作用等方面都具有大致相同特点的岩石区段[1]。构造岩相是岩石物理化学概念，实际的预测目标是构造岩相带，其中包含着流体作用、物质迁移、物理化学条件变化、岩相带的结构、孔隙度、压力等极为丰富的信息。
构造是成矿的决定性因素，准确识别与划分构造岩相带是矿田和矿床深部及外围找矿预测成功的首要条件，因为它们就是有利的成矿构造部位。对于同生的沉积矿床、岩浆矿床、变质矿床来说，含矿构造岩相带就是物理化学条件发生剧变的位置。对于后生的热液矿床来说，含矿构造岩相带就是构造环境发生转折，亦即物理化学条件发生剧变的部位。这些部位都是成矿物质富集沉淀的空间，是应用地球物理方法探测与识别的重点目标。
关于构造岩相带的地质特征方面，吕古贤等[1，11-12]已经做过全面的论述，本文不予赘述，仅讨论构造岩相带的地球物理性质，特别是地质与地球物理的关系问题。
1.1 地质与地球物理不是一一对应关系
(1)研究对象存在显著差异。地质学和地球物理学虽然都是以地球为研究对象，但其原理和成果的含义差别很大。地质学研究成果包含了丰富的时间与空间演化信息，矿床地质、地球化学研究虽然能够得到物源、时代、条件、环境等成因信息，但给不出矿体的原始形态、位置、改造情况。而地球物理更多强调的是空间信息，主要记录的是中—新生代以来的地球特征，是复杂地质过程的集中产物。因此，地质与地球物理是时间与空间关系的复杂集合体，两方面研究或勘查结果给出的信息可能一致也可能不一致。
(2)研究任务、方法和结果不同。地质上要确定矿床类型、成因、成矿过程，需要收集、记录室内外多方面的信息。物探工作则是针对不同的任务选择不同的方法，是要准确描绘地质体的外部形态与内部结构，即空间信息。同样讲到矿床类型，地质与地球物理的理解也是有差别的。
地质工作者根据任务要求和实地观察，依据肉眼和测量仪器识别出达到一定规模的地质现象，完成地质填图任务，给地表出露的地质体贴上不同的时代、类型标签，填出不同比例尺的平面地质图。物探家则针对不同尺度的目标地质体，选用不同仪器设备观测，工作结果给出的平面异常图或者平剖面图，实际上是三维地质体物理性质的综合反映。因此，三维地质体的地质与地球物理特征，不是简单的一一对应关系。
在同一区域、完成相同比例尺的地质图和地球物理异常图，其各自提供的信息往往是不一样的，地质界线和物性异常之间可能没有很好的对应关系。不仅体现在边界划分，而且从岩性上也可能存在巨大的偏差。地形和地质测量在不同时间、各种比例尺上均能够实现，地球物理测量则受到仪器精度和气候、地理等 因 素 的 影 响，往 往 难 以 一 次 性 测 量 获得。不同方法、不同时间获得的数据能否直接使用，是否存在偏差?都是需要研究和校正的问题。在不同比例尺、不同区域上，差别就更大，几乎无法类比应用。近几年来，中国地质调查局开展的典型地区三维地质地 球 物 理 填 图 工 作，就 遇 到 了 重 重 困 难。矿区、矿田、矿带完成了大量的剖面测量，如何解释?真正的地质意义是什么?存在着很多的不确定性和难度。
由此可见，地质填图与地球物理勘查给出的信息是不对 称 的。地 质 填 图 结 果 通 常 仅 具 有 平 面 意义，如果没有钻孔资料参考，深部信息将受到很大限制。地球物 理 勘 查 结 果 实 质 上 具 有 三 维 空 间 的 含义，但其地质意义需要验证。因此，地质与地球物理从根本上就是无法做到一一对应的。
(3)人为因素造成的误区。以热液矿床为例，矿体边界、矿化带、蚀变带的区别，往往是根据野外露头特点人为划定的，而且划分的标准往往是不确定的，有些目标地质体之间不存在显著的物性差别，有些地质体异常强度和规模难以用物探方法识别，很难直 接 体 现 在 地 球 物 理 异 常 之 中。主 要 表 现 在： ①一些人为定义的岩性界线(如不同的花岗质岩石、岩体内的岩性过渡带等)，实际上用物探方法是区分不开的。②一条物探大剖面，地质体分别形成于不同时代，经历了多期复杂构造变动，不应该用统一的构造体制和物性参数模型解释。实践证明，不同尺度的地质体，很难用一种地球物理方法、一次性地探测出整个成矿带的地质结构，但可以尝试开展中等面积区域的同步物探，探测出矿田、矿床、矿体。③地质构造发育的方向是不一样的，可以视为不同方向的矢量，而不同物探方法也存在着横向、纵向分辨率的巨大差别，因此，应该有针对性地选择地质剖面的方向、长度以及相应的有效物探方法。④脉状矿体、蚀变交代型矿体，以及不同形状、不同埋深、不同规模的含矿地质体，地质和物探究竟能够预测到什么精度?什么范围?尚无统一的标准。
(4)不同级序构造的识别难度。关于成矿构造类型，陈国达先生曾经做过经典而系统的论述[19]。各种级序和时序的 构 造 地 质 概 念 中 更 多 包 含 了 时间和空间 含 义，物 探 概 念 则 更 多 的 是 三 维 空 间 含义。地质上，不同级 别、不 同 类 型 的 构 造 控 制 了 不同规模的成矿单 元，如 成 矿 区 带、矿 田、矿 床、矿 体等，可以从 不 同 的 角 度、比 例 尺 展 示 出 概 念 模 型，甚至可以划分出地质历史时期演 化规律，乃 至 全球性的 对 比 结 果。而 在 地 球 物 理 方 面，面 对 找 矿构造目标，只能通过有限的剖面或 者三维物探模型展示有限尺度的地质体，其 精 度 和 解 释 方 法 都存在很大的不确定性。
最重要的是，如何检验物探异常的地质意义及其验证结果是否正确?有些情况下，依据物探异常布置找矿验证工程，如果见到了有价值的矿体，就认为是预测成 功，但从地球物理方面是很难解释的。如果见到的矿化体不具经济价值，就认为是预测不成功，但从地球物理方面却是能够解释得通的。如何避免工作的盲目性和多解性?如何提高预测的成功率?关键是要准确认识地质与地球物理的关系。
1.2 岩石物性参数的局限性
(1)从矿田地球物理的角度来看，按照现有物探规范给出的物性参数是有缺陷的，因为规范要求测定物性参数的岩石标本必须是有代表性的、标准的，即新鲜、无污染、无蚀变的。而实际上，含矿地质体内，并非所有岩石都成矿，真正成矿的往往是经过了构造变形蚀变的岩石。例如，煤系地层中，只有泥岩相含煤。在胶东大面积钾化蚀变的花岗岩中，只有一两个带成矿，如细粒蚀变花岗岩、黄铁绢英岩化花岗岩等。在长江中下游成矿带，钨矿床集中产出在云英岩化带，即云英岩相带。
(2)与地质学偏重于时间概念的研究工作有所不同，地球物理场是连续的，地球物理方法测量的地质体是一个整体。因此，只有对岩石物性参数进行连续测量研究，才能准确识别含矿构造岩相带。与成矿有关的构造岩相带，其含矿围岩或矿化蚀变岩都是经过不同程度变形作用的岩石，也是最有指示意义的特殊地质体。这些特殊的岩石，用常规的、纯净的、分散的物性参数无法准确表达，需要依靠新思路，选择代表性剖面连续采样测量研究。
(3)还应注意的是，构造岩相带形成前后，其物性参数是变化的：地质历史上原生的沉积岩、火山岩和岩浆岩，受到不同时期热流和构造的变质变形作用，成为现今岩石(地质体)。在这一演化过程中，岩石的物性参数也随之发生变化。例如，岩石发生变质变形之前的性质、之后的性质、参数、范围、解释标准都是变化的。夕卡岩、糜棱岩，已经不是普通的岩石了，是变质变形的岩石，应该用不同的方法探测，用不同的参数描述、解释。在计算物性参数时，应结合具体的方法，至少要经过加权处理，不能简单化，还要加上三维地质模型。同一种岩石，时代越老，地震波速越大，反之越小。因此，如果同一剖面内出现了不同时代的地质体，特别是在划分边界的时候，就不应简单采取一致的物性参数标准。不同的物性参数，有的是矢量，有的是标量，这种特点也会直接影响到观测系统的布置。
2 矿床地球物理类型的初步划分方案
对地质体和成矿过程的各种描述，如何满足地球物理勘探的需求?如何避 免 输 在 最 后1km?本文认为，必须瞄准“含矿构造岩相带”的物性参数特点(密度、磁性、电阻率、极化率、放射性、速度等)，提出矿床地球物理类型的划分方案，才能为物探技术组合的有效应用提供地质依据。
2.1 分类依据
经过数千年的开采、勘查、研究，世界主 要 矿 种和产出的地质类型已经比较清楚了。在此基础上建立的矿床分类方案虽然五花八门，但主要是基于矿床的地质特征[20]。至于矿床的工业分类方案，更多考虑的是其经济价值和加工性能，与勘查工作关系不大。以往的矿床大地构造分类方案，并未注明时间、空间关系，造成勘探应用上的诸多混乱，因此，新的分类方案应当标明时间和空间概念。
总的来看，地球物理勘查方法虽然在各类矿区或矿带范围内使用过，但还没有建立统一的矿田、矿床地球物理分类方案。那么，矿田和矿床中是否存在规律性的地球物理性质?如何确定适合地球物理勘查工作的矿床类型?
理论上讲，有利的成矿构造部位就是含矿的构造岩相带，如构造蚀变带、岩体接触带、褶皱构造转折端、沉积相变带等，它们虽然有各自的物性异常标志，但其形态、规模、强度、埋深等因素可能会显著影响到地球物理方法的识别能力和精度。
吕古贤等[1，11-12]指 出，构造岩相带的物理界面是成矿的基础，构造物理化学界面是成矿的条件，构造地球化学界面是成矿的结果。从找矿预测的角度来看，准确圈定含矿构造岩相界面及其三维空间范围，是预测成功的基本要求，这就要求地质、地球物理研究有机结合。
构造岩相带是找矿的最直接标志，需要研究其类型、规模、成因、物性参数等，对其进行地球物理分类，将目标地质体(地质模型)转化为地球物理方法可识别的异常标志(二维、三维地球物理模型)。为了提高地 质-地 球 物 理 勘 查 模 型 的 预 测 成 功率，必须根据含矿构造岩相带的物性特点重新认识矿床类型，建立面向找矿预测需求的、新的矿床类型划分方案。
2.2 矿床范围
矿床是能够被开发利用的矿物集合体，也是一定规模的地质体。对于矿产勘查而言，最需要确定的是空间问题，而不是时间问题。包括勘查靶区的选择、工程的布置以及成果的获得，无一不是空间问题。
长期以来，对于矿床范围的认识存在很大的误区。特别是受到勘探规范、工程网度、边界品位和工业品位等指标的限制，人为划定的矿体边界，既不是实际的地质体形态，也不是物性参数圈定的异常体，导致不同参数和不同算法给出了不同的边界，给有效的物探解释工作设置了难题。
引起物探异常多解性的真正原因，除了仪器型号，数据采集、处理、解释方法不同之外，目标地质体的规模是一个具有决定性意义的问题，这也正是本文特别关注的问题。对矿床规模要有全新的认识，即不仅是有用元素、矿物数量的概念，更应该是地质体的体积概念。物探手段不是直接找金属矿体，而是帮助圈定含矿地质体。
找矿预测类似于钓鱼，先要找到有鱼的池塘或者江面，然后才是考验钓鱼者的耐心和运气。为了提高找矿预测成功率和精度，必须将地质找矿标志扩大到物探方法能够识别的尺度，即要将含矿构造岩相带作为预测的目标，才能取得高效的预测结果。
2.3 含矿构造岩相带
以往研究矿床特征时，经常提到“围岩”概念，但对其范围没有具体限定，导致地球物理勘探目标体不够明确，物性参数和物探异常难以确定。
围岩中的矿体界线可以肉眼识别，也可以根据化验分析结果和工业指标做出人为划定。那么，围岩的界线又在哪里呢?从含矿构造岩相带的角度考虑，成矿构造作用空间范围内的一切地质体均应视作围岩。
含矿构造岩相带的研究对象，与成矿作用研究的对象是不一样的，与采矿学关注的目标也不一样。构造岩相带可以是同生的(沉积岩相)，也可以是后生的(构造蚀变岩相)。与沉积岩、岩浆岩、火山岩、变质岩一样，蚀变岩也应看作是一类岩石，即第五种岩石。
岩石的物性参数变化总体上是有规律的，矿体只占据发生了显著构造变形(被改造的或者同生的)的那一小部 分。如 何 用 地 质-地球物理信息的方法从中识别矿体、矿化蚀变带，是研究的重点和难点。
与此相应的是，含矿构造岩相带的物性参数测量与以往的工作有很大的不同，必须是系统性的，即遵循“构造蚀变分带-物性参数-物探方法”的工作流程。由于不同方法测量的物性参数对构造岩相的分辨率差别很大，需要精细划分物性异常带，对含矿构造带内岩石连续采样测量，而不是所谓区域或矿床出露岩石的代表性采样。
2.4 初步的分类方案
依据“含矿构造岩相带”划分的矿床地球物理类型，必须是野外能够看得见、摸得着的东西，能够通过地质、地球物理相结合的方法识别的，而且能够与有效的地球物理勘查技术建立良好的对应关系。选择有效物探方法的首要条件不是目标元素或者矿床地质类型，而是含矿构造岩相及其物理属性。
本次提出的矿床地球物理分类方案还考虑到物探数据的处理方法与模型，着重强调构造岩相带的空间展布特点，按照物探解释模型对矿床进行空间类型的划分，主要包括：(1)柱形构造岩相带，一维延伸，平面上呈点状，矿体在空间上呈柱状、筒状或管状等，矿体与围岩的界线比较清晰;(2)面状或板状构造岩相带，二维延伸，平面上呈线状或带状，矿体在空间上呈同生矿层、后生顺层或切层矿脉、糜棱岩带、蚀变带，复杂的二向延长矿脉，以及侵入体环状接触带、火山 机 构 等，矿 体 与 围 岩 界 线 清 晰 或 者 渐变;(3)体型或等轴状构造岩相带，三维延伸，平面上呈不规则多边形，矿体在空间上呈矿瘤、矿囊、矿巢、矿袋状，以及透镜状、扁豆状等二维与三维之间的过渡类型等，矿体与围岩的界线清晰或者渐变。
本文基于含矿构造岩相带的物性参数特点，物探方法应用的有效程度，并参照目前流行的矿床地质类型术语，初步提出金属矿床地球物理分类方案(表1)。
与矿床的成因分类、矿体的形状分类方案相比，本文提出的矿床地球物理分类方案比较简单，含矿构造岩相带的形态比较规则，便于物探数据采集、处理和解释，为 有 效 应 用 物 探 方 法 提 供 了 便 利 条 件。当然，本方案只是抛砖引玉，还有待今后进一步修改和完善。——论文作者：张宝林1，2， 苏艳平1，2， 张国梁1， 梁光河1， 徐兴旺1， 蔡新平1， 徐光晶1， 李会中1，2
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