模型的内容和建立模型的要点

一个实用的模型应包括以下内容:

1.模拟对象

包括矿区、矿带、矿田、矿床、矿段、矿体，但一个模型中只能有一个对象。

2.调查阶段

包括1: 50000或1: 25000地质调查、深部地质填图、普查找矿、详查找矿评价。特定的模型只能应用于特定的调查阶段。

3.有待解决的具体问题

包括综合方法和单项方法有效性的评价以及调查结果的解释。有的模型只能解决第一个问题，有的模型可以同时解决以上两个问题。

以上三个方面是相互关联的。例如，在一般的探矿中，模拟的对象不是矿体，而是矿区、矿带和矿田。详细探矿时，模拟对象只能是矿床和矿体。在找矿阶段，要寻找各种矿产，需要解决的问题很多，主要采用综合方法。这时，模型应该适用于综合方法的评价。在详查中，要找的矿体和矿床类型已大体确定，所以主要的找矿方法可能比普查简单，对模型的要求可能更简单；在工作开始时，主要问题是设计一个全面的调查方法。此时，模型只能满足设计综合调查方法的要求。到工作结束时，随着资料的积累和认识的深入，就有可能对工作之初建立的模型进行修改，使之更加完善，更加符合工区的具体情况。该模型不仅可以用来评价调查方法的有效性，还可以用来解释调查结果。

根据上述模型的内容，一个综合模型由以下三部分组成:

第一部分:地质模型，用于模拟待发现的地质体(包括矿床或矿体)及其围岩(包括上覆地层)的空间分布，尽可能展示它们之间的成因关系。

第二部分:构成地质模型的各种岩石物性的空间分布图，是待找地质体的物理模型。

第三部分:组成地质模型的各种岩石中与成矿有关的元素含量分布图。所谓与成矿有关的元素，就是空间位置与成因的关系，最好是与成因有关的元素。这张图是要找的地质体的地球化学模型。

包含上述三部分的模型一般称为地质-地球物理-地球化学模型，或简称综合模型。包括上述第一和第二部分的模型一般称为地质-地球物理模型，或简称为地质-物理模型或物理-地质模型，包括上述第一和第三部分的模型一般称为地质-地球化学模型。

二、模型建立方法的要点

根据模型的内容，建立模型的方法是:

第一步是建立待找地质体的地质模型，这是建立综合模型的基础。

第二步:从地表、隧道和钻孔取样，以确定岩石的物理性质。最好选择有钻孔和地质代表性的剖面进行取样。在测量岩样物性的同时，对所选元素进行定量分析。

第三步:建立矿体模型，根据矿体模型建立矿床模型，根据矿床模型建立相似矿床和矿区模型。

在各级模型的建立和构建过程中，要处理好模型的简化和典型化问题。

模型的简化可以分为物理性质的简化和形状的简化。

对于一个特殊的地质问题，一些描述矿床或地段的地质和地球物理特征的变量是重要的，而一些是不重要的。所以就解决一个具体的地质任务而言，我们可以在不考虑那些不重要的变量的情况下，得到一个比原模型简单一点的所谓简化模型。

模型的简化也可以通过将几个状态合并成一个状态来实现。例如，对于物理性质不均匀的对象，可以将其划分为许多单元格，对于每个单元格，使用平均物理性质值来代替变化值。当物理异质性程度较高时，群落的范围应较小。当物体埋深较大时，物理不均匀性对场的特性影响相对较小，小区范围可以更大。也就是说，即使是同一个物体，上面的单元格也要小一些，而下面的单元格可以大一些。

形状的简化就是用规则体的组合来近似复杂的不规则体。在电测深和地震法中，假设工作点(电测深点、爆破点等)附近的物理界面是水平的。).

引用简化模型可以简化研究问题，扩大模型的应用范围。但需要指出的是，过度简化和过度复杂一样有害。这是因为，给定一个模型，就可以在约定的条件下做出与之对应的简化模型。然而，另一方面，给定一个简化的模型，可以有许多初始模型与之对应。

简化模型是为了使建立的模型更容易，模型的应用更方便。但是，简化模型必然会降低其作用。因此，是否简化模型，简化到什么程度，要根据具体问题和情况进行论证，既要考虑技术因素，也要考虑经济因素。举个简单的例子，在建立一个高密度强磁性物体的完整的地质-物理模型时，要考虑其密度和磁性，而物体的密度模型和磁性模型是完整模型中的部分模型或特殊模型。当人们只使用磁模型时，实际上是用局部模型代替了完整模型。因此，磁模型可以看作是完整模型的简化模型。实践表明，同时利用重磁异常进行反演比利用单一磁异常或重力异常进行反演更准确。但考虑到重力法成本较高，如果单一磁法能圆满解决问题，那么此时使用简化磁法模型是合理的。也就是说，虽然做重力法增加了解题的可能性，但是经济上太贵了。

需要指出的是，在地质-物理模型中，人们往往假设地质体的物理性质是各向同性的。但是当地质体确实是各向异性时，假设各向同性会得出错误的结论，磁法、各种电法、地震法都是如此。

模型的典型化是指将模拟对象进行分类，然后从每个类别中选择一个作为其代表。比如地质体的产状对地球物理方法的选择和地球物理异常的特征都有影响，但建立模型时不可能考虑所有种类的产状。为此，物体按产状可分为三类:一类是陡倾角，如倾角大于70°；第二种是中等倾角，比如倾角45。左右；第三种是缓坡型，倾角20°。下面。建立模型时，从上述三类中各选一类，如倾角为80°、50°和15°的三类为典型，非典型可根据典型推断。

模型的典型化也可以通过取无量纲参数来实现。比如电测深的地电剖面模型，电阻率以第一层为单位，距离以第一层厚度为单位。

三、一个例子[8]

下面以个旧锡矿为例，介绍在特定区域建立综合模型的具体方法。之所以选择个旧锡矿为例，是为了与前苏联远东地区类似锡矿的模式进行比较，后面会引用。通过对比可以发现，两者是相似的，只是前者没有后者典型。

个旧矿区位于中国云南省东南部，是一个以锡为主的多金属矿区。该地区锡矿自汉代开采以来已有近2000年的历史，系统的地质找矿始于20世纪50年代。开始是寻找砂矿锡矿，50年代中期转向寻找浅部原生锡矿，60年代中期转向寻找深部原生锡矿(地表以下400m及更深)。目前，个旧矿区已探明多座大型锡矿。

50年代后半期至60年代上半期，在个旧地区进行了大规模的系统地球物理勘探。由于个旧矿床矿区大，矿体小，氧化深度200 ~ 700 m(平均400m左右)，隐伏岩体顶部以上的硫化矿已被氧化成氧化矿，矿石中的黄铁矿和磁黄铁矿已消失，地球物理勘探面临很大困难。然而，寻找隐伏矿体迫切需要地球物理勘探。为此，杨二旭和李志华根据工作区的地质和地球物理特征，采用地球物理勘探方法解决找矿中的地质问题，圈定了找矿区域，取得了良好的地质效果。本文从建立地质-物理模型的概念出发，叙述了这一时期的地球物理勘探工作，80年代的综合研究工作及其地质效果。

1.矿区地质调查及控矿规律[9，10]

个旧矿区南部为哀牢山隆起，东部为贝约古陆，西部为川滇古陆。在前寒武纪以来的多次构造运动中，外围古陆不断抬升，个旧及邻区长期处于沉降状态，三叠纪沉降最大，沉积了厚达数千米的碳酸盐岩和碎屑岩。晚三叠世，受印支运动影响，沉降转为隆升，并伴有基性岩浆活动。中生代末，该区燕山运动较为活跃，有基性、酸性和碱性岩浆侵入，并伴有锡、钨、铜、铅、锌等多金属成矿作用。矿区锡多金属矿床的形成与燕山期花岗岩侵入有直接关系。

个旧东部为北北东向的五子山复式背斜，其上叠加有北西向的次级褶皱。西区是一个北北东向的贾沙复式向斜。仅在矿区东南角产出二叠系龙潭煤系，其余为三叠系，总厚度约6000m m，顶部和底部主要为碎屑岩，中部主要为厚层碳酸盐岩。矿体主要产于中三叠统个旧组下部的卡房段和马拉格段。

个旧矿区的原生矿床主要是锡石-硫化物多金属矿床。矿区受五子山复式背斜和相应的燕山期隐伏花岗岩体控制；矿田受矿区次级褶皱、断裂构造和小花岗岩应变控制。存款产生的规律是:

岩株突出矿体总是以小花岗岩株突出为中心，在顶部和岩体周围成群、成带产出。顶部有背斜，底部有岩石突起，是成矿最有利的构造岩浆组合类型，是该区主要矿田的重要控制因素。

由于岩珠凹陷花岗岩植物状小突起剖面上的地表起伏和选择性熔融，岩体呈岩枝、岩舌状，形成类似塔松的多级凹陷。这是接触带中矿体产出的有利场所。

含裂缝的白云岩-灰岩互层带的矿化速率比单一岩性层高出数倍。70%的层间和条带状矿体产于层间带，层间断裂更有利于矿化富集。

相交花岗岩的成矿前断裂不仅是导岩构造，也是导矿容矿构造。在断裂与花岗岩的交汇处，往往有大规模的接触带矿体，断裂中往往有脉状矿体。

金属分带区有明显的上铅、下铜、中间锡的分布规律，平面上从里到外依次为钨、铜、锡、铅、锌。

原生锡矿体中的硫化物主要有磁黄铁矿和黄铁矿；矿石结构分散且呈块状。由于个旧矿区地下水位在水下约1000m，局部地下水位(不透水隐伏花岗岩顶面)也在地下400m或更深，地下水位以上的矿石中硫化物已消失。大多数锡石硫化矿都变成了锡石氧化矿。

综上所述，可以得出不同找矿阶段需要解决的地质问题有:

(1)在寻找类似个旧的锡矿区时，先在沉积岩厚的地区寻找隐伏燕山期花岗岩，再根据隐伏岩体上方岩石中化学元素分带和地质构造特征评价隐伏成矿的可能性。

(2)在具有找矿潜力的矿区寻找矿田时，最重要的任务是寻找隐伏的小型花岗岩植物状突起，研究矿区的次级构造和断层。

(3)寻找浅部矿床时，应在矿田内绘制断裂带图，并对已知和新发现的断裂带进行含矿性评价，然后在假定矿化的断裂带上钻孔进行找矿。

(4)由于矿石中的硫化物矿物已被氧化，磁法、电法直接找矿效果不好。由于矿区矿体小、埋深大、地形切割严重，重力法无法适用。

2.个旧地区岩石的物理性质

个旧地区不同找矿阶段的地质问题能否用物探方法结合山地工程解决，取决于工作区岩石的物性。下面介绍相关材料。

岩石(矿石)密度

在工作区收集了365个样品用于密度测定。测定结果见表4-1。在该表中，还列出了邻近区域的一些岩石密度值，以供比较。

表4-个旧和马关地区1岩石密度统计表

从表4-1可以看出:

(1)本区三叠系平均密度与二叠系、泥盆系、寒武系相当。

(2)本区及邻区花岗岩密度比其围岩低约0.1.5 ~ 0.24 g/cm3。

(3)基性岩的密度约为3.00g/cm3，超基性岩的密度约为3.10g/cm3。

(4)锡矿密度最高，表土和第三纪岩石密度最低。

根据岩石密度的上述特征，在区域重力异常图上，第四纪盆地和隐伏花岗岩会出现明显的重力异常低，这就为重力法圈定隐伏花岗岩提供了可能。

岩石(矿石)的磁性

根据实测和收集的资料，本区岩石磁性参数值见表4-2。从表4-2可以看出:

表4-2个旧地区岩石磁性统计表

(1)砂岩、页岩、砾岩、石灰岩、大理岩、石英岩等沉积岩都是非磁性的。各种片岩、板岩、千枚岩磁性极弱，这类岩石不太可能引起磁异常。

(2)正长岩等基性喷出岩的磁性变化较大，磁化率为0.0132 ~ 0.0396 Si，可引起不同强度的磁异常。

(3)基性岩和超基性岩一般磁性较强，但不稳定，能引起局部异常。

(4)花岗岩实际上是非磁性的，所以在大的花岗岩体内会出现平静或相对负的磁异常。

岩石和矿石的电阻率

多年来，对个旧矿区各种岩石的电阻率进行了测量，结果见表4-3。从表4-3可以看出:

(1)含矿断层的电阻率与围岩相差4 ~ 7倍，用节理剖面法寻找含矿断层具有良好的物理前提。

(2)花岗岩的电阻率与围岩相差3倍以上，为电测深圈定地下花岗岩地表起伏提供了物理前提。

(3)硫化矿与花岗岩的电阻率相差10倍以上，可以用电法探测浅部硫化矿体。

表4-3个旧地区岩石电阻率统计表

(4)不同矿田个旧组灰岩的电阻率不同。松树角矿田上段(T2g3)变化较大，中段(T2g2)相对稳定，下段(T2g1)较高。在卡房矿田，由于富含泥质灰岩和辉绿岩，其电阻率值降低，与花岗岩相当，使得电测深确定花岗岩顶面埋深不准确。

根据目前对个旧地区地质控矿规律的认识和岩石物理性质的测定结果，做出了图4-1所示的个旧矿区东部岩石密度(σ)、电阻率(ρ)-地质模型示意图。

图4-1个旧东矿区岩石密度(σ)和电阻率(ρ)-地质模型示意图

ls-石灰石；-花岗岩；βμ-变质辉绿岩；1-含矿断层；2-放置者；3-氧化矿石；4—硫化矿石

图4-2为元素垂直分带示意图[11]从图中可以看出，花岗岩体可分为七个带，其特征如下:

第一条W Be Nb带，主要伴生元素为Sn、Cu和Bi。位于花岗岩。

第二带为Cu W Bi带，主要伴生元素为Sn、Be、As和Zn。异常峰或平均值为Pb/Zn < 1和Pb/Cu < 1。它位于离花岗岩表面约100米处。

第三个带是Cu带，只存在于少数地区。主要的关联组件是Bi和As。位于第二带以上100 ~ 300米。

第四带为锡铜带，主要伴生成分为铋、钨、砷、锌和铍。铅/锌< 1，铅/铜< 1 .第二或第三带外100 ~ 300m。

第五带为Sn Pb带，主要伴生组分为Zn、Cu、Ag、Cd、in。铅/锌> 1，铅/铜> 1 .第四带100 ~ 300米。

第六带为铅锌带，主要伴生组分为镉、银、钼。铅/锌> 1 .距离第五带100 ~ 300米。

第七带为Mn带，主要伴生组分为Pb和Ag。100 ~第六带300米。

图4-2花岗岩与元素的垂直分带关系

1-花岗岩；2-硫化物矿带；3-变质辉绿岩；4-氧化矿石；5-含矿破碎带；六元素分带边界