斑巖型銅礦床深部找礦方法探討

胡凌志

北京市地質(zhì)工程設(shè)計(jì)研究院

斑巖型銅礦床深部找礦方法探討

胡凌志

北京市地質(zhì)工程設(shè)計(jì)研究院

斑巖型銅礦是銅礦床最重要的工業(yè)類型，占世界銅資源總儲(chǔ)量的50%，在我國也占到銅資源量的47.5%。本文在全球范圍內(nèi)選取具有代表性的典型斑巖型銅礦床，對(duì)其采取有效的深部找礦方法組合進(jìn)行了總結(jié)探討。

斑巖型銅礦床深部找礦方法

一、概述

斑巖型銅礦是銅礦床最重要的工業(yè)類型，占世界銅資源總儲(chǔ)量的50%，在我國也占到銅資源量的47.5%。斑巖型銅礦規(guī)模大露采易選，巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和重要的戰(zhàn)略地位備受各國政府及礦業(yè)界的重視。伴隨世界上一系列大型、超大型斑巖銅礦的發(fā)現(xiàn)，增強(qiáng)了人們對(duì)斑巖銅礦的認(rèn)識(shí)和理解。本文主要以蒙古OyuTolgoi斑巖型銅金礦床為代表開展有效方法的總結(jié)。

OyuTolgoi斑巖銅金礦中心位置位于東經(jīng)106°51′，北緯43°附近，在蒙古烏蘭巴托近正南方向，中蒙邊界北約80km處。

二十世紀(jì)八十年代，蒙古與前蘇聯(lián)地質(zhì)部門開展區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查，在歐玉陶勒蓋(以下簡稱歐玉)中部區(qū)發(fā)現(xiàn)鉬異常。1983年，蒙古地質(zhì)學(xué)家Garamjav在歐玉南部區(qū)發(fā)現(xiàn)了孔雀石化露頭;1995年，Garamjav帶領(lǐng)MagmaCopper公司(1996年被澳大利亞BHP公司收購)的一個(gè)銅礦勘查小組考察歐玉地區(qū)時(shí)，在歐玉中部區(qū)發(fā)現(xiàn)了淋濾的斑巖銅礦化巖帽。1997年BHP公司獲得了該區(qū)的探礦權(quán)，開展了地質(zhì)填圖、水系和土壤地球化學(xué)測(cè)量、高精度磁法和激電測(cè)量(IP)等工作，在礦化有利部位獲得了物化探異常。以此為基礎(chǔ)，對(duì)歐玉中部次生輝銅礦富集帶和歐玉西南部原生銅金礦化帶進(jìn)行了鉆探驗(yàn)證，在23個(gè)分布零散的鉆孔中(累計(jì)進(jìn)尺3000多米)，有兩個(gè)孔結(jié)果較好，一個(gè)見礦長度26m，Cu平均品位0.86×10-2，另一個(gè)見礦長度38m，Cu平均品位1.63×10-2(Per-elloetal.，2001)。OyuTolgoi項(xiàng)目確定了4個(gè)主要礦化區(qū)，即西南部區(qū)、南部區(qū)、中部區(qū)和遠(yuǎn)北部區(qū)，總計(jì)約6km2，其中西南部區(qū)被作為首選勘查區(qū)，已施工的鉆孔最多。截止到2002年9月18日，IvanhoeMines公司在OyuTolgoi項(xiàng)目區(qū)已施工275個(gè)鉆孔。已施工的鉆孔結(jié)果表明，OyuTolgoi為一特大型斑巖銅金礦床。

二、地質(zhì)方法

歐玉陶勒蓋礦床位于南蒙古構(gòu)造巖漿巖帶，西伯利亞板塊南緣近東西向和北東向深大斷裂所挾持的古生代島弧帶內(nèi)。礦區(qū)范圍內(nèi)出露的地層以志留紀(jì)、泥盆紀(jì)的層狀安山質(zhì)和玄武質(zhì)流紋巖為主，并有細(xì)-粗粒陸源火山碎屑沉積夾層。侵入巖主要為石英二長閃長巖、長石斑巖、長石角閃石斑巖和石英長石斑巖株和巖脈。該地區(qū)還發(fā)現(xiàn)了正長花崗巖及流紋巖和安山巖的復(fù)合巖脈(劉益康，2003)。

截至目前，在歐玉陶勒蓋銅金礦勘查區(qū)鉆孔控制的6km×3km范圍內(nèi)共發(fā)現(xiàn)了四個(gè)斑巖銅金礦化和高硫化低溫?zé)嵋合到y(tǒng)，分別為歐玉西南部、歐玉南部、歐玉中部和歐玉遠(yuǎn)北部(又稱雨果達(dá)邁特地區(qū)(HugoDummett))。

(一)歐玉中部

主巖為石英二長閃長巖，蝕變分帶明顯，在中間部位由富明礬石集合體和少量氯黃晶組成，向外圍和深部逐漸過渡為石英-迪開石-葉臘石和石英-絹云母-伊利石集合體。與歐玉西南部不發(fā)育次生富集帶相反，歐玉中部地表為黃鉀鐵礬和針狀褐鐵礦組成的25-50m厚的淋濾巖帽，向下過渡為次生硫化物富集帶直至原生和次生硫化物混合帶。次生硫化物富集帶距地表100-200m左右，其上部為20-40m厚的輝銅礦帶，銅平均品位0.6×10-2-1.9×10-2，下部為銅藍(lán)帶，銅平均品位0.4×10-2-0.5×10-2。原生銅礦化主要由砷黝銅礦、輝銅礦、銅藍(lán)、斑銅礦、少量硫砷銅礦和硫釩銅礦以及微量黃銅礦組成，其它金屬礦物還有黃鐵礦、閃鋅礦和微量錫石和磁黃鐵礦。

(二)歐玉西南部

礦體呈圓柱狀，近地表直徑250m，垂深超過800m，含高品位銅金礦化。礦化以10-30m寬具中粒斑狀結(jié)構(gòu)的石英二長閃長巖巖株為中心，向外延入含輝石玄武巖圍巖中。以強(qiáng)烈硅化(＞20%)和黑云母蝕變發(fā)育為特征，向外弱綠簾石化帶，銅品位在0.3×10-2左右。高品位區(qū)礦體主要產(chǎn)于塊狀、斑狀含輝石玄武巖中，與浸染狀或脈狀黃銅礦-磁鐵礦帶伴生，或以自然金的形式與黃銅礦連生，或以包裹體的方式存在于銅的硫化物中。該成礦系統(tǒng)含硫低(＜5%)，以存在中強(qiáng)熱液磁鐵礦和石膏-硬石膏為特征

(三)歐玉南部

原生斑巖型銅礦化主要發(fā)育在玄武質(zhì)火山巖以及規(guī)模較小的石英二長閃長巖脈中，近圓形，范圍600m×400m，含銅0.3×10-2，含銅礦物主要為黃銅礦和斑銅礦，金含量低。在原生銅礦體之上有含孔雀石的氧化帶，厚達(dá)40m，范圍300m×50m。礦體及圍巖蝕變特征與歐玉西南部礦床相似。

(四)歐玉遠(yuǎn)北部(Hugodummett地區(qū))

遠(yuǎn)北區(qū)分為南、北兩段。其南段與歐玉中部區(qū)相似，高硫化淺成熱液系統(tǒng)疊加在斑巖系統(tǒng)之上，礦體主要賦存于英安質(zhì)凝灰?guī)r中，斑銅礦、黃銅礦、輝銅礦等銅礦化與侵位于凝灰?guī)r中密集產(chǎn)出的石英脈有關(guān)，呈現(xiàn)明顯的側(cè)向分帶，中心為以斑銅礦為主的核，向外變?yōu)辄S銅礦和黃鐵礦帶。產(chǎn)在英安質(zhì)凝灰?guī)r中的高級(jí)泥化蝕變以含大量明礬石、葉臘石、一水硬鋁石、迪開石、黃玉、氯黃晶和少量螢石為特征。其北段礦化賦存在玄武巖和石英二長閃長巖中，發(fā)育一條不連續(xù)的高品位斑銅礦帶，延伸至少1.6km，其南端礦化垂向延伸100m，而在北端礦化垂向延伸達(dá)700m，水平寬度變化于150m-180m。該高品位斑銅礦核心帶被品位＞1×10-2的銅礦化體包圍，在地下1160m處水平寬度最大值達(dá)450m。高品位的Au總是與斑銅礦共生。目前，該地區(qū)已成為歐玉陶勒蓋勘查區(qū)銅金儲(chǔ)量最大的地區(qū)。

三、地球物理方法

BHP公司在歐玉礦區(qū)開展的地球物理測(cè)量主要有激發(fā)極化法(IP)(線距：100m、點(diǎn)距：25m；AB距：2600m)、和地面高精度磁測(cè)，IvanhoeMines公司也做了一些IP和電磁測(cè)深工作，對(duì)該區(qū)深部隱伏礦體的發(fā)現(xiàn)和勘探起到了重要作用。由于歐玉銅金礦體富含硫化物且圍巖蝕變強(qiáng)，具有高極化率電性，所以歐玉礦區(qū)物探勘查方法以激發(fā)極化法效果最佳，礦體可產(chǎn)生明顯的高視充電率異常。由于不同礦化區(qū)礦體圍巖巖性和次生富集帶發(fā)育程度不同，其磁性特征各異，因此可引起不同性質(zhì)的磁異常，如正高磁異?；蛉踟?fù)磁異常。

(一)歐玉中部區(qū)

歐玉中部區(qū)激電視充電率和視電阻率異常平面圖顯示，區(qū)內(nèi)分布有視充電率高異常，異常近東西走向，異常范圍長700m、寬300-500m，異常最大值40mv/v，由二個(gè)局部高值區(qū)(A、B)組成。視充電率異常北側(cè)梯度帶(OTD187、OTD196、OTD159一帶)是視電阻率異常低阻區(qū)，其向南是中阻過渡帶。地表黃鉀鐵礬和褐鐵礦化構(gòu)成的蝕變殼及其下部的席狀次生輝銅礦層和銅藍(lán)帶充水性好，與低阻異常區(qū)相吻合，淋濾作用致使原生硫化物流失，其視充電率異常不高。

對(duì)歐玉中部區(qū)而言，視電阻率低阻異常區(qū)反映了次生富集帶的展布，高視充電率異常則是深部原生銅金礦體的反映。

(二)歐玉西南部和南部

歐玉西南部、南部成礦背景相同，其物探異常的最顯著特點(diǎn)是，兩個(gè)礦化集中區(qū)銅金礦體產(chǎn)生的激電視充電率高異常和高磁異常相套合，這是由于兩礦區(qū)高硫化物礦(化)體均賦存在具磁性的含輝石玄武巖中。從激電異常圖看，歐玉西南部、南部異常應(yīng)是同一個(gè)高視充電率異常帶，受北東向斷裂錯(cuò)動(dòng)而分離的產(chǎn)物。歐玉西南部激電異常經(jīng)鉆孔驗(yàn)證是礦致異常。

(三)歐玉遠(yuǎn)北部(HugoDummett地區(qū))

歐玉遠(yuǎn)北部分布一個(gè)較為寬闊的北東東走向、略向北西凸起的月牙形激電視充電率異常，范圍1.6km×0.7km，面積約1km2，異常由兩個(gè)局部高值區(qū)組成。視充電率異常最高值20mv/v。與一條長約1.6km不連續(xù)的高品位斑銅礦帶相吻合，區(qū)內(nèi)硫化物特別發(fā)育。對(duì)其驗(yàn)證時(shí)眾多鉆孔見到了厚大高品位銅金礦體，其中OTD270號(hào)孔從220m至860m鉆到厚達(dá)640m的銅金礦體，平均品位Cu：1.61×10-2、Au：0.07×10-6，最富礦段(厚114m)平均品位Cu：3.58×10-2、Au：0.23×10-6。礦體賦存于玄武巖和石英二長閃長巖中，在1160m深處礦體最寬可達(dá)450m。高品位的Au總是與斑銅礦共生。目前，該地區(qū)已成為歐玉勘查區(qū)銅金儲(chǔ)量最大的地區(qū)，勘探工作也主要集中在這個(gè)地區(qū)。值得注意的是，銅金礦帶對(duì)應(yīng)低磁異常，說明這套玄武巖無磁性。

另外，與斑巖型銅(鉬)礦成生有關(guān)的鉀硅熱液蝕變，可能導(dǎo)致放射性元素的再分布，使航空伽瑪能譜測(cè)量形成明顯的組合異常；根據(jù)俄羅斯、澳大利亞等國礦產(chǎn)勘查的經(jīng)驗(yàn)，航空伽瑪能譜測(cè)量在斑巖型銅(鉬)礦床上也有較好反映。因此，航空物探綜合站測(cè)量是普查斑巖型銅(鉬)礦的一種有效的物探方法組合。

近年來，國內(nèi)外在研制探測(cè)深度大、分辨率高、輕便、抗干擾強(qiáng)的物探新技術(shù)方法方面取得了一定進(jìn)展。例如：①瞬變電磁法(TEM)：探測(cè)深度300-400m；②可控源音頻大地電磁法(CSAMT)：探測(cè)深度可達(dá)1km，招金集團(tuán)利用該方法在7個(gè)礦山中的6個(gè)找到深達(dá)800-1000m的深部礦體；③井中物探：該方法包括井中磁測(cè)、井中瞬變電磁法、井中激發(fā)極化法和井中充電法等。其中，井中瞬變電磁法與深部鉆孔組合應(yīng)用效果更好，其探測(cè)深度可達(dá)2500-3000m，探測(cè)井周半徑為200-300m。井中物探法在國內(nèi)外的深部找礦中取得較好的找礦效果，例如加拿大薩德伯里銅鎳礦區(qū)用深部鉆孔加井中瞬變電磁測(cè)量組合方法，相繼發(fā)現(xiàn)了埋深1280m的Linsley銅鎳礦床、埋深2400mVictor銅鎳礦床、埋深1000-1500m的NewMcCeedy銅鎳礦床等?？傮w看，可控源音頻大地電磁法和井中物探法在我國深部找礦中得到推廣應(yīng)用，而且找礦效果較好。

四、地球化學(xué)方法

區(qū)內(nèi)化探手段運(yùn)用較少，但斑巖型銅礦化探手段使用成功的案例很多，譬如我國著名的斑巖型銅礦床也有地球化學(xué)成功利用的實(shí)例：西藏達(dá)孜縣羌堆銅礦的發(fā)現(xiàn)是以1/20萬區(qū)域地球化學(xué)測(cè)量和驅(qū)龍銅礦的找礦實(shí)例(含礦巖體呈群出現(xiàn))為工作依據(jù)。進(jìn)行1/2.5萬的路線土壤測(cè)量(40km2)，采用路線(即非網(wǎng)格)形式。路線土壤測(cè)量省力經(jīng)濟(jì)，適用于地形復(fù)雜、植被發(fā)育的通行困難地區(qū)；根據(jù)土壤測(cè)量的地化異常特征推斷了3條斷裂、3個(gè)半隱伏-隱伏的斑巖體，發(fā)現(xiàn)12處地化異常，其中11-A為已知礦致異常，8-A，4-B，6-A，9-A異常分別為尋找斑巖型銅礦、構(gòu)造蝕變巖型金礦的良好靶區(qū)。

五、遙感

張玉君等(2007)在歐玉陶勒蓋(OyuTolgoi)斑巖銅金礦開展了多光譜遙感解譯工作。ETM+數(shù)據(jù)用來研究位于歐玉陶勒蓋銅金礦床東北部的漢保各德中酸性火成雜巖體巖性特征，ASTER近紅外和短波紅外數(shù)據(jù)用來提取歐玉陶勒蓋斑巖銅金礦礦床及其近區(qū)的羥基異常，通過選擇性主分量分析判斷歐玉陶勒蓋銅金礦礦床的礦床類型為斑巖型。已知礦區(qū)各礦體的羥基異常都十分清晰，此外在礦床西部還發(fā)現(xiàn)了三個(gè)新的有希望的羥基異常。此工作進(jìn)一步展示出多光譜遙感技術(shù)對(duì)于金屬礦床的預(yù)測(cè)具有極好的潛能。

六、鉆探

鉆探工程是任何隱伏礦勘探驗(yàn)證的最終手段，在礦產(chǎn)勘察和深部找礦過程中都起著決定性作用。要發(fā)現(xiàn)查明深部礦體，則要靠大密度的深部鉆探才能實(shí)現(xiàn)，歐玉陶勒蓋(OyuTolgoi)斑巖銅金礦，施工鉆探累計(jì)達(dá)27.8萬m，最終探明了銅儲(chǔ)量1500萬t、金400t的超大型銅金礦。

七、結(jié)論

斑巖型銅礦床有效的找礦方法技術(shù)組合為：努力開展地表踏勘找尋地質(zhì)標(biāo)志，包括鐵帽、鐵的次生礦物、銅的次生礦物、蝕變特征、副礦物特征(熱液金紅石：很普遍，為交代榍石或交代黑云母、角閃石形成；磷灰石的溶蝕)、含礦角礫巖帶、伴生的衛(wèi)星礦等。配合地質(zhì)測(cè)量，主要是1/20萬基礎(chǔ)上，1/5萬和1/2.5萬地質(zhì)測(cè)量，圈定遠(yuǎn)景區(qū)域，進(jìn)行更大比例尺填圖；開展地質(zhì)類比法，判別剝蝕深度。

在開展地表地質(zhì)工作的同時(shí)配合物化探工作手段，最常用的地球物理方法有激發(fā)極化法(IP)、磁法和放射性法；勘查方面，一般要開展不同比例尺土壤和巖石地球化學(xué)，此外，詳細(xì)收集勘查區(qū)范圍內(nèi)的遙感和航片資料，并且對(duì)其開展系統(tǒng)地質(zhì)解譯(遙感：環(huán)形、放射狀、大型線性構(gòu)造，蝕變帶的識(shí)別等)。