斑巖型銅礦床深部找礦方法探討

胡凌志

北京市地質工程設計研究院

斑巖型銅礦床深部找礦方法探討

胡凌志

北京市地質工程設計研究院

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

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類型，占世界銅資源總儲量的50%，在我國也占到銅資源量的47.5%。斑巖型銅礦規模大露采易選，巨大的經濟價值和重要的戰略地位備受各國政府及礦業界的重視。伴隨世界上一系列大型、超大型斑巖銅礦的發現，增強了人們對斑巖銅礦的認識和理解。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。

OyuTolgoi斑巖銅金礦中心位置位于東經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。

二十世紀八十年代，蒙古與前蘇聯地質部門開展區域地球化學調查，在歐玉陶勒蓋(以下簡稱歐玉)中部區發現鉬異常。1983年，蒙古地質學家Garamjav在歐玉南部區發現了孔雀石化露頭;1995年，Garamjav帶領MagmaCopper公司(1996年被澳大利亞BHP公司收購)的一個銅礦勘查小組考察歐玉地區時，在歐玉中部區發現了淋濾的斑巖銅礦化巖帽。1997年BHP公司獲得了該區的探礦權，開展了地質填圖、水系和土壤地球化學測量、高精度磁法和激電測量(IP)等工作，在礦化有利部位獲得了物化探異常。以此為基礎，對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行了鉆探驗證，在23個分布零散的鉆孔中(累計進尺3000多米)，有兩個孔結果較好，一個見礦長度26m，Cu平均品位0.86×10-2，另一個見礦長度38m，Cu平均品位1.63×10-2(Per-elloetal.，2001)。OyuTolgoi項目確定了4個主要礦化區，即西南部區、南部區、中部區和遠北部區，總計約6km2，其中西南部區被作為首選勘查區，已施工的鉆孔最多。截止到2002年9月18日，IvanhoeMines公司在OyuTolgoi項目區已施工275個鉆孔。已施工的鉆孔結果表明，OyuTolgoi為一特大型斑巖銅金礦床。

二、地質方法

歐玉陶勒蓋礦床位于南蒙古構造巖漿巖帶，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。礦區范圍內出露的地層以志留紀、泥盆紀的層狀安山質和玄武質流紋巖為主，并有細-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。該地區還發現了正長花崗巖及流紋巖和安山巖的復合巖脈(劉益康，2003)。

截至目前，在歐玉陶勒蓋銅金礦勘查區鉆孔控制的6km×3km范圍內共發現了四個斑巖銅金礦化和高硫化低溫熱液系統，分別為歐玉西南部、歐玉南部、歐玉中部和歐玉遠北部(又稱雨果達邁特地區(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、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寬具中粒斑狀結構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。以強烈硅化(＞20%)和黑云母蝕變發育為特征，向外弱綠簾石化帶，銅品位在0.3×10-2左右。高品位區礦體主要產于塊狀、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。該成礦系統含硫低(＜5%)，以存在中強熱液磁鐵礦和石膏-硬石膏為特征

(三)歐玉南部

原生斑巖型銅礦化主要發育在玄武質火山巖以及規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)歐玉遠北部(Hugodummett地區)

遠北區分為南、北兩段。其南段與歐玉中部區相似，高硫化淺成熱液系統疊加在斑巖系統之上，礦體主要賦存于英安質凝灰巖中，斑銅礦、黃銅礦、輝銅礦等銅礦化與侵位于凝灰巖中密集產出的石英脈有關，呈現明顯的側向分帶，中心為以斑銅礦為主的核，向外變為黃銅礦和黃鐵礦帶。產在英安質凝灰巖中的高級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，發育一條不連續的高品位斑銅礦帶，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450m。高品位的Au總是與斑銅礦共生。目前，該地區已成為歐玉陶勒蓋勘查區銅金儲量最大的地區。

三、地球物理方法

BHP公司在歐玉礦區開展的地球物理測量主要有激發極化法(IP)(線距：100m、點距：25m；AB距：2600m)、和地面高精度磁測，IvanhoeMines公司也做了一些IP和電磁測深工作，對該區深部隱伏礦體的發現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，具有高極化率電性，所以歐玉礦區物探勘查方法以激發極化法效果最佳，礦體可產生明顯的高視充電率異常。由于不同礦化區礦體圍巖巖性和次生富集帶發育程度不同，其磁性特征各異，因此可引起不同性質的磁異常，如正高磁異常或弱負磁異常。

(一)歐玉中部區

歐玉中部區激電視充電率和視電阻率異常平面圖顯示，區內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，由二個局部高值區(A、B)組成。視充電率異常北側梯度帶(OTD187、OTD196、OTD159一帶)是視電阻率異常低阻區，其向南是中阻過渡帶。地表黃鉀鐵礬和褐鐵礦化構成的蝕變殼及其下部的席狀次生輝銅礦層和銅藍帶充水性好，與低阻異常區相吻合，淋濾作用致使原生硫化物流失，其視充電率異常不高。

對歐玉中部區而言，視電阻率低阻異常區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是，兩個礦化集中區銅金礦體產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、南部異常應是同一個高視充電率異常帶，受北東向斷裂錯動而分離的產物。歐玉西南部激電異常經鉆孔驗證是礦致異常。

(三)歐玉遠北部(HugoDummett地區)

歐玉遠北部分布一個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，異常由兩個局部高值區組成。視充電率異常最高值20mv/v。與一條長約1.6km不連續的高品位斑銅礦帶相吻合，區內硫化物特別發育。對其驗證時眾多鉆孔見到了厚大高品位銅金礦體，其中OTD270號孔從220m至860m鉆到厚達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450m。高品位的Au總是與斑銅礦共生。目前，該地區已成為歐玉勘查區銅金儲量最大的地區，勘探工作也主要集中在這個地區。值得注意的是，銅金礦帶對應低磁異常，說明這套玄武巖無磁性。

另外，與斑巖型銅(鉬)礦成生有關的鉀硅熱液蝕變，可能導致放射性元素的再分布，使航空伽瑪能譜測量形成明顯的組合異常；根據俄羅斯、澳大利亞等國礦產勘查的經驗，航空伽瑪能譜測量在斑巖型銅(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，國內外在研制探測深度大、分辨率高、輕便、抗干擾強的物探新技術方法方面取得了一定進展。例如：①瞬變電磁法(TEM)：探測深度300-400m；②可控源音頻大地電磁法(CSAMT)：探測深度可達1km，招金集團利用該方法在7個礦山中的6個找到深達800-1000m的深部礦體；③井中物探：該方法包括井中磁測、井中瞬變電磁法、井中激發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用效果更好，其探測深度可達2500-3000m，探測井周半徑為200-300m。井中物探法在國內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用深部鉆孔加井中瞬變電磁測量組合方法，相繼發現了埋深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。總體看，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用，而且找礦效果較好。

四、地球化學方法

區內化探手段運用較少，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成功利用的實例：西藏達孜縣羌堆銅礦的發現是以1/20萬區域地球化學測量和驅龍銅礦的找礦實例(含礦巖體呈群出現)為工作依據。進行1/2.5萬的路線土壤測量(40km2)，采用路線(即非網格)形式。路線土壤測量省力經濟，適用于地形復雜、植被發育的通行困難地區；根據土壤測量的地化異常特征推斷了3條斷裂、3個半隱伏-隱伏的斑巖體，發現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、構造蝕變巖型金礦的良好靶區。

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+數據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據用來提取歐玉陶勒蓋斑巖銅金礦礦床及其近區的羥基異常，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。已知礦區各礦體的羥基異常都十分清晰，此外在礦床西部還發現了三個新的有希望的羥基異常。此工作進一步展示出多光譜遙感技術對于金屬礦床的預測具有極好的潛能。

六、鉆探

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

七、結論

斑巖型銅礦床有效的找礦方法技術組合為：努力開展地表踏勘找尋地質標志，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、伴生的衛星礦等。配合地質測量，主要是1/20萬基礎上，1/5萬和1/2.5萬地質測量，圈定遠景區域，進行更大比例尺填圖；開展地質類比法，判別剝蝕深度。

在開展地表地質工作的同時配合物化探工作手段，最常用的地球物理方法有激發極化法(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，此外，詳細收集勘查區范圍內的遙感和航片資料，并且對其開展系統地質解譯(遙感：環形、放射狀、大型線性構造，蝕變帶的識別等)。