砂巖型銅礦床深部找礦有效方法探討

胡凌志

北京市地質工程設計研究院

砂巖型銅礦床深部找礦有效方法探討

胡凌志

北京市地質工程設計研究院

中色地科礦產勘查股份有限公司于2010年承擔了剛果(金)加丹加省卡莫亞(KAMOYA)銅鈷礦區的第一期地質詳查工作，并于2011年繼續承擔了本區的第二期深部地質勘查工作。本文主要以卡莫亞銅鈷礦為例開展了砂巖型銅礦床深部找礦有效方法的總結探討。

砂巖型銅礦床深部找礦有效方法

1 概述

受萬寶礦產有限公司所屬科米卡礦業有限公司(以下簡稱“科米卡公司”)的委托，中色地科礦產勘查股份有限公司(以下簡稱“中色地科”)于2010年承擔了剛果(金)加丹加省卡莫亞(KAMOYA)銅鈷礦區的第一期地質詳查工作，并于2011年繼續承擔了本區的第二期深部地質勘查工作。本文主要以卡莫亞銅鈷礦為例開展砂巖型銅礦床深部找礦有效方法的總結探討。

卡莫亞銅鈷礦區整體位于位于贊比亞—剛果(金)銅礦帶的北西部，加丹加弧形銅鈷成礦帶的中西部，是非洲中部盧菲利(Lufilian)弧形構造帶北西段的一部分。本礦區即位于該弧形構造帶由東西向北西轉折部位。礦權區位于剛果(金)加丹加省利卡西市北西方向30km的坎博韋鎮，與著名的“坎博韋銅鈷礦”選廠相毗鄰；交通較為便利，自礦區赴利卡西(Likasi)市區有約20～25Km的碎石公路相通；南東方向距離加丹加省省會盧本巴希(Lubumbashi)約130Km。銅金屬量562671噸、鈷金屬量65070噸；另外在礦區的深部獲取了資源量(3341)礦石量1595.01萬噸，銅金屬量157867噸、鈷金屬量35154噸。

2 地質方法

地表采用1/1000地質填圖，結合輕型山地工程探槽和淺井查明地層的含礦性、礦體的形態、產狀、規模、礦體分布情況；深部采用系統的機械巖心鉆探，了解礦體在深部的形態、產狀、規模、品位的變化情況。卡莫亞銅鈷礦區的出露的地層主是第四系(Q)及中元古界加丹加群的羅安組(R)、孔德龍古組(Ks)，其中羅安組上段和中段為主要含礦層位(表2-1)。

在詳細研究了贊比亞—剛果(金)銅礦帶地質演化并結合卡莫亞礦區的地質特征認為卡莫亞銅鈷礦床的成礦控制因素主要是三點：推覆體控礦、地層控礦和斷裂控礦。

(1)推覆體控礦

卡莫亞銅鈷礦區礦床的成礦活動是在推覆之前在推覆體根帶部位地區進行的。屬于一個來自異地的“飛來礦床”。

主推覆面嚴格限定了卡莫亞銅鈷礦床的形態、規模和空間位置，另外就是在區內各個礦體的礦體也是嚴格限定在推覆體被推移過程中所形成的各序次菱形碎塊中。

(2)地層控礦

地層控礦是本區最主要控礦因素之一。從表2-1中可以看出，礦山段R2為主要含礦層，而羅安組(R)原始沉積的白云巖、白云質粉砂巖、黑色碳質頁巖巖系在沉積之初就含有較高的銅鈷元素背景值，因此，這套地層是本區的礦源層。羅安組地層對成礦的控制作用主要體現在三個方面：①作為礦源層為成礦提供物質來源；②在構造的應力作用下，以其有利的巖性參與各種容礦構造的形成；③以其有利的巖性與流體發生不同程度的交代作用導致礦質的沉淀。

(3)構造控礦

構造對礦體的控制作用十分明顯，礦區的次級構造形成的斷裂構造發育，對成礦的影響作用有二：一是在礦源層內裂隙較發育，為含礦熱液的活動提供通道，有利于熱液對礦源層內礦質的充分萃取；二是含將含礦層內巖石破碎，使的巖石的活性更大，使得含礦熱液與活性巖石的接觸面積更大，有利于含礦熱液的沉淀，并為其提供容礦空間。同樣，在氧化富集階段，構造形成的裂隙為氧化富集階段含銅離子溶液的下滲提供通道，并為含礦離子溶液的沉淀提供容礦空間。

根據野外找礦經驗和綜合研究分析表明，在卡莫亞礦區和整個剛果(金)加丹加地區都可以用下述方法進行找礦。

(1)地層標志：卡莫亞銅鈷礦床產在一套特定的地層、特定的巖石中。地層就是加丹加群羅安組的礦山段(R2)。礦體是受隔擋層和含礦層聯合控制的，隔擋層主要是板巖類、片巖類巖石，含礦層主要是硅化結晶白云巖、含碳質白云巖、條帶狀硅化白云巖、條帶狀白云巖等活性較大的巖石。

表2-1 卡莫亞銅鈷礦區地層、礦化簡表

(2)構造標志：在卡莫亞礦區構造也作為重要的找礦標志，氧化型次生富集礦體一般都產出在斷裂帶附近。

(3)典型礦物標志：卡莫亞礦區的一些典型礦物也作為找礦標志。如綠色的孔雀石、桃紅色的鈷華和羥紅色的水鈷礦等都可作為找礦的標志礦物。在孔雀石發育的地方往往都能找到銅礦。另外，典型的變質蝕變礦物，如重結晶的白云石、滑石化、絹云母等等也都可以作為找礦的典型標志。

(4)植物標志：在卡莫亞礦區，受風化淋濾作用的影響，地表含銅含鈷礦物少見，但部分風化淋濾的S、Cu和Co元素以高豐度保留在地表壤土中，不利于常規植被的發育，因此，自然植被較稀疏的地方是值得重視的找礦地點。當地村民以“銅樹、鈷草”作為特定植物找礦標志，僅能參考之，效果不大。

(5)地形標志：卡莫亞礦區的銅鈷礦化一般與硅化等變質作用密切相關，巖石耐風化，因此正地形亦是較好的找礦標志。

(6)古采坑和民采標志：古采礦遺址和遺跡及現代民采采坑為重要的找礦標志。

(7)遙感信息找礦標志：卡莫亞礦區處于加丹加弧形成礦帶北部，在遙感圖片上表現一定的光譜異常。這些可以作為找礦標志參考。

(8)遙感信息找礦標志：卡莫亞礦區處于加丹加弧形成礦帶北部，在遙感圖片上表現一定的光譜異常。這些可以作為找礦標志參考。

3 地球化學方法

區內銅鈷資源開發由來已久，有歷史記載的采礦活動最早發生在1943-1946年；大規模系統地質勘查工作主要集中在20世紀80年代。

在GCM對坎博韋大型銅鈷礦床東段進行開發的同時，也對西段卡莫亞礦化富集區開展了地質找礦工作，通過地球化學勘查，圈定了異常強度不等的銅礦產找礦靶區，并圍繞異常區開展地表槽井探工程揭露、深部鉆探工程等，基本控制了卡莫亞南2、卡莫亞東2、卡莫亞中三個礦體的范圍。

4 地球物理方法

本區開展了1/10000地面高精度磁測、大功率激發極化法中梯測量和AMT音頻大地電磁測深(EH4)工作。里以0號勘探線EH4測深結果為代表對其反映的地質現象進行分析。根據EH4電阻率反演斷面圖，結合高精度磁測和大功率激電成果分析，對伊謙比0勘探線有如下認識：EH4異常特征與鉆孔揭示的地質現象較為吻合，EH4從電性上對淺變質沉積蓋層、深變質基底巖石有較好的區分，特別是較好地反映了基底的埋深及起伏形態，從而可以了解礦層的深度及產狀特征，為鉆孔設計和剖面間礦體的連接提供依據。

由于礦床為全隱伏的，故常規的地質找礦方法受到很大程度的限制。某些沉積型銅礦床常常與條帶狀含鐵建造(BIF)有關，要確定遠景區首先要確定條帶狀含鐵建造，其中高精度航空磁法和地面磁測一般為最有效的方法。基于這一認識，地面時間域電磁法得到了較為廣泛的推廣與應用，并屢屢奏效。1985年紐蒙特公司和CSR有限公司聯合承擔了風險勘探。在詳細的地面磁測的基礎上，利用固定和移動回線瞬變電磁測量進行局部掃面工作，圈出了與磁源相吻合的良導帶，鉆孔打到了礦化鐵巖。此后，進一步利用磁測垂向導數和模擬TEM測量進行鉆孔定位，直到打了28口金剛石鉆孔才第一次發現了有經濟意義的厚礦層，見到了32m厚、含Cu5.8%、Au3.28g/t的富礦。此后進一步的工作確定了奧斯本礦床的范圍。1988年BHP公司在歐內斯特亨利成礦區東部的褶皺帶利用TEM測量驗證了航空和地面磁異常，在50～70m厚的中生代沉積層之下發現了埃洛伊斯銅-金礦床。同樣，基于類似的找礦思路和方法組合，1991年西部礦業公司在成礦區東部褶皺帶東緣40～50m厚的沉積層之下找到了歐內斯特亨利銅-金礦床，這是澳大利亞自奧林匹克壩礦床發現以來最大的銅礦發現。近10年來，以高精度磁測和地面時間域電磁法為主的物探方法對該成礦區帶的找礦新發現起到了主導作用。

物探方法雖然總體來說是間接的找礦方法，但一旦確定了礦床的控礦因素，就有可能將物探信息轉化為直接的找礦信息，從而可以使物探方法起到戰略方法的作用，尤其在地表覆蓋的地區，需要深入研究大探測深度的物探方法的應用條件，使物探信息轉化為與找礦直接有關的信息。在砂巖型銅礦床的深部勘探過程中，瞬變電磁手段起著重要的作用。

5 鉆探

鉆探工程在深部找礦的工作中起著決定性的作用，能準確地了解礦體的范圍和特征。中色地科一期的詳查項目完成鉆探一萬余米，結合以往的勘探成果基本查明詳查區包括中、南Ⅱ和東Ⅱ等三個礦段，其中，中礦段位于礦區的中部，南Ⅱ礦段位于礦區的中南部、東Ⅱ礦段位于礦區的南部偏東。現分別對每個礦段的礦體地質特征敘述如下。

(1)中礦段礦體特征

中礦段位于礦區的中部，在地表有4個相對獨立的菱形碎塊組成，漂浮于R1或孔德龍古組地層內，其北端存在3個菱形碎塊，另外的一個菱形碎塊分布于中礦段的大部，中礦段北端的三個礦體已基本開采完畢。現將最大的菱形塊段內的礦體描述如下：

中礦段礦體是本次工作的重點區域，在前人工作基礎上，通過本次工作，使的該礦段的工作程度達到詳查，局部勘查控制程度達到勘探階段要求。

中礦段的礦體主要產出在加丹加群羅安組(ROAN)礦山段(R2)地層中，礦體主要分為3類，依次標號為C1、C2、C3(詳見表2-1)。

C1礦體位于常規含礦層內，C2礦體位于R2.3底部，C3礦體屬于氧化富集型礦體，位于菱形碎塊的邊緣。

C1礦體為一軸向為NNE向的平緩向斜，該向斜向北部發展有變寬的趨勢。礦體的兩端(C32號勘探線以南、C15號勘探線以北)在地表未出露。

C1號礦體以C20號勘探線分為南北部分，南側礦石類型以硫化礦為主，主要賦存在向斜的核部；北側礦石類型以氧化礦為主，硫化礦僅在局部出現。C2、C3號礦體礦石類型基本為氧化礦。

中礦段礦體的產狀、厚度、賦礦層位都比較穩定，嚴格限定在其所在的菱形碎塊內，礦體內部受破礦構造的影響較小，主要是菱形塊體邊部、底部的不平整斷裂局部造成地層、礦體缺失，如C28號勘探線ZKC2805、C40號勘探線ZKC4004-ZKC4006附近均存在小型斷裂，造成部分地層、礦體缺失。

(2)南Ⅱ礦段礦體特征

南Ⅱ礦段位于礦區的中南部，為一獨立的菱形地層碎塊。礦體主要分布在羅安組礦山段(R2)地層內。該礦體的賦存巖石巖性同中礦段，最主要的賦礦巖性段為常規含礦層位，另外R2.3底部及R2.2.2內也局部含礦，只是礦化相對更加集中，常規含礦層內的礦體占到本區礦體的絕大部分，其余層位的礦體礦量微乎其微。礦體主要分為3個，依次標號為S1、S2、S3(詳見表2-1)。

(3)礦區深部礦體特征

礦區深部礦體的分布范圍較大，廣泛分布于南Ⅱ礦段及中礦段的深部，為一厚大銅鈷礦體，發育在一套相對地表獨立的羅安組地層內。深部礦體主要是通過ZKC0307、KYA10、ZKC4008、ZKS0201、KYA164等5個鉆孔控制。礦體產狀較平緩，傾向南東，礦體自北西向南東的埋藏深度逐漸變大，自北西側的ZKC0307的257.63m到南東側KYA164的469.40m；自北西向南東，礦體的厚度也逐漸變大，自北西側的ZKC0307的17.45m到南東側KYA164的50.40m。礦石的平均品位銅為0.99%，鈷為0.220%。