甘肅省景泰縣豬嘴啞巴銅礦床地質特征及找礦前景分析

陳江源， 江民忠， 段晨宇， 牛家驥，黃 亮， 孫棟華

(1.核工業航測遙感中心，石家莊 050002； 2.中核集團 鈾資源地球物理勘查技術中心重點實驗室，石家莊 050002)

0 引言

北祁連東段塞浦路斯型銅礦以老虎山一帶的銅礦床為典型代表，豬嘴啞巴銅礦床位于甘肅省景泰縣西側老虎山一帶，同時處在河西走廊多金屬成礦帶的東部，分布多個銅礦床、礦點及礦化點。前人對該礦區地質、地球化學特征及成礦作用等進行了大量研究[1-3]，確定了老虎山蛇綠巖特征及其形成環境；研究了礦區蛇綠巖的地質地球化學特征；分析認為該礦床為典型的火山成因塊狀硫化物礦床(VMS)，是整個祁連山地區，尤其是在肅南九個泉、石居里等地區最主要銅礦尋礦找類型?；诖?，筆者從野外地質調查、室內分析的角度，在分析豬嘴啞巴銅礦區域地質背景、礦床地質特征的基礎上，總結區域銅找礦標志，分析銅找礦前景。

1 區域地質背景

礦床大地構造位置位于秦祁昆造山系東部，錄屬Ⅲ級構造單元走廊弧后盆地內[4](圖1)。區域上地層發育，巖漿巖類型較多，地質構造復雜。

區域地層巖性有中—上奧陶統(O2-3)灰綠色為主的安山凝灰巖，英安凝灰巖、安山玢巖、玄武巖、流紋英安凝灰巖，硅質巖、板巖、灰巖及細砂巖、千枚巖；下志留統(S1)安山質泥灰巖、變質泥灰質礫巖夾變質砂巖、灰巖及大理巖透鏡體、黑色板巖、淺灰色硬砂巖、黑色砂質板巖、細砂巖及砂質灰巖等，局部為中性及中基性火山熔巖；下二疊統(P1)灰綠色砂巖、細砂巖、泥巖夾炭質頁巖[5](圖2)。

區域斷裂構造較為發育，整體以北西西向展布為特征，次為北東向，區內斷裂構造控制著銅礦床、礦點的分布。

圖1 大地構造位置圖Fig.1 The map of the geotectonic location

圖2 區域地質簡圖Fig.2 Regional generalized geological map

區域上加里東期巖漿巖具有明顯地活動，中性、中酸性侵入巖的巖石類型有石英閃長巖、花崗閃長巖，呈巖株狀或巖墻狀侵入于志留系地層中；基性侵入巖僅見輝長巖，呈巖墻狀侵入于奧陶系地層中；超基性侵入巖的巖石類型有二輝橄欖巖、橄欖單輝巖，呈透鏡狀侵入于奧陶系地層中。局部地區分布有輝綠巖脈。

2 礦區地質特征

2.1 地層

礦區出露地層為中-上奧陶統(圖3(a)，屬老虎山中-上奧陶統海底火山噴發-碎屑巖沉積建造，構成一連續由熔巖-凝灰巖-正常沉積巖組成的噴發沉積建造系列，分異不明顯。巖性主要有灰綠色的安山凝灰巖、英安凝灰巖、安山玢巖、硅質巖、板巖、灰巖及細砂巖、千枚巖。

圖3 豬嘴啞巴銅礦綜合信息顯示圖Fig.3 Comprehensive information display chart of the Zhuzuiyaba copper(a)遙感影像圖；(b)航磁△T剖面平面圖；(c)航磁△T剩余異常剖面平面圖；(d)航放總計數率等值線平面圖；(e)地質圖；(f)航放F參數等值線平面圖

2.2 構造

礦區構造以斷裂為主，受區域北西西向斷裂影響，礦區發育一組北西西向斷層，產狀較陡，形成一寬約4 m的斷層破碎帶。該破碎帶內充填有輝綠巖脈，可見硅化、黃鉀鐵礬化和褐鐵礦化，嚴格控制了區內銅、鋅和金礦化的分布及規模。豬嘴啞巴銅礦就位于蛇綠巖帶上部熔巖中。

礦區范圍內基性火山巖中礦化點和礦化較多，如衛昌溝、銅硐溝、野羊坡等都不同程度的見有孔雀石化、鐵帽、硅化和綠泥石化，沿破碎帶分布在基性熔巖中。

2.3 巖漿巖

礦區出露的中基性熔巖長夾有淺海相沉積薄層，透鏡體。局部地段交錯互層，并且平行整合連續；基性熔巖具有明顯的枕狀構造，長軸50 cm～70 cm，短軸30 cm～50 cm，底面平整，頂面為扁圓形，內部致密，邊部具有杏仁構造。局部地段夾有碧玉巖條帶或不規則體,并且礦區兩側出露煌斑巖脈，中基性熔巖具有鈉長石及綠巖化現象，礦區巖石均屬細碧角斑巖系[4]。

圖4 礦區地質簡圖[6]Fig.4 Generalized geological map of mining area

2.4 礦體特征

礦區發現13個工業礦體，除1、2號礦體出露地表外，其余均為隱伏于地下300 m～500 m深度的盲礦體，位于細碧巖的頂部(圖4)。礦體含礦層位為蛇綠巖套中的細碧巖，具有角礫巖化、綠泥石化、黃鐵礦化和鐵染現象，地表可見鐵冒。礦體形態為似層狀、透鏡狀，規模較小，長數米不等，最長可達96 m，厚一般數十厘米到數米不等，最后可達19 m，沿走向和傾向變化較大。礦體產狀與地層基本一致，走向340°～350°，傾向南西，傾角為70°～80°。在含礦層位中礦體成群出現，向北傾伏，傾伏角為42°[6]。礦體圍巖蝕變不發育，僅局部地方表現為綠泥石化強烈，通常蝕變在礦體下盤出現幾十公分厚的綠泥石片巖，呈黑綠色，帶油脂光澤。且碳酸鹽化發育，交織呈網脈狀[7]。

3 地球物理、地球化學和遙感影像特征

3.1 地球物理特征

在航磁△T剖面平面圖(圖3(b))上，礦區為典型的正負跳躍變化、雜亂的火山巖地層航磁特征。北部的負磁異常為下志留統馬營溝群的反映；南部的負磁異常為火山碎屑巖的反映；中部的跳躍變化的磁場區為基性火山巖、超基性巖、輝長巖、輝綠巖和石英閃長巖的反映，已知的礦床(點)均位于該區。在航磁△T剩余異常剖面圖(圖3(c))上，礦床上方具有明顯的剩余磁異常。在航放總計數率等值線平面圖(圖3(d))上，航放特征表現為高磁低放。中部基性火山巖、超基性巖、輝長巖和輝綠巖表現為低場特征，總計數率值為600 cps～1 100 cps。礦床位于低場向偏高場變化的過渡部位。在航放F參數等值線平面圖(圖3(f))上，在礦床附近出現明顯的波動升高的尖峰異常。

3.2 地球化學特征

沿衛昌溝銅礦點到豬嘴啞巴銅礦床一線的北東斷裂附近，已發現化探異常區帶，其中Cu、Au、As、Cr、Co、Ag等元素最高值及平均值較高，異常形態多樣，面積較大。可見，礦區范圍內成礦元素濃度高、組合復雜，有望發現進一步發現銅、金及多金屬礦產。

3.3 遙感影像特征

在遙感影像圖(圖3(a))上呈灰褐色，灰紫色色調，影紋呈北北西向平行的粗條狀，礦區東部局部地段呈現短粗雜亂影紋特征。

4 物化探方法應用

2015年本單位在該礦床周邊分布的幾處航磁異常開展過三級查證工作，結果表明老虎山地區具有較好的銅及多金屬找礦潛力。C-2015-0469號航磁異常位于中堡—老虎山隆起北緣，區內出露地層為中—上奧陶統(O2-3)，見圖3(e)，實地觀察異常區巖性主要為安山玢巖、構造角礫巖，局部見少量硅質巖，巖層總體呈北西西向展布。

4.1 地面高精度測法測量

從地面磁測ΔT剖面、等值線平面圖(圖5)可以看出，在5條測線上均有不同程度的異常反映，以鋸齒狀跳躍變化為特征，幅值在200 nT～1 100 nT之間。異常中心位于L3線中段，峰值為946.1 nT，與之對應的航磁L17790線異常峰值為107.0 nT，兩者相差839.1 nT；在L2、L4線中部一帶也有較強的異常反映，L4線反映最為明顯，梯度陡，幅值最高大于1 200 nT，峰值為1 131.4 nT，為全區最高。向兩側(L1線及L5線)ΔT異常值均降低，異常均表現為跳躍變化的特征。從圖4看，該區背景磁場為平緩波動的負磁場(磁異常值在-200 nT ～80 nT之間)，中部疊加劇烈變化的強磁異常(120 nT ～1 000 nT)，表現為北西向展布的不規則橢圓狀強磁異常帶，長軸長約400 m，短軸長在200 m～300 m之間。

圖5 異常區地面磁測ΔT剖面和等值線平面圖Fig.5 Profile and contour map of anomalous area magnetic delta T

4.2 土壤地球化學測量

異常區開展土壤地球化學剖面測量1條，各元素含量統計結果見表1，經對比分析，該異常區Fe、Cu、Ni、Mn元素平均含量均大于區域背景含量，且遠大于參考平均值，表現為高背景的地球化學特征。As、Zn元素平均含量接近區域背景含量，稍大于參考平均值，表現為偏高背景的地球化學特征。而Ag、Mo、W、Sb、Pb、Au元素平均含量接近區域背景含量，表現為低或偏低背景的地球化學特征。

從地質物化探綜合測量剖面(圖5)中可以看出：Cu、Ni、Mn元素分異性大，局部出現明顯異常，局部套合較好，這三種元素在異常南段平距240 m～440 m處存在異常富集。其中，測線上平距440 m處Mn元素含量較高，異常在多點上有反應，寬約120 m。在測線南北兩端Au、Fe、As、Sb、Mo、W等元素均有異常增高顯示。地質剖面測量結果顯示，Fe、As、Au、Cu元素化探異常及含量高值區對應安山玢巖與構造角礫巖接觸部位，蝕變現象有褐鐵礦ω(Au)/10-9,ω(Fe)/10-2,其余為10-6參考值：北祁連山造山帶地球化學參數化、綠泥石化。

表1 航磁異?；酵寥婪治鲈靥卣髦到y計表[8]

通過地面磁測、土壤分析結果及地質剖面綜合對比分析可以看出：這些異常分布在安山玢巖出露一帶及安山玢巖與構造角礫巖接觸一帶，如平距0 m～160 m段、280 m～480 m段，為一套火山噴出巖，表明異常與火山熱液作用密切相關，這些區段是Fe、Cu、Pb、Zn、Ni、Mn等金屬礦化有利部位。

4.3 異常2.5D反演

以地面巖石實測磁化率最高值代入初始模型，經正演計算其產生異常最高為300 nT，地面實測異常最高值為1 130 nT，兩者存在800 nT的殘余異常，引起這么高的磁異常，表明異常為下伏具有一定埋深的磁性體引起，根據異常區的磁性特征結合周邊巖石磁化率特征，對該異常地面磁測L3線剖面進行了反演(圖6)，反演選用地磁剖面數據，剖面長為1 200 m，剖面方位角為0°。IGRF地磁場強度為53 962.67 nT，磁傾角為56.0°、磁偏角為-2.2°，模型近、遠端距離均為200 m。反演結果表明：在平距560 m ～640 m段的尖峰異常由2號強磁性體引起，其磁化強度為20 000×10-3A/m，直立產出，頂深約55 m，下延100 m尖滅；在平距320 m～380 m段的異常對應1號磁性體，其磁化強度為5 000×10-3A/m，直立產出，頂深約45 m，下延為50 m尖滅；在平距900 m ～1 000 m段的異常對應4號強磁性體，磁化強度為1 5 000×10-3A/m，南傾70°，頂深約80 m，下延約70 m尖滅。此外，在平距720 m～800 m段的雙峰異常對應3號強磁性體，其磁化強度為 10 000×10-3A/m，南傾50°，頂深約65 m，延伸約50 m尖滅。綜合分析認為該異常磁場強度高值地段為磁性體的反映。

4.4 異常評價及結論

從查證結果可以看出，無論是磁異?；蛲寥阑疆惓＞植荚诎采界銕r及構造破碎帶邊緣，特別在蝕變強烈地段異常更為突出，巖石具有較強磁性，Fe、Cu、Ni等元素異常突出，表明在該地段構造、熱液活動強烈，為這些金屬元素成礦提供物源及熱源。該異常具有火山熱液型Cu、Fe等多金屬礦的成礦條件，值得進一步工作。本次圈定了一處找礦有利地段，該帶長約200 m，寬約500 m(圖7)。

該異常區及周邊現無開采的礦產，據了解目前暫無礦權登記。該異常規模一般，但礦化蝕變明顯、化探異常突出，局部見銅礦化，且與周邊分布的火山熱液型銅礦具有相似地質背景及異常特征，可以開展相關物化探測量及適量槽探工程，不排除可以擴大異?；虻V化規模的可能性。

圖6 異常區L3線地質物化探綜合測量剖面圖Fig.6 Profile map of integrated geological and geochemical survey of L3 line in anomalous area

5 找礦前景分析

經過對前人資料的綜合分析，結合在礦區及周邊進行的航磁測量和異常查證工作成果，及前人對區域上同類型礦床的認識，總結了尋找VMS型銅礦(含鋅、金)的找礦標志(表2)。研究總結出如下幾大找礦有利地段，編號分別為T-1、T-2、T-3、T-4和 T-5(圖9)。

1)T-1和T-2號找礦有利地段位于臥龍溝-馬槽溝一帶，分別分布有甘C-2013-0462、0465兩個和甘C-2013-0460、0463、0468、0474四個航磁局部異常。異常以疊加在近東西向正磁異常帶上的二次低緩異常為特征。T-1號找礦有利地段局部地段被第四系覆蓋，地球化學異常不明顯，只有Ag元素有異常顯示；T-2號找礦有利地段則位于多元素組合地球化學異常帶內，以尋找銅及多金屬礦為重點。

2)T-3號找礦有利地段位于衛昌溝以北，分布甘C-2013-0473、0475、0478、0479、0482、0483六個航磁局部異常和一個已知銅礦點。該區處于下述近東西向多元素組合地球化學異常帶中段，以尋找銅多金屬礦為重點。

3)T-4號找礦有利地段位于石羊溝以北，分布甘C-2013-0469、0493、0494、0477四個航磁局部異常和一個已知銅礦點，其中甘C-2013-0326與鎂鐵質-超鎂鐵質超基性巖有關。該區處于下述近東西向多元素組合地球化學異常帶東段，以尋找銅、鐵、金及多金屬礦為重點。

圖8 航磁異常區地面物化探測量綜合成果圖Fig.8 Comprehensive map of ground physical and chemical exploration survey in the magnetic anomaly area

圖9 老虎山地區銅礦找礦前景區Fig.9 Prospect area for prospecting of Cu ores in Laohu mountain

4)T-5號找礦有利地段位于山莊子以南，分布甘C-2013-0489航磁局部異常一個。該區包括下述的Cu、Co、Zn、Mn、Ti、Sb、Au和Fe等元素綜合地球化學異常區，其中Au元素異常面積較大。

表2 VMS型銅礦找礦標志一覽表

因此，該區以尋找銅、金及多金屬礦為重點。

找礦有利地段位于老虎山一帶，呈近東西向展布，從南向北、從西向東依次出露中-晚奧陶世中基性火山巖、超基性巖、輝長巖和石英閃長巖。近東西向斷裂基本控制了區內火山巖地層的展布及超基性巖和中性巖的侵入。

找礦有利地段內可見套合較好的多元素組合地球化學異常，在中部有一近東西向展布的 Cu、Co、Zn、Mn、Ti、V、Ni、Cr和Fe等元素綜合地球化學異常帶，在南部有一團塊狀Cu、Co、Zn、Mn、Ti、Sb、Au和Fe等元素綜合地球化學異常異常區。某航磁異常土壤取樣分析結果顯示Fe、Cu元素含量較高，最大值分別達24.66×10-2、183×10-6。

分布3片大面積的成礦有利度高值區，與近東西向展布的 Cu、Co、Zn、Mn、Ti、V、Ni、Cr和Fe等元素綜合地球化學異常帶對應較好，其余地段零星分布片狀、條帶狀成礦有利度高值區[9]。

由此可見，這5處地段具有較大的銅及多金屬礦找礦前景。

6 結論

1)利用地質、磁法及化探綜合查證方法，能快速圈定磁和化探異常，可為開展進一步工作提供指示作用。

2)利用2.5D人機交互反演方法可大致了解引起異常的磁性體的性質及其空間展布特征，可為下一步淺井或鉆探等工作提供借鑒。

3)結合礦床地質特征，選編了眾多的航磁局部異常，發現多元素組合地球化學異常帶，分布3片大面積的成礦有利度高值區。

4)結合礦床的地球物理、地球化學等特征及異常查證結果，總結找礦標志，在老虎山一帶圈定了5處找礦有利地段，可作為重點工作區。

致謝

在野外地質調查工作及室內綜合分析過程中，得到核工業地質局劉廣傳監理和核工業航測遙感中心航空物探勘查院常樹帥、汪院志等領導同事的大力幫助，并提出了寶貴的修改意見，在此致以衷心的感謝!

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