瓦廟坡銅鐵礦綜合信息與地質找礦模型

張明禮 吳 昊 鄭月鵬 司建濤

瓦廟坡銅鐵礦綜合信息與地質找礦模型

張明禮1吳 昊1鄭月鵬2司建濤1

（1.河南省地質礦產勘查開發局第二地質礦產調查院，河南 鄭州 450001；2.武漢工程大學興發礦業學院，湖北 武漢 430074）

文章分析河南省瓦廟坡銅鐵礦的地質特征與成礦原因，運用多種方法和手段開展深部及外圍找礦；初步了解區內地層、構造等因素及其礦體成因；初步了解了銅（鐵）礦體分布、數量、形狀、規模、產狀和礦石品位特點。物探和化探各種工作之后，查明區內銅礦化體總量、規模、形狀和散布的特點。

銅礦；地質找礦；礦石地質特征；找礦標志；找礦方向

引言

瓦廟坡銅礦區地處河南濟源市西部，瓦廟坡銅礦區是中條山銅成礦區的東延地區，為成礦環境良好區域[1,2]，以往的地質研究已對該區的巖層、結構等做了探索與分析，對該區銅礦體地質特點也進行了相應的研究工作。但以往工作偏重于基礎地質研究，對于成礦規律的研究程度較低。另外，前人的工作僅對區內的含銅大理巖進行了調查，對區內的黑色片巖系以及瓦廟坡斷層的含礦性未做出評價[3,4]。銅礦屬于東部的中條山銅成礦帶，經歷過大規模的地質運動，也是成礦原因之一[5]，主要容礦、控礦構造有斷裂、皺褶及層間剝離斷層，礦體的形狀為層狀、透鏡狀[6]。根據瓦廟坡銅礦礦區地質特征和物化特征，建立找礦模型，礦床地質特征和地球物理異常特征高度概括擬合成找礦模型[7]。單一的找礦方法寸步難行，物化探等多種找礦方式相結合讓礦體更加精確地被找到[8]，銅礦隨著開發程度的加大，其貯藏深度逐漸加深，找礦難度也隨之增大。了解研究瓦廟坡銅礦的工程地質概況，對礦床的成礦理論和成礦原因有著詳細的了解[9]，收集土壤化學特征和地球物理特征數據，是找礦的重中之重。物理探測手段中的重磁勘查是比較常見的手段，在高精度數據指導下構建了一個三維找礦模型[10]，最后劃分找礦靶區，成功找到銅礦。

1 工程地質概況

1.1 區域地質

研究區處于華北地臺山西臺隆鐵山河，地質特征為拱褶斷束，屬于東部的晚太古代—早、中元古代“人”字形三叉裂谷的南東分支，區內出露齊全，發育特點是斷裂構造型，巖漿活動十分活躍；銅礦點分布廣泛，成礦條件比較優秀[11]。

中條山裂谷在平面上“人”字形特點分布，邊緣的西南分支控制著胡蓖型銅礦床、銅礦峪以及橫關嶺的散布，東南分支支配著瓦廟坡、洛家河、石板道、虎嶺、小溝等銅礦床（點）的散布（見圖1）。

1.第三系、第四采；2.中生界、古生界；3.長城彩；4.元古界西陽河群；5.元古界中條群；6.太古界鋒縣群、林山聯；7.中太古界涼水雜巖；8.線性構造；9.環形影依；10.銅礦床；11.銅礦點；12.鋼鎳礦點；13.研究區范圍。

1.2 研究區地質特征

研究區位于西坪向斜褶皺之北翼，區內出露地層主要為古元古界銀魚溝群一套中淺變質巖系，區內褶皺復雜，斷裂構造相對簡單（圖2），巖漿活動多，銅礦點較多，提供了有利的成礦條件。

（1）地層。

區內出露地層包括古元古界銀魚溝群中幸福園組和赤山溝組兩個組、新太古界登封巖群、古生界寒武系及第四系、中元古界汝陽群等。新太古界登封巖群（ARDf）主要散布在勘查區的東北部和西南角。古元古界銀魚溝群的幸福園組（Pt1x）散布在勘查區的中東部和西南部。古元古界銀魚溝群的赤山溝組（Pt1c）地層為區內的最主要含銅巖系，廣泛出露于勘查區內。中元古界汝陽群的云夢山組（Pt2ry）地處勘查區的東北部、東部和東南部，其他地方偶爾有零星出露。寒武系（∈）位于勘查區東部、東南部，由濱海—淺海相沉積的碎屑巖和碳酸鹽巖兩類巖石組成。第四系（Q）零星分布在山間盆地、溝谷、河灘之中，為一套沙土及砂礫石堆積。

（2）巖漿活動。

大量的巖漿活動在區內出現，具有多期次、多旋回的特點。巖漿活動形式有多種，不僅包括巖漿侵入類型，還包括火山噴發類型。

（3）巖漿巖。

中條期中—基性閃長巖是區域內出露最多的巖漿巖，巖體大部分位于上段地層、瓦廟坡斷層帶的兩側和赤山溝組中段。巖體多呈規模不大的巖床、巖脈、巖株狀產出，一般均為順層侵入，局部斜切巖層。巖石一般顏色為暗綠至灰綠色，結構是中粒結構，構造是塊狀構造。角閃石與斜長石為主要礦物成分，綠泥石化和碳酸鹽化等蝕變會不同程度地出現在巖體上。巖體邊緣會片理化，多變質大都是斜長角閃片巖，黑云角閃片巖，綠泥片巖等，與圍巖界線模糊。總之，區內巖漿活動關乎成礦作用，據區域地質資料顯示，巖漿來自于上地幔，富含Cu質的巖漿該區成礦作用具有較為重要的意義。

（4）構造。

研究區內構造復雜，且多期構造相互疊加。褶皺和斷層是主要構造形態，總體構造線是西北—東南和近東西向。主要有溶溝同斜褶皺組、黃石鋪復式倒轉背斜、西坪向斜這幾個褶皺，區內的規模比較大的兩個斷層分別是瓦廟坡斷層和天臺山北部的正斷層。

（5）變質作用及圍巖蝕變作用。

區域變質作用大肆侵襲了勘查區，局部動力變質作用很明顯，強烈的蝕變作用覆蓋了大部分的賦礦圍巖。黑云母化、硅化、碳酸鹽化、孔雀石化、綠簾石化和綠泥石化是圍巖蝕變研究區大部分蝕變類型。尚有少量的絹云母化、鈉長石化、鉀長石化、蛇紋石化等蝕變類型。

圖2 研究區地質簡圖

1.3 研究區礦床特征

（1）礦化帶特征。

本次8條銅及銅鐵礦帶在研究區內被發現（見圖2），分別為M1、M2、M4、M5、M6、M8、M10、M11，除M6為銅鐵礦化帶外，其余7條均為銅礦化帶。M4礦化帶是區內規模最大的礦化帶，礦脈北西起黃石鋪，南東至古涼坪一帶，礦化帶在走向和傾向上變化較大，其總體走向為北西—南東向，傾向一般在255°～265°間變化。礦脈具有層控與構控雙重控礦特征，從地層上看，其賦存于Pt1c1地層；從構造上看，賦存于黃石鋪復式平臥倒轉背斜西側正常翼，以Pt1x為底板，Pt1c2為頂板的構造滑脫帶內。根據礦化特征，在該礦化帶內圈出M4-1礦體。

（2）礦體特征。

根據工程揭露情況本區內共圈出七個銅礦體，一個銅鐵礦體，分別為M4-1、M11-1、M6、M8-1、M10-1、M1-1、M5-1、M2-1，其中M6為銅鐵共生礦體。

M4-1銅礦體形狀為層狀和透鏡狀，走向上的特點為尖滅再現，沿傾向的特征是分支復合、波狀彎曲。

礦體厚度最大值5.64 m，最小值0.30 m，平均值為2.28 m。厚度變化的規律是：地表在走向上自南向北有膨大、收縮、再膨大、再收縮的特點（圖3）。

圖3 M4-1礦體地表沿走向品位厚度曲線圖

該礦體內銅礦化較均勻，單工程銅品位一般在0.20%～0.66%之間，最高品位1.32%，平均品位0.43%，單工程礦體變化系數為48%。礦體品位與厚度的相互關系無規律可循。

（3）礦石物質成分。

通過野外觀察和室內鑒定，確定了銅礦石物質成分，原生帶礦石金屬礦物有：黃銅礦、黃鐵礦以及磁鐵礦等，氧化帶礦石金屬礦物有褐鐵礦、藍銅礦、孔雀石等；脈石礦物有：黑云母、方解石、石英等。黃銅礦（CuFeS2）：在原生礦中多呈集合體形態，粒徑為0.05 mm～6.0 mm，有多種賦存形式。黃鐵礦普遍產于區內所有礦體中，與黃銅礦緊密伴生或共生，銅鐵礦石的物質成分與銅礦石相近。

（4）礦石化學成分。

銅礦石中主要元素Cu礦床的平均品位為0.42%、最高1.99%、最低0.20%，SiO2含量普遍偏低，Fe2O3普遍偏高，說明富含鐵質，不同的礦石類型其化學成分差異懸殊大，礦石物質較成分簡單，伴生有益組分。

（5）礦石類型。

依據礦石的物質成分及礦化類型可以分為：含銅大理巖型、黑色片巖型、含銅石英脈型、角閃巖型、含銅磁鐵黑色片巖型等五種，其中含銅大理巖型又可以分為大理巖和白云石大理巖兩種類型。

（6）礦體圍巖。

區內礦體的頂底板巖性主要為片巖類、基性巖類和大理巖類，不同的礦體其圍巖不盡相同。M1-1與M4-1兩個礦體的主要含礦圍巖大致相同，頂底板是黑色片巖類。

（7）礦體夾石。

區內含有夾石的礦體主要為M4-1，一般只有一個夾層，局部有兩層，夾石厚度一般在2 m～5 m之間；夾石呈透鏡狀，相鄰工程一般不重復出現。夾石巖性經檢測，主要的巖性是黑云片巖、斜長角閃巖和斜長角閃片巖等，銅含量一般在0.05%～0.19%之間。夾石與礦體分界清晰，剔除工作易進行。總之，經判斷礦體內部結構類型較簡單。

（8）礦床成因。

根據區內各礦體地質特征，綜合巖石化探資料，筆者認為主要成礦物質銅來源于變基性火山巖，部分來源于赤山溝組地層。在構造運動和巖漿活動的作用下，再加上熱驅動，不同性質的含礦流體在滑脫帶內四處流動，萃取礦體圍巖中的礦質成分，在較好的物化條件下，以充填交代方式的沉淀，然后富集成礦。瓦廟坡銅礦床為混合熱液交代型銅礦床。

（9）找礦標志。

研究區內礦化帶的產出部位規律性很強，找礦標志有以下六個方面。①肉紅色大理巖標志：肉紅色大理巖廣泛遍布在區內礦化帶。②中基性巖體與大理巖的接觸帶周圍產出了所有的礦化帶內所有礦體。③層褶皺標志：斷層褶皺與區內M1、M2、M4、M11、M5等主要礦化帶關系密切。④化探異常標志：水系、土壤化探異常與所有礦化帶吻合。⑤雀石化，藍銅礦化、褐鐵礦化標志：多數礦化帶地表可見這三種礦化標志的一種或數種同時存在的現象。⑥區內銅鐵礦化的重要層位是赤山溝組下段的黑色巖系，也是尋找混合熱液交代型銅礦床的有利層位。

（10）控制地礦因素。

構造、地層和火山巖為區內主要礦化帶受控因素。區內礦化體多賦存于古元古界銀魚溝群的赤山溝組下段，是大規模的海相火山噴發的火山巖沉積變質形成的。火山噴發產生的中基性巖漿，富含Cu質，是成礦物質的重要來源。區內各礦化帶都被斷裂或者褶皺所控制，區內主要礦化帶還受剝離斷層的控制。斷裂、褶皺和剝離斷層都是重要的控礦因素。控制成礦的是中基性巖體。

2 土壤化學特征

2.1 單元素異常

本次工作共圈出Au、Ag、Cu、Pb、Zn、As、Co單元素異常92個（見表1），以Cu元素異常為主，形成8個Ⅰ級異常、8個Ⅱ級異常、4個Ⅲ級異常。

表1 瓦廟坡土壤剖面測量各元素異常統計表

2.2 綜合異常

綜合異常特征分為本次工作共圈定綜合異常和以往工作圈定的綜合異常。本次工作共圈定綜合異常11個，異常特征見表2。在這11個綜合異常中以原山溝2-乙3Cu Ag Zn Au、瓦廟坡8-丙Cu Ag Au和瓦廟坡10-乙3Cu Ag Pb As Au等綜合異常的規模、形態和元素套合情況較好。

表2 瓦廟坡礦區土壤剖面測量綜合異常特征一覽表

原山溝2-乙3 Cu Ag Zn Au綜合異常的地理位置是研究區赤山溝一帶，異常呈近半圓狀（見圖4），異常元素組合Cu、Ag、Zn、Au，主要異常元素為Cu，伴生異常元素Ag、Zn、Au。Cu、Ag、Zn元素異常套合較好，經實地查證，地表未見礦化現象和蝕變現象，推測該異常是中基性巖體導致的。

圖4 原山溝2-乙3Cu Ag Zn Au綜合異常剖析圖

3 地球物理特征

通過本次物探綜合工作，大致查明勘查區內巖（礦）石的物性特征，本區巖（礦）石的磁性、電性的參數及其變化規律已經基本被摸清；圈定了八個規模較大的負磁異常帶和正、負磁異常帶，在M1、M3、M6異常帶內發現了磁鐵礦（化）點，在M2、M4、M5、M7、M8負磁異常帶發現了銅礦（化）點；地面磁異常基本反映了勘查區內地層和構造形跡，激電測深則基本反映了地下深部含銅巖系的規模以及地下空間的分布形態，結合本區地質特征，并與已知礦脈類比，推測了其他地段含銅巖系（或銅礦化帶）的可能存在位置和已知礦脈的延伸狀態；基本查明了磁異常、激電異常與銅、鐵礦（化）的關系，認為區內“強負、低磁場”和“中阻、高極化”的異常特征，是含銅巖系和中基性巖體的反映，區內“強正、負磁異常”是磁鐵礦（化）的反映。

圖5為60線與M4礦脈第14勘探線地質——物探綜合剖面圖，通過看圖中可發現，對應于銅礦（化）體和含銅巖系地層延伸方向上，ΔT磁場表現為負磁異常，其特點是梯度變化大，激電測深法中，視電阻率參數表現為相對中阻異常，視極化率參數則表現為明顯高的極化率異常。

4 結論

區內礦體主要成礦物質銅來源于變基性火山巖，部分來源于赤山溝組地層，主要構造是斷層和褶皺，總體構造線大致為西北—東南走向和近東西走向。銅礦床是與火山、次火山巖有關的混合熱液交代型銅礦床。賦礦圍巖普遍遭受強烈蝕變作用。黑云母化、硅化、孔雀石化、碳酸鹽化、綠泥石化是研究區大部分蝕變類型。M4是研究區最大規模的銅礦化帶，M11次之。

土壤化學異常特征：以Cu元素異常為主，Cu和Ag異常套合好，伴生元素Ag、Pb、Zn等；地球物理特征：銅礦位于M2、M4、M5、M7、M8負磁異常帶。

瓦廟坡銅礦的礦床特征，地球物理特征和土壤化學特征構建了找礦模型，含礦巖石，賦礦圍巖，蝕變類型和土壤化學特征是主要的找礦要素。其他要素也對找礦工作起了輔助作用。根據各種綜合信息主要劃分了M4和M11兩個主要礦體靶區。

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Comprehensive Information and Geological Prospecting Model of Copper and Iron Ore in Wamiaopo

This paper analyzes the geological characteristics and metallogenic causes of Wamiaopo copper iron ore deposit in Henan Province, and uses various methods and means to carry out deep and peripheral prospecting; the strata, structure and other factors in the area and the genesis of the ore body are preliminary understanding; the distribution, quantity, shape, scale, occurrence and ore grade characteristics of copper (iron) ore bodies are preliminarily understood. After all kinds of geophysical and geochemical exploration, the characteristics of the total amount, scale, shape and distribution of copper mineralized bodies in the area are found out.

copper ore; geological prospecting; ore geological characteristics; prospecting indicators; prospecting direction

P61; P62

A

1008-1151(2022)11-0036-05

2022-08-16

豫國土資發〔2013〕7 號。

張明禮（1982－），男，河南省地質礦產勘查開發局第二地質礦產調查院工程師，從事固體礦產勘查及區域資源評價工作；司建濤（1981－），男，河南省地質礦產勘查開發局第二地質礦產調查院高級工程師，碩士，從事固體礦產勘查工作。

吳昊（1991－），男，河南省地質礦產勘查開發局第二地質礦產調查院助理工程師，從事采礦工程工作。