综合物化探方法在滇南勐腊南坡铜矿找矿勘查中的应用

谢天宇 何浪涛 杨金富 余璨

摘要：文章结合区域成矿地质背景，以勐腊县南坡铜矿床地质勘查成果资料为依据，通过对矿床铜矿石进行主量元素、微量元素、稀土元素及土壤地球化学特征进行测定，并对矿区矿/岩石地球物理特征及激电中梯进行分析，结合矿区成矿地质条件及矿床地质特征，发现：①矿石与围岩主量元素基本一致，微量元素（除Ba、Zr、Hf）则于矿体中呈现不同程度富集，稀土元素表现为负Eu异常-δCe无明显异常-轻稀土富集型，均表明成矿物质主要源自围岩地层，外来热液流体改造作用微弱，与矿化/体严格受地层控制的地质事实吻合；②土壤地球化学元素中，Ag、As、Pb相对富集，Ag与Cu套合性最高，与矿床成因关系密切；③硫化铜矿石显示高极化、中电阻率特征，与围岩低极化率特征差异显著；④根据物化探异常的分布位置及展布形态，结合矿区地质实际，确定综1异常及综2异常具有较好的找矿潜力，圈定矿区北延为找矿前景区。

Abstract： This paper discussed the characteristics of major element， trace element， rare earth elements and geochemical characteristics of soils through the summary of the regional geological background and geological exploration results. In addition， the author identified the geophysical characteristics of ore/rock and induced-current middle-gradient. Combined with the research of ore-forming geological conditions and geological characteristics of deposit， the results showed that： ①The major elements of ore and surrounding rock were basically identical， but the value of trace elements（except the Ba， Zr and Hf） with different degrees. In addition， the rare earth elements was characterized with Eu anomaly， while the δCe has less obvious anomaly-LREE rich type. These geochemical features indicated that the ore forming material source was mainly adjacent rocks stratum， which has the weak transformation effect of hydrothermal fluid. This phenomenon showed the consistency of the geological condition that the mineralization/orebody have been controlled by stratum. ②The study of soil geochemical showed the enrichment of silver， arsenic and lead. The silver and copper have the best registration which exhibited a closely relationship for the genesis of deposit. ③The copper sulphide ore has characterized with the high polarizability and middle resistivity which is obviously different from the resistivity feature of surrounding rock. ④The exploration prospect region was proposed according to the distribution location and the spatial form of geophysical and geochemical anomaly， geological situation of mining area. The author holds that the No.1 comprehensive anomaly and No.2 comprehensive anomaly have the better prospecting potential.

关键词：铜矿；地球化学；激电中梯；南坡；滇南

Key words： copper deposit；geochemical；induced-current middle-gradient；Nanpo；Southern Yunnan

中图分类号：P616. 3 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）01-0105-04

0 引言

南坡铜矿位于滇南西双版纳州勐腊县的东南部，东南与老挝接壤，而西南则以澜沧江为界与缅甸毗邻，地处特提斯与环太平洋两大巨型构造域的结合带[1，2]。受印度板块、太平洋板块及欧亚板块相互作用的影响，区域出露地层齐全，褶皱构造及断裂构造发育且多具有继承性和多期性，其深/大断裂严格控制着全区构造格局，是铜、铁、铅锌等矿产的有利成矿地段。此外，区内中、新生代岩浆活动强烈，为区内铜矿化的继承性成矿提供了部分成矿物质，南坡矿床既是位于兰坪-思茅盆地南部的典型砂岩型铜矿之一[3]。

针对南坡矿床的研究工作很少，目前对其成因的说法可总结为以下几种：吕晓宏认为南坡铜矿石是在沉积铜矿的基础上由地下水作用的富矿作用形成的，属沉积-改造-叠加型矿床[4]；范昆琨则将矿床成矿划分为风化沉积、成岩成矿及改造富集三个阶段，提出南坡铜矿为沉积-成岩-改造型矿床[5]；肖彬则认为南坡矿床为浅-深水湖相环境中的沉积-成岩叠加构造富矿成因矿床[6]；李峰则提出南坡铜矿的成矿与中-低温热水活动密切相关，为热水沉积-成岩性成因矿床[7-9]。文章通过系统取样分析鉴定，对矿床岩石地球化学特征进行研究，确定成岩成矿构造环境，并通过微量元素地球化学分析，为成矿物质示踪、矿化分带提供依据，结合激电试验测量，按照物质来源-成矿环境-控矿因素-找矿标志总结矿床成矿规律，为矿床下一步找矿勘探工作提供科学指导。

1 矿床地质概况

南坡铜矿位于“三江”成矿带上的兰坪-思茅中生代盆地的南部，为“三江“成矿带上的重要构造单元之一，区域内断裂构造异常发育，具有密度大、规模大及切割深的显著特征，严格控制着区域构造的演化及岩浆-火山作用和成矿作用，其构造交汇部位为寻找隐伏矿床的有利地段，既是南坡铜矿大地构造位置属兰坪-思茅褶皱系之景谷-勐腊褶皱的东南端。矿区主要出露中生界白垩系上统曼宽河组（K2m）、下第三系古新统勐野井组（E1m）及第四系，其中曼宽河组（K2m）广泛分布于南坡河两岸而贯穿整个矿区，按照岩性特征等可具体分为K2m4、K2m3-2、K2m3-1、K2m2-2、K2m2-1六个岩性段，其中K第三段第二层（K2m3-2）和第二段第二层（K2m2-2）分别为上、下含矿层，含矿岩性主要为浅灰-灰绿色岩屑石英砂岩，即为“浅、紫交互层“的浅色层，其中IV、V号主矿体均赋存于K2m2。

区内构造以紧密线状褶皱为代表的南北向构造为主，南坡铜矿既是赋存于金厂河-尚勇背斜东南端，地层受构造作用影响而发生转折形成一弧形。区内断裂构造发育，大致可分为三期：第一期为F1断裂，为曼宽河组与勐野井组的接触面；第二期为近NS向构造，多错断地层，为破坏性断层；第三期形成的次级构造则继续对地层、矿体错断为阶梯状及断块状，其中Fn3断层与矿化/体的空间产出关系密切，对V号矿体有叠加改造作用，并与地层严格控制着矿体的赋存形态（图1）。矿体产状与地层基本一致：总体呈北东向，倾向NW向，形态较简单且厚度稳定（平均2～4m），主要呈层状/似层状及透镜状产出。矿床内矿石类型简单，按其氧化程度可分为硫化矿石和氧化矿石，金属矿物以辉铜矿、黄铜矿和黄铁矿为主，少量蓝铜矿及孔雀石，脉石矿物较少，主要为方解石、白云石和石英，多分布于与矿石矿物周围及围岩的接触界线处。

2 矿床地球化学

2.1 主量元素

对矿石及其围岩的化学成分进行分析，由图2可看出，在主量元素方面，矿石与围岩的主量元素变化曲线基本一致，充分表明矿石继承了围岩的主量元素地球化学特征，元素含量之间基本一致，仅在TFeO、MgO、CaO、Na2O及K2O之间存在微弱差异，反映矿石受后期热液作用的影响微弱，表明成矿物质源自围岩地层。

2.2 微量元素

由图3可看出，与赋矿围岩灰白色岩屑石英砂岩相比，IV号矿体及V号矿体除亏损Ba、Zr及Hf元素外，其余元素均出现不同程度的富集，但IV号矿体的Pb元素富集程度明显弱于V号矿体，这主要是由于5号矿体含方铅矿引起的。此外，V号矿体无明显的元素亏损，富集Mo、Cu、Pb、Zn等成矿元素与围岩中元素含量基本相同，表明V号矿体形成于成岩后富铅的热液流体改造作用有关，但其与围岩并未发生强烈的物质成分交换，说明热液流体的规模不大。而IV号矿体成矿元素的富集和亏损程度则明显弱于V号矿体，表明其热液作用过程中与围岩发生了充分的物质交换。

2.3 稀土元素

Ⅳ号矿体及Ⅴ号矿体在稀土元素含量方面存在一定差别：Ⅳ号矿体∑REE、LREE、HREE平均含量分别为118.53×10-6、104.40×10-6、14.13×10-6，均明显高于Ⅴ号矿体平均值（93.58×10-6、83.19×10-6、10.39×10-6）；而在LREE/HREE、LaN/YbN、δCe、δEu参数间的差异很小。结合图4，可看出两矿体均表现为负Eu异常-δCe无明显异常-轻稀土富集型，与岩屑石英砂岩相比具有明显的一致性和继承性，表明成矿物质主要源自地层；但矿石中∑REE、LREE、HREE较高，且轻、重稀土分流程度稍高，表明矿石中稀土元素有外来流体成分的加入。

3 化探异常特征

3.1 土壤地球化学特征

通过对矿区内土壤地球化学元素的对比分析，发现矿床内Ag、As及Pb元素相对富集，而Co、Cu、Mn、Ni等元素相对亏损，其中：Ag与Cu具有较好的套合性，As与Ag、Cu局部有较好的对应，而Pb、Zn、Mn、Ni具有较好的套合性。结合区内土壤地球化学元素R型聚类分析图（图5）可看出，在相关系数0.4的相似水平上，元素可大致分为三组：Co、Mn、Ni、Pb等与氧结合构成造岩矿物；As独为一组；Pb、Zn常与Ag、Cu为亲硫元素，但其相关程度较低。综上认为，Ag和Cu元素与矿床的成因关系密切。

3.2 地球化学异常圈定

通过对矿床内10种元素空间分布规律的分析，结合元素套合性及与地质体分布的相关性，共圈定5个地球化学综合异常（表1），其中：HSIII及HSIV为已知矿化引起的异常（A类）；HSV为性质不明异常（C类）；HSII位于测区中南部，异常面积0.058km2，Ag、Cu元素异常中心吻合度较高，总体上位于NW向断层F11及F12的夹持部位的赋矿层位（K2m2）内，与物探I3异常对应良好，是具有找矿潜力的异常，与HSI共同组成有找矿潜力的异常（B类）。

4 物探异常特征

4.1 矿/岩石地球物理特征

通过对矿区内出露岩石进行取样测量电参数，得出矿石及不同岩性的物性参数。根据测试结果得出，硫化铜矿石（辉铜矿）极化率最高（平均值4.9%）而电阻率高于泥岩而低于紫红色砂岩（平均值181Ω.m），显示高极化、中等电阻率的特征，与其他围岩的低极化率有着显著差异。

4.2 激电中梯异常

本次研究对矿区采用时间域激电异常对矿/岩石进行激电中梯测试，根据其差异划分了I1、I2、I3及I4四个区间，结合矿区地质实际，按照产生激电极化率区间的原因划分为三类：I类为曼宽河二段即含矿层引起的区间（I3区间）；II类为勐野井组地层引起的区间；III类为性质不明区间，其中I1、I3区间分别位于矿区西南部及中部，均表现出高极化（>2%）、中等电阻率（60～70Ω.m）的特征，所处地层均为曼宽河组二段（K2m2）与矿/岩石物性参数特征一致。

4.3 地球物理异常圈定

结合前述激电中梯数据及矿区实际，将视极化率及电阻率下限分别定为2.5%和80Ω.m，以矿区时间域直流激电中梯及视极化率为主圈定6个异常，具体可划分为四类：①I类为已知矿体引起的异常，主要为位于矿区北东及南东部的I5、I6异常，视极化率均大于2.5%，视电阻率120Ω.m，均呈现高视极化率、中等视电阻率的特征，与矿石电性参数吻合；②II类主要为I1异常，平均视极化率3.2%，视电阻率80Ω.m，表现高视极化率、中视电阻率特征，异常强度最强，与矿石电性参数及已知矿体特征极为接近，推断为具有找矿意义的异常；③III类异常包括I3和I4两个异常区，平均视极化率分别为3.2%、2.6%，与矿石电性参数吻合，而视电阻率波动较大（120～260Ω.m），与2类异常相比异常相对较弱，具有一定的找矿潜力；④IV类异常为I2异常圈定，平均视极化率为3%，视电阻率为90Ω.m，总体呈中等偏高视极化率、中等视电阻率特征，但该异常并未出露含矿层（K2m2）而是位于勐野井组（E1m）地层，受河流影响较大，为性质不明异常。

5 物化探异常解译

根据物探异常及化学异常的分布位置、展布形态及矿区实际，本次研究共圈定4个物化探异常综合（图6），具体可分为两类：①I类异常由已知矿化/点综3异常、综4异常组成，综3异常由物探15及化探HSIII构成，元素异常以Ag、Cu为主，电性特征与矿石/矿体电参数特征一致，位于矿区西部，并夹持于NW向断层F11和F12曼宽河组地层（K2m2）内；综4异常则由物探I6和化探HSIV异常构成，其元素异常及矿石、矿体电性参数特征与综3异常基本一致，位于矿区中部F13断层东侧。②II类异常则由综1、综2异常组成，综1异常由物探I1西部与HSI异常东部重合部分，HSI异常为Ag、Cu和As构成的多金属异常，I1异常电性特征则与矿石电性参数一致，该异常位于矿区西北部呈NE向，与NW向F11断层及北东向F3断层对应良好，处于成矿构造带，为有找矿意义的异常；综2异常则由物探I3和化探HSII异常组成，尽管I3异常电性特征与矿石相比视极化率较弱，但其西部紧邻元素异常中心吻合度很高的HSII异常，加之NW向断层F11及F12组成有利成矿构造，推测综2异常为具有找矿意义的异常。

6 结论

①通过矿床的地球化学进行研究，发现矿区的主量元素显示出矿石与围岩变化曲线基本一致，表明矿石继承了围岩的地球化学特征，其成矿物质来源主要为围岩地层，且W、Sn、Co、Ni、Cu等元素呈不同程度的富集，富集区与矿床内IV、V号矿体对应良好。

②南坡铜矿床铜矿石的REE组合与岩屑石英砂岩表现出高度的一致性与继承性，但与赋矿围岩相比有所区别，表明矿石内稀土元素来源为地层及外来流体成分的进入。

③通过对矿区开展物化探工作的分析研究，共圈定土壤地球化学5个综合异常，以铜、银为主的多金属异常包括HS1、HS2、HS及HS4，其中具有找矿潜力的异常为HS1和HS2；激电中梯则共获得6个极化率异常，2类为具有找矿意义的异常，以I1异常为代表。通过与获得的地质成果该分析可知，本次在矿区开展物化探工作是有效的。

④结合地球化学及地球物理异常，共圈定综1、综2、综3及综4四个异常区，综合地质资料进行综合分析，显示位于南坡铜矿北延的综3、综4异常与矿区的矿化体有关，物化探异常形态清晰，性质明确，可作为后续地质找矿指明方向。

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