斑岩型铜矿床深部找矿方法探讨

胡凌志

北京市地质工程设计研究院

斑岩型铜矿床深部找矿方法探讨

胡凌志

北京市地质工程设计研究院

斑岩型铜矿是铜矿床最重要的工业类型，占世界铜资源总储量的50%，在我国也占到铜资源量的47.5%。本文在全球范围内选取具有代表性的典型斑岩型铜矿床，对其采取有效的深部找矿方法组合进行了总结探讨。

斑岩型铜矿床深部找矿方法

一、概述

斑岩型铜矿是铜矿床最重要的工业类型，占世界铜资源总储量的50%，在我国也占到铜资源量的47.5%。斑岩型铜矿规模大露采易选，巨大的经济价值和重要的战略地位备受各国政府及矿业界的重视。伴随世界上一系列大型、超大型斑岩铜矿的发现，增强了人们对斑岩铜矿的认识和理解。本文主要以蒙古OyuTolgoi斑岩型铜金矿床为代表开展有效方法的总结。

OyuTolgoi斑岩铜金矿中心位置位于东经106°51′，北纬43°附近，在蒙古乌兰巴托近正南方向，中蒙边界北约80km处。

二十世纪八十年代，蒙古与前苏联地质部门开展区域地球化学调查，在欧玉陶勒盖(以下简称欧玉)中部区发现钼异常。1983年，蒙古地质学家Garamjav在欧玉南部区发现了孔雀石化露头;1995年，Garamjav带领MagmaCopper公司(1996年被澳大利亚BHP公司收购)的一个铜矿勘查小组考察欧玉地区时，在欧玉中部区发现了淋滤的斑岩铜矿化岩帽。1997年BHP公司获得了该区的探矿权，开展了地质填图、水系和土壤地球化学测量、高精度磁法和激电测量(IP)等工作，在矿化有利部位获得了物化探异常。以此为基础，对欧玉中部次生辉铜矿富集带和欧玉西南部原生铜金矿化带进行了钻探验证，在23个分布零散的钻孔中(累计进尺3000多米)，有两个孔结果较好，一个见矿长度26m，Cu平均品位0.86×10-2，另一个见矿长度38m，Cu平均品位1.63×10-2(Per-elloetal.，2001)。OyuTolgoi项目确定了4个主要矿化区，即西南部区、南部区、中部区和远北部区，总计约6km2，其中西南部区被作为首选勘查区，已施工的钻孔最多。截止到2002年9月18日，IvanhoeMines公司在OyuTolgoi项目区已施工275个钻孔。已施工的钻孔结果表明，OyuTolgoi为一特大型斑岩铜金矿床。

二、地质方法

欧玉陶勒盖矿床位于南蒙古构造岩浆岩带，西伯利亚板块南缘近东西向和北东向深大断裂所挟持的古生代岛弧带内。矿区范围内出露的地层以志留纪、泥盆纪的层状安山质和玄武质流纹岩为主，并有细-粗粒陆源火山碎屑沉积夹层。侵入岩主要为石英二长闪长岩、长石斑岩、长石角闪石斑岩和石英长石斑岩株和岩脉。该地区还发现了正长花岗岩及流纹岩和安山岩的复合岩脉(刘益康，2003)。

截至目前，在欧玉陶勒盖铜金矿勘查区钻孔控制的6km×3km范围内共发现了四个斑岩铜金矿化和高硫化低温热液系统，分别为欧玉西南部、欧玉南部、欧玉中部和欧玉远北部(又称雨果达迈特地区(HugoDummett))。

(一)欧玉中部

主岩为石英二长闪长岩，蚀变分带明显，在中间部位由富明矾石集合体和少量氯黄晶组成，向外围和深部逐渐过渡为石英-迪开石-叶腊石和石英-绢云母-伊利石集合体。与欧玉西南部不发育次生富集带相反，欧玉中部地表为黄钾铁矾和针状褐铁矿组成的25-50m厚的淋滤岩帽，向下过渡为次生硫化物富集带直至原生和次生硫化物混合带。次生硫化物富集带距地表100-200m左右，其上部为20-40m厚的辉铜矿带，铜平均品位0.6×10-2-1.9×10-2，下部为铜蓝带，铜平均品位0.4×10-2-0.5×10-2。原生铜矿化主要由砷黝铜矿、辉铜矿、铜蓝、斑铜矿、少量硫砷铜矿和硫钒铜矿以及微量黄铜矿组成，其它金属矿物还有黄铁矿、闪锌矿和微量锡石和磁黄铁矿。

(二)欧玉西南部

矿体呈圆柱状，近地表直径250m，垂深超过800m，含高品位铜金矿化。矿化以10-30m宽具中粒斑状结构的石英二长闪长岩岩株为中心，向外延入含辉石玄武岩围岩中。以强烈硅化(＞20%)和黑云母蚀变发育为特征，向外弱绿帘石化带，铜品位在0.3×10-2左右。高品位区矿体主要产于块状、斑状含辉石玄武岩中，与浸染状或脉状黄铜矿-磁铁矿带伴生，或以自然金的形式与黄铜矿连生，或以包裹体的方式存在于铜的硫化物中。该成矿系统含硫低(＜5%)，以存在中强热液磁铁矿和石膏-硬石膏为特征

(三)欧玉南部

原生斑岩型铜矿化主要发育在玄武质火山岩以及规模较小的石英二长闪长岩脉中，近圆形，范围600m×400m，含铜0.3×10-2，含铜矿物主要为黄铜矿和斑铜矿，金含量低。在原生铜矿体之上有含孔雀石的氧化带，厚达40m，范围300m×50m。矿体及围岩蚀变特征与欧玉西南部矿床相似。

(四)欧玉远北部(Hugodummett地区)

远北区分为南、北两段。其南段与欧玉中部区相似，高硫化浅成热液系统叠加在斑岩系统之上，矿体主要赋存于英安质凝灰岩中，斑铜矿、黄铜矿、辉铜矿等铜矿化与侵位于凝灰岩中密集产出的石英脉有关，呈现明显的侧向分带，中心为以斑铜矿为主的核，向外变为黄铜矿和黄铁矿带。产在英安质凝灰岩中的高级泥化蚀变以含大量明矾石、叶腊石、一水硬铝石、迪开石、黄玉、氯黄晶和少量萤石为特征。其北段矿化赋存在玄武岩和石英二长闪长岩中，发育一条不连续的高品位斑铜矿带，延伸至少1.6km，其南端矿化垂向延伸100m，而在北端矿化垂向延伸达700m，水平宽度变化于150m-180m。该高品位斑铜矿核心带被品位＞1×10-2的铜矿化体包围，在地下1160m处水平宽度最大值达450m。高品位的Au总是与斑铜矿共生。目前，该地区已成为欧玉陶勒盖勘查区铜金储量最大的地区。

三、地球物理方法

BHP公司在欧玉矿区开展的地球物理测量主要有激发极化法(IP)(线距：100m、点距：25m；AB距：2600m)、和地面高精度磁测，IvanhoeMines公司也做了一些IP和电磁测深工作，对该区深部隐伏矿体的发现和勘探起到了重要作用。由于欧玉铜金矿体富含硫化物且围岩蚀变强，具有高极化率电性，所以欧玉矿区物探勘查方法以激发极化法效果最佳，矿体可产生明显的高视充电率异常。由于不同矿化区矿体围岩岩性和次生富集带发育程度不同，其磁性特征各异，因此可引起不同性质的磁异常，如正高磁异常或弱负磁异常。

(一)欧玉中部区

欧玉中部区激电视充电率和视电阻率异常平面图显示，区内分布有视充电率高异常，异常近东西走向，异常范围长700m、宽300-500m，异常最大值40mv/v，由二个局部高值区(A、B)组成。视充电率异常北侧梯度带(OTD187、OTD196、OTD159一带)是视电阻率异常低阻区，其向南是中阻过渡带。地表黄钾铁矾和褐铁矿化构成的蚀变壳及其下部的席状次生辉铜矿层和铜蓝带充水性好，与低阻异常区相吻合，淋滤作用致使原生硫化物流失，其视充电率异常不高。

对欧玉中部区而言，视电阻率低阻异常区反映了次生富集带的展布，高视充电率异常则是深部原生铜金矿体的反映。

(二)欧玉西南部和南部

欧玉西南部、南部成矿背景相同，其物探异常的最显著特点是，两个矿化集中区铜金矿体产生的激电视充电率高异常和高磁异常相套合，这是由于两矿区高硫化物矿(化)体均赋存在具磁性的含辉石玄武岩中。从激电异常图看，欧玉西南部、南部异常应是同一个高视充电率异常带，受北东向断裂错动而分离的产物。欧玉西南部激电异常经钻孔验证是矿致异常。

(三)欧玉远北部(HugoDummett地区)

欧玉远北部分布一个较为宽阔的北东东走向、略向北西凸起的月牙形激电视充电率异常，范围1.6km×0.7km，面积约1km2，异常由两个局部高值区组成。视充电率异常最高值20mv/v。与一条长约1.6km不连续的高品位斑铜矿带相吻合，区内硫化物特别发育。对其验证时众多钻孔见到了厚大高品位铜金矿体，其中OTD270号孔从220m至860m钻到厚达640m的铜金矿体，平均品位Cu：1.61×10-2、Au：0.07×10-6，最富矿段(厚114m)平均品位Cu：3.58×10-2、Au：0.23×10-6。矿体赋存于玄武岩和石英二长闪长岩中，在1160m深处矿体最宽可达450m。高品位的Au总是与斑铜矿共生。目前，该地区已成为欧玉勘查区铜金储量最大的地区，勘探工作也主要集中在这个地区。值得注意的是，铜金矿带对应低磁异常，说明这套玄武岩无磁性。

另外，与斑岩型铜(钼)矿成生有关的钾硅热液蚀变，可能导致放射性元素的再分布，使航空伽玛能谱测量形成明显的组合异常；根据俄罗斯、澳大利亚等国矿产勘查的经验，航空伽玛能谱测量在斑岩型铜(钼)矿床上也有较好反映。因此，航空物探综合站测量是普查斑岩型铜(钼)矿的一种有效的物探方法组合。

近年来，国内外在研制探测深度大、分辨率高、轻便、抗干扰强的物探新技术方法方面取得了一定进展。例如：①瞬变电磁法(TEM)：探测深度300-400m；②可控源音频大地电磁法(CSAMT)：探测深度可达1km，招金集团利用该方法在7个矿山中的6个找到深达800-1000m的深部矿体；③井中物探：该方法包括井中磁测、井中瞬变电磁法、井中激发极化法和井中充电法等。其中，井中瞬变电磁法与深部钻孔组合应用效果更好，其探测深度可达2500-3000m，探测井周半径为200-300m。井中物探法在国内外的深部找矿中取得较好的找矿效果，例如加拿大萨德伯里铜镍矿区用深部钻孔加井中瞬变电磁测量组合方法，相继发现了埋深1280m的Linsley铜镍矿床、埋深2400mVictor铜镍矿床、埋深1000-1500m的NewMcCeedy铜镍矿床等。总体看，可控源音频大地电磁法和井中物探法在我国深部找矿中得到推广应用，而且找矿效果较好。

四、地球化学方法

区内化探手段运用较少，但斑岩型铜矿化探手段使用成功的案例很多，譬如我国著名的斑岩型铜矿床也有地球化学成功利用的实例：西藏达孜县羌堆铜矿的发现是以1/20万区域地球化学测量和驱龙铜矿的找矿实例(含矿岩体呈群出现)为工作依据。进行1/2.5万的路线土壤测量(40km2)，采用路线(即非网格)形式。路线土壤测量省力经济，适用于地形复杂、植被发育的通行困难地区；根据土壤测量的地化异常特征推断了3条断裂、3个半隐伏-隐伏的斑岩体，发现12处地化异常，其中11-A为已知矿致异常，8-A，4-B，6-A，9-A异常分别为寻找斑岩型铜矿、构造蚀变岩型金矿的良好靶区。

五、遥感

张玉君等(2007)在欧玉陶勒盖(OyuTolgoi)斑岩铜金矿开展了多光谱遥感解译工作。ETM+数据用来研究位于欧玉陶勒盖铜金矿床东北部的汉保各德中酸性火成杂岩体岩性特征，ASTER近红外和短波红外数据用来提取欧玉陶勒盖斑岩铜金矿矿床及其近区的羟基异常，通过选择性主分量分析判断欧玉陶勒盖铜金矿矿床的矿床类型为斑岩型。已知矿区各矿体的羟基异常都十分清晰，此外在矿床西部还发现了三个新的有希望的羟基异常。此工作进一步展示出多光谱遥感技术对于金属矿床的预测具有极好的潜能。

六、钻探

钻探工程是任何隐伏矿勘探验证的最终手段，在矿产勘察和深部找矿过程中都起着决定性作用。要发现查明深部矿体，则要靠大密度的深部钻探才能实现，欧玉陶勒盖(OyuTolgoi)斑岩铜金矿，施工钻探累计达27.8万m，最终探明了铜储量1500万t、金400t的超大型铜金矿。

七、结论

斑岩型铜矿床有效的找矿方法技术组合为：努力开展地表踏勘找寻地质标志，包括铁帽、铁的次生矿物、铜的次生矿物、蚀变特征、副矿物特征(热液金红石：很普遍，为交代榍石或交代黑云母、角闪石形成；磷灰石的溶蚀)、含矿角砾岩带、伴生的卫星矿等。配合地质测量，主要是1/20万基础上，1/5万和1/2.5万地质测量，圈定远景区域，进行更大比例尺填图；开展地质类比法，判别剥蚀深度。

在开展地表地质工作的同时配合物化探工作手段，最常用的地球物理方法有激发极化法(IP)、磁法和放射性法；勘查方面，一般要开展不同比例尺土壤和岩石地球化学，此外，详细收集勘查区范围内的遥感和航片资料，并且对其开展系统地质解译(遥感：环形、放射状、大型线性构造，蚀变带的识别等)。