九龙里伍铜锌矿床深边部找矿途径与方法

胡如权，杨梅珍，梁鲸，刘琪，吕和建



九龙里伍铜锌矿床深边部找矿途径与方法

胡如权1，杨梅珍2，梁鲸1，刘琪1，吕和建1

（1.四川里伍铜业股份有限公司，四川 九龙 626201；2.中国地质大学（武汉）资源学院，武汉 430074）

里伍铜锌矿床是具有明显海底火山喷流沉积成因特点的块状硫化物矿床，研究程度较高。通过矿物特性和岩矿关系研究，发现矿体分布与蚀变带和特定岩性层关系密切，构造解析显示矿床受穹窿构造和层间韧性剪切滑脱带等多级构造控制，具多次变形改造的特点。利用矿体分带侧伏、沿层位尖灭再现等定位特征和元素组合、充电法等物化探方法，可以在本矿床的深部及边部实现找矿突破。。

铜锌矿；找矿；途径与方法；里伍

四川九龙县里伍铜锌矿床赋存于变基性岩-硅质碎屑岩建造中，以含铜磁黄铁矿块状硫化型矿化为特征，具有海底火山喷流沉积有关的块状硫化物型（VMS）矿床的某些特征。这类矿床因其品位高，且由于受后期褶皱构造的影响，一般具有延深大于延长的特点，是有利深部找矿的矿床类型。因此里伍铜锌矿床深部及边部找矿具有非常重要的意义。

1 矿床地质矿产特征

里伍铜锌矿床是中国西南地区少有的富铜矿床之一，其与外围地区陆续发现的黑牛洞、挖金沟、柏香林、笋叶林和中咀等铜锌矿床（点），构成了里伍铜锌矿田。矿田大地构造位置处在扬子板块西缘与松潘—甘孜造山带的结合部位，受江浪穹窿构造控制。

里伍岩群构成江浪穹窿的核部地层，它们具较深变质、多期变形、多期面理置换等特征，相当于结晶基底（褶皱基底）岩系，是区内重要的含矿层位。其岩石类型为云母长石石英岩夹纯石英岩、云母石英片岩、云母片岩、变粒岩、变质基性岩。变质基性火山岩，呈层状或透镜状与变质岩地层互层，主要岩石为斜长角闪岩、斜长角闪片岩、透闪阳起石片岩等。

图1 里伍铜锌矿田地质构造简图（邹光富等，2012）

1.花岗岩体；2.矿体；3.变质基性火山岩；4.变质核杂岩主韧性剪切滑脱带；5.矿区韧性剪切滑脱带；6.主面理产状；7.小型铜矿床及矿点；8.中型铜矿床；9.地质界线；10.背斜轴 Cw石炭系乌拉溪组；Sj志留系甲坝组；Pt2L1-1中元古界里伍岩群下段下岩带；Pt2L1-2里伍岩群下段中岩带；Pt2L1-3里伍岩群下段上岩带；Pt2L2中元古界里伍岩群上段

里伍铜锌矿床处在江浪穹窿南东侧（图1）[1]，区内地层主要为里伍岩群的里伍岩带。406队对这套含矿岩系划分了8小层[2]。上部矿化带赋存在里伍岩带的第（5）、（6）小层，含矿岩石和矿体内夹石主要为褪色蚀变片状绢云石英岩。下部矿化带赋存于里伍岩带第（4）层中，近矿岩石和矿体中夹石主要为含榴石绿泥绢云石英岩。矿区内靠近矿体附近出现含电气石、石榴石、硫化物的富石英的岩石组合，这种组合在Besshi型Goldstream铜锌矿床中被认为是喷气岩（TRYGVE HɸY，1988）。

地层在区内显示单斜层构造，倾向由东部的向东渐变西部的南东向，倾角一般25°左右。层内次级褶皱构造发育，且西部要比东部强烈。区内褶曲构造大致有两类：轴向南北-北北西、轴面直立、两翼产状平缓、枢纽向南倾伏的开阔宽缓褶皱和轴向225°的小型倒转褶皱。前者呈连续的背向斜构造、背斜规模小、向斜规模大，控制矿体局部形态、产状及矿化局部富集。后者仅限于西部，且规模小，核部多为石英块体充填。

里伍矿床共圈定26个工业矿体，矿体成群出现。剖面上大致可以分为上、下两个矿化带，呈向东撒开、向西收敛形态。上矿化带的矿体主要受层间断裂控制，以层状、似层状和不规则透镜状产出。下矿化带的矿体主要受平行密集滑动带控制，矿体主要呈似层状、透镜状、叠瓦状、枝杈状形态产出（图2）。

图2 里伍铜锌矿床矿体形态纵投影图（406队，1976）

上图是矿体形态纵投影，下图是变质变形中的层理置换（变质岩岩石学）

矿体产状倾向南东（95°～170°），缓倾（15°～28°）。矿区东部的上下矿化带中矿体基本呈似层状，形态相对简单，连续性好，层次单一，产状稳定，层间距相对稳定；矿区西部的矿体形态复杂，常成群出现雁行排列的透镜体，并伴随复杂的分支、复合和褶曲状，总体具似层状形态，层间距小，产状变化相对较大。推测上下矿化带可能属同一平卧褶皱。

矿床蚀变类型以岩石褪色蚀变为主，局部发育绿泥石化、斜长石化、石榴石化及电气石化。金属硫化物矿化以磁黄铁矿化、黄铜矿化、闪锌矿化为主，偶见黄铁矿化和方铅矿化。

里伍铜锌矿床矿化元素除铜锌外，还伴有Co、Au、Ag等矿化。矿化元素在空间具有一定的不均匀性分带，上部矿化带Zn自上而下渐贫，Cu自上而下由低到高再变低；下部矿化带Cu、Zn含量变化则正好相反，与上下矿化带可能属同一平卧褶皱的构造相对应。

矿石矿物以磁黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿为主，含少量黄铁矿、方铅矿；非金属矿物主要为石英、白云母、黑云母、绢云母和绿泥石，含少量石榴石、角闪石、电气石和长石。矿化类型主要有块状矿化、角砾状矿化、浸染状矿化（团块状、网脉状、条带状、稀疏浸染状和星散状）。浸染状矿化发育于块状矿化的下盘，而上盘不发育，表现为从块状矿化直接过渡到团块状、网脉状、条带状矿化，反映出其块状硫化物矿床的成因特征。

矿石结构以它形粒状结构为主，主要类型有变晶结构、溶蚀结构、交代残余结构及固溶体出溶结构，以及双晶结构、碎裂结构及重结晶结构等。闪锌矿普遍具有双晶结构以及磁黄铁矿和黄铜矿部分发育双晶结构现象，且多为压力双晶，为变质块状硫化物矿床重要标志。

2 与里伍铜锌矿床类似的块状硫化物矿床的特点

矿床的形成与火山断陷盆地有关。Frederick等（1990）研究认为，火山岩中块状硫化物矿床显示从以Cu为主的塞浦路斯型过渡到富Pb的Kuroko型，富铜的端元，矿石与俯冲带蛇绿岩杂岩中的斜长岩有关，古老的弧后组合构成现在的绿岩带中的Cu-Zn块状硫化物矿床。侯增谦等（2004）建立了VMS型矿床“上部块状硫化物层状矿化和下部筒状、漏斗状分布网脉状矿化”双层结构矿化蚀变分带模式。由于断陷盆地轴部其岩浆活动强烈和靠近壳下熔融区，其热流值高，热液驱动热水溶液循环通过火山-沉积岩，淋滤铜、锌等成矿物质以及二氧化硅，并沿着断裂迁移，在海底与断陷有关的次级盆地中喷流沉淀形成金属硫化物和氧化物（Jorg，etal，1988）。

矿床后期变形改造强烈。许多火山喷流沉积块状硫化物矿床形成于造山前海相沉积环境,这些矿床在造山过程中往往同其含岩系一起发生了强烈的变质变形和成矿物质活化。矿体总体具似层状的形态，但局部明显变薄，并尖灭再现和穿入围岩，在区域变质和变形过程中发生强烈塑性流动（顾连兴，2004）。先成矿体因多次构造挤压和剪切作用发生变形，形成各种褶皱形态，层状矿体下盘的细脉浸染状矿体及“蚀变岩筒”出现变形，与其原始的形态相比面貌很难识别。Zn/(Zn+Cu)比值变化可以反映原始矿床的侧向和垂向分带（TRYGVE，1984），上部矿化带相对富Zn，下部相对富Cu。块状硫化物矿床蚀变带的非对称性，强烈的硅化和硫化物矿化蚀变是矿层之下的特征（MICHAEL M. GUSTIN，2000）。如果出现相反的情形，说明矿床形成后发生了构造变动，利用这些信息可以恢复和识别原始矿床结构。

矿床分布具群集性和层位性。Sangster（1980）注意到块状硫化物矿床在一定区域内成群分布。每一区域可能与特定的火山活动中心有关，一般发育一个大型的矿床和很多小型矿床。虽然地质环境不尽相同，但都赋存在一定的地层层位中，这类矿床多产于火山岩层中大的地层和成分的间断部位。

矿床具有蚀变分带性。由于这类矿床特有的成矿机理（对流圈模式），造成了围岩蚀变一般在矿体下盘比较发育而上盘则不发育的现象。从远矿围岩到近矿围岩，蚀变作用由弱到强，硅质成分逐渐交代原岩，最终形成次生石英岩；蚀变岩石的化学成分以MgO、K2O、SiO2增高，CaO、Na2O减少和K2O>Na2O为特点。因此，矿体下盘较强的Mg富集和Na亏损是重要的找矿标志。蚀变的矿物组合在平面上和剖面上一般具有分带性。

3 深边部找矿的途径和方法

充分挖掘多年来矿床开采揭露的丰富地质信息，深化对矿床成矿作用和成矿规律的认识，有效地开展深部和边部的找矿工作，不仅能缓解里伍铜锌矿床开发面临的资源不足的矛盾，也可为附近与里伍矿床具较强可比性的黑牛洞、挖金沟、柏香林、中咀等矿床（点）的深部勘查和开发利用决策提供重要的科学依据。

3.1 研究岩矿关系，构建找矿模型

通过系统分析含矿岩系岩石学、岩石地球化学特征，分析其形成的构造环境和动力学背景，确定是否存在块状金属硫化物矿床有利成矿地质构造背景和成矿潜力，确定其原本存在初步富集的“矿源层”或还是海底火山块状硫化物矿床。

里伍地区铜锌矿床与别子型VMS矿床矿化元素组合特征对比表

矿床Cu（%）Zn（%）Co（%）Ag（g/t）Au（g/t）备注 里伍致密块状5.031.370.008～0.015，最高0.6910～50，最高200～3000.3～2,多>0.4406队，1976 浸染状1.420.320.005～0.018，多<0.015～100.28～0.66 黑牛洞1.68（I-II矿体平均）1.530.0016～0.03712.39%0.1李建忠，2012 WindyCraggy1.440.250.0664.00.22 Cherokee（USA）0.70.5 Besshi（日本）2.60.0520.60.7 Hitachi（日本）1.51.1 Keretti（芬兰）3.50.50.1210.31.0 Burra（USA）1.6 Otjihase（Namibia）2.20.80.026.90.7

里伍铜锌矿床含矿岩系广泛出现的变质层状铁镁质岩，反映当时处在高热流的断陷环境（Piercy，2010），这种高热流是驱动热液循环对流和块状硫化物富集的关键因素。里伍铜锌矿床含矿岩系与海相铁镁质-碎屑沉积岩建造有关的别子型VMS矿床相似。李建忠（2012）从含矿建造的火山岩组合、大地构造环境、成矿主要金属元素和伴生有用元素以及Co/Ni比值等方面分析，也认为黑牛洞铜锌矿床类似于别子型块状硫化物矿床[3]。从矿化元素组合特征对比表看出，它们均显示铜锌矿化，并伴不同程度的Co、Au、Ag元素矿化。它们矿化元素组合特征的相似性可能反映它们成矿地质背景和成矿作用类型相似性。

3.2 解析控矿构造，总结矿体定位规律

以控矿构造研究为突破口，从矿田、矿床和矿体乃至矿石等不同尺度的成矿地质体以及赋矿围岩提取构造变形信息，通过对不同尺度和级别的构造详细解析，厘清控制矿田、矿床、矿体的构造性质、组合模式、变形历史和变形机制，正确认识区域变质和构造变形在成矿中的影响和作用。总结里伍铜锌矿床构造控矿规律和矿体定位规律，通过对不同构造级别、不同变形期次的变形特点、配套组合型式及动力学机制的研究，探讨构造与成矿作用之间的内在规律，建立构造控矿模型，为深部预测和外围找矿提供关键地质依据。

江浪穹窿构造是由老的较深变质和强变形岩石组成短背斜构造，三叠系西康群浅变质弱变形的板岩带盖层沿结晶基底滑脱形成紧闭向斜构造组成。这种构造格局可能形成于一种由伸展向挤压构造转换的应力场环境（杨坤光等，2012）。里伍矿田内的黑牛洞、柏香林、挖金沟铜锌矿床位于短轴背斜的西翼，里伍、上海底、笋叶林靠近短轴背斜的转折端，东翼有白岩子小型矿点。这充分显示江浪短背斜的控矿作用，同时，褶皱变形作用改变了含矿岩系及其矿体的产状和空间位态，导致含矿岩系和矿体的空间再造。里伍和黑牛洞矿床等其矿体均呈透镜状、似层状，产状稳定、结构简单，产状与围岩主期面理S3一致（邹光富，2012），这些现象凸显矿床在变质变形过程中矿体的机械再活化作用占主导[1]。因为在低角闪岩相变质条件下，金属硫化物具有很强的塑性，机械再活化是其主要活化方式（顾连兴等，2004）。因此，铜锌矿体的形态特征很可能是变质变形改造的结果，应属构造前成矿。

形成于伸展环境的这类矿床，在地壳演化进入汇聚阶段，因俯冲、碰撞造山作用，这些矿床同其含矿岩系一同遭受强烈的变质、变形和成矿物质再活化，导致其空间位置及形态改变和矿石组构、金属元素的再分配。顾连兴等（2004）利用矿石组构信息研究辽宁红透山VMS型铜锌矿床的变质变形和成矿组分再活化问题[4]，机械再活化发生在深度大和增温环境下进变质作用期间，显示塑性较强的金属硫化物矿体和矿物的塑性应变，导致矿体总体形态呈层状，但明显厚薄不均、尖灭再现和穿入围岩；化学再活化发生在逐步降温减压的退变质阶段，脆性裂隙发育和流体出现，化学再活化活跃，出现一些硫化物热液脉体切割早期块状硫化物矿体。里伍铜锌矿床的矿体也具有类似的特征，广泛发育韧性剪切带型浸染状矿化，并可见两期以上的透镜状硫化物集合体、变形条带和不协调褶皱。剪切型矿化岩是早期构造动力成矿产物，块状、角砾状和准块状的矿化是含矿热液在剪切型矿化岩或剪切型矿石中充填形成的。

傅昭仁（1997）提出了江浪穹窿的构造控矿模型（图3）,认为里伍铜锌矿床的透镜状矿体沿S3面理展布，所有含矿透镜体的包络面为以S2为变形面的大型平卧褶皱，富矿体呈扇形排列集中在褶皱转折端[5]。李建忠（2010）认为块状、准块状和角砾状矿化的矿石等构成的矿体空间形态总体上呈瓦盖状，受控的构造类型为韧性剪切带、次级背形构造中的陡立的沿膝折带发育的破碎带、矿体充填于片理间破碎带中[6]。马国桃（2006）总结认为黑牛洞铜矿数层雁行排列的厚大富铜锌矿体受背斜轴部和褶皱的虚脱部位控制[7]。

图3 江浪穹窿构造控矿构造模型（据傅昭仁，1997）

里伍铜锌矿床26个矿体主要受层间断裂和平行密集滑动带控制，总体型式为多条雁行状排列的层间断裂带，但上、下矿化带及每矿带的东、西两端次级层间裂隙带的发育程度有差异，且上下两层间滑动带在剖面上显示东部撒开，西部逐步收敛，它们构成形似平卧褶皱形态，为控制矿床的较大尺度构造，层间滑动裂隙为控制矿体的构造。更次一级的构造性型式为小型次级褶皱构造，对矿体局部形态有影响，使矿体形态复杂化，表现致密块状型矿化的矿体褶皱弯曲，并在褶皱轴部以及褶皱强烈地段由劈理演化的多条平行裂隙带出现多层厚大平行矿体，这充分显示矿体构造变形改造和物理活化现象，显示前构造成矿。另一次级构造类型是羽状裂隙，为层间断裂派生的次级裂隙，其内有脉型矿化，显示化学活化特点。

3.3 利用勘查技术集成，实现深边部找矿突破

深入系统地认识里伍铜锌矿床蚀变类型、特征、发育规律、范围规模及其与成矿关系，将是解决矿床成因类型问题和找矿问题的重要基础。另外，由于矿区内后期叠加的变质构造热液的改造，也会叠加出现硅化、绢云母化、黄铁矿化和绿泥石化等种类的围岩蚀变现象，后者常沿断裂带呈带状或线状展布。矿化蚀变带是深边部找矿的重要标志。

矿床分带的标志表现为矿床类型、矿物成分、化学元素以及与成矿有关的物化条件等方面的规律变化，是寻找金属矿床深部矿体的重要参考。块状硫化物矿床的成矿元素为Cu、Pb、Zn、Ba、Sr、Ag，伴生元素为Au、Cd、Hg、As、Sb，指示元素为Mo、Zr、Ti、Y。进行元素空间分布的研究，利用矿上晕（Sb、Hg、As）、矿体晕（Ag、Pb、Zn、Cd、Au、Cu）和矿下晕（Mo、Zr、Ti、Y）等地球化学晕判别、预测深边部矿体。

对侧伏规律的揭示是进行矿体定位预测的一种有效途径，里伍铜矿体具有明显的向矿区东部深处侧伏的特征，通过构建矿体三维分布模型，分析其侧伏规律，可以进行预测。

矿床中低电阻、高极化、有磁性、强负自然电位、明显的TEM异常等相互叠合的异常体的存在，是块状硫化物矿床的地球物理标志。在地形切割强烈、高差大的里伍地区，充电法等成为首选方法，在铜锌矿床找矿中获得很好的效果[8]（陈道前等，2015）。采用“成矿模式+层位+可控源音频大地电磁法+瞬变电磁法+幅频激发极化法（或大功率充电法）”的集成使用，利用其“矿化蚀变带+似层状矿体+高含量硫化物及磁性矿物”的特性，是深部找矿目标定位预测的高效、快速、直观的方法和手段的有效组合。

4 结语

1）里伍铜锌矿床是具有明显海底火山喷流沉积成因特点的块状硫化物矿床。应在深化对其富集作用过程认识的基础上，通过含矿岩系、矿体特征、矿化蚀变、矿石组构、控矿构造等重要特征的系统研究，并与矿田内勘探程度较高的黑牛洞、挖金沟、中咀等类似矿床进行对比，总结蚀变类型、矿化元素、矿化类型空间分带等成矿规律，找出矿体定位规律。

2）里伍铜锌矿床具有典型的多级构造控矿的特点。通过野外构造现象观察以及矿石组构信息的提取，确定里伍铜锌矿床构造活动期次、组合型式、性质及其与成矿关系。通过含矿建造中变质铁镁质火成岩的岩石学、岩石地球化学研究，认识铜锌块状硫化物矿床的构造动力学背景，深刻理解矿床的层控型。利用构造蚀变矿物高精度定年确定构造变形期次，限定构造变形与成矿之间的内在联系。通过系统解析控制矿床、矿体、矿石不同尺度地质体的构造及其分级控矿特点、多期构造变形样式、性质、组合型式、形成机制及变形历史，充分认识构造对里伍铜锌矿床矿体定位的影响，为深部找矿勘探提供重要的地质依据。

3）里伍铜锌矿床深部及边部具有良好的找矿潜力。应以系统构造解析为基础，建立矿床构造控矿模型；系统总结矿床成矿和矿体定位规律，确立有效的地质、地球物理、地球化学找矿评价标志，建立矿床模型和找矿模型；运用综合信息法、地质类比法、趋势外推法、地质求异法等行之有效的预测方法，对矿区深部和边部的成矿远景进行预测评价；应用适合本地区的化学元素晕、电磁法对选择的预测靶区进行物探验证和相应的矿体定位预测。

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Prospecting Methods in the Depth and Peripheral Region of the Liwu Cu-Zn Deposit in Jiulong, Sichuan

HU Ru-quan1YANG Mei-zhen2LIANG Jing1LIU Qi1LÜ He-jian1

(1-Liwu Copper Mining Co., Ltd., Jiulong, Sichuan 626201; 2-College of Resources, China University of Geosciences, Wuhan 430074)

The Liwu Cu-Zn deposit is a typical VMS one characterized by multistage ore control structure, multiple deformation and reformation. A breakthrough in searching for new orebodies in the depth and periphery can achieved by means of the research on the relation of ore with rock, ore control structure, mineralization zoning and geophysical and geochemical survey.

Cu-Zn deposit; prospecting; method; Liwu, Jiulong, Sichuan

2017-06-15

胡如权（1961-），男，湖北天门市人，高级工程师，硕士，主要从事金属矿产勘查评价工作

P618.41、43

A

1006-0995（2018）02-0216-05

10.3969/j.issn.1006-0995.2018.02.008