湖南茶陵垄上钨锡多金属矿成矿规律及成矿预测

2021-08-01朱貌贤朱浩锋

中国金属通报 2021年3期

朱貌贤，朱浩锋，黄韬

（湖南省地质矿产勘查开发局四一六队，湖南株洲 412000）

1 成矿要素

依据“三位一体”成矿理论，区内矿床为岩浆热液矿床，因为围岩性质的差异可形成矽卡岩型和脉状钨锡矿床。基于典型矿床的控矿关键因素的研究，研究区内的成矿要素主要包括以下三要素：岩浆岩：成矿地质体研究显示印支期和燕山期岩体是整装勘查区内的成矿地质体，其中印支期岩体与碳酸盐岩地层接触部位形成矽卡岩型矿化（体），燕山期成矿岩体呈隐伏产状，成矿流体沿断裂上升，形成石英脉型矿体，围岩以印支期花岗岩和燕山早期花岗岩为主，在地层覆盖区发育大量热液硅化石英脉，目前研究显示矿化较差。有利的围岩地层：沉积建造分析显示区内古生界含有灰岩、泥灰岩等有利的碳酸盐岩建造，其为形成矽卡岩型矿化提供了有利的围岩条件。地堑系及其次级构造：前期研究显示整装勘查区内矿床分布受北东向茶汉地堑系控制；矿床构造为接触带、断裂及楔状断裂系，茶陵幅多为石英脉、硅化带所充填的断裂构造。

2 成矿规律

2.1 区域矿产分布特征

区内未发现成型矿床，仅在东北角与宁冈幅相接处有垄上-合江口钨锡矿床。

2.2 垄上钨锡多金属矿典型矿床特征

区内东北角与宁冈幅相接处有垄上-合江口钨锡矿床，以该矿床为例阐述典型矿床特征如下：

2.2.1 成矿地质体研究

垄上钨锡多金属矿出露的岩体为印支期和燕山期花岗岩，其中，中粒黑云母花岗岩和细粒黑云母花岗岩，其中可见长石定向排列现象，细粒黑云母花岗岩少部分出露并可见其超覆于碳酸盐岩地层之上，造成矽卡岩化，印支期花岗岩为矽卡岩型矿化的主要成矿地质体，且其为石英脉型矿化的围岩。

两期花岗岩均以高硅、高铝及高碱为特征，但是印支期岩体镁、磷含量较燕山期高，二者均富集Rb、K、U、Th 和REE 等元素，亏损Ta、Ti、P、Sr、Ba、Nb 等元素，均以明显的负Eu 异常为特征，但是印支期花岗岩的稀土总量较燕山期稀土总量高。

2.2.2 矿床控矿构造研究

垄上锡多金属矿断裂构造发育，统计表明断层走向以NEE为主，一般陡倾，倾角70°～ 80°，矿床断裂构造控矿特征明显，在 NEE 向断层与近南北向接触带叠加的部位往往形成叠加富化的顺层矽卡岩型矿体，接触带构造可能为印支期花岗岩侵入时形成，并可能存在初始矿化（如在垄上锡多金属矿露采坑见到的石榴子石矽卡岩、绿帘石矽卡岩中辉钼矿化等），在燕山期区域伸展背景下，NEE 向断裂发育，深部成矿流体沿断裂上升，在其叠加早期接触带的部位成为理想的赋矿场所。观察显示燕山期成矿断层中充填有石英脉、紫色萤石脉、方解石脉，其中有浸染状白钨矿，不同脉体有相互穿插关系，反映成矿流体的多期活动，在断层中沿断层顶底面普遍发育断层泥，是断层岩经过多期碾磨的结果，断层岩特征及其充填脉体特征反映了构造-流体的多期耦合作用。

图1 印支期含钾长石巨晶黑云母花岗岩中的原生流动构造，长石定向排列

图2 细粒黑云母花岗岩超覆于碳酸盐岩地层之上，后者受交代形成层状矽卡岩

2.2.3 成矿作用研究

垄上锡多金属矿位于锡田岩体西部，泥盆系中统棋梓桥组灰岩地层与印支期岩体接触带附近，发育矽卡岩型矿、石英脉型矿以及叠加型矿化，存在印支期和燕山期两期成矿作用。

（1）矽卡岩型矿体分布特征及成矿作用：为层状矽卡岩型矿体，在接触带分布于岩体的凹部，在远离岩体与围岩接触带的矿体产状与地层产状一致。层状矽卡岩在有后期断裂-热液蚀变叠加时，其矿化富集程度高。矽卡岩型矿化矿石是成矿的主要指示，识别出黄铁矿黄铜矿石榴子石矽卡岩型、黄铁矿绿泥石矽卡岩型、含黄铁矿磁铁矿闪锌矿矽卡岩型、含黄铜矿黄铁矿磁铁矿矽卡岩型矿石，各类矿石中多含星点浸染状白钨矿。

（2）石英脉型矿化：为石英脉带型钨锡矿化，脉带宽1m～2m，单脉宽几厘米到20cm，走向为近东西向，向南倾，倾角为70°左右，且穿切二云母花岗岩。脉型矿多沿裂隙分布。石英脉旁侧多发育云英岩化，石英脉附近发育萤石脉。

（3）叠加型矿化：钨锡多金属矿层状矽卡岩矿化如发生断裂及热液蚀变叠加时形成叠加型富集矿化，在二者交汇处形成富矿包。如253 中段发生绿帘石脉或萤石方解石脉叠加时，矿化均加强，并出现白钨矿。

3 成矿预测

这里所说的预测区相当于“全国矿产潜力评价”的“最小预测区”。圈定方法主要按照“全国矿产潜力评价”的方法，并结合专家法略作调整，主要内容如下。

预测区的圈定采用了综合信息地质单元法，主要是利用预测要素叠加法的方法。在圈定预测区时，要根据要素的实际情况，根据它们之间的相互关系进行组合，从而圈定出最小预测区。在MRAS 软件中，该方法是通过建模器来实现的。由于在划定预测区域时需要的元素已转换为表面文件格式，因此在建模器中，除了输入块和输出块外，核心是表面文件的叠加分析块，主要包括三个主要的叠加分析方法，即交集分析、合并分析和减法分析。将所有最小预测区域描绘方法与这三种基本覆盖方法结合起来，最终描绘出最小预测区域。按照不同的矿产类型，分别圈定最小预测区。

热液型矿床：利用“（（钨矿床∪锡矿床）∩（NE 向断层缓冲区）∩钨元素异常区”的方案。

在使用建模器圈定预测区的基础上，结合含矿岩体或赋矿地层和水系异常边界范围进行适当合并、拆分，并进行优选，初步圈定最小预测区。矽卡岩型矿预测模型区选择垄上钨锡矿区作为模型单元，该矿床为中型矿床。对评价工作区初选最小预测区进行优选的工作。利用MRAS 软件提供的功能，通过特征分析法进行优选。矽卡岩型/石英脉型矿床：A 级预测区1 个，B 级预测区1 个，C 级预测区1，共计3 个。

4 资源量预测

体积法是在预测远景区圈定、预测区优选和模型区建立的基础上进行，该方法将预测工作区域中模型区域每单位体积的估计平均钨、锡、铅和锌资源外推到预测区域的体积范围内，以估计预测区域中的资源量。

4.1 计算公式及参数确定

（1）含矿率计算。首先确定模型区，根据模型区详细勘探资料，求出含矿率。我们知道，资源量：Q=k·D·V （式1）

其中，k—含矿率。D—矿石体重。V—含矿地质体体积。所以，模型区含矿率可以根据下式确定。

模型区资源量Q 模型区和矿石体重D 模型区可以从地质勘探报告中获得。而模型区含矿地质体体积。

其中，S 模型区—模型区面积。h1—勘探控制深度。h2—矿体埋藏深度。由式2、式3 确定的k 即是模型区控制深度内的含矿率。

（2）求预测区内含矿地质体的体积。证明预测区域是否具有与模型区域相似的地质矿化条件，确保它们基本相似后，计算预测区域内的含矿地质体的体积。

其中，S 预测区—预测区面积。h3—矿体预测深度。h2—矿体埋藏深度。

（3）确定计算参数。根据模型区参数值和预测区与模型区的相似程度，对预测区各参数进行赋值；这些参数包括含矿率k 预测区、矿石体重D 预测区、矿体埋深及预测深度。（4）根据式6-5 计算预测区资源量

4.2 资源量计算

（1）面积的圈定。描绘预测单位（最小预测面积）的方法可以大致分为网格单位法和具有综合信息的地质单位法。两种方法都有优点和缺点，网格法在计算机上工作简单且方便，但没有地质意义，也不便于预测变量。通过施加评估元素来识别地质对象的方法具有明确的含义，并且便于选择变量，但是很难确定场地的边界。本次钨锡铅锌预测中采用的是综合信息地质单元法进行最小预测区的圈定。

（2）延深参数的确定。各最小预测区的延深参数的确定是按不同预测工作区的实际情况分别来确定，通常，对最小预测区域内含矿地质体的地质特征、矿化变化、矿化类型，地球物理和地球化学勘探异常进行综合研究，并比较典型矿床的特征。

（3）矿石体重的确定。各预测区矿石品位和体重值均采用相关预测区中矿床勘查报告中提供的平均数值。模型区内矿石的体重值每立方米2.8 吨。

（4）含矿系数的确定。各预测工作区中含矿系数（体含矿率）按以下方法确定取值垄上钨锡矿0.005214：

（5）相似系数的确定。确定相似系数的原则：首先，比较模型区域和预测区域中所有预测元素的总体相似系数；其次，比较量化参数的相似系数。至于场模型的相似系数，有必要采用综合的方法来确定。关于相似系数校正方法，主要有两种方法：①使用数学地质方法，例如特征分析和确定矿化证据的可能性。②取决于专家确定的模型区域与预测区域之间的相似程度。

本次相似系数的确定主要是利用项目办提供的MRAS 软件功能，通过数学地质的方法计算得单元得分，最终确定结果。

（6）模型区资源量的估算。模型区一般采用MRAS 或GEODAS 软件所圈定的平面范围，之后根据实际情况进行必要的人工校正所确定下来的最小预测区。主要通过对不同类型矿床圈定含矿地质体的方法来加以校正。

（7）最小预测区的资源量计算。钨、锡、铅和锌的资源以矿石量表示，最小预测区域中的资源量为最小预测区域中的矿石量。计算公式：预测矿石量=最小预测区含矿层体积×矿石体重×（平均）含矿系数。

①预测工作区资源量计算：预测工作区资源量等于各最小预测区资源量之和。②预测区资源量的确定及修正：预测区域中的资源数量由公式6-5 确定。由于地质体复杂性的不同，模型区和预报区的地质条件不能完全一致。为了进一步减少此错误，我们对预测区域中的资源数量进行了以下更正：