高精度磁测在吉林磐石自由屯铜金矿区找矿中的应用

2021-09-10杨继峰王学阳郭丕夷李凯春王立功

黄金 2021年2期

杨继峰王学阳郭丕夷李凯春王立功

摘要：高精度磁测成果是深部岩（矿）石磁性差异的综合反映，包含丰富的浅源信息和深源信息。通过对自由屯铜金矿区高精度磁测异常的化极、延拓和求导解译处理，识别物性结构面产状及分布，确定成矿地质体的形态及不同深度产状变化特征。自由屯铜金矿区矿化受二叠系大河深组地层岩性、断裂及岩浆岩体综合控制，矿（化）体呈脉状、透镜状产出。根据高精度磁测解译结果，确定控矿构造和成矿地质体的分布及产状特征，结合对控矿因素的分析及找矿标志的总结，对Ⅰ—Ⅳ蚀变矿化带的找矿方向进行评价，为探矿工程布置提供依据。

关键词：高精度磁测;找矿方向;成矿结构面;成矿地质体;自由屯铜金矿区

中图分类号：TD15 P618.51 P636文献标志码：A开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

文章编号：1001-1277（2021）02-0024-06doi：10.11792/hj20210205

自由屯铜金矿地处吉黑造山带、吉中活动陆缘南部，位于山河—榆木桥子Au-Ag-Cu-Ni-Fe-Pb-Zn成矿带中部，敦密断裂北侧。区域分布粗榆金矿床、官马金矿床、石咀铜矿床、锅盔顶子铜矿床、小紅石砬子铅锌银矿床等大、中型矿床，成矿地质条件有利，找矿潜力巨大[1-5]。吉林有色金属地质勘查局608队于1989—1990年通过地质填图及土壤测量，发现金及铜金蚀变矿化带各1条;2011年，通过进一步勘查，在地表发现蚀变矿化带1条，深部发现铜矿（化）体7条、金矿（化）体2条;2016年，最终圈出蚀变矿化带4条、金矿（化）体4条、铜矿（化）体7条。尽管前人在矿区进行了大量勘查工作，但由于对关键控矿因素掌握不够准确，至今未取得突破性找矿进展。通过对矿区高精度磁测结果进行解译，结合对铜金、金矿化特征的总结，确定成矿结构面、成矿地质体、找矿标志及进一步找矿方向，为后续勘查工作部署提供依据。

1 矿区地质特征

矿区出露地层主要为二叠系下统大河深组（P1d）及第四系（Q）（见图1）。其中，大河深组为一套海相—陆源碎屑火山沉积建造，主要岩性包括泥质板岩和凝灰质板岩（sl）、大理岩（mb）、灰岩（ls）、糜棱岩化安山岩（αm）等，地层走向近南北，倾向东或西。大河深组为矿区内矿（化）体的主要赋矿围岩。

矿区岩浆岩分布广泛，主要为早古生代片麻状花岗岩（γ）和印支期黑云母花岗岩（γβ）、石英闪长岩/闪长岩（δ）。岩脉发育，岩性包括闪斜煌斑岩、辉长玢岩、闪长玢岩、花岗闪长斑岩、花岗斑岩、花岗细晶岩及石英等。片麻状花岗岩分布于矿区北部及东南部，大面积发育;黑云母花岗岩、石英闪长岩/闪长岩等分布于矿区西部及南部，石英闪长岩/闪长岩与成矿关系密切。

矿区构造发育，包括褶皱和断裂。褶皱主要为背斜，发育在大河深组地层中，呈南北走向，铜金矿化产于背斜核部灰岩（大理岩）与板岩层间构造破碎带内。断裂发育，走向以北西向、南北向为主，北东向次之，东西向断裂规模相对较小。其中，沿背斜轴部大理岩与板岩层间构造破碎带发育的南北向断裂呈S形分布，贯穿全区，控制蚀变矿化带及铜金、金矿化的分布。

2 矿床地质特征

2.1 矿（化）体特征

铜金、金矿化主要发育在南北向背斜核部，赋存于大理岩与板岩层间构造破碎带内。矿区地表共圈出4条蚀变矿化带（Ⅰ—Ⅳ），并圈出金矿（化）体4条、铜矿（化）体7条（见图1）。在28勘探线深部发现4条铜矿（化）体和3条金矿（化）体（见图2）。主要矿（化）体特征分述如下：

Ⅰ-1铜金矿体：分布于Ⅰ号蚀变矿化带内，赋存于硅化大理岩中，走向330°，倾向南西，倾角68°。地表由TCⅠ-4、TCⅠ-0、TCⅠ-1、TCⅠ-0-1等探槽控制，长约55 m，平均厚0.55 m，金平均品位6.27×10-6，铜平均品位0.44 %。主要金属矿物有黄铁矿、黄铜矿、方铅矿、蓝铜及褐铁矿等。蚀变类型有硅化、绢云母化、绿帘石化、绿泥石化和碳酸盐化。

2021年第2期/第42卷黄金地质黄金地质黄金

Ⅱ金矿化体：位于Ⅱ蚀变矿化带内，由TC2/3、TC1/4探槽控制，走向15°，倾向北西，倾角45°，两端未封闭。控制长110 m，平均宽11 m，厚1.00～1.38 m，刻槽取样测得金平均品位0.53×10-6、银平均品位2.0×10-6、铜平均品位0.07 %。破碎蚀变带中破碎物由硅化大理岩、凝灰质板岩、泥质板岩角砾及胶结物构成。围岩蚀变强烈，类型包括硅化、绢英岩化、绿泥石化、高岭土化、碳酸盐化及褐铁矿化等。

Ⅳ-1金矿化体：位于Ⅳ蚀变矿化带中，为隐伏矿化体。深部由ZK2801、ZK01、ZK04等钻孔控制，走向南北，倾向西，倾角68°～75°，走向及倾向延伸均为80 m，平均厚度2.25 m，金平均品位0.71×10-6，铜平均品位0.35 %。矿化体赋存于凝灰质板岩中，主要金属矿物有黄铁矿、磁黄铁矿、白铁矿及黄铜矿等。围岩蚀变发育，类型包括硅化、绿泥石化、绢云母化。

Ⅳ-2金矿化体：与Ⅳ-1金矿化体平行产出，地表未出露，深部由ZK2801、ZK01、ZK04等钻孔控制，赋存于凝灰质板岩中，走向及倾向延伸均为80 m，平均厚0.75 m，金平均品位0.73×10-6，主要金属矿物有黄铁矿、磁黄铁矿、白铁矿及黄铜矿。围岩蚀变类型有硅化、绢云母化、绿泥石化、绿帘石化和碳酸盐化。

2.2 矿石特征及成矿期次

矿石中金属矿物以黄铁矿和黄铜矿为主，方铅矿、磁黄铁矿、白铁矿次之，地表见孔雀石、蓝铜及褐铁矿等，微细粒金呈裂隙金产出于黄铁矿中。脉石矿物以石英、方解石、绢云母、绿帘石、绿泥石、高岭土等为主。矿石结构以半自形—他形粒状结构、交代结构为主，交代残余结构、交代侵蚀结构、固溶体分离结构、嵌晶结构次之;矿石构造主要有角砾状构造、细脉状构造、浸染状构造和斑杂状构造等。

黄铁矿是矿石中含量最多的金属硫化物。野外和镜下见2类黄铁矿：一类呈自形粒状产出于闪长岩、辉绿玢岩或构造蚀变带内，呈稀疏浸染状分布，为早期产物;另一类呈半自形—他形粒状，分布于硅化石英细脉或团块状硅化蚀变岩中，粒度 0.02～0.05 mm，与黄铜矿、方铅矿共生，有时被黄铜矿、方铅矿交代，属于主成矿阶段产物。

黄铜矿呈他形粒状、星散状分布于硅化石英细脉或团块状硅化蚀变岩中，粒度小于 0.01 mm，偶见呈填隙状分布于他形黄铁矿粒间或呈乳滴状分布于黄铁矿内。

方铅矿比较少见，镜下见方铅矿以他形—半自形粒状产出于硅化、绢云母化蚀变岩中。

根据矿石组构及其与地层、岩浆岩的接触、穿插关系，以及矿石礦物、脉石矿物之间的共生、交代关系，初步将矿区成矿划分为石英-黄铁矿阶段、石英-硫化物阶段和石英-碳酸盐阶段。其中，石英-硫化物阶段为主要成矿阶段。

2.3 围岩蚀变

矿区围岩蚀变发育，主要有硅化、钾化、绢英岩化、绢云母化、绿帘石化、绿泥石化、碳酸盐化和高岭土化等，具有中温热液蚀变特征。其中，硅化与细脉状、浸染状铜金、金矿化关系密切，形成石英-金属硫化物细脉充填于大理岩或凝灰质板岩构造裂隙中。

综上，矿区铜金、金矿化与南北向背斜核部的断裂（层间破碎带）关系密切，与闪长岩、石英闪长岩等伴生或相互穿切，硅化、绢云母化、绿泥石化、绿帘石化等蚀变呈带状分布，矿（化）体与围岩边界不清（由分析结果圈定矿（化）体），认为矿区铜金、金矿化成因类型为中温热液充填脉型。

3 高精度磁测异常特征及构造解译

高精度磁测是热液型矿床常用的找矿方法，通过分析岩体磁性差异及磁场特征，结合地质解译结果，确定成矿结构面（物性体界面）和控矿构造，了解岩浆岩的形态、分布及接触关系，根据成矿地质体、成矿结构面及控矿构造产状及变化，进行间接找矿[6-9]。

对矿区1∶1万高精度磁测成果进行化极、向上延拓、不同方向水平一阶导数计算、垂向二阶导数计算及线性构造、地质体解译，为控矿因素分析及找矿方向确定提供依据[2]。

3.1 高精度磁测异常特征

化极处理后的磁场分布由于消除了磁偏角影响，能够更确切反映地层岩性及岩浆岩分布特征。根据高精度磁测数据及化极结果，绘制磁异常等值线图（见图3）及化极等值线图（见图4）。矿区磁异常呈南北向展布，可划分为弱负场区、负场区、弱正场区和正场区，磁异常梯度带总体呈北东向展布，反映地质体分布特征;大河深组地层与黑云母花岗岩均呈负磁异常特征，但在背斜轴部发育大面积、南北向展布的磁性正场区，结合矿区岩（矿）石物性分析结果，认为深部存在隐伏石英闪长岩/闪长岩岩体;在Ⅰ、Ⅳ蚀变矿化带发育地段，显示存在北东向展布（北西倾伏）的闪长岩隐伏岩体，Ⅱ、Ⅲ蚀变矿化带深部可能存在北东向隐伏石英闪长岩体。

3.2 结构面及地质体解译

对化极后的高精度磁测异常数据进行向上延拓处理，分别计算不同上延高度（100 m、200 m、500 m和750 m）的垂向二阶导数和不同方向（0°、45°、90°和135°）的水平一阶导数，提取不同方向水平一阶导数的轴值（极大值和极小值）为线性构造（物性结构面），提取垂向二阶导数的0等值线为环形构造（物性地质体边界），结果见图5、图6。

1）结构面（线性构造）解译。不同上延高度、不同方向的线性构造解译结果表明，北东向构造、北西向构造构成矿区构造格架，北东向构造具有压扭性特征，2条北东向构造贯穿矿区，总体倾向北西;共解译出具有一定规模的5条北西向构造（张扭性）、3条南北向构造（张性）和3条东西向构造（压性）。

2）地质体（环形构造）解译。对不同上延高度的环形构造解译结果表明，西部解译出的3个地质体为黑云母花岗岩中的石英闪长岩体;南部地质体规模较大，总体呈近南北向展布，形态受北东向、北西向构造控制，可能是隐伏石英闪长岩体的反映，具有成矿地质体属性，在Ⅱ、Ⅲ蚀变矿化带深部相应位置规模缩小，形态稳定;北部地质体磁性略高，呈近南北向展布，推测为隐伏闪长岩体的反映，深部向北收缩，应为成矿地质体。

4 控矿因素及找矿方向

4.1 控矿因素分析

根据矿区地质特征及高精度磁测解译成果，铜金、金矿化受大河深组地层、断裂及岩浆岩体综合控制，但不同蚀变矿化带控矿因素有所差异，具体如下：

Ⅰ蚀变矿化带及矿体分布于南、北成矿地质体（隐伏岩体）之间及南部地质体形态和产状的复杂变化部位;蚀变矿化带及矿体受大理岩、凝灰质板岩层间破碎带及隐伏岩体产状突出部位综合控制;高精度磁测解译结果显示，北西向结构面和断裂均具有向南西倾的特征，与地表所见矿化特征一致。已施工钻孔ZK03、ZK1201未见矿化，可能与钻孔方位相反有关。

Ⅱ蚀变矿化带及矿体分布于南部成矿地质体内部，受大理岩、凝灰质板岩层间破碎带及断裂控制。对比地表岩性结构面和高精度磁测解译南北向结构面、断裂特征，后者均具有反倾变化特征，浅部倾向北西，深部倾向南东。已施工钻孔ZK702未见矿，可能与结构面产状变化有关。

Ⅲ蚀变矿化带及矿体分布于南部成矿地质体内部，与Ⅱ蚀变矿化带首尾相连，主要控矿因素为大理岩与凝灰质板岩之间的结构面（层间破碎带）和背斜核部的断裂。

Ⅳ蚀变矿化带及矿体分布于北部成矿地质体西南部形态及产状变化部位，受南北向结构面（大理岩与凝灰质板岩层间破碎带）控制。高精度磁测解译显示该地段南北向构造发育且具有西倾特征，与钻孔验证结果吻合。

4.2 找矿标志与找矿方向

矿区已有土壤岩屑测量，测试了Au、Ag、Cu、Pb、Zn、W、Sn、Bi、Mo、As、Sb、Hg等12种元素。对元素相关参数统计结果显示，Au、Bi、Cu、W、As、Sb、Hg等具有较大变异系数和浓集系数，表明这些元素为成矿元素;聚类分析及因子分析结果表明，成矿元素划分为Mo-Sn、Cu-Ag-Pb-Zn、Au-Bi-W-Sb-As和Hg 4个稳定组合，其中前3个组合属于与成矿作用有关组合，Cu-Ag-Pb-Zn、Au-Bi-W-Sb-As为主要成矿组合（见图7）。激电异常分布见图7，其在蚀变矿化带处显示为低阻高极化特征。综上，铜金、金矿化主要蚀变找矿标志为硅化、绢云母化蚀变带;地球化学找矿标志为Au、Bi、Cu、W、As、Sb、Hg等元素异常及Cu-Ag-Pb-Zn、Au-Bi-W-Sb-As土壤组合异常;激电异常找矿标志为低阻高极化异常。

根据控矿因素、高精度磁测解译结果、土壤岩屑测量结果及激电异常特征，对自由屯铜金矿区进行综合信息成矿预测（见图7），认为其具有较好的铜金、金矿化找矿潜力。

Ⅱ、Ⅲ蚀变矿化带成矿地质条件有利，找矿标志明显，为找矿潜力最好地段。根据高精度磁测解译结果，二者均位于成矿地质体内部，空间上受同一北北东向断裂控制。值得注意的是，该控矿构造沿走向、倾向具有明显产状变化特征，南、北两端及中部产状陡立，其余部位产状稍缓，且北东段倾向南东，南西段倾向北西。土壤组合异常Cu-Ag-Pb-Zn、Au-Bi-W-Sb-As大面積分布于控矿构造东部，且套合较好;中部发育2处激电异常，表明Ⅱ、Ⅲ蚀变矿化带深部具有较好铜金、金找矿潜力，建议尽快进行钻探工程查证。

Ⅰ蚀变矿化带地处北东向、北西向构造交汇复合部位，蚀变矿化主要受北西向张扭性构造控制，土壤组合异常Cu-Ag-Pb-Zn、Au-Bi-W-Sb-As呈北东向展布，成矿地质条件好，找矿标志明显，具有较好找矿潜力，建议布置钻探工程进行查证。

Ⅳ蚀变矿化带与Ⅲ蚀变矿化带特征相似，受南北向成矿结构面控制，赋存于成矿地质体形态产状复杂变化部位，发育Cu-Ag-Pb-Zn、Au-Bi-W-Sb-As土壤组合异常且套合较好，由于南北向构造的性质（张性构造）及产状变化，可能导致矿化连续性较差。

5 结论

1）自由屯铜金矿区矿（化）体呈脉状、透镜状产出，受大河深组地层岩性、断裂或层间破碎带、成矿有关石英闪长岩与闪长岩岩体综合控制，矿化成因类型为中温热液充填脉型。

2）高精度磁测解译确定北东向、北西向构造构成矿区构造格架，矿区中部发育南北向隐伏石英闪长岩/闪长岩，南北向、北西向、北东向构造及其交汇部位和隐伏岩体形态、产状的复杂变化部位，控制矿化的产出、形态、规模和产状。

3）该矿区具有较好铜金、金矿化找矿潜力，尤其是Ⅱ、Ⅲ蚀变矿化带深部具有良好寻找工业矿体的潜力。

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