巖屑測量在智利Henan D礦區(qū)地質(zhì)勘查中的應(yīng)用

王明國，楊秀俊

（1.河南有色金屬地質(zhì)勘查總院，鄭州 450052；

2.河南省有色金屬深部找礦勘查技術(shù)研究重點實驗室，鄭州 450052；3.華北地質(zhì)勘查局地質(zhì)研究所，天津 300170）

0 引言

智利地處東太平洋成礦帶，銅儲量和年產(chǎn)量均居世界第一位。典型斑巖礦床如厄爾印第奧（El Indio）金銀銅礦，洛斯佩拉姆布雷斯（Los Pelambres）、厄爾佩尼翁（E1Penon）金銀礦，帕斯卡（Pascua）金銀礦等的地質(zhì)勘查中，巖屑測量對找礦靶區(qū)圈定發(fā)揮了重要作用［1－2］。2012年，河南省有色金屬地質(zhì)勘查總院選擇智利第二大區(qū)首府安托法加斯塔（Antofagasta）市東南約280km，距塔爾塔爾（Taltal）市東南約60km的Henan D礦區(qū)及其周圍地區(qū)進(jìn)行了巖屑加工粒度試驗和1∶10 000巖屑測量，側(cè)重對該區(qū)巖屑加工粒度分析和巖屑測量應(yīng)用效果評價，以期有助于智利北部的礦業(yè)勘查。

1 成礦地質(zhì)背景

1.1 區(qū)域地質(zhì)背景

礦區(qū)所處的智利海岸山脈成礦帶由褶皺強(qiáng)烈的侏羅系和白堊系組成，主要礦產(chǎn)有銅、鉬、鉛、鋅、錳、金、錸、硒、碲等，也是舉世聞名的秘魯—智利北部鐵氧銅金型（IOCG）成礦帶［3－4］。依據(jù)礦床形態(tài)、巖性和構(gòu)造等特點，IOCG型礦床分為脈狀、熱液角礫巖型、夕卡巖型、沿層交代層狀和前幾種類型的復(fù)合型［5］。礦區(qū)以脈型和沿層交代層狀礦床為主。

1.2 礦區(qū)地質(zhì)概述

礦區(qū)地處海岸山脈成礦帶。區(qū)內(nèi)巖漿活動頻繁，侏羅系－白堊系噴出巖－侵入巖發(fā)育，以噴出巖為主。噴出巖主要為安山巖，伴有綠泥石化、綠簾石化及碳酸鹽化等蝕變；侵入巖為花崗巖，以不規(guī)則狀分布于礦區(qū)東側(cè)。第四系分布于溝谷低緩處，為碎屑巖、蒸發(fā)巖等。

區(qū)內(nèi)構(gòu)造活動較強(qiáng)，有1條SN向斷裂，破碎帶寬700～1 800m，為阿塔卡瑪斷裂（Atacama Fault Zone，簡稱AFZ）帶的組成部分，直接影響了礦區(qū)的巖漿活動和成礦。

礦區(qū)附近成型銅礦床（點）多處，距離最近為Tai銅礦。Tai銅礦自2009年初開始開采，月采礦石約1 000t。Tai銅礦產(chǎn)于安山巖內(nèi)SN向韌性剪切帶內(nèi)，構(gòu)造控礦特點明顯，礦體呈脈狀，近直立，礦脈厚2～12m，w（Cu）＝1.0%～5.5%，礦體延伸及品位穩(wěn)定。采坑自Henan D礦區(qū)南800m處向南延伸＞2km，采深30～80m，目前開采的均為礦體的氧化帶礦石。銅礦化主要為孔雀石化，呈浸染狀分布，局部沿裂隙面展布。Tai礦區(qū)周圍地勢平坦，僅地勢低洼處被第四系覆蓋，中部及東部為安山巖，西側(cè)有花崗巖出露。

1.3 景觀地球化學(xué)特征

礦區(qū)屬智利海岸山脈系，山勢平緩，海拔735～895m，一般相對高差50m。氣候極度干旱，是世界上最干旱的地區(qū)之一。1月平均氣溫為20℃，7月約10℃，全年降雨量＜10mm，為荒漠景觀，無植物，無地表水。土壤不發(fā)育，A層缺失，局部B層也缺失；B層主要為風(fēng)成砂和粉砂土，厚0～30cm，顏色以灰白和黃褐色為主；C層為風(fēng)化巖屑層，比較發(fā)育。礦區(qū)盛風(fēng)向為西北風(fēng)和北風(fēng)，風(fēng)蝕和風(fēng)力搬運作用強(qiáng)烈，地表松散堆積物中風(fēng)成砂普遍，不宜開展土壤地球化學(xué)測量，而進(jìn)行巖屑地球化學(xué)測量可以避免風(fēng)成砂的干擾。

2 樣品粒度試驗

選擇礦區(qū)南約1.2km的Tai銅礦進(jìn)行巖屑加工粒度試驗。該礦區(qū)土壤剖面分為B，C兩層。B層土壤以砂土、砂黏土為主，呈灰黃色、黃褐色，厚5～25cm；C層為土壤的母質(zhì)層，顏色為褐色、灰色等，由風(fēng)化的巖石組成。區(qū)內(nèi)采集土壤樣重量折合1kg后，＞－4目的占7～125g，－4目～＋20目占18～139g，－20～＋40目占47～160g，＜－40目占591～850g。

按40m點距，采集B層或B＋C層土壤或巖屑樣品，樣品干燥后截?。?～＋20目、－20～＋40目、－40目等3種粒級段樣品共13組，各樣過篩后重約100g。礦體在點D7—D8之間。3種粒級樣品的分析結(jié)果表明（表1，圖1），各粒級中銅含量的變化與地質(zhì)情況吻合較好，異常清晰明顯。但粒度越大，Cu的標(biāo)準(zhǔn)偏差和變化系數(shù)越大，而－5～＋20目、－20～＋40目間變化相對較小。為避免風(fēng)成砂干擾，突出找礦成效，確定地球化學(xué)測量采集B＋C層或C層－5～＋40目巖屑樣品。

表1 Tai銅礦不同粒級巖屑中Cu元素參數(shù)Table 1 Copper parameters for various debris sizes in Tai mine

圖1 Tai銅礦不同粒級巖屑中的銅含量Fig.1 Copper content of various debris sizes in Tai mine

3 巖屑地球化學(xué)測量結(jié)果與分析

3.1 巖屑地球化學(xué)測量方法

礦區(qū)礦化、蝕變和構(gòu)造呈南北向，確定測線方向為90°，網(wǎng)度為100m×40m。采集－5～ ＋40目巖屑樣品，在點位10m范圍內(nèi)采集3～5處滯留或殘破在基巖表面的巖屑組合成樣，分析測試Cu，Au，Ag，Mo，Pb，Zn，As，Sb，W，Co，Ni，Mn等元素。

3.2 礦區(qū)主要元素地球化學(xué)特征

礦區(qū)主要元素地球化學(xué)參數(shù)特征見表2。各元素的變化系數(shù)Cv均＜0.5，表明這些元素在測區(qū)內(nèi)分布較均勻，但Cu元素含量明顯高于地殼中元素豐度，具有成礦的前提。

通過礦區(qū)各元素數(shù)據(jù)R型聚類分析（圖2），依據(jù)不同元素間的距離，可將元素分為3類。第一類，以Ni，Co，Mn，Zn為代表的中溫?zé)嵋涸?；第二類，以Cu，Ag，Mo為代表的中高溫?zé)嵋涸兀坏谌?，以Au，As，Sb為代表的低溫元素組合，而Pb為中溫元素，W為高溫元素，R型聚類分析結(jié)果卻將二者歸為第三類，推測為該區(qū)熱液活動的多期性造成性質(zhì)差異較大的元素疊加。

表2 礦區(qū)主元素主要地球化學(xué)參數(shù)特征Table2 Characteristics of major elements geochemical parameters of the mine area

圖2 R型聚類分析譜系圖Fig.2 The tree plot of R－cluster analysis

3.3 巖屑地球化學(xué)測量應(yīng)用效果

通過對礦區(qū)土壤地球化學(xué)測量，發(fā)現(xiàn)綜合異常6處（圖3，表3）。以Cu為主的異常有4處，分別為TD－3，TD－4，TD－5，TD－6；以 Au為主的異常有 1處，為 TD－2；以Pb為主的異常1處，為TD－1。

礦區(qū)Cu－Au異常規(guī)模大。Ag，Pb，Zn等中低溫元素異常分布于Cu（Au，Mo）異常外圍，局部具有水平分帶特征：Cu－Au（Mo）處于內(nèi)帶，Zn－Pb－Ag處于外帶。異常分布特征較好的為TD－2和TD－3異常，Cu－Au異常外圍呈衛(wèi)星狀分布著 Ag，Mo，Pb，Zn等異常。

綜合異常評序依據(jù)異常規(guī)模、元素組合、成礦元素背景、巖漿巖、礦化及構(gòu)造等反映地球化學(xué)信息和成礦地質(zhì)的指標(biāo)，賦權(quán)求和排序（表3）。巖屑測量前僅 TD－4異常區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)孔雀石化，TD－2，TD－3，TD－5經(jīng)異常查證新發(fā)現(xiàn)銅礦化。TD－2和TD－3為銅礦化引起的異常，TD－4和TD－5區(qū)內(nèi)礦化微弱，異常主要為綠泥石化綠簾石化蝕變引起，TD－1異常由花崗巖巖體引起，TD－6異常原因不明。結(jié)合巖屑地球化學(xué)測量成果及Tai銅礦特征，對TD－2和TD－3異常進(jìn)行重點查證和評價。

表3 礦區(qū)綜合異常評序Table 3 Sorting of the integrated anomalies in census district

3.3.1 TD－2異常

TD－2異常元素組合以Au，Cu為主，伴生As，Co，Sb，Ni，Mo，Pb，Ag，Mn，W 等。Cu異常面狀展布，濃度中心和分帶明顯，面積0.56km2，異常最高值w（Cu）＝379.4×10－6，均值64.9×10－6。伴生Au異常強(qiáng)度高，異常最高值w（Au）＝22.4×10－9，均值3.55×10－9，出露面積0.56km2。異常顯示出Mo，W 處于內(nèi)帶，Cu，Au處于中帶，Ag，Pb，Co，Ni等處于外帶的斑巖銅礦水平分帶特征［1－2，6］，存在深部為斑巖型銅礦的可能。Cu－Au異常主要出露于巖性以綠泥石化安山巖為主的侏羅系中，異常由該地層或者賦存于其中的銅礦體引起。

經(jīng)槽探和鉆探工程揭露，發(fā)現(xiàn)寬2～13m的孔雀石化蝕變帶，蝕變帶長＞650m，走向NNE，礦體近直立，控制深度70m。礦化帶圍巖為綠泥石化安山巖。銅礦化主要為孔雀石化，沿裂隙面展布，局部呈星點狀，受多組SN向節(jié)理控制，伴生有綠簾石化、褐鐵礦化、硅化和碳酸鹽化。礦石w（Cu）＝0.08%～2.36%，局部伴生w（Ag）＝2.0×10－6～9.0×10－6。銅礦體及周圍伴有強(qiáng)烈的綠泥石化、綠簾石化等。礦體位于異常區(qū)的中東部，地勢稍高，由重力作用向西搬運，促進(jìn)異常形成。結(jié)合鉆孔見礦情況和礦區(qū)南側(cè)Tai銅礦的礦體特征，該礦體為脈狀。礦液沿斷裂上侵，向兩側(cè)充填，并形成礦體。

該異常中有與控制Tai銅礦相同的斷裂通過，斷裂兩側(cè)有較好的Cu－Au異常顯示。結(jié)合異常查證成果，該區(qū)域的勘查重點區(qū)域為綠泥石化安山巖為主的斷裂帶中存在較好的主成礦元素異常的區(qū)域。

圖3 礦區(qū)Cu，Au，Ag，Mo綜合異常分布Fig.3 Integrated（Cu，Au，Ag，Mo）anomaly distribution map of the mine area

3.3.2 TD－3異常

TD－3異常元素組合以Cu－Ag為主，伴生Au，Co，Sb，As，Ni，Pb，Mn等。Cu異常面積大，濃度中心明顯，分帶不明顯，面積0.187km2，異常最高w（Cu）＝348×10－6，均值80.1×10－6。該異常區(qū)伴生Ag異常強(qiáng)度高，Ag異常最高值w（Ag）＝0.22×10－6，均值0.077×10－6，面積0.18km2。該異常具有Cu，Au處于中帶，Ag，Pb，Co，Ni處于外帶的特征。Cu異常主要出現(xiàn)在以綠泥石化安山巖為主體的侏羅系中。

經(jīng)槽探和鉆探工程揭露，發(fā)現(xiàn)寬1.2～6.5m的銅礦脈，礦脈長＞180m，走向NNE，近直立，控制深度80m。蝕變帶寬150～450m，圍巖為安山巖。銅礦化以孔雀石化為主，沿裂隙面或浸染狀分布。蝕變帶內(nèi)多組節(jié)理發(fā)育，巖石較破碎。礦化主要沿近SN向節(jié)理充填，伴有強(qiáng)烈綠泥石化、綠簾石化和局部弱硅化。礦石中w（Cu）＝0.20%～1.66%，局部伴生w（Ag）＝1.2×10－6。銅礦脈周圍伴有強(qiáng)烈的綠泥石化和綠簾石化。礦體位于綜合異常的中部，為山脊位置，向坡底形成異常，礦體構(gòu)造控制作用明顯。

與 TD－2相似，礦體伴生銀，須重視銀礦的勘查。根據(jù)周圍礦區(qū)尤其是Tai銅礦的特征，礦區(qū)礦床類型應(yīng)為鐵氧銅金型（IOCG）礦床［5，7］。

4 結(jié)論

（1）依據(jù)巖屑加工粒度結(jié)果，智利安托法加斯塔大區(qū)東南部采集B＋C層或C層－5～＋40目巖屑樣品能夠較好地反映地質(zhì)特征。

（2）通過巖屑地球化學(xué)測量，礦區(qū)存在較好的Cu－Au－Ag異常，且局部地段異常水平分帶特征明顯。通過異常查證，已發(fā)現(xiàn)良好的找礦線索。

（3）該區(qū)域的勘查重點為綠泥石化安山巖中的斷裂帶附近主成礦元素異常較好的區(qū)域。

（4）巖屑地球化學(xué)測量結(jié)果表明，在智利北部荒漠化景觀中進(jìn)行巖屑地球化學(xué)測量能夠達(dá)到明確找礦目標(biāo)、縮小找礦范圍、確定找礦靶區(qū)的目的。

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