智利月亮山鐵銅礦巖礦磁化率與密度關(guān)系分析*

魯 佳 方維萱 李天成

(1.昆明理工大學(xué)國(guó)土資源工程學(xué)院;2.中色地科礦產(chǎn)勘查股份有限公司)

鐵氧化物銅金型礦床(IOCG，Iron－oxide Copper Gold Deposits)是一組頗受礦業(yè)界、勘查界和學(xué)術(shù)界重視的礦床組合類(lèi)型，在智利、澳大利亞和中國(guó)具有較大工業(yè)價(jià)值［1］。全球鐵氧化物銅金型礦床形成于3類(lèi)不同的大陸動(dòng)力學(xué)背景，南美(以智利為代表)IOCG礦床形成于洋殼俯沖背景下島弧造山帶，與深部地幔柱上升形成的島弧造山帶中局部拉伸環(huán)境密切有關(guān)［2］。在智利科皮亞波一帶，以Copiapo為中心形成了長(zhǎng)1 000 km鐵氧化物銅金型(IOCG)礦床成礦帶，包括拉坎德拉里亞(La Candelaria，礦石量460 Mt，銅平均品位為0.95%)和科皮亞波銅三角區(qū)、曼托貝爾德(Manto Verde，礦石量600 Mt，Cu平均品位為0.5%，Au 為0.1 ×10－6)、最北部Mantos Blancos和Santo Domingo(礦石量234.4 Mt，銅平均品位 0.55%，Au為 0.07×10－6;鐵礦石量 1 300 Mt，TFe 品位為 25.83% ～26.6%)［3-4］。在這個(gè)成礦帶中，白堊紀(jì)的巖漿巖南北向從智利南部的圣地亞哥到北部的安托法加斯塔、沿著海岸山帶延伸超過(guò)1 200 km，區(qū)域主要的地質(zhì)構(gòu)造特征為左旋走滑和沿傾向滑動(dòng)的阿塔卡瑪斷裂系統(tǒng)［5］，侏羅紀(jì)—早白堊紀(jì)巖漿弧的緩慢削減期約有132 Ma，阿塔卡瑪斷裂系統(tǒng)在132 Ma和106 Ma期間活動(dòng)強(qiáng)烈［6］。在該時(shí)期內(nèi)，鎂鐵質(zhì)－長(zhǎng)英質(zhì)復(fù)合火成巖體沿著基底穩(wěn)定構(gòu)造就位，火山巖侵入到圍巖中的角礫巖帶，在柔性—脆性過(guò)渡帶中就位，為諸多交代型鐵氧化物和鐵氧化物銅金礦床的形成位置。月亮山礦區(qū)的含磁鐵礦和赤鐵礦角礫巖帶可作為IOCG型礦床的找礦標(biāo)志［7］。

1 地質(zhì)特征

在智利月亮山鐵銅礦區(qū)，巖漿巖主要有石英閃長(zhǎng)巖和中性－中基性淺成、超淺成侵入雜巖，火山熔巖，熔結(jié)角礫巖和中酸性巖脈或巖枝。巖漿活動(dòng)集中于早白堊世(135～100 Ma)，明顯有135～130 Ma(早期)和112～103 Ma(晚期)2次高峰期。該區(qū)西部到東部、月亮山鐵銅礦區(qū)外圍以東地區(qū)深成巖漿弧具有向東遷移特征，揭示本區(qū)侵入體具有向東時(shí)代變新的特點(diǎn);閃長(zhǎng)巖和花崗閃長(zhǎng)巖體進(jìn)入中部弧后盆地反轉(zhuǎn)構(gòu)造帶中，形成于65～62.5 Ma，屬于晚白堊世侵入巖體，但早白堊世(135～100 Ma)與鐵氧化物銅金型礦床和銅金礦的成礦關(guān)系密切［8］。區(qū)內(nèi)圍巖蝕變較為普遍，主要類(lèi)型有鈉長(zhǎng)石化、鉀長(zhǎng)石化、絹云母化、電石氣化、黏土化、青磐巖化、陽(yáng)起石化、熱液角礫巖化。

第四系沖、坡積物(Qac)由巖屑、巖塊及泥砂質(zhì)組成，分布于河灘或山間溝系，分選性差，成分較為復(fù)雜;始新統(tǒng)細(xì)沙沉積物(Qe)由長(zhǎng)英質(zhì)、云母等形成沙丘或山前堆積;中新統(tǒng)阿塔卡瑪?shù)[石層(Tga)巖屑分選差，厚度數(shù)米或上百米，位于古侵蝕表面，礫石成分復(fù)雜，有深成巖、熔巖、沉積巖等，還有厚層狀沉積的泥鈣質(zhì)沉積層;白堊系熔巖、火山巖(Ksia)為輝石安山巖，有閃長(zhǎng)巖脈充填，見(jiàn)有銅、鐵、金等礦化，是主要的含礦層;白堊系石英二長(zhǎng)巖(Kmd－no)為肉紅色－淺灰綠色，見(jiàn)浸染或細(xì)脈浸染狀黃鐵礦，有銅、鐵等礦化;白堊系閃長(zhǎng)巖(Kg－δ)為淺灰色－灰綠色，中細(xì)粒，有銅鐵金等礦化;白堊系花崗閃長(zhǎng)巖(Kgr－γδ)為灰－灰綠色，中粗粒，有銅金等礦化。

2 巖礦的物理特征

2.1 巖礦的磁化率特征

巖礦石的磁化率能有效反映由礦化引起的磁性異常和蝕變引起的退磁現(xiàn)象。月亮山礦區(qū)巖礦石的磁化率存在明顯的差異性，這種差異使元素分帶序列與礦物磁性特征具有明顯的對(duì)應(yīng)關(guān)系［7，9］。本研究對(duì)礦區(qū)鉆孔巖心和標(biāo)本進(jìn)行了大量的磁化率物性參數(shù)測(cè)定和統(tǒng)計(jì)，磁化率測(cè)定采用SM－30磁化率儀，測(cè)定巖礦石標(biāo)本共計(jì)692塊，為本區(qū)磁異常的推斷解釋提供了巖礦物性參數(shù)依據(jù)。月亮山地區(qū)磁化率參數(shù)統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表1。

表1 月亮山礦區(qū)巖礦磁化率統(tǒng)計(jì)

從表1看，磁鐵礦礦石的磁性最強(qiáng)，含銅磁鐵礦礦石次之;磁鐵礦化硅化安山角礫巖、磁鐵礦化安山巖、磁赤鐵礦磁性較強(qiáng)。以上巖礦石在該區(qū)為強(qiáng)磁性，是引起該區(qū)強(qiáng)磁異常(負(fù)異常)的主要巖礦石，此類(lèi)異常特征是圈定礦致異常的主要標(biāo)志。閃長(zhǎng)巖具有較高的磁性，引起幅值較低的負(fù)磁異常，是判定該區(qū)巖體展布特征的標(biāo)志。安山巖、含鐵銅安山質(zhì)角礫巖、黃鐵礦化硅化安山角礫巖為中等磁性特征，引起的磁異常代表本區(qū)背景異常，含鐵銅安山質(zhì)角礫巖和黃鐵礦化硅化安山巖由于在空間上和磁鐵礦和含銅磁鐵礦關(guān)系密切，通常和強(qiáng)磁異常相疊加;赤鐵礦化硅化安山角礫巖、赤鐵礦、安山質(zhì)角礫巖為中低磁性，赤鐵礦引起的磁異常在本區(qū)不易劃分。

綜上所述，智利科皮亞波月亮山礦區(qū)巖礦的磁化率參數(shù)特征反映了磁鐵礦和含銅磁鐵礦與其他巖礦之間磁性具有顯著差異。接磁化率與巖礦類(lèi)型關(guān)系可分為高磁化率的磁(赤)鐵礦型、含銅磁鐵礦石型、低磁化率的赤鐵礦型和低磁化率的角礫巖型。

2.2 巖礦的密度特征

礦物密度由組成礦物的元素質(zhì)量和原子的電子殼層結(jié)構(gòu)所決定，但在巖漿巖和火山巖中，巖石密度與SiO2和鐵鎂質(zhì)組分含量有關(guān)，SiO2含量越高，則巖石密度越小;鐵鎂質(zhì)組分含量越高，則巖石密度就越大。從花崗巖到輝長(zhǎng)巖，巖石密度具有逐漸增大趨勢(shì)，其主要原因是與鐵鎂物質(zhì)含量成正比關(guān)系［10］。因此，巖礦中鐵含量與巖礦密度可能具有正相關(guān)關(guān)系，對(duì)智利月亮山鐵銅礦區(qū)巖礦進(jìn)行統(tǒng)計(jì)表明，各類(lèi)巖礦密度與巖礦類(lèi)型對(duì)應(yīng)關(guān)系為σ鐵礦石＞σ含銅磁鐵礦＞ σ銅礦石＞ σ磁鐵礦化安山巖＞ σ硅化安山巖＞σ閃長(zhǎng)巖＞ σ安山巖，見(jiàn)表2。由此可見(jiàn)，鐵礦石和巖石之間具有較明顯的密度差，鐵礦石密度最大，鐵銅礦石密度稍小，而火山角礫巖類(lèi)、安山巖和閃長(zhǎng)巖等的密度值小于3.00 g/cm3。

表2 月亮山礦區(qū)巖礦密度統(tǒng)計(jì)

2.3 巖礦的TFe含量與磁化率和密度關(guān)系

礦石的磁化率大小與礦石的化學(xué)成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造等密切相關(guān)。含順磁性離子Fe2+、Fe3+越高，磁化率越大;相反，若不含順磁性離子，而含大量抗磁性離子，如 Li+、Mg2+、Ca2+等，則具抗磁性［11］。在月亮山鐵銅礦區(qū)選取28塊巖礦進(jìn)行磁化率、密度和全鐵(TFe)含量的測(cè)定，見(jiàn)表3。

由上表可得，月亮山鐵銅礦區(qū)巖礦的磁化率和密度、TFe含量基本上呈正比關(guān)系，TFe含量越大，磁化率越高，密度越大，TFe含量越小，磁化率越低，密度越小。

2.4 巖礦的磁化率和密度模型

磁化率－密度模型屬于國(guó)際研究的前沿，是澳大利亞在尋找IOCG中使用的方法組合，磁鐵礦和含銅磁鐵礦具有高磁化率和高密度的特征，但含銅赤鐵礦和赤鐵礦具有低磁化率和低密度的特點(diǎn)。根據(jù)月亮山鐵銅礦區(qū)巖礦的磁化率和密度特征，可大致分為4種類(lèi)型，見(jiàn)表4。根據(jù)該關(guān)系可以對(duì)巖礦進(jìn)行快速準(zhǔn)確的鑒定，在巖心描述、坑道編錄、鉆孔磁化率立體填圖等地質(zhì)勘查工作中起到了良好的作用。

表3 月亮山礦區(qū)巖礦磁化率、密度和全鐵含量

表4 月亮山礦區(qū)巖礦類(lèi)型

3 7#礦段鉆孔巖心磁化率和密度特征

月亮山鐵銅礦7#礦段的地層主要由火山巖、侵入巖組成，主要為下侏羅統(tǒng)印第安納組(Ksi，Sierra Indiana)，閃長(zhǎng)玢巖和輝綠輝長(zhǎng)巖順層或切層侵入到印第安納組中，形成蝕變巖和蝕變巖相分帶，對(duì)于鐵銅礦體具有顯著控制作用，鐵銅礦體主要分布在蝕變巖相中。對(duì)月亮山7#礦段鉆孔47－1巖心的磁化率和密度進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，見(jiàn)圖1。該鉆孔巖心的巖礦磁化率和密度都較大，磁化率最大值大于1 000 ×10－3，磁化率平均值為191.015 ×10－3，密度最大值為5.015 g/cm3，密度平均值為3.09 g/cm3。

圖1 月亮山7#礦段鉆孔47－1巖心的磁化率和密度曲線

從圖1中可以看出，巖心磁化率與密度呈正相關(guān)關(guān)系，磁化率越大，密度越大，磁化率越小，密度越小，與表4建立的磁化率密度關(guān)系擬合程度很高。

經(jīng)過(guò)鉆探驗(yàn)證，ZK47－1鉆孔見(jiàn)礦效果良好。ZK47－1在異常的南西部覆蓋區(qū)揭露了深部富磁鐵礦體(穿礦厚度為8 m，平均品位為70.3%)，發(fā)現(xiàn)了21.1 m厚的磁鐵礦體，平均品位為42.55%，并且發(fā)育平行排列的貧礦體。根據(jù)磁異常特征結(jié)合深部工程驗(yàn)證結(jié)果推斷該異常為隱伏磁鐵礦體，磁鐵礦體下部具銅礦化潛力，異常帶中部為含銅磁鐵礦體。7#點(diǎn)異常特征和本區(qū)控礦地質(zhì)規(guī)律吻合度高，異常規(guī)模大，鉆探驗(yàn)證已發(fā)現(xiàn)深部富磁鐵礦體，磁異常和鉆探驗(yàn)證充分顯示出本區(qū)巨大的資源潛力和找礦前景。

4 結(jié)論

(1)在智利月亮山鐵銅礦區(qū)中，閃長(zhǎng)巖、安山巖等巖石普遍弱磁性，而磁鐵礦石、含銅磁鐵礦石的磁化率較大，二者之間有較大的區(qū)別，可以對(duì)高磁化率的巖礦進(jìn)行快速判定。該區(qū)的含銅礦石和含鐵礦石密度變化不是很大，總體大于圍巖，結(jié)合磁化率特征表可以對(duì)巖礦進(jìn)行快速判別。

(2)該區(qū)巖礦磁化率和密度、TFe含量基本上呈正相關(guān)關(guān)系，TFe含量越大，磁化率越高，密度越大，TFe含量越小，磁化率越低，密度越小。根據(jù)該礦區(qū)的磁化率參數(shù)和密度變化特征，在巖心描述、坑道編錄、鉆孔磁化率立體填圖等地質(zhì)勘查工作中起到了良好的作用。

(3)在智利月亮山鐵銅礦區(qū)今后找礦工作中，以地面高精度磁力測(cè)量為主，密度測(cè)量為輔的技術(shù)方法，對(duì)磁(赤)鐵礦、含銅磁鐵礦等高密度、高磁化率礦物異常和黃鐵礦、鏡鐵礦等高密度、低磁化率礦物異常進(jìn)行圈定，是一個(gè)快速有效的勘查技術(shù)組合，有利于隱伏鐵銅礦體和隱伏構(gòu)造帶的圈定和找礦預(yù)測(cè)。

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