砂巖型銅礦床深部找礦有效方法探討

胡凌志

北京市地質(zhì)工程設(shè)計(jì)研究院

砂巖型銅礦床深部找礦有效方法探討

胡凌志

北京市地質(zhì)工程設(shè)計(jì)研究院

中色地科礦產(chǎn)勘查股份有限公司于2010年承擔(dān)了剛果(金)加丹加省卡莫亞(KAMOYA)銅鈷礦區(qū)的第一期地質(zhì)詳查工作，并于2011年繼續(xù)承擔(dān)了本區(qū)的第二期深部地質(zhì)勘查工作。本文主要以卡莫亞銅鈷礦為例開展了砂巖型銅礦床深部找礦有效方法的總結(jié)探討。

砂巖型銅礦床深部找礦有效方法

1 概述

受萬寶礦產(chǎn)有限公司所屬科米卡礦業(yè)有限公司(以下簡稱“科米卡公司”)的委托，中色地科礦產(chǎn)勘查股份有限公司(以下簡稱“中色地科”)于2010年承擔(dān)了剛果(金)加丹加省卡莫亞(KAMOYA)銅鈷礦區(qū)的第一期地質(zhì)詳查工作，并于2011年繼續(xù)承擔(dān)了本區(qū)的第二期深部地質(zhì)勘查工作。本文主要以卡莫亞銅鈷礦為例開展砂巖型銅礦床深部找礦有效方法的總結(jié)探討。

卡莫亞銅鈷礦區(qū)整體位于位于贊比亞—?jiǎng)偣?金)銅礦帶的北西部，加丹加弧形銅鈷成礦帶的中西部，是非洲中部盧菲利(Lufilian)弧形構(gòu)造帶北西段的一部分。本礦區(qū)即位于該弧形構(gòu)造帶由東西向北西轉(zhuǎn)折部位。礦權(quán)區(qū)位于剛果(金)加丹加省利卡西市北西方向30km的坎博韋鎮(zhèn)，與著名的“坎博韋銅鈷礦”選廠相毗鄰；交通較為便利，自礦區(qū)赴利卡西(Likasi)市區(qū)有約20～25Km的碎石公路相通；南東方向距離加丹加省省會盧本巴希(Lubumbashi)約130Km。銅金屬量562671噸、鈷金屬量65070噸；另外在礦區(qū)的深部獲取了資源量(3341)礦石量1595.01萬噸，銅金屬量157867噸、鈷金屬量35154噸。

2 地質(zhì)方法

地表采用1/1000地質(zhì)填圖，結(jié)合輕型山地工程探槽和淺井查明地層的含礦性、礦體的形態(tài)、產(chǎn)狀、規(guī)模、礦體分布情況；深部采用系統(tǒng)的機(jī)械巖心鉆探，了解礦體在深部的形態(tài)、產(chǎn)狀、規(guī)模、品位的變化情況?？獊嗐~鈷礦區(qū)的出露的地層主是第四系(Q)及中元古界加丹加群的羅安組(R)、孔德龍古組(Ks)，其中羅安組上段和中段為主要含礦層位(表2-1)。

在詳細(xì)研究了贊比亞—?jiǎng)偣?金)銅礦帶地質(zhì)演化并結(jié)合卡莫亞礦區(qū)的地質(zhì)特征認(rèn)為卡莫亞銅鈷礦床的成礦控制因素主要是三點(diǎn)：推覆體控礦、地層控礦和斷裂控礦。

(1)推覆體控礦

卡莫亞銅鈷礦區(qū)礦床的成礦活動(dòng)是在推覆之前在推覆體根帶部位地區(qū)進(jìn)行的。屬于一個(gè)來自異地的“飛來礦床”。

主推覆面嚴(yán)格限定了卡莫亞銅鈷礦床的形態(tài)、規(guī)模和空間位置，另外就是在區(qū)內(nèi)各個(gè)礦體的礦體也是嚴(yán)格限定在推覆體被推移過程中所形成的各序次菱形碎塊中。

(2)地層控礦

地層控礦是本區(qū)最主要控礦因素之一。從表2-1中可以看出，礦山段R2為主要含礦層，而羅安組(R)原始沉積的白云巖、白云質(zhì)粉砂巖、黑色碳質(zhì)頁巖巖系在沉積之初就含有較高的銅鈷元素背景值，因此，這套地層是本區(qū)的礦源層。羅安組地層對成礦的控制作用主要體現(xiàn)在三個(gè)方面：①作為礦源層為成礦提供物質(zhì)來源；②在構(gòu)造的應(yīng)力作用下，以其有利的巖性參與各種容礦構(gòu)造的形成；③以其有利的巖性與流體發(fā)生不同程度的交代作用導(dǎo)致礦質(zhì)的沉淀。

(3)構(gòu)造控礦

構(gòu)造對礦體的控制作用十分明顯，礦區(qū)的次級構(gòu)造形成的斷裂構(gòu)造發(fā)育，對成礦的影響作用有二：一是在礦源層內(nèi)裂隙較發(fā)育，為含礦熱液的活動(dòng)提供通道，有利于熱液對礦源層內(nèi)礦質(zhì)的充分萃??；二是含將含礦層內(nèi)巖石破碎，使的巖石的活性更大，使得含礦熱液與活性巖石的接觸面積更大，有利于含礦熱液的沉淀，并為其提供容礦空間。同樣，在氧化富集階段，構(gòu)造形成的裂隙為氧化富集階段含銅離子溶液的下滲提供通道，并為含礦離子溶液的沉淀提供容礦空間。

根據(jù)野外找礦經(jīng)驗(yàn)和綜合研究分析表明，在卡莫亞礦區(qū)和整個(gè)剛果(金)加丹加地區(qū)都可以用下述方法進(jìn)行找礦。

(1)地層標(biāo)志：卡莫亞銅鈷礦床產(chǎn)在一套特定的地層、特定的巖石中。地層就是加丹加群羅安組的礦山段(R2)。礦體是受隔擋層和含礦層聯(lián)合控制的，隔擋層主要是板巖類、片巖類巖石，含礦層主要是硅化結(jié)晶白云巖、含碳質(zhì)白云巖、條帶狀硅化白云巖、條帶狀白云巖等活性較大的巖石。

表2-1 卡莫亞銅鈷礦區(qū)地層、礦化簡表

(2)構(gòu)造標(biāo)志：在卡莫亞礦區(qū)構(gòu)造也作為重要的找礦標(biāo)志，氧化型次生富集礦體一般都產(chǎn)出在斷裂帶附近。

(3)典型礦物標(biāo)志：卡莫亞礦區(qū)的一些典型礦物也作為找礦標(biāo)志。如綠色的孔雀石、桃紅色的鈷華和羥紅色的水鈷礦等都可作為找礦的標(biāo)志礦物。在孔雀石發(fā)育的地方往往都能找到銅礦。另外，典型的變質(zhì)蝕變礦物，如重結(jié)晶的白云石、滑石化、絹云母等等也都可以作為找礦的典型標(biāo)志。

(4)植物標(biāo)志：在卡莫亞礦區(qū)，受風(fēng)化淋濾作用的影響，地表含銅含鈷礦物少見，但部分風(fēng)化淋濾的S、Cu和Co元素以高豐度保留在地表壤土中，不利于常規(guī)植被的發(fā)育，因此，自然植被較稀疏的地方是值得重視的找礦地點(diǎn)。當(dāng)?shù)卮迕褚浴般~樹、鈷草”作為特定植物找礦標(biāo)志，僅能參考之，效果不大。

(5)地形標(biāo)志：卡莫亞礦區(qū)的銅鈷礦化一般與硅化等變質(zhì)作用密切相關(guān)，巖石耐風(fēng)化，因此正地形亦是較好的找礦標(biāo)志。

(6)古采坑和民采標(biāo)志：古采礦遺址和遺跡及現(xiàn)代民采采坑為重要的找礦標(biāo)志。

(7)遙感信息找礦標(biāo)志：卡莫亞礦區(qū)處于加丹加弧形成礦帶北部，在遙感圖片上表現(xiàn)一定的光譜異常。這些可以作為找礦標(biāo)志參考。

(8)遙感信息找礦標(biāo)志：卡莫亞礦區(qū)處于加丹加弧形成礦帶北部，在遙感圖片上表現(xiàn)一定的光譜異常。這些可以作為找礦標(biāo)志參考。

3 地球化學(xué)方法

區(qū)內(nèi)銅鈷資源開發(fā)由來已久，有歷史記載的采礦活動(dòng)最早發(fā)生在1943-1946年；大規(guī)模系統(tǒng)地質(zhì)勘查工作主要集中在20世紀(jì)80年代。

在GCM對坎博韋大型銅鈷礦床東段進(jìn)行開發(fā)的同時(shí)，也對西段卡莫亞礦化富集區(qū)開展了地質(zhì)找礦工作，通過地球化學(xué)勘查，圈定了異常強(qiáng)度不等的銅礦產(chǎn)找礦靶區(qū)，并圍繞異常區(qū)開展地表槽井探工程揭露、深部鉆探工程等，基本控制了卡莫亞南2、卡莫亞東2、卡莫亞中三個(gè)礦體的范圍。

4 地球物理方法

本區(qū)開展了1/10000地面高精度磁測、大功率激發(fā)極化法中梯測量和AMT音頻大地電磁測深(EH4)工作。里以0號勘探線EH4測深結(jié)果為代表對其反映的地質(zhì)現(xiàn)象進(jìn)行分析。根據(jù)EH4電阻率反演斷面圖，結(jié)合高精度磁測和大功率激電成果分析，對伊謙比0勘探線有如下認(rèn)識：EH4異常特征與鉆孔揭示的地質(zhì)現(xiàn)象較為吻合，EH4從電性上對淺變質(zhì)沉積蓋層、深變質(zhì)基底巖石有較好的區(qū)分，特別是較好地反映了基底的埋深及起伏形態(tài)，從而可以了解礦層的深度及產(chǎn)狀特征，為鉆孔設(shè)計(jì)和剖面間礦體的連接提供依據(jù)。

由于礦床為全隱伏的，故常規(guī)的地質(zhì)找礦方法受到很大程度的限制。某些沉積型銅礦床常常與條帶狀含鐵建造(BIF)有關(guān)，要確定遠(yuǎn)景區(qū)首先要確定條帶狀含鐵建造，其中高精度航空磁法和地面磁測一般為最有效的方法?；谶@一認(rèn)識，地面時(shí)間域電磁法得到了較為廣泛的推廣與應(yīng)用，并屢屢奏效。1985年紐蒙特公司和CSR有限公司聯(lián)合承擔(dān)了風(fēng)險(xiǎn)勘探。在詳細(xì)的地面磁測的基礎(chǔ)上，利用固定和移動(dòng)回線瞬變電磁測量進(jìn)行局部掃面工作，圈出了與磁源相吻合的良導(dǎo)帶，鉆孔打到了礦化鐵巖。此后，進(jìn)一步利用磁測垂向?qū)?shù)和模擬TEM測量進(jìn)行鉆孔定位，直到打了28口金剛石鉆孔才第一次發(fā)現(xiàn)了有經(jīng)濟(jì)意義的厚礦層，見到了32m厚、含Cu5.8%、Au3.28g/t的富礦。此后進(jìn)一步的工作確定了奧斯本礦床的范圍。1988年BHP公司在歐內(nèi)斯特亨利成礦區(qū)東部的褶皺帶利用TEM測量驗(yàn)證了航空和地面磁異常，在50～70m厚的中生代沉積層之下發(fā)現(xiàn)了埃洛伊斯銅-金礦床。同樣，基于類似的找礦思路和方法組合，1991年西部礦業(yè)公司在成礦區(qū)東部褶皺帶東緣40～50m厚的沉積層之下找到了歐內(nèi)斯特亨利銅-金礦床，這是澳大利亞自奧林匹克壩礦床發(fā)現(xiàn)以來最大的銅礦發(fā)現(xiàn)。近10年來，以高精度磁測和地面時(shí)間域電磁法為主的物探方法對該成礦區(qū)帶的找礦新發(fā)現(xiàn)起到了主導(dǎo)作用。

物探方法雖然總體來說是間接的找礦方法，但一旦確定了礦床的控礦因素，就有可能將物探信息轉(zhuǎn)化為直接的找礦信息，從而可以使物探方法起到戰(zhàn)略方法的作用，尤其在地表覆蓋的地區(qū)，需要深入研究大探測深度的物探方法的應(yīng)用條件，使物探信息轉(zhuǎn)化為與找礦直接有關(guān)的信息。在砂巖型銅礦床的深部勘探過程中，瞬變電磁手段起著重要的作用。

5 鉆探

鉆探工程在深部找礦的工作中起著決定性的作用，能準(zhǔn)確地了解礦體的范圍和特征。中色地科一期的詳查項(xiàng)目完成鉆探一萬余米，結(jié)合以往的勘探成果基本查明詳查區(qū)包括中、南Ⅱ和東Ⅱ等三個(gè)礦段，其中，中礦段位于礦區(qū)的中部，南Ⅱ礦段位于礦區(qū)的中南部、東Ⅱ礦段位于礦區(qū)的南部偏東?，F(xiàn)分別對每個(gè)礦段的礦體地質(zhì)特征敘述如下。

(1)中礦段礦體特征

中礦段位于礦區(qū)的中部，在地表有4個(gè)相對獨(dú)立的菱形碎塊組成，漂浮于R1或孔德龍古組地層內(nèi)，其北端存在3個(gè)菱形碎塊，另外的一個(gè)菱形碎塊分布于中礦段的大部，中礦段北端的三個(gè)礦體已基本開采完畢?，F(xiàn)將最大的菱形塊段內(nèi)的礦體描述如下：

中礦段礦體是本次工作的重點(diǎn)區(qū)域，在前人工作基礎(chǔ)上，通過本次工作，使的該礦段的工作程度達(dá)到詳查，局部勘查控制程度達(dá)到勘探階段要求。

中礦段的礦體主要產(chǎn)出在加丹加群羅安組(ROAN)礦山段(R2)地層中，礦體主要分為3類，依次標(biāo)號為C1、C2、C3(詳見表2-1)。

C1礦體位于常規(guī)含礦層內(nèi)，C2礦體位于R2.3底部，C3礦體屬于氧化富集型礦體，位于菱形碎塊的邊緣。

C1礦體為一軸向?yàn)镹NE向的平緩向斜，該向斜向北部發(fā)展有變寬的趨勢。礦體的兩端(C32號勘探線以南、C15號勘探線以北)在地表未出露。

C1號礦體以C20號勘探線分為南北部分，南側(cè)礦石類型以硫化礦為主，主要賦存在向斜的核部；北側(cè)礦石類型以氧化礦為主，硫化礦僅在局部出現(xiàn)。C2、C3號礦體礦石類型基本為氧化礦。

中礦段礦體的產(chǎn)狀、厚度、賦礦層位都比較穩(wěn)定，嚴(yán)格限定在其所在的菱形碎塊內(nèi)，礦體內(nèi)部受破礦構(gòu)造的影響較小，主要是菱形塊體邊部、底部的不平整斷裂局部造成地層、礦體缺失，如C28號勘探線ZKC2805、C40號勘探線ZKC4004-ZKC4006附近均存在小型斷裂，造成部分地層、礦體缺失。

(2)南Ⅱ礦段礦體特征

南Ⅱ礦段位于礦區(qū)的中南部，為一獨(dú)立的菱形地層碎塊。礦體主要分布在羅安組礦山段(R2)地層內(nèi)。該礦體的賦存巖石巖性同中礦段，最主要的賦礦巖性段為常規(guī)含礦層位，另外R2.3底部及R2.2.2內(nèi)也局部含礦，只是礦化相對更加集中，常規(guī)含礦層內(nèi)的礦體占到本區(qū)礦體的絕大部分，其余層位的礦體礦量微乎其微。礦體主要分為3個(gè)，依次標(biāo)號為S1、S2、S3(詳見表2-1)。

(3)礦區(qū)深部礦體特征

礦區(qū)深部礦體的分布范圍較大，廣泛分布于南Ⅱ礦段及中礦段的深部，為一厚大銅鈷礦體，發(fā)育在一套相對地表獨(dú)立的羅安組地層內(nèi)。深部礦體主要是通過ZKC0307、KYA10、ZKC4008、ZKS0201、KYA164等5個(gè)鉆孔控制。礦體產(chǎn)狀較平緩，傾向南東，礦體自北西向南東的埋藏深度逐漸變大，自北西側(cè)的ZKC0307的257.63m到南東側(cè)KYA164的469.40m；自北西向南東，礦體的厚度也逐漸變大，自北西側(cè)的ZKC0307的17.45m到南東側(cè)KYA164的50.40m。礦石的平均品位銅為0.99%，鈷為0.220%。