智利科皮亞波多鐸金銅礦地質(zhì)特征及找礦標志

楊新雨，徐 巧，袁 瑩，劉方方，張 偉

(1.中色地科礦產(chǎn)勘查股份有限公司，北京 100012；2.北京礦產(chǎn)地質(zhì)研究院有限責任公司，北京 100012；3.中國黃金集團地質(zhì)有限公司，北京 100012)

0 引言

多鐸金銅礦位于智利北部科皮亞波市西南方向，直線距離約70 km(圖1)，距離首都圣地亞哥約800 km，礦區(qū)中心坐標(WGS84)：西經(jīng)：70°59′19.9″，南緯：27°55′41.5″。距離礦區(qū)周邊直線距離100 km的范圍內(nèi)，分布多個著名的金銅鐵礦床，主要有Mantoverde，Candelaria、Mantos Blancos，Domeyko、Andacollo等。礦區(qū)成礦地質(zhì)條件較好。

對礦區(qū)主要開展了1∶1萬地質(zhì)填圖、1∶1萬高磁測量和1∶1萬土壤地球化學測量，并對重點異常地區(qū)進行槽探揭露和深部鉆探驗證工作。發(fā)現(xiàn)礦體規(guī)模、特征較穩(wěn)定，深部成礦潛力巨大。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

智利北部是舉世聞名的環(huán)太平洋成礦帶的組成部分(圖2)，產(chǎn)于太平洋板塊俯沖形成的安第斯大陸邊緣弧上，主體發(fā)育于晚中新世安第斯構(gòu)造旋回期，受平行弧展布的走滑斷裂和NW向基底構(gòu)造控制[1]。眾多大型、超大型礦床構(gòu)成了4條SN向平行展布的重要金屬成礦帶，自東向西依次為晚中新世—上新世成礦帶、晚漸新世—中中新世成礦帶、古新世—早始新世成礦帶和白堊紀成礦帶[2]。

多鐸礦區(qū)處于智利西部著名的白堊紀成礦帶上，該成礦帶上代表性的大型礦床包括Domeyko和Andacollo。Andacollo是一個銅、金和銀復合型礦床，由中部的斑巖型銅礦床、外圍的層控曼陀型金礦床和少量賤金屬脈組成，儲量110 t (1.2×10-6) 金[3]。Andacollo礦區(qū)出露的巖石包括一個火山巖系列，由早白堊紀安山巖和英安巖熔巖流、火山角礫巖和火山碎屑巖組成。侵入巖組成從閃長巖到花崗閃長巖，成巖年齡從130～87 Ma。礦區(qū)斷裂構(gòu)造發(fā)育，包括兩組斷層，一組為成礦前的NW向—EW向斷層，傾向南西，傾角50°～90°；另一組是成礦后的SN向斷裂。第一組斷裂是很重要的，提供了成礦流體運移的通道，沉淀形成脈狀和曼陀型礦化，后來發(fā)生水平運動，形成斷層擦痕。

Andacollo斑巖發(fā)育幾個蝕變類型：階段Ⅰ鉀化蝕變，該蝕變是出現(xiàn)鉀長石和黑云母，具有黃鐵礦-黃銅礦-輝鉬礦成礦作用，該蝕變主要出現(xiàn)在深部，向外逐漸變成青磐巖化組合，為綠泥石+方解石+綠簾石組合；階段Ⅱ石英-絹云母蝕變，局部疊加在鉀化蝕變之上；階段Ⅲ青磐巖化，與曼陀型礦床有關(guān)的脈完全不同，出現(xiàn)典型的青磐巖化。

智利(南美洲西緣)的這幾條成礦帶并非獨立存在，而是有著非常緊密的聯(lián)系[4]。從空間來看，這幾條成礦帶內(nèi)代表性的獨立巨型礦床(礦集區(qū))可連出數(shù)條與SN向帶大角度(60°～75°)斜交的NWW向成礦系統(tǒng)，這些成礦系統(tǒng)的方向一致(NWW向，290°～300°)。由單個NWW向成礦系統(tǒng)中代表性的巨型礦床構(gòu)成。從成礦時代來看，由西至東，從約120 Ma(最早160 Ma)至10Ma(最晚4 Ma)，配套規(guī)律相當明顯。這可能反映了板塊俯沖的時間和空間效應，最早由西向東的俯沖形成了近SN向的局部張應力，產(chǎn)生近EW向的導礦空間，形成最早海岸山帶礦床。隨著俯沖的繼續(xù)，這種空間向東延伸，隨之產(chǎn)生了古新世—晚中新世斑巖銅礦床和晚中新世—早上新世斑巖銅礦床。以此觀點來看，這種NWW向成礦系統(tǒng)內(nèi)找礦空間可能更大。從礦床類型看，海岸山帶的IOCG型礦床、前安第斯帶的伴有弧火山熔巖系的斑巖銅礦床和安第斯帶的巖漿系列斑巖銅金礦床也具有規(guī)律性配套產(chǎn)出的特點[5-6]。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 礦區(qū)地質(zhì)

多鐸金銅礦區(qū)距離智利海岸線約18 km，地層相對較老并且較完整(圖3)。

2.1.1 地層

礦區(qū)大部分被泥盆系—石炭系恰尼阿深組變質(zhì)雜巖覆蓋(Dcce)，為濱?！獪\海相，主要包含砂巖，千枚巖。砂巖與千枚巖呈互層狀產(chǎn)出。

砂巖為深灰色、灰白色，具變余砂狀結(jié)構(gòu)，粒狀變晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，碎屑組分主要為石英、斜長石、絹云母、硅質(zhì)巖巖屑等。千枚巖具顯微粒狀鱗片變晶結(jié)構(gòu)，斑點狀構(gòu)造。礦區(qū)礦化與千枚巖關(guān)系密切，目前圈定的銅金礦體主要分布在千枚巖中。

礦區(qū)中部和東北角出露少量沖積、洪積沉積物和三角洲沖擊扇。

2.1.2 構(gòu)造

礦區(qū)主體構(gòu)造格架近SN向，構(gòu)造性質(zhì)為韌性剪切構(gòu)造帶，兩條近似平行的共軛韌性剪切帶形成拉線形狀，形成張性破裂，礦體群小角度的扭曲，形成儲礦空間。兩條破碎帶長度約8 km，寬400～600 m，南北貫穿整個礦區(qū)，傾角近直立，破碎帶內(nèi)具硅化、碳酸鹽化，在構(gòu)造帶北段金礦化較好，南段銅品位逐漸變富。這種現(xiàn)象推測與巖體有關(guān)，南部巖體出露較大，溫度相對較高，銅礦品位相對較富而金品位相對較低。

圖3 多鐸金銅礦區(qū)地質(zhì)圖Fig.3 Geological map of Duoduo gold-copper mining area1—第四系沖積物沉積物 2—恰尼阿深變質(zhì)雜巖 3—石英質(zhì)閃長巖 4—閃長巖脈 5—礦體及編號

2.1.3 巖漿巖

礦區(qū)巖漿活動強烈，主要侵入巖有閃長巖、石英閃長巖和花崗閃長巖。白堊紀石英閃長巖主要分布于礦區(qū)的東南角(Kdc)，出露面積較大，基本沒有蝕變，礦物主要成分為石英、長石、角閃石等，中粗粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，內(nèi)部可見脈狀的銅金礦體，受構(gòu)造控制明顯。在與地層接觸面附近具有高磁異常和化探異常，推斷該處深部可能存在另外一期巖體，為找礦有利部位。

在礦區(qū)的西南角分布少量的三疊紀花崗閃長巖，呈巖床或巖脈產(chǎn)出，礦物主要是石英、長石、黑云母等局部見黃鐵礦，中粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，與地層為侵入接觸關(guān)系，未見礦化。

礦區(qū)中部斷續(xù)出露一條閃長巖脈(δ)，巖石為深灰色，粗粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，局部出露規(guī)模不大，走向近SN，與區(qū)內(nèi)礦體走向一致，在巖脈附近礦體礦化較好，礦體分布于巖脈的兩側(cè)，與巖脈關(guān)系密切。該巖脈為成礦提供了熱液和物源。

2.1.4 圍巖蝕變

礦區(qū)的圍巖蝕變較為普遍，主要類型有碳酸鹽化、硅化、黃鐵礦化(褐鐵礦化)、碳酸鹽化、退色化、局部炭化等。其中以硅化、碳酸鹽化、黃鐵礦化、退色化等與成礦關(guān)系密切。

2.2 礦區(qū)高磁異常特征

由礦區(qū)巖石的物性參數(shù)統(tǒng)計來看，整個工作區(qū)巖性的物性有較大的區(qū)別，從標本測定及統(tǒng)計結(jié)果分析(表1)可知，本區(qū)破碎蝕變巖為高阻高極化特性，與成礦關(guān)系密切，為物探方法提供依據(jù)。

從測區(qū)的磁場特征分析(圖4)，可將磁場劃分為5種磁場特征，即測區(qū)中部呈SN向延伸的串珠狀相對平穩(wěn)正磁異常和南西角較平穩(wěn)正磁異常、測區(qū)南東角的跳躍變化正磁異常、測區(qū)北西部的負磁異常、北東部的中等正磁異常和南西部的弱正磁異常。

表1 多鐸金銅礦巖礦標本物性參數(shù)測定統(tǒng)計Table 1 Statistical table of physical parameters of ore and rock samples in Duoduo gold and copper deposit

圖4 多鐸金銅礦區(qū)ΔT磁異常圖Fig.4 ΔT magnetic anomaly map of Duoduo gold-copper mining area

1)測區(qū)中部呈SN向延伸的串珠狀相對平穩(wěn)正磁異常和南西角較平穩(wěn)正磁異常。該特征異常主要分布于測區(qū)的中部呈SN向串珠狀分布以及分布于測區(qū)的南西角，表現(xiàn)為較穩(wěn)定的正磁異常特征。其中中部呈SN向串珠狀分布的高磁異常對應區(qū)內(nèi)串珠狀出露的閃長巖脈，而西南角高磁異常對應于地表出露為加萊納山脈花崗質(zhì)巖脈。從地質(zhì)資料上看，串珠狀正磁異常與閃長巖脈對應，該閃長巖脈與成礦關(guān)系密切，因此串珠狀的正磁異常是成礦的有利部位。

2)測區(qū)南東角的跳躍變化正磁異常。該特征異常分布于測區(qū)的南東角，表現(xiàn)為跳躍變化的正磁異常特征，此外其北部為一個相對獨立的近橢球狀正磁異常，長軸呈NW向展部，異常范圍約1 km2。該異常對應于地表出露為石英閃長巖，根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料，該異常反映出的為克羅拉達山石英質(zhì)閃長巖，其北部的橢圓狀磁異常應為該巖性小巖枝引起的異常，區(qū)內(nèi)礦體與該巖枝在空間上具有一定的關(guān)系顯示在成因上具有聯(lián)系。

3)測區(qū)北西部的負磁異常、北東部的中等正磁異常和南西部的弱正磁異常。除上述描述的由侵入巖引起的磁異常外，在測區(qū)的北西部表現(xiàn)為負磁異常特征，北東部表現(xiàn)為中等正磁異常特征，南西部表現(xiàn)為弱正磁異常特征，對應于區(qū)域地質(zhì)資料均為恰尼亞深變質(zhì)雜巖，而磁異常特征顯示為不同的磁性特征，認為可能由變質(zhì)程度的不同或受巖漿巖作用的差異造成磁性差異而形成不同的磁異常特征。測區(qū)北東部的中等正磁異常為變質(zhì)程度較強，南西部的弱正磁異常變質(zhì)程度次之，北西部的負磁異常變質(zhì)程度最弱。區(qū)內(nèi)的礦化與變質(zhì)程度有關(guān)，變質(zhì)程度較強的礦化較好。

2.3 礦區(qū)地球化學特征

依據(jù)該區(qū)元素共生組合規(guī)律及異常分布特征，編制了主元素為Cu、Au異常的綜合異常圖兩套，主元素Cu、Au分別勾繪出了3個濃度帶，相關(guān)的其他元素勾繪出異常下限曲線，全測區(qū)共圈定6個綜合異常。綜合異常編號順序由上至下、從左至右依次編號，編號依次為H-1號至H-6號綜合異常(圖5)。

圖5 多鐸金銅礦區(qū)化探測量綜合異常圖Fig.5 Comprehensive anomaly map of geochemical survey in Duoduo gold-copper mining area1—Au元素異常等值線 2—Cu元素異常等值線

H-1號綜合異常位于測區(qū)中偏北側(cè)，該綜合異常為點狀，異常規(guī)格化面金屬量值(NAP)為19.54，為本區(qū)異常規(guī)模排序第2位的綜合異常。單元素異常峰值較高，Au異常峰值為587×10-9、Cu異常峰值為10 000×10-6、As異常峰值為638×10-6、Ag異常峰值為0.65×10-6等。Cu元素含量已達礦體的邊界品位。根據(jù)R型聚類分析，元素組合主要為Au-As-Cu-Ag-Co-Mn-Ni，該點狀綜合異常應為Cu-Au礦化體所引起。經(jīng)過對異常進行現(xiàn)場檢查，對應地表V1號礦體。

H-2號綜合異常位于測區(qū)北東側(cè)，綜合異常帶面積約1.28 km2，長約1.5 km，寬約1.0 km。異常規(guī)格化面金屬量值(NAP)為7.7，單元素異常規(guī)模最大的為As異常(2.35×10-6)，依次為Au(1.88×10-9)、Sb(0.8×10-6)、Cu(0.65×10-6)等。該綜合異常各元素異常濃集中心重合，元素異常峰值較高，具三級異常濃度分帶特征。該異常對應地表為V2、V3、V4號礦體，從異?？梢钥闯鲈撎幍V體之間也存在異常，結(jié)合物探異常推測，礦體在深部可能復合為一條。

H-3號綜合異常位于測區(qū)中北偏東處，形態(tài)受水系影響形成長帶狀。在測區(qū)基本呈SN向延展。異常規(guī)格化面金屬量值(NAP)為37.13，為本區(qū)異常規(guī)模較大的綜合異常，評序第1位。所分析的元素基本均有異常出現(xiàn)，異常峰值較高。單元素異常規(guī)模最大的為Sb異常(17.69×10-6)，依次為Cu(3.76×10-6)、As(3.45×10-6)、Hg(3.34×10-6)、Au(2.3×10-9)等。該綜合異常Cu、Au元素異常形成多處濃集中心。該異常為H-2號綜合異常向南部的延伸，異常強度相對H-2號異常金異常變低而銅異常變高，這與基本分析數(shù)據(jù)一致，該處對應橢圓形高磁異常，為巖體與地層接觸部位，具有較大的找礦前景。

H-4號綜合異常位于測區(qū)中南偏西處，綜合異常帶面積約0.84 km2，長約1.1 km，寬約0.8 km。異常規(guī)格化面金屬量值(NAP)為9.31，為本區(qū)異常規(guī)模評序第3位。單元素異常規(guī)模較大為Au異常(3.56×10-9)，依次為Cu(2.30×10-6)、As(1.26×10-6)等。各元素異常峰值較高，具三級異常濃度分帶特征。該異常對應V6號礦體。

H-5號綜合異常位于測區(qū)南西部，綜合異常帶面積約0.8 km2，長約1.3 km，寬約0.8 km。異常規(guī)格化面金屬量值(NAP)為6.07，所分析的元素多有異常出現(xiàn)，單元素異常規(guī)模最大的為Au異常(1.79×10-9)，依次為Cu(1.1×10-6)、As(0.91×10-6)、Co(0.44×10-6)等。該綜合異常帶各元素異常套合較好，具三級異常濃度分帶特征。該異常對應地表V8號礦體，鉆探已經(jīng)驗證礦體向深部逐漸變大變富(圖6)。

H-6號綜合異常位于測區(qū)南東部，綜合異常帶面積約1.5 km2，長約1.8 km，寬約0.8 km。異常規(guī)格化面金屬量值(NAP)為5.38，單元素異常規(guī)模最大的為Sb異常(1.86×10-6)，依次為Cu(0.95×10-6)、Au(0.78×10-9)、Mo(0.46×10-6)等。該綜合異常帶各元素異常套合較好，以中外異常濃度帶為主。地表檢查異常對應巖體內(nèi)受斷裂控制的礦體。

圖6 多鐸金銅礦區(qū)V8號礦體深部驗證情況Fig.6 Drilling verification of No.8 orebody in the deep part of Duoduo Au-Cu deposit

總之，經(jīng)地表檢查，綜合研究化探資料，目前圈定的化探異常與礦(化)體吻合較好，因此，化探在該處找礦方法有效，可迅速縮小靶區(qū)，特別是H-2、H-3號異常為今后找礦的重點地段。

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 礦體特征

本礦區(qū)礦化主要與碳酸鹽化、硅化、褐鐵礦化關(guān)系密切。根據(jù)地表槽探、深部鉆孔資料，結(jié)合地表追索調(diào)查，目前在礦區(qū)共圈定礦體9條，其中主要礦體為V4、V8礦體。礦體特征詳見表2。

V4號金銅礦體：礦體根據(jù)礦化不同又分為兩段，北段為V4-1，南段為V4-2礦體，而V4-2礦體控制程度相對較低。V4-1礦體為含銅金礦體，分布在礦區(qū)東南部的蝕變構(gòu)造破碎帶內(nèi)，北部32線起至南部31線，礦體出露地表，賦礦圍巖為千枚巖、砂巖、閃長巖脈等。礦體長1900 m，延深尚未控制，水平厚度為1.06～4.00 m，平均厚度為2.47 m；礦體平均w(Cu)=0.33%，w(Au)=4.51×10-6。礦體產(chǎn)狀：傾向90°～110°，傾角75°～85°。

V8號金銅礦體：分布在礦區(qū)西部礦化帶，礦體有多個分支，在分支復合處礦化變好，礦體南部147線起至北部195線，礦體出露地表；圍巖為泥盆紀的千枚巖、砂巖、局部少量閃長巖脈等，礦體產(chǎn)于蝕變千枚巖中。礦體長約800 m，延深130 m，水平厚度為1.00～2.22 m。

其他礦體工作程度相對較較低。

3.2 礦石礦物成分及結(jié)構(gòu)構(gòu)造

多鐸礦區(qū)礦石類型主要有金礦石、金銅礦石等。

金礦石：呈淺紫紅色、灰白色，中粗粒結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造，普遍有不同程度的赤鐵、褐鐵礦化，深部原生礦石主要為黃鐵礦-石英，硫化物呈星點狀，細脈狀分布于石英脈兩側(cè)。

金銅礦石：中細粒結(jié)構(gòu)、角礫-碎裂狀構(gòu)造，地表氧化礦石孔雀石呈星點狀、薄膜狀、細脈狀分布與顆粒較大的方解石的邊部，深部原生礦石主要為黃鐵礦-黃銅礦-石英，硫化物呈團塊狀，斑點狀分布。

礦石構(gòu)造多為角礫-碎裂狀構(gòu)造(圖7)、細脈-浸染狀構(gòu)造(圖8e)、星散浸染狀構(gòu)造(圖8f)、團塊狀構(gòu)造。

礦石結(jié)構(gòu)主要為自形—半自形結(jié)構(gòu)(圖8c、8f)、交代結(jié)構(gòu)。

4 礦床成因及找礦標志

多鐸礦區(qū)礦體主要賦存于泥盆系—石炭系變質(zhì)千枚巖中，礦區(qū)中閃長巖、花崗閃長巖脈較發(fā)育，礦體的形成和分布主要受斷裂構(gòu)造和侵位其中閃長巖脈、花崗閃長巖脈的控制。因此，初步認為成礦流體與次火山巖關(guān)系密切。地表淺成低溫熱液礦床特征明顯，發(fā)育碳酸鹽化和高嶺土化，礦化呈細脈狀、浸染狀分布。侵入構(gòu)造帶和后期熱液疊加是多鐸銅金礦床的控礦構(gòu)造主要樣式，礦體主要產(chǎn)于侵入脆韌性剪切構(gòu)造帶和次級張剪性斷裂(裂隙)帶狀中。構(gòu)造帶走向NNW向或近SN向。因此多鐸礦區(qū)具有典型的淺成低溫熱液型礦化特點，目前發(fā)現(xiàn)的礦體為淺成低溫熱液類型。

根據(jù)綜合資料顯示多鐸礦區(qū)找礦標志較明顯：

1)地表含銅(孔雀石)石英脈，為后期熱液疊加成礦期，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的礦體說明是有多期熱液疊加的結(jié)果，碳酸鹽脈與石英脈交錯穿插。

2)地表鐵錳碳酸鹽脈是多鐸銅金礦體的直接找礦標志，鐵錳碳酸鹽脈沿著脆韌性剪切構(gòu)造帶充填，顯示該區(qū)早期低溫環(huán)境。

3)地表出露的巖脈為間接的找礦標志。本區(qū)巖脈侵入與成礦密切關(guān)系，為成礦提供了熱源，同期形成的侵入構(gòu)造為成礦提供了空間。

4)物探異常具有低阻、高極化特點，是尋找深部礦體的找礦依據(jù)。

5)化探異常與銅金礦化帶吻合程度很好，目前發(fā)現(xiàn)的礦體均產(chǎn)于化探異常范圍，以w(Cu)≥280×10-6、w(Au)≥12×10-9圈定的化探異常范圍均找到了相應的銅金工業(yè)礦體。

表2 多鐸礦區(qū)礦體基本特征Table 2 List of basic characteristics of orebodies in Duoduo mining area

圖7 多鐸金銅礦礦石Fig.7 Ores in Duoduo gold-copper mining area

圖8 多鐸金銅礦含礦巖石Fig.8 Ore-bearing rocks in Duoduo gold-copper mining area(a)容礦巖石手標本 (b)礦石原巖為閃長巖的手標本，發(fā)生了強烈碳酸鹽化和孔雀石化；(c)礦石原巖為閃長玢巖，發(fā)生了強烈碳酸鹽化(正交偏光)；(d)礦石原巖為石英閃長巖的鏡下特征(正交偏光)；(e)碳酸鹽化與浸染狀硫化物礦化(反射光)；(f)圖c的反射光，碳酸鹽化與星散浸染狀硫化物礦化。

5 結(jié)論

多鐸金銅礦是該區(qū)主要礦床類型之一，礦化普遍，礦床規(guī)模較大，成礦主要受早白堊紀中酸性、酸性侵入巖漿活動和斷裂構(gòu)造控制，礦床位于閃長巖體、花崗閃長巖周邊部千枚巖中。礦體呈透鏡狀、脈狀等，在走向和傾向上尖滅再現(xiàn)、分支復合等現(xiàn)象。主要礦體長度大于1000 m，厚1～5 m。礦石礦物以中低溫礦物組合為主。圍巖蝕變以中低溫熱液蝕變?yōu)樘卣鳎泄杌?、絹云母化、碳酸鹽化、高嶺土化及黃鐵礦化等。

初步認為礦化與次火山巖關(guān)系密切。應注意尋找淺成低溫熱液型金礦、斑巖型金銅礦和曼陀型金銅礦等復合類型的礦床。

另外，多鐸礦區(qū)發(fā)育晚石炭紀幔源鈣堿性花崗巖，二疊紀—三疊紀侵入巖侵位于石炭紀巖漿弧。在安托法加斯塔大區(qū)即第二大區(qū)的東南部，晚石炭紀—早二疊紀火山機構(gòu)中也發(fā)育小型金礦床和其他賤金屬礦床，因此在多鐸礦區(qū)也應該重視該類型的礦床。