基于地質(zhì)物化探特征的找礦前景分析
——以秘魯PUCAPUCA銅礦為例

李子鵬，胡尚軍，王 歡

(湖北省地質(zhì)調(diào)查院,湖北 武漢 430034)

秘魯?shù)靥幠厦腊驳谒股矫}中段,環(huán)太平洋成礦帶東岸,由于受納茲卡板塊長期向南美板塊下部俯沖作用的影響,火山及巖漿活動強烈,成礦條件十分優(yōu)越[1]。PUCAPUCA銅礦床位于秘魯中南部,通過對PUCAPUCA銅礦區(qū)地質(zhì)、地球物理、地球化學特征的綜合分析,認為銅礦體主要賦存于晚白堊世晚期形成的中酸性斑巖雜巖體及其圍巖接觸帶、石英網(wǎng)脈帶發(fā)育的地段,具有尋找斑巖型銅礦的良好前景。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

PUCAPUCA礦區(qū)處于西安第斯構(gòu)造—巖漿帶西側(cè)與納斯卡洋脊俯沖帶交匯地帶,S14°緯向構(gòu)造帶由礦區(qū)北部外圍通過(圖1),區(qū)域成礦位置處于秘魯南部晚白堊世斑巖型銅—鉬礦成礦帶內(nèi)[2]。

本區(qū)具有多期次成礦的特點,板塊之間的俯沖碰撞作用使陸緣遭受強烈構(gòu)造變形,形成了褶皺山系,伴隨著俯沖作用,產(chǎn)生強烈而廣泛的中酸性巖漿—火山活動,帶來豐富的成礦物質(zhì),為銅、鐵、金多金屬礦化創(chuàng)造了良好的成礦構(gòu)造環(huán)境,形成了世界級的礦化集中區(qū),沿安第斯山脈自東向西從高山區(qū)向太平洋海岸帶,銅礦化類型和成礦時代均呈現(xiàn)出規(guī)律性變化：斑巖銅礦主要分布在海拔3 000 m以上的高山或高原區(qū),成礦時代主要為30～70 Ma,成礦作用多與晚白堊世—第三紀火山—巖漿活動有關(guān)；IOCG型和熱液型銅礦主要分布在海拔2 000 m以下的太平洋海岸帶,成礦時代為侏羅紀—白堊紀,成礦作用主要與侏羅紀—白堊紀火山—巖漿活動有關(guān)[3]。

圖1 秘魯大地構(gòu)造及地貌分區(qū)圖Fig.1 Geotectonic and geomorphic division map of Peru1.地貌—構(gòu)造單元界線及編號；2.次一級單元界線及編號；3.構(gòu)造—巖漿帶；4.緯向構(gòu)造；5.PUCAPUCA銅礦；Ⅰ.海岸山脈帶；Ⅱ.西安第斯帶；Ⅲ.山間高原帶；Ⅳ.東安第斯帶；Ⅴ.亞安第斯帶；Ⅵ.亞馬遜平原。

2 礦區(qū)地質(zhì)

2.1 地層

礦區(qū)內(nèi)出露的地層較為簡單,主要有上侏羅統(tǒng)YURA群LABRA組海相火山—沉積雜巖,中新統(tǒng)CAUDALOSA組火山雜巖以及第四系更新統(tǒng)、全新統(tǒng)的蓋層沉積。

2.2 構(gòu)造

本區(qū)受太平洋納斯卡板塊向南美板塊的俯沖擠壓作用,構(gòu)造—巖漿活動強烈,從區(qū)域范圍分析,其屬于西安第斯構(gòu)造巖漿活動帶西緣,構(gòu)造線整體走向北西,礦區(qū)內(nèi)由于多期次中酸性巖漿巖侵位以及后期火山雜巖覆蓋,構(gòu)造形跡不明顯。

經(jīng)遙感解譯,礦區(qū)中部存在一大兩小三個環(huán)形構(gòu)造(圖2),小的環(huán)形構(gòu)造相互交叉,又被大的環(huán)形構(gòu)造包圍,整體大致方向呈北西向展布,長軸長度約2 km,短軸長度約1.5 km,系巖漿多期次侵入作用及隆升作用下所形成的,推斷為隱伏淺成中酸性侵入巖，尤其是斑巖雜巖體的活動地帶與分布區(qū)域。

圖2 PUCAPUCA銅礦區(qū)地質(zhì)簡圖Fig.2 Geological map of PUCAPUCA copper mining area1.第四系沖積；2.第四系殘坡積；3.中新統(tǒng)CAUDALOSA組；4.上侏羅統(tǒng)YURA群LABRA組；5.上新世安山玢巖；6.晚白堊世TIABAYA超單元英云閃長巖；7.晚白堊世INCAHUASI超單元石英閃長玢巖；8.晚白堊世PAMPAHUASI超單元閃長玢巖；9.晚白堊世PAMPAHUASI超單元石英閃長(玢)巖；10.晚白堊世PAMPAHUASI超單元閃長巖；11.銅礦化體及編號；12.含硫化物石英網(wǎng)脈帶；13.地質(zhì)界線；14.火山噴發(fā)不整合界線；15.環(huán)形構(gòu)造；16.磁異常及編號；17.激電異常及編號；18.Cu元素異常及編號；19.綜合剖面；20.鉆孔。

2.3 巖漿巖

礦區(qū)巖漿巖發(fā)育,為秘魯運動—印加運動產(chǎn)物,以中酸性侵入巖居多,見少量火山巖。侵入巖時代主要為白堊紀晚期,為秘魯海岸巖基組成部分,巖性主要有閃長巖、閃長玢巖、石英閃(二)長(斑)巖、英云閃長巖等,據(jù)INGEMMET(秘魯能源礦業(yè)部地質(zhì)礦業(yè)冶金研究院)2002年1∶50 000區(qū)域地質(zhì)調(diào)查成果并結(jié)合礦區(qū)實際,劃分為PAMPAHUASI超單元、INCAHUASI超單元、TIABAYA超單元。其中,PAMPAHUASI超單元整體表現(xiàn)為含礦雜巖體,為巖漿多期次侵位形成的產(chǎn)物,受后期火山雜巖覆蓋影響,多見于溝谷中,巖性為細粒閃長巖、石英閃長(玢)巖、閃長玢巖,根據(jù)巖漿分異及其相互關(guān)系大致可以判斷出三個期次：第一期次為細粒閃長巖；第二期次為石英閃長(玢)巖；第三期次為閃長玢巖。第二期次石英閃長(玢)巖侵入體及其圍巖中普遍發(fā)育含硫化物(黃鐵礦、黃銅礦、輝鉬礦等)石英網(wǎng)脈帶,與成礦關(guān)系密切,是本區(qū)主要成礦侵入體。

3 地球物理特征

3.1 巖(礦)石物性特征

礦區(qū)內(nèi)出露的巖性主要為巖漿巖,少量為沉積巖。根據(jù)磁化率數(shù)值來看(表1),黃銅礦化、黃鐵礦化石英閃長(玢)巖和石英閃長玢巖最高,閃長巖及英云閃長巖次之,再次為火山巖——含礫凝灰?guī)r,最弱的是沉積巖——石英砂巖。就剩余磁化強度而言,各類巖性相差不大,均呈現(xiàn)出微弱磁性或中等強度磁性。

表1 PUCAPUCA礦區(qū)主要巖(礦)石磁參數(shù)測定統(tǒng)計表Table 1 Statistical table for determination of magnetic parameters ofmain rocks (ores) in PUCAPUCA mining area

礦區(qū)內(nèi)巖石除黃銅礦化、黃鐵礦化石英閃長(玢)巖和黃鐵礦化石英砂巖視極化率值相對較高外,其它巖石視極化率值均在2%以下(表2),形成一個低視極化率(2%±)的背景場,因此高視極化率是間接找礦的標志之一。礦區(qū)內(nèi)以閃長巖、石英閃長玢巖、黃鐵礦化石英砂巖視電阻率相對偏高,英云閃長巖和黃銅礦化、黃鐵礦化石英閃長(玢)巖相對較低,含礫凝灰?guī)r視電阻率最低,顯示中—低視電阻率也是間接找礦的標志,但需綜合考慮。

表2 PUCAPUCA礦區(qū)主要巖(礦)石電參數(shù)測定統(tǒng)計表Table 2 Statistical table for determination of rock electrical parameters ofmain rocks (mines) in PUCAPUCA mining area

3.2 測區(qū)磁場特征

1∶10 000高精度磁法測量成果顯示,礦區(qū)△T磁異常-596.6～351.3 nT。磁場分布呈現(xiàn)三大區(qū)域,即西北部呈東西走向的負異常區(qū),西部呈近北西向的正異常區(qū),東部為正負磁異?；祀s區(qū)。根據(jù)磁異常組合、分布及形態(tài)特點,圈定三個磁異常：M1、M2、M3(圖3)。

M3異常：即礦區(qū)西北角一帶的低緩負磁異常,異常呈帶狀,往西、往北未封閉,整體呈現(xiàn)兩個軸心,軸心處異常達-400 nT。異常東西寬近2 000 m,南北近500 m,異常區(qū)主要出露晚白堊世TIABAYA超單元英云閃長巖(Ks-ti/to)、侏羅系LABRA組石英砂巖(Js-la)及零星的晚白堊世PAMPAHUASI超單元細粒閃長巖(Ks-pa/mdi)。根據(jù)本區(qū)巖石磁性參數(shù)測定統(tǒng)計結(jié)果,英云閃長巖、石英砂巖及閃長巖的磁化率都較低,磁異常與實際吻合。

M1異常：位于礦區(qū)中部,為正磁異常,面積約0.27 km2。異常呈兩個半月的形狀,表現(xiàn)為形態(tài)寬緩,磁異常幅值為48～150 nT。異常區(qū)巖性主要為大面積出露的侏羅系LABRA組石英砂巖及低洼溝谷內(nèi)零星出露的晚白堊世PAMPAHUASI超單元黃銅礦化、黃鐵礦化石英閃長(玢)巖(Ks-pa/cdi)、INCAHUASI超單元石英閃長玢巖(Ks-in/cdi)。侏羅系LABRA組石英砂巖磁性最弱,零星出露的PAMPAHUASI超單元黃銅礦化、黃鐵礦化石英閃長(玢)巖是區(qū)內(nèi)磁性最強的,正常情況下,該異常應(yīng)該與礦區(qū)西北角M3異常的磁性相仿,呈明顯的負磁性特征,而M1異常表現(xiàn)為正磁異常,推測侏羅系LABRA組石英砂巖的厚度可能很小,呈薄皮狀覆蓋在PAMPAHUASI超單元黃銅礦化、黃鐵礦化石英閃長(玢)巖之上,該異常可視為成礦斑巖體及含礦網(wǎng)脈帶所引起的磁性異常。

M2異常：位于礦區(qū)西南部,為低緩正磁異常,異常呈帶狀分布,走向北西,沒有完全封閉,異常北西走向近2 500 m,南北約400 m。異常區(qū)地表主要出露侏羅系LABRA組石英砂巖,局部溝谷零星出露晚白堊世PAMPAHUASI黃銅礦化、黃鐵礦化石英閃長(玢)巖。該異常表現(xiàn)為正磁異常的原因與M1異常一樣。

圖3 PUCAPUCA銅礦區(qū)高精度磁測異常圖Fig.3 High-precision magnetic survey anomaly map of PUCAPUCA copper mine area

3.3 測區(qū)視極化率分布特征

1∶10 000激電中梯測量成果顯示,礦區(qū)視極化率幅值約在1%～14%范圍內(nèi),中值約為5%,形成一個高視極化率的背景場；視極化率呈“中間高四周低”分布,即中部呈現(xiàn)高值區(qū),東部及四角呈低值區(qū),高值區(qū)異常中心明顯,梯度較緩,具有深源特征。以6%為視極化率異常下限,將幅值>8%異常推斷為礦化集中區(qū),區(qū)內(nèi)共圈定5個視極化率異常(圖4)，特征見表3。

表3 PUCAPUCA礦區(qū)視極化率異常特征表Table 3 Table of apparent polarizability characteristicsin PUCAPUCA mining area

從宏觀上看,激電異常與環(huán)形構(gòu)造的分布范圍高度吻合,激電異常以中低阻高極化為主要特征,其中視極化率整體呈環(huán)形分布,直徑為2 500～3 000 m,異常值一般為7%～10%,峰值達到14.5%。強異常區(qū)主要出現(xiàn)在溝谷地帶,與含硫化物石英網(wǎng)脈帶分布區(qū)域的套合性較好,大體上呈現(xiàn)北西向、近南北向分布。上述特征顯示,礦區(qū)環(huán)形構(gòu)造分布范圍一帶具有規(guī)模較大、強度較高的富硫化物蝕變地質(zhì)體,推斷為含礦斑巖體。

同時為了認識激電異常的深部信息,確保異常的可靠性,開展了激電測深。通過對7條剖面上激電測深點數(shù)據(jù)的統(tǒng)計和分析,視極化率最大值15.09%,最小值0.06%,平均值5.32%。低視極化率均集中分布在淺表,高視極化率異常分布在海拔2 800 m以下。視電阻率最大值7 669 Ω·m,最小值5.58 Ω·m,平均值386 Ω·m。視電阻率異常成明顯的分層特征,淺層低阻往深部逐漸變高阻。視極化率高值異常區(qū)主要分布于低阻向高阻的過渡帶,異常幅值在7%～12%之間,沿剖面呈面狀或條狀且連續(xù)性好,視極化率異?？傮w表現(xiàn)為低阻和中等電阻率高極化異常特征。

以N200線為例(圖5),呈北西—南東向穿過JD4異常,激電測深剖面顯示,地下存在一處較大的高視極化率異常,與JD4激電異常套合較好。異常規(guī)模較大,梯度較陡,往深部未封閉有延展趨勢,異常幅值在7.5%～9.2%。該區(qū)域?qū)?yīng)中低視電阻率異常區(qū),視電阻率值范圍在8.02～350 Ω·m。地表出露晚白堊世PAMPAHUASI超單元細粒閃長巖、石英閃長(玢)巖,具綠泥石化、黑云母化、硅化、黃鐵礦化、黃銅礦化、孔雀石化等,發(fā)育含硫化物(黃鐵礦、黃銅礦、輝鉬礦等)石英網(wǎng)脈帶。經(jīng)槽探工程揭露和鉆探驗證,發(fā)現(xiàn)了CuⅡ號銅礦化體,賦存在晚白堊世PAMPAHUASI超單元雜巖體中,表明高視極化率、中低視電阻率異常由含硫化物雜巖體、銅礦化體引起。根據(jù)物探異常特征及地表礦化體產(chǎn)狀,結(jié)合鉆探驗證,推測深部礦體向南東側(cè)延伸。

圖5 N200綜合剖面圖Fig.5 Comprehensive section map of N2001.第四系殘坡積；2.上侏羅統(tǒng)YURA群LABRA組石英砂巖夾凝灰?guī)r；3.上新世英安斑巖；4.晚白堊世INCAHUASI超單元石英閃長玢巖；5.晚白堊世PAMPAHUASI超單元石英閃長(玢)巖；6.晚白堊世PAMPAHUASI超單元細粒閃長巖；7.Cu礦體(>0.2%)；8.Cu礦化體(>0.1%)；9.鉆孔位置及編號。

4 地球化學特征

對礦區(qū)中部一帶開展1∶2 000土壤地球化學剖面測量,圈定了3處銅異常(圖2)。Cu-1異常的南部濃集中心與激電異常JD4、磁異常M1套合較好,且地表已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了CuⅡ號礦化體,為礦致異常,顯示深部往南東有延伸的趨勢,經(jīng)鉆孔驗證,深部有多期次巖漿活動形成的雜巖體,普遍具黃鐵礦化,見零星黃銅礦化,局部富集成礦。Cu-2異常與激電異常JD2套合較好,異常區(qū)內(nèi)大面積發(fā)育含硫化物石英網(wǎng)脈帶,異常有兩個濃集中心,中部的濃集中心已發(fā)現(xiàn)了CuⅠ號礦化體,而西側(cè)的濃集中心Cu的峰值達2 029.66×10-6,推測是CuⅠ號礦化體向西延伸所致,更可能在地下深部與CuⅡ號礦化體合并為同一個。Cu-3異常與激電異常JD5、磁異常M2套合,Cu峰值達2 129.26×10-6,經(jīng)鉆孔驗證,見多期次中酸性巖漿活動產(chǎn)物,大多具黃鐵礦化、黃銅礦化、絹云母化、黑云母化等,淺部零星見銅礦化體,深部具較好找礦潛力。

5 礦體地質(zhì)

5.1 礦體特征

地表礦化總體呈近南北向—北西向沿溝谷不規(guī)則狀展布,出露區(qū)域內(nèi)見大量含硫化物石英網(wǎng)脈,具強烈硅化、絹云母化、黑云母化以及黃鐵礦化、黃銅礦化,不均勻的綠泥石化、綠簾石化,局部氧化后見孔雀石化、藍銅礦化,少量裂隙中見輝鉬礦化。石英閃長(玢)巖決定了礦(化)體的分布,具有小巖體控礦的特征。

礦區(qū)所發(fā)現(xiàn)銅礦體均為硫化礦體,主要呈脈狀、透鏡狀賦存于晚白堊世PAMPAHUASI超單元石英閃長(玢)巖巖體中或圍巖接觸帶中,屬低品位斑巖型銅礦,后期熱液沿北西向、北北西向、北東向及北北東向斷裂、裂隙活動,形成了局部礦化富集。按照硫化礦一般工業(yè)指標圈定礦體,全區(qū)圈定2個銅礦體：Ⅰ、Ⅱ礦體,由12條分支礦體組成，特征見表4。

5.2 礦石特征

礦區(qū)內(nèi)的礦石屬于原生硫化物礦石,礦石結(jié)構(gòu)主要有半自形粒狀結(jié)構(gòu)、填隙結(jié)構(gòu)等。礦石構(gòu)造以浸染狀為主,細脈狀、脈狀次之(圖6-A，B)。

表4 PUCAPUCA銅礦區(qū)礦體特征一覽表Table 4 Table of orebody characteristics in PUCAPUCA copper mining area

礦石中金屬硫化物以黃銅礦、黃鐵礦為主,輝鉬礦次之,此外還有少量閃鋅礦等。礦石含銅在1%以下。脈石礦物主要有斜長石、石英、絹云母、綠簾石、綠泥石、陽起石、高嶺石、鉀長石等。黃銅礦多呈星點狀、浸染狀嵌布于脈石礦物中，或與黃鐵礦緊密共生,有少量黃銅礦呈包體的形式嵌布于黃鐵礦中，或被藍銅礦等次生銅礦物所交代(圖6-C)。黃鐵礦是礦石中最主要的硫化物礦物,主要呈不規(guī)則狀嵌布,部分黃鐵礦與磁鐵礦、黃銅礦關(guān)系密切,可見磁鐵礦交代黃鐵礦,又被黃銅礦交代(圖6-D)。

6 圍巖蝕變特征

礦(化)體圍巖主要為石英閃長(玢)巖、閃長巖等,由于多期次中酸性巖漿侵入、隆升作用，多期次巖漿熱液、局部的構(gòu)造熱液導致了巖體的網(wǎng)脈狀破裂及蝕變作用的多次發(fā)生。本區(qū)主要蝕變作用類型有：硅化、絹云母化、網(wǎng)脈狀硫化物—石英化、綠泥石化、綠簾石化、青磐巖化、黑云母化、鉀長石化等。

圖6 典型礦石及其顯微照相Fig.6 Typical ore and its photomicrograph

從宏觀情況看,礦區(qū)內(nèi)圍繞含礦雜巖體的蝕變作用因覆蓋嚴重、出露少而變得難以劃分。但中部—北西部地段的溝谷中,也能大致劃分出兩個分帶,即青磐巖化帶和云英巖化帶,前者主要見于北西部外圍稍早期的英云閃長巖內(nèi),后者主要見于中—細粒石英閃長(玢)巖、細粒閃長巖及其外圍的含硫化物石英網(wǎng)脈帶內(nèi)。另外,泥化帶在礦區(qū)內(nèi)僅局部有所發(fā)現(xiàn),不成規(guī)模。

7 找礦前景分析

7.1 找礦標志

7.1.1直接標志

(1) 巖性標志：礦(化)體明顯受中酸性斑巖體、石英網(wǎng)脈帶等控制,其中,普遍發(fā)育黃鐵礦化的石英閃長(玢)巖是最主要的控礦、賦礦標志。

(2) 蝕變標志：具有強烈的硅化、黑云母化、絹云母化、青磐巖化、綠泥石化、綠簾石化、(硅)孔雀石化、藍銅礦化以及褐鐵礦化等圍巖蝕變,總體上具備一定的蝕變分帶性特點。

7.1.2間接標志

(1) 地球物理標志：礦化巖體、礦體呈視極化率高和視電阻率低異常,礦區(qū)銅礦(化)體均產(chǎn)于低視電阻率、中—高視極化率異常區(qū)內(nèi),為尋找銅礦(化)體的有利地段。

(2) 地球化學標志：強度高、規(guī)模大、多濃集中心的Cu化探異常,為找礦的基礎(chǔ)標志。

(3) 遙感影像標志：通過遙感解譯,本區(qū)發(fā)現(xiàn)了多個環(huán)形構(gòu)造,是巖漿侵入作用及隆升作用產(chǎn)物,對于斑巖型礦床找礦具有一定的參考意義。

7.2 找礦前景

PUCAPUCA礦區(qū)處于西安第斯構(gòu)造—巖漿帶西側(cè)與納斯卡洋脊俯沖帶交匯地帶,是秘魯南部晚白堊世斑巖型銅—鉬礦成礦帶的重要組成部分,沿此構(gòu)造帶發(fā)現(xiàn)有大量斑巖型銅、鉬、金多金屬礦產(chǎn),區(qū)域成礦地質(zhì)條件優(yōu)越。

礦區(qū)內(nèi)發(fā)育有多期次的侵入巖,在礦區(qū)中部溝谷地帶發(fā)現(xiàn)了含礦斑巖雜巖體的存在,在斑巖雜巖體的外部系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)了大量含硫化物石英化網(wǎng)脈帶,整體與該地段存在的環(huán)形構(gòu)造相匹配,并確認為屬斑巖型礦床的典型外部結(jié)構(gòu)特征。

礦區(qū)銅礦(化)體主要賦存于晚白堊世晚期形成的PAMPAHUASI超單元石英閃長(玢)巖及其圍巖接觸帶、石英網(wǎng)脈帶發(fā)育的地段,具有小巖體控礦的特征。原生礦物主要呈浸染狀,局部為細脈狀,沿節(jié)理裂隙面較為發(fā)育。

地表礦化體與激電異常JD2、JD4吻合較好,其中JD2對應(yīng)CuⅠ號礦化體,JD4對應(yīng)CuⅡ號礦化體,而JD3、JD5具有更大的規(guī)模和強度,且異常區(qū)地表均零星出露有PAMPAHUASI超單元的黃銅礦化、黃鐵礦化石英閃長(玢)巖,與JD2、JD4進行對比,推測深部存在隱伏的含礦斑巖體,具有較好的找礦前景。

激電測深剖面顯示,在地表以下均存在中低阻高極化異常體,推斷與礦化體關(guān)系密切。從鉆孔驗證成果看,中低阻高極化異常與銅礦化體對應(yīng)良好。

在礦區(qū)中部圈定的3個化探異常與已發(fā)現(xiàn)的礦化體套合較好,其中Cu-1號有3個濃集中心,南部濃集中心與JD4激電異常及CuⅡ號礦化體吻合,經(jīng)鉆孔驗證,深部見有含礦斑巖體,局部富集成礦。而北部和東部濃集中心Cu峰值高達2 765.76×10-6,且與JD3激電異常套合,深部也顯示有較大的找礦潛力。綜上所述,礦區(qū)具有找斑巖型銅礦的良好前景。