智利科皮亞波多鐸金銅礦巖石地球化學(xué)特征及找礦分析

楊新雨，申萍，劉方方，樊學(xué)寧

（1.中色地科礦產(chǎn)勘查股份有限公司，北京 100012；2.中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所，北京 100029；3.中國(guó)黃金集團(tuán)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(biāo)（WGS84）：西經(jīng)70°59′19.9″，南緯27°55′41.5″。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（李天成等，2015），受平行弧展布的走滑斷裂和NW 向基底構(gòu)造控制（邱瑞照等，2019）。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，自東向西以此為：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(jì)成礦帶（毛景文等，2014）。

這幾條成礦帶并非獨(dú)立存在，從成礦時(shí)代來(lái)看，由西至東，從約120 Ma（最早160 Ma）到10 Ma（最晚4 Ma），配套規(guī)律相當(dāng)明顯。這可能反映了板塊俯沖的時(shí)間和空間效應(yīng)，最早由西向東的俯沖形成了近南北向的局部張應(yīng)力，產(chǎn)生近東西向的導(dǎo)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)生了的古新世－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(diǎn)來(lái)看，這種北西西向成礦系統(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(diǎn)（方維萱等，2009）。

多鐸礦區(qū)是一個(gè)近年來(lái)新發(fā)現(xiàn)礦區(qū)，前期對(duì)礦區(qū)的綜合研究程度較低，特別是關(guān)于地球化學(xué)方面的研究更少，本文主要目的是通過(guò)研究礦區(qū)的地球化學(xué)特征，總結(jié)礦床成因類型，評(píng)價(jià)礦區(qū)的找礦潛力，指導(dǎo)下一步找礦方向。

1 礦區(qū)地質(zhì)特征

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

圖3 多鐸金銅礦區(qū)地質(zhì)圖

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），主要包含砂巖，千枚巖等。

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(zhǎng)石，絹云母、硅質(zhì)巖巖屑等。顆粒的粒徑為0.1～0.45 mm，磨圓度為棱角狀－次棱角狀，分選中等。填隙物為絹云母、方解石、微粒石英等，偶見(jiàn)電氣石呈放射狀。礦區(qū)東部地層產(chǎn)狀向東傾，傾角35°～50°，礦區(qū)西部地層向西傾傾角35°～50°。

千枚巖具顯微粒狀鱗片變晶結(jié)構(gòu)，斑點(diǎn)狀構(gòu)造。礦物成分為絹云母、石榴子石、黑色碳質(zhì)等。斑點(diǎn)由細(xì)砂級(jí)的絹云母、碳質(zhì)粘土組成，絹云母與石英、長(zhǎng)石粉砂互層形成變余層理構(gòu)造。絹云母含量約占90%，粒徑0.1 mm，碳質(zhì)呈黑色片狀，粒徑0.01～0.1 mm，含量約占2%。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。

1.2 構(gòu)造

礦區(qū)主體構(gòu)造格架近南北向，構(gòu)造性質(zhì)為韌性剪切構(gòu)造帶，2 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(chǔ)礦空間。兩條破碎帶長(zhǎng)度約8 km，寬度400～600 m，南北貫穿整個(gè)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(cè)與巖體有關(guān)，南部巖體出露較大，溫度相對(duì)較高，銅礦品位相對(duì)較富而金品位相對(duì)較低。

1.3 巖漿巖

礦區(qū)巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，主要侵入巖有閃長(zhǎng)巖、石英閃長(zhǎng)巖和花崗閃長(zhǎng)巖。白堊系古羅拉達(dá)組石英閃長(zhǎng)巖（Kdc）主要分布于礦區(qū)的東南角，出露面積較大，基本沒(méi)有蝕變，礦物主要成分為石英、長(zhǎng)石、角閃石等，中粗粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，內(nèi)部可見(jiàn)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(jì)花崗閃長(zhǎng)巖，呈巖床或巖脈產(chǎn)出，礦物主要是石英、長(zhǎng)石、黑云母等局部見(jiàn)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(jiàn)礦化。

礦區(qū)中部斷續(xù)出露一條閃長(zhǎng)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，走向近南北，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。

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、局部炭化等。其中以硅化、碳酸鹽化、黃鐵礦化、退色等與成礦關(guān)系密切。

2 礦石結(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(diǎn)狀，細(xì)脈狀分布于石英脈兩側(cè)。

金銅礦石：中細(xì)粒結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造，地表氧化礦石孔雀石呈星點(diǎn)狀、薄膜狀、細(xì)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(tuán)塊狀，斑點(diǎn)狀分布。

礦石構(gòu)造多為塊狀，碎裂狀（圖4）。

礦石結(jié)構(gòu)主要為自形－半自形，浸染狀、斑點(diǎn)狀（圖5）。

圖4 多鐸金銅礦礦石

圖5 多鐸金銅礦含礦巖石及礦石構(gòu)造

3 礦區(qū)巖石地球化學(xué)

3.1 分析方法及結(jié)果

由于多鐸礦區(qū)熱液蝕變發(fā)育，因此首先對(duì)采集的標(biāo)本進(jìn)行巖礦鑒定，在巖石薄片研究的基礎(chǔ)上，挑選了4 個(gè)較新鮮的巖石樣品，進(jìn)行了巖石化學(xué)全分析和微量元素分析。巖石樣品包括：（1）多鐸4 號(hào)礦體發(fā)育的閃斜煌斑巖；（2）多鐸8 號(hào)礦體發(fā)育的玄武質(zhì)晶屑凝灰熔巖和石英閃長(zhǎng)巖等。所有的樣品在核三所實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，主量元素由XRF 測(cè)試，微量元素由ICP－ MS 測(cè)試。分析結(jié)果見(jiàn)表1。

3.2 巖石地球化學(xué)特征

3.2.1 主量元素及巖石分類

從表1 所示，多鐸4 號(hào)礦體基性脈巖SiO2是51.21%～51.28%。多鐸8 號(hào)礦體發(fā)育的玄武質(zhì)晶屑凝灰熔巖的SiO2是50.13%，石英閃長(zhǎng)巖的SiO2是58.90%。

在Na2O＋K2O－SiO2圖解（圖6）中，多鐸4 號(hào)礦區(qū)基性脈巖樣品落在輝長(zhǎng)巖范圍內(nèi)；多鐸南銅礦區(qū)凝灰熔巖樣品落在輝長(zhǎng)巖范圍內(nèi)，巖體落在閃長(zhǎng)巖范圍內(nèi)。

表1 多鐸地區(qū)主要巖石主量常量元素和微量元素組成

在Nb/Y－Zr/TiO2圖解（圖6）中，多鐸4 號(hào)礦體基性脈巖樣品落在閃長(zhǎng)巖范圍內(nèi)；多鐸8 號(hào)礦體凝灰熔巖樣品落在安山巖范圍內(nèi)，巖體落在輝長(zhǎng)巖范圍內(nèi)。

根據(jù)巖石地球化學(xué)結(jié)果，結(jié)合巖石顯微鏡研究結(jié)果，多鐸4 號(hào)礦體基性脈巖為閃斜煌斑巖；多鐸8號(hào)礦體凝灰熔巖為玄武質(zhì)晶屑凝灰熔巖，而巖體為石英閃長(zhǎng)巖。

圖6 多鐸銅金礦區(qū)Na2O＋K2O－SiO2（a）及Nb/Y－Zr/TiO2（b）圖解

3.2.2 稀土和微量元素

對(duì)巖石稀土和微量元素分析，結(jié)果顯示多鐸銅金礦區(qū)煌斑巖脈與玄武質(zhì)晶屑凝灰熔巖火山巖具有一致的巖石地球化學(xué)特征，輕微富集輕稀土，輕、重稀土之間存在著低程度的分餾作用，稀土配分模式呈微弱右傾型（圖7），Eu 異常不明顯。在微量元素標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖上（圖7），略富集大離子親石元素、虧損高場(chǎng)強(qiáng)元素，具有明顯的Nb 虧損。

這些地球化學(xué)特征表明，多鐸銅金礦區(qū)煌斑巖脈與火山巖具一致的地球化學(xué)特征，源于地幔，均具有初始島弧巖漿巖的特點(diǎn)（黃方和張鞠琳，2013）。

圖7 多鐸金礦區(qū)主要巖石稀土配分模式圖（a）及微量元素蜘蛛網(wǎng)圖（b）

多鐸銅金礦區(qū)的石英閃長(zhǎng)巖體富集輕稀土，輕、重稀土之間存在著中等程度的分餾作用，稀土配分模式呈右傾型（圖7），具有Eu 異常。在微量元素標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖（圖7）上，Nb 虧損不明顯。

對(duì)巖石進(jìn)行構(gòu)造圖解分析，結(jié)果顯示在構(gòu)造圖解（圖8）中，多鐸礦區(qū)中基性火山巖和脈巖落在島弧拉斑系列和鈣堿性系列過(guò)渡范圍（申萍等，2010）。

對(duì)巖石進(jìn)行Y－Nb 圖解和Yb－Ta 圖解分析，結(jié)果顯示在Y－Nb 圖解和Yb－Ta 圖解中（圖9），石英閃長(zhǎng)巖體落在島弧地區(qū)。

3.3 巖石地球化學(xué)特征分析

通過(guò)對(duì)巖石主微量和稀土元素分析和研究，初步認(rèn)為：

圖8 多鐸礦區(qū)巖石構(gòu)造分類圖（a）Th－Ta－Hf/3圖解（據(jù)Wood，1980）（b）Y/15－La/10－Nb/8 圖解（據(jù)Cabanis and Lecolle，1989）

（1）多鐸礦體賦礦脈巖為閃斜煌斑巖，巖體為石英閃長(zhǎng)巖；已發(fā)現(xiàn)礦體大多產(chǎn)于巖體附近，與巖體關(guān)系密切。

（2）多鐸礦區(qū)中基性火山巖和脈巖屬于鈣堿性系列，稀土配分為弱右傾型，具有鈣堿性系列向拉斑系列過(guò)渡的特點(diǎn)，有利于形成斑巖銅礦。

（3）多鐸礦區(qū)構(gòu)造環(huán)境為島弧環(huán)境，具有島弧背景下的弧后盆地的特點(diǎn)。

圖9 多鐸金礦區(qū)主要巖石構(gòu)造分類圖

4 結(jié)論

從目前多鐸地區(qū)金銅礦體特征及賦礦巖石看，多鐸礦區(qū)礦體主要位于泥盆紀(jì)－石炭紀(jì)變質(zhì)巖千枚巖和三疊紀(jì)－早侏羅紀(jì)巖體中，礦體的形成和分布主要受斷裂構(gòu)造和侵位其中的脈巖的控制。結(jié)合礦區(qū)地球化學(xué)特征，初步分析多鐸礦區(qū)應(yīng)較強(qiáng)兩種類型的的找礦方向。

（1）多鐸礦區(qū)位于智利白堊紀(jì)斑巖成礦帶上，礦區(qū)地球化學(xué)特征顯示礦化與早白堊紀(jì)石英閃長(zhǎng)巖有關(guān)，礦區(qū)中基性火山巖和脈巖屬于鈣堿性系列，具有形成斑巖銅礦地質(zhì)條件，淺部應(yīng)注意尋找淺成低溫?zé)嵋航鸬V、深部應(yīng)注意尋找與斑巖銅礦或者斑巖型與曼陀型套合的礦床。

（2）多鐸礦區(qū)位于晚古生代成礦帶，地表發(fā)育多條小型脈狀礦體，結(jié)合礦區(qū)礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造特征，礦區(qū)同時(shí)應(yīng)注意尋找小而富的熱液脈型金、金銅礦等。

（3）另外，在智利第三、第四大區(qū)，從海岸向內(nèi)陸，發(fā)育晚古生代增生楔和石炭紀(jì)巖漿弧，該增生楔包括弧前盆地和俯沖雜巖體，同時(shí)發(fā)育晚石炭紀(jì)幔源鈣堿性花崗巖，花崗巖多發(fā)于側(cè)分泌現(xiàn)象，石英呈脈狀分布，因此今后在多鐸礦區(qū)也應(yīng)當(dāng)重視尋找構(gòu)造蝕變巖型金礦。