湖南首個(gè)固體礦產(chǎn)勘查3000m科學(xué)深鉆選址研究

文一卓,孟雨紅,許以明,龔熙珺,李文朝,李立興,劉建平

(1.湖南省湘南地質(zhì)勘察院，湖南郴州 423000；2.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所，北京 100037；3.中南大學(xué)地球科學(xué)與信息物理學(xué)院，湖南長(zhǎng)沙 410083)

0 引言

湘南地區(qū)位于欽杭成礦帶與南嶺成礦帶的結(jié)合部位，成礦地質(zhì)條件優(yōu)越，發(fā)育一批大型-超大型的有色金屬礦床，礦化元素以W、Sn、Cu、Pb、Zn、Mo、Bi等為主，形成了柿竹園、黃沙坪、寶山、芙蓉、香花嶺、新田嶺、瑤崗仙、白云仙等著名礦田(毛景文等,2011;Mao et al.,2013;王登紅等,2014)。湘南地區(qū)已探獲Sn超100萬(wàn)噸，WO3超230萬(wàn)噸，Pb+Zn約1000萬(wàn)噸，成為我國(guó)乃至世界上最為重要的有色金屬礦產(chǎn)基地之一(許德如等,2016)。礦床類型主要可分為兩類：(1)以寶山、銅山嶺等為代表的具有欽杭成礦帶特色的銅多金屬礦床；(2)以香花嶺、芙蓉等為代表的具有南嶺成礦帶特色的錫多金屬礦床。另外，近年來(lái)深部勘查發(fā)現(xiàn)在黃沙坪等礦床同時(shí)發(fā)育斑巖-矽卡巖型銅多金屬礦體和矽卡巖型鎢錫多金屬礦體疊加的現(xiàn)象(雷澤恒等,2010)。兩類礦床均與160～150 Ma的中-酸性巖漿活動(dòng)有關(guān)(蔣少涌等,2008;朱金初等,2009;郭春麗等,2013;袁順達(dá)等，2017)，且在空間上密切共生，為南嶺地區(qū)銅、錫多金屬?gòu)?fù)合成礦系統(tǒng)研究與深部資源探測(cè)技術(shù)示范的提供了絕佳的天然實(shí)驗(yàn)室。

區(qū)域重力、磁法和地震探測(cè)資料顯示研究區(qū)成礦巖體埋深約3～5 km①，然而礦床勘查深度仍停留在1500 m以淺，并未完全控制礦體的延深情況，例如寶山銅礦(黃富年等,2015)，因此湘南地區(qū)深部(1500～3000 m)具有巨大的深部找礦潛力。2018年國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目“欽杭成礦帶湘南段銅錫多金屬礦產(chǎn)深部探測(cè)技術(shù)示范”立項(xiàng)獲批，項(xiàng)目明確要求：實(shí)施單孔3000 m深度科學(xué)深鉆，驗(yàn)證和完善項(xiàng)目中巖漿熱液演化與復(fù)合成礦模式、控礦構(gòu)造體系與深部銅錫礦賦存規(guī)律、三維精細(xì)化探測(cè)與深部礦體定位、深部靶區(qū)圈定與資源潛力評(píng)價(jià)等方面的研究成果，并探索南嶺地區(qū)復(fù)雜地層的深部鉆探工藝及方法，實(shí)現(xiàn)深部探測(cè)技術(shù)示范與找礦突破(欽杭成礦帶湘南段銅錫多金屬礦產(chǎn)深部探測(cè)技術(shù)示范)。湘南地區(qū)礦床眾多、地質(zhì)條件復(fù)雜，為達(dá)到項(xiàng)目設(shè)計(jì)的預(yù)期目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)深部找礦突破，需要在眾多礦集區(qū)中進(jìn)行優(yōu)選。因此需通過(guò)對(duì)湘南地區(qū)各礦集區(qū)的成礦地質(zhì)條件、典型礦床特征及其控礦因素、成礦規(guī)律、成礦系列和分帶規(guī)律等方面的綜合分析研究進(jìn)行謹(jǐn)慎選址。

雖然湘南地區(qū)銅多金屬和錫多金屬成礦潛力巨大，但對(duì)這兩套成礦系統(tǒng)的成生聯(lián)系和復(fù)合機(jī)制缺乏深入認(rèn)識(shí)，深部成礦規(guī)律不明，制約了深部找礦工作。本文在前期湘南地區(qū)勘探資料綜合分析基礎(chǔ)上，結(jié)合物化探探測(cè)成果，以銅錫多金屬為目標(biāo)礦種，以錫多金屬、銅多金屬2個(gè)成礦系統(tǒng)同時(shí)間、同空間復(fù)合成礦機(jī)制及深部找礦為核心，按照“復(fù)合成礦→構(gòu)造控礦→綜合探測(cè)→靶區(qū)圈定→深鉆驗(yàn)證”完整鏈條，開(kāi)展科學(xué)深鉆的孔位選址的研究。該鉆孔是湖南省內(nèi)固體礦產(chǎn)勘查領(lǐng)域首個(gè)3000 m科學(xué)鉆探工程，驗(yàn)證的結(jié)果對(duì)豐富湘南地區(qū)有色金屬深部成礦理論和指導(dǎo)下一步找礦方向具有重要意義。

1 預(yù)選區(qū)的成礦地質(zhì)條件

湘南坪寶地區(qū)位于南嶺構(gòu)造帶中段，郴州-茶陵NE向基底構(gòu)造巖漿巖帶與郴州-邵陽(yáng)NW基底構(gòu)造巖漿巖帶的交匯部位，是南嶺地區(qū)鎢錫鉬鉍鉛鋅銅鐵錳金銀等元素高度濃集的地球化學(xué)塊體之一(田旭峰和龔述清,2007;許以明等,2007;雷澤恒等,2010;劉邦定等,2015;Li et al.,2016;章勇等,2018;韓潤(rùn)生等,2020;王俊霖等,2020)。區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)銅錫多金屬礦產(chǎn)地30多處，其中大型礦床4處，中型礦床3處，小型礦床3處(許德如等,2016)。礦床在空間分布上具有明顯的集群性，主要分布在寶山、大坊、黃沙坪等地。礦床分布與花崗巖關(guān)系密切，多產(chǎn)于巖體接觸帶及其附近(圖1)。礦種分布上，北部寶山、大坊以Pb、Zn、Cu、Mo、Bi及Au、Ag等為主，南部黃沙坪以Pb、Zn、W、Sn、Mo、Bi、Fe及Cu、Ag等為主，區(qū)內(nèi)深部具有尋找銅鉛鋅鎢鉬鉍鐵等復(fù)合型礦床的潛力(圖2)。

圖1 湘南地區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)分布圖

圖2 坪寶地區(qū)構(gòu)造-巖漿巖-礦床分布圖

1.1 地層條件

出露地層有上泥盆統(tǒng)至二疊系的淺海相碳酸鹽巖夾海陸交互相砂頁(yè)巖，并以石炭系分布最。下石炭統(tǒng)石磴子組是區(qū)內(nèi)最為有利的賦礦地層，含有較豐富的成礦元素Pb、Zn、Cu，其中Pb平均含量為41.29×10-6，最高為91.8×10-6；Zn平均含量為145.93×10-6；Cu平均含量為84.13×10-6；高出維氏值1～5倍(童潛明,1984;姚軍明等,2005)。其次為梓門(mén)橋組白云巖，測(cè)水組砂頁(yè)巖中偶有礦體存在。

1.2 構(gòu)造條件

區(qū)內(nèi)構(gòu)造發(fā)育，在平面上為一系列SN-NNE向的緊密線狀褶皺和逆沖斷裂組成的向北發(fā)散、向南收斂、北寬南窄、向北西微凸的弧形褶斷帶及一系列NW-NWW向的橫斷層。倒轉(zhuǎn)背斜軸部的虛脫空間、走向逆沖斷裂帶及其伴生的次生斷裂，特別是斷裂構(gòu)造帶中局部產(chǎn)狀的彎曲轉(zhuǎn)折端、沿共軛斷裂和裂隙組構(gòu)造追蹤部位、“X”形斷裂交叉處、“入”形交接處、近SN向和EW西向的兩組斷裂構(gòu)成“井”字構(gòu)造、侵入構(gòu)造帶、斷裂構(gòu)造帶與接觸帶構(gòu)造的復(fù)合部位以及灰?guī)r與砂頁(yè)巖間的層間滑動(dòng)破碎帶等是礦體賦存和富集的有利空間(圖2)。在剖面上，由一系列褶皺倒轉(zhuǎn)褶皺與上陡下緩的逆沖斷裂組成疊瓦式推覆構(gòu)造體系。

1.3 巖漿巖條件

區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，產(chǎn)出110多個(gè)小巖株，根據(jù)巖體集群分布特征，可將其分為四個(gè)呈東西向展布的巖漿巖帶，單個(gè)巖體多呈淺成相-超淺成相巖脈產(chǎn)出，亦有巖筒、巖豆、巖盤(pán)、巖瘤、巖株等(圖2)。巖性以中酸性、酸性花崗閃長(zhǎng)巖、花崗斑巖、石英斑巖、英安斑巖為主，鋯石U-Pb同位素年齡集中在162～155 Ma，屬燕山早期侵入體，具多期次活動(dòng)的特點(diǎn)(伍光英等,2005;姚軍明等,2005;路遠(yuǎn)發(fā)等,2006;全鐵軍等,2012;謝銀財(cái)?shù)?2013;原埡斌等,2014;Li et al.,2014a,2014b)。巖石化學(xué)研究表明，它們是同源同期但不同巖相的產(chǎn)物，來(lái)源于硅過(guò)飽和、富鉀貧鈉親硫性巖漿。其微量元素與地殼酸性巖比較：花崗斑巖、石英斑巖的Cu、Pb、Zn、W、Sn、Mo、Nb、Ta高出幾倍至十幾倍，是一個(gè)Cu、Pb、Zn、W、Sn、Mo的高正異常區(qū)；與華南燕山早期花崗巖比較，花崗斑巖和石英斑巖的Cu、Pb、Zn高出幾倍至數(shù)十倍，也是一個(gè)Cu、Pb、Zn的高正異常區(qū)(陳毓川,1983;童潛明,1986)。

1.4 地球物理及地球化學(xué)條件

研究區(qū)位于炎陵-藍(lán)山重力梯度帶的南西部，該梯度帶兩側(cè)差異較大(秦葆瑚,1984;龔述清,2007)，航磁異常也與布格重力異常對(duì)應(yīng)，地磁異常很多，一般都成群(帶)，大小重疊出現(xiàn)，反映與花崗巖的侵位、斷裂活動(dòng)以及礦化蝕變關(guān)系密切(唐朝永等,2007;唐朝永和柳鳳娟,2010)。區(qū)內(nèi)分布有大面積的組合復(fù)雜、范圍大、強(qiáng)度高的W、Sn、Pb、Zn、Ag、As水系沉積物異常，并與已知的礦床(點(diǎn))相對(duì)應(yīng)(唐朝永等,2007;唐朝永和柳鳳娟,2010)。區(qū)內(nèi)分布有較大的寶山-黃沙坪、大坊-中和圩Cu、Pb、Zn多金屬土壤測(cè)量異常帶，還有16個(gè)重砂綜合異常區(qū)。礦床中巖石原生暈的元素組合與礦床的主要成礦元素和伴生元素種類是完全一致的。其分布組合存在著明顯的原生暈分帶規(guī)律，即以成礦巖體為中心，自內(nèi)向外依次為W、Sn、Bi、Mo(Cu、Zn)→Pb、Zn、Ag、Au(Cu、Mo)→Ag、Sb(Pb、Zn)。

2 礦床地質(zhì)特征及控礦因素

2.1 寶山銅多金屬礦區(qū)

2.1.1 礦床地質(zhì)特征

寶山礦區(qū)礦化元素主要有銅、鉬、鉛、鋅，次為金、銀、鐵、錳、鉍、硫等。其中銅鉬主要分布在礦區(qū)中部，形成中部銅鉬礦床；鉛鋅銀主要分布在礦區(qū)東部、北部、西部，形成了東部鉛鋅銀礦床、北部財(cái)神廟鉛鋅銀礦床和西部鉛鋅銀礦床；鐵錳主要分布在礦區(qū)的西部地表，金硫及部分銀則為伴生礦產(chǎn)。

(1)中部銅鉬礦床。寶山中部銅鉬礦床主要由鉬、銅矽卡巖型多金屬礦床組成，主要賦存在寶嶺倒轉(zhuǎn)背斜核部的石磴子組灰?guī)r中及正常翼中的矽卡巖和蝕變頁(yè)巖中(圖3)。目前在30～-1100 m標(biāo)高共圈定礦體60個(gè)。其中單銅礦體23個(gè)(其中5個(gè)主要礦體的走向長(zhǎng)50～250 m，傾向延深200～800 m，礦體平均厚度3.46～7.60 m，礦體平均品位Cu 0.68%～1.69%、單鉬礦體10個(gè)(走向長(zhǎng)100 m，視厚度3～12.95 m，礦體平均品位Mo 0.09%～0.55%)、銅鉬礦體2個(gè)(走向長(zhǎng)100 m，視厚度13.97～28.22 m，礦體平均品位Cu 0.51%～0.54%、Mo 0.09%～0.21%)。

圖3 寶山礦區(qū)169線剖面圖

Cu-1礦體:分布在161～169線，有11個(gè)見(jiàn)礦鉆探工程(立鉆)控制，鉆孔控制礦體標(biāo)高為-580～60 m，礦體走向長(zhǎng)250 m，傾向延深700 m，礦體沿走向方向未封邊，沿傾向延深方向無(wú)探礦工程封底控制。礦體真厚度1.24～8.92 m，平均為4.99 m，厚度變化系數(shù)為74.14%，厚度較穩(wěn)定。礦體呈脈狀、扁豆?fàn)?、似層狀或透鏡狀，走向北東，傾向北西，傾角18°～63°，平均45°。礦石有用元素主要為Cu，品位0.50%～1.95%，平均品位Cu 0.92%，品位變化系數(shù)為42.51%，品位均勻。本次勘查目標(biāo)主要針對(duì)該銅礦體。

另鉛鋅礦體25個(gè)(其中7個(gè)主礦體走向長(zhǎng)100～450 m，傾向延深50～650 m，平均厚度1.26～7.04 m，平均品位Pb 3.62%～9.27%、Zn 4.79%～9.20%、Ag 65.17×10-6～384.98×10-6)。礦體呈脈狀、透鏡狀產(chǎn)出，主要礦物為黃銅礦、輝鉬礦、方鉛礦、閃鋅礦、黃鐵礦、自然銀等。

(2)東部鉛鋅銀礦床。礦床產(chǎn)于寶嶺倒轉(zhuǎn)背斜向東延伸的倒轉(zhuǎn)翼石磴子組灰?guī)r層間破碎帶中，受背斜軸面平行的壓性破碎構(gòu)造或劈理構(gòu)造等裂隙控制。共見(jiàn)到49個(gè)鉛鋅礦體，礦體長(zhǎng)20～137 m，傾向延伸60～250 m，礦體平均厚度為1.25～4.33 m，礦體平均品位為Pb+Zn 8.64%～23.95%、銀94×10-6～154×10-6。礦化連續(xù)性好。礦體則形態(tài)復(fù)雜，多為不規(guī)則的脈狀、似層狀、囊狀、扁豆?fàn)罨蛲哥R狀。礦體常有分支復(fù)合、膨脹收縮、尖滅再現(xiàn)等現(xiàn)象。

(3)西部鉛鋅銀礦床。礦體主要產(chǎn)于F21、F0-1及寶嶺北倒轉(zhuǎn)向斜層間滑動(dòng)破碎帶中。共有大小鉛鋅礦體106個(gè)，走向長(zhǎng)20～750 m，礦體平均厚度0.31～15.53 m，平均品位鉛+鋅3.92%～41.73%，銀48×10-6～220×10-6。主要礦體有3個(gè)，即賦存在F21斷層破碎帶中的1號(hào)礦體、賦存在F0-1斷層中的0號(hào)礦體、賦存在梓門(mén)橋組下段白云巖與測(cè)水組砂頁(yè)巖層間滑動(dòng)破碎帶中的2號(hào)礦體，如1號(hào)礦體走向NNE，長(zhǎng)約750 m，平均厚度為2.49 m，平均品位Pb 4.09%、Zn 4.76%、Ag 102.39×10-6。礦體形態(tài)主要為脈狀及透鏡狀、扁豆?fàn)?，礦體規(guī)模較小，形態(tài)、厚度、品位變化大。

(4)北部財(cái)神廟鉛鋅銀礦床。分布于財(cái)神廟倒轉(zhuǎn)背斜正常翼(北西翼)石磴子組灰?guī)r中，礦體主要受斷裂構(gòu)造及層間裂隙構(gòu)造控制。主礦體沿財(cái)神廟礦段的F25、F23、F4斷裂及沿?cái)嗔雅詡?cè)的羽狀裂隙不連續(xù)分布，從而組成了沿主斷裂構(gòu)造分布的礦體群。礦體形態(tài)產(chǎn)狀變化大，為脈狀、扁豆?fàn)?、透鏡體狀及串珠狀，礦體規(guī)模一般較小，走向長(zhǎng)20～200 m，礦體平均厚度2.57～5.64 m，礦體平均品位為鉛+鋅9.77%～14.39%，銀109×10-6～134×10-6。

2.1.2 控礦因素

礦區(qū)礦化類型主要為巖漿期后高中溫?zé)嵋航淮◣r型銅鉬多金屬礦體和中低溫?zé)嵋毫严冻涮罱淮豌U鋅銀礦體，礦體的形成和就位，受巖漿巖、地層巖性以及構(gòu)造多種因素聯(lián)合控制。礦體主要賦存在巖脈接觸帶矽卡巖、斷裂破碎帶、寶嶺北倒轉(zhuǎn)向斜(石炭系測(cè)水組層間破碎帶、測(cè)水組砂頁(yè)巖與梓門(mén)橋組白云巖、石磴子組灰?guī)r巖性界面處)、寶嶺倒轉(zhuǎn)背斜(核部、倒轉(zhuǎn)翼層間破碎帶)中。

(1)巖性對(duì)成礦的控制。區(qū)內(nèi)鉛鋅銀礦體賦礦圍巖主是石磴子組灰?guī)r、測(cè)水組砂頁(yè)巖和構(gòu)造角礫巖，其次為梓門(mén)橋組白云巖；而銅鉬礦體最主要的賦礦圍巖是矽卡巖和測(cè)水組砂頁(yè)巖。

(2)構(gòu)造對(duì)成礦的控制。主要受區(qū)域性大斷裂產(chǎn)狀變化的轉(zhuǎn)折部位、逆沖斷裂帶及其伴生的次生斷裂、成礦前扭性斷裂構(gòu)造及節(jié)理裂隙、不同巖性的界面、層間滑動(dòng)破碎帶、層間剝離空間、斷裂的交叉部位、巖脈體接觸帶、斷裂構(gòu)造帶與接觸帶的復(fù)合部位、倒轉(zhuǎn)皺褶層間破碎帶等因素的控制。如寶嶺倒轉(zhuǎn)傾伏背斜、寶嶺北倒轉(zhuǎn)向斜、牛心倒轉(zhuǎn)復(fù)式背斜、財(cái)神廟倒轉(zhuǎn)背斜、杉木嶺-桂陽(yáng)一中倒轉(zhuǎn)向斜；北東組斷裂F109、F21、F0、F1等與成礦關(guān)系較密切。

(3)巖漿巖對(duì)成礦的控制。致礦巖體主要是形成于燕山早期的鉀長(zhǎng)石化花崗閃長(zhǎng)斑巖，屬同熔型中酸性含銅、鉬、金、銀、鉛、鋅多金屬礦的小巖脈，如隱伏于寶嶺倒轉(zhuǎn)背斜中的306號(hào)花崗閃長(zhǎng)斑巖與成礦關(guān)系極為密切。

2.2 黃沙坪鉛鋅多金屬礦床

2.2.1 礦化特征

黃沙坪礦區(qū)礦種繁多，包括鉛、鋅、銅、鐵、鎢、鉬、鉍、(錫)、硫、螢石，伴生銀及鎘、鎵、銦、鍺、砷等。礦體產(chǎn)于巖體(內(nèi))外接觸帶至圍巖的蝕變巖石中，已控制2個(gè)磁鐵鎢鉬礦體群(#W1、#W216)和11個(gè)鉛鋅銅礦體群(#1、#2、#3、#580等)，共計(jì)500多個(gè)礦體。它們?cè)诳臻g分布上，具有圍繞巖體從高溫?zé)嵋盒汀?低溫?zé)嵋盒偷陌肭驙罘謳卣鳎瑯?gòu)成完整的礦化蝕變分帶(喬玉生等,2011)。成因類型上屬于巖漿期后溶液型礦床，礦床工業(yè)類型主要有巖體接觸交代(矽卡巖)型磁鐵鎢鉬多金屬礦床、充填交代(脈)型鉛鋅多金屬礦床等。

(1)接觸交代型磁鐵鎢鉬多金屬礦床。該類礦床的礦體多是成群產(chǎn)于巖體接觸帶的矽卡巖體中(圖4)，以東南部隱伏花崗斑巖體頂部和接觸帶為主，中、北部石英斑巖體的西側(cè)F1斷層下盤(pán)(底界)隱伏的舌狀石英斑巖體頂部(或頂凹)、側(cè)凹內(nèi)的接觸帶次之。按礦體類型與巖體的空間關(guān)系分為隱伏花崗斑巖接觸帶的矽卡巖型磁鐵鎢鉬礦體和矽卡巖型銅鋅(鉛)礦體等。礦石中金屬礦物主要有磁鐵礦、白鎢礦、輝鉬礦、黃銅礦、鐵閃鋅礦，次要的有錫石、輝鉍礦、閃鋅礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦等。

隱伏花崗斑巖接觸帶的矽卡巖型磁鐵鎢鉬礦體產(chǎn)于東南部隱伏花崗斑巖體頂部和兩側(cè)接觸帶的矽卡巖中，構(gòu)成#W216、#W219、#W220等8個(gè)礦體群，礦體形似扁豆?fàn)?、舌狀、新月?tīng)?、環(huán)帶狀等。其中以#W216礦體群規(guī)模最大，走向長(zhǎng)800 m，寬60～430 m，傾斜延深1000 m，厚度12～338.45 m。

矽卡巖型銅鋅(鉛)礦體主要產(chǎn)于礦區(qū)北西部F1下盤(pán)隱伏的舌狀石英斑巖頂部或側(cè)凹內(nèi)外的矽卡巖及緊鄰矽卡巖的硅化重結(jié)晶灰?guī)r中。礦體成群出現(xiàn)，主要礦體群有#542、#516、#530、#580及少數(shù)零散礦體。單個(gè)礦體長(zhǎng)約50～120 m，延深約-300 m，厚1.20～10.66 m。礦體形態(tài)多呈不連續(xù)的透鏡狀、扁豆?fàn)罨蛲仓鶢睢?/p>

(2)充填交代型鉛鋅多金屬礦床。主要分布于巖體外接觸帶的大理巖化灰?guī)r、重結(jié)晶灰?guī)r中，礦體多數(shù)產(chǎn)于在300 ～-56 m標(biāo)高的石英斑巖東西兩側(cè)，主要受F3斷層上盤(pán)及其分支斷裂、節(jié)理裂隙、層間虛脫或?qū)娱g裂隙控制。已探獲大小礦體400多個(gè)，礦體呈脈狀、似層狀、扁豆?fàn)睢⑼哥R狀、不規(guī)則狀，礦體走向長(zhǎng)100～1100 m，礦體平均厚度1.00～8.63 m。礦體成群產(chǎn)出，主礦體群為#1、#2，其中#1礦體群是礦區(qū)內(nèi)最大的礦體群，礦體群走向NNE，走向長(zhǎng)約800 m，傾斜延深1100 m，礦體平均厚度4.9 m。礦石中金屬礦物主要有閃鋅礦、方鉛礦、黃鐵礦，次有鐵閃鋅礦、黃銅礦、斑銅礦、磁黃鐵礦等。

2.2.2 控礦因素

(1)地層因素。區(qū)內(nèi)控礦地層主要是石炭系石磴子組和測(cè)水組。石磴子組巖性主要為中厚層-厚層狀致密灰?guī)r夾薄層狀炭質(zhì)泥巖，局部夾含灰質(zhì)白云巖、薄層狀炭質(zhì)泥質(zhì)灰?guī)r、炭質(zhì)灰?guī)r。巖石中CaO含量高，常含MgO和SiO2、Al2O3、鐵質(zhì)、炭質(zhì)及硫化物等雜質(zhì)，化學(xué)性質(zhì)活潑，極有利于熱液交代作用進(jìn)行，控礦性較好，形成相關(guān)的磁鐵鎢鉬礦體、鉛鋅銀礦體。測(cè)水組巖性主要為鈣質(zhì)砂頁(yè)巖，受巖漿源的熱源和物源的影響而發(fā)生熱液蝕變的共同作用，形成層間矽卡巖型銅礦體。當(dāng)石磴子組處于背斜軸部，其上又有測(cè)水組構(gòu)成彎狀“帽蓋”屏蔽時(shí)，對(duì)成礦更為有利，形成大而富的鉛鋅多金屬礦體。

圖4 黃沙坪礦區(qū)111線剖面圖

(2)構(gòu)造因素。區(qū)內(nèi)寶嶺-觀音打座復(fù)式倒轉(zhuǎn)背斜與其兩翼的F1、F2、F3走向斷層，共同控制著區(qū)內(nèi)石英斑巖體的分布、規(guī)模、形態(tài)及產(chǎn)狀巖體，從而間接地控制著區(qū)內(nèi)各類礦體的分布，尤其是F3有數(shù)十米的斷層破碎帶，控制著區(qū)內(nèi)隱伏花崗斑巖及相關(guān)的磁鐵鎢鉬礦體的產(chǎn)出。層間褶皺、層間剝離(滑脫)及層間斷裂(滑動(dòng))等層間構(gòu)造控制區(qū)內(nèi)相關(guān)礦體的分布。巖體接觸帶中的頂凹、側(cè)凹及舌狀構(gòu)造控制矽卡巖及其相關(guān)的礦體，如東南部隱伏花崗斑巖頂部接觸帶寬緩，形成了厚大的似層狀矽卡巖及其間賦存的矽卡巖型磁鐵鎢鉬礦體群。

(3)巖體因素。區(qū)內(nèi)巖體類似于殼源重熔型酸性花崗巖系列的鎢、錫、鉛、鋅多金屬成礦小巖體，圍繞巖體呈不完整的半環(huán)狀、帶狀分布。垂直空間上，從巖體中心向上礦石成分表現(xiàn)為：鎢鉬礦→磁鐵鎢鉬礦(花崗斑巖)→(鉛)銅鋅礦、鎢鉬礦(石英斑巖)→磁鐵(鎢鉬)礦(花崗斑巖)→(銅)鉛鋅礦(石英斑巖)；水平空間上，以巖體為中心依次出現(xiàn)磁鐵(錫)鎢鉬礦→鋅鉛礦→(銀)鉛鋅礦的成礦分帶(花崗斑巖)，鐵鎢鉬礦→銅鋅(鉛)礦→鉛鋅銀礦的成礦分帶(石英斑巖)。

(4)圍巖蝕變因素。區(qū)內(nèi)熱液蝕變種類繁多，分布廣泛，與區(qū)內(nèi)各類型礦體的產(chǎn)出有著一定的依存關(guān)系。矽卡巖化與磁鐵鎢鉬多金屬礦、銅鋅(鉛)礦體、銅鋅(鉛)鎢鉬礦體，層間矽卡巖銅礦體緊密相關(guān)；硅化、碳酸鹽化及黃鐵礦(磁黃鐵礦)化與交代充填型鉛鋅銀礦緊密相關(guān)。特定的蝕變與其緊密相關(guān)的礦化(體)產(chǎn)出于特定的空間，從而構(gòu)成一個(gè)特定的蝕變-礦化區(qū)。

3 地球物理綜合探測(cè)信息

為坪寶地區(qū)3000 m科學(xué)深鉆的選址提供深部地質(zhì)信息，開(kāi)展了綜合地球物理探測(cè)工作。根據(jù)前期的人工地震反射成果資料，并在對(duì)巖石、礦石各項(xiàng)物性特征差異性研究的基礎(chǔ)上，采用廣域電磁法、坑道重力、高精度磁測(cè)等地球物探手段，獲取三維精細(xì)化的地球化學(xué)信息，結(jié)合鉆探與開(kāi)采坑道已控制的淺部地質(zhì)情況，解譯1～3 km巖體、礦體、地層和構(gòu)造的展布特征，并推斷了3～5 km是否有隱伏巖體。

3.1 坪寶地區(qū)物性特征

研究區(qū)灰?guī)r呈高阻中低極化的物性特征，其電阻率變化范圍為146～12807 Ω·m，平均值為4649 Ω·m；極化率變化范圍為0.27%～13.7%，平均值為3.0%。其中石磴子組灰?guī)r呈高阻與相對(duì)低極化率的物性特征，其電阻率和極化率的平均值分別為5479 Ω·m、2.5%。炭質(zhì)、含碳質(zhì)灰?guī)r的極化率則較高，其中含碳質(zhì)灰?guī)r呈高阻與高極化的物性特征(平均值分別為5287.9 Ω·m，5%)，炭質(zhì)灰?guī)r呈中阻高極化特征(平均值分別為3116 Ω·m，5.1%)。

其次礦化灰?guī)r呈現(xiàn)中低阻高極化的物性特征，例如鉛鋅黃鐵礦化灰?guī)r、黃銅黃鐵礦灰?guī)r的電阻率與極化率分別為2600 Ω·m，5.2%；2005 Ω·m，5.0%。白云巖與砂巖呈低阻低極化的物性特征，電阻率與極化率分別為720 Ω·m，0.9%；825 Ω·m，1.6%。但礦化后的巖石其電阻均有所增高，如黃鐵礦化泥質(zhì)砂巖電阻率與極化率為1430 Ω·m，2.7%；黃鐵礦化白云巖電阻率與極化率為1925 Ω·m，1.4%。黃鐵礦化角礫巖電阻率與極化率為中低阻高極化3042 Ω·m，5.8%。

研究區(qū)極化率較高為黃鐵礦化矽卡巖，極化率達(dá)9.7%，但電阻率呈中阻特性為2922 Ω·m。礦體均呈中低阻與高極率的物性特性，例如銅礦體和鉬礦體電阻率與極化率為1884 Ω·m，6.0%；黃鐵黃銅礦體電阻率與極化率為1995 Ω·m，5.7%。而巖體如花崗巖則明顯呈低阻低極化的物性特征，電阻率與極化率為1029 Ω·m(最大值為4575 Ω·m)，1.3%。

總體上，研究區(qū)灰?guī)r呈高阻中極化的物性特征，如果灰?guī)r中含有碳質(zhì)成分則呈中高阻高極化的物性特征。礦化巖石與礦體均值中高阻高極化的物性特征，并顯示出難以與炭質(zhì)灰?guī)r區(qū)分。白云巖與砂巖及花崗巖則明顯呈低阻低極化的物性特征，應(yīng)特別注意的是本區(qū)的花崗巖電阻率并不高，最大值也僅4575 Ω·m。

3.2 廣域電磁測(cè)量

在坪寶地區(qū)完成了73 km廣域電磁法剖面測(cè)量及其數(shù)據(jù)處理和三維分析、地質(zhì)解譯、反演等工作，基本反映了區(qū)內(nèi)3 km以淺的構(gòu)造、地層、巖漿巖和礦體分布特點(diǎn)。例如寶山礦床的廣域電磁異常帶對(duì)已控制的礦化蝕變帶具有良好的反映，二者延伸方向及產(chǎn)狀一致(圖5)，推測(cè)控巖控礦構(gòu)造在深部還有較大延伸，至少延伸2～3 km以深，構(gòu)造規(guī)模沒(méi)有明顯的變少趨勢(shì)。另外基于廣域電磁3～5 km的高阻體信息推測(cè)其為隱伏花崗巖體，可能是引起淺部矽卡巖型銅多金屬礦體的成礦巖體。這與前人人工地震反映出的4～6 km突變界面基本吻合。

圖5 寶山礦區(qū)200線廣域電磁正反演剖面圖

3.3 坑道重力測(cè)量

在坪寶地區(qū)完成了17 km坑道重力測(cè)量及其數(shù)據(jù)處理及反演工作，揭示了區(qū)內(nèi)的深部信息，淺部已知礦體位置與重力成果反映出的成礦位置相對(duì)一致，尤其是寶山坑道局部重力與廣域電磁法推斷的隱伏巖體相吻合，巖體負(fù)異常對(duì)應(yīng)于廣域電磁高電阻異常。這進(jìn)一步佐證了廣域電磁法對(duì)深部隱伏巖體的推斷。

4 鉆孔位置的確定及預(yù)期目標(biāo)

4.1 孔位的確定

坪寶地區(qū)的黃沙坪礦區(qū)和寶山礦區(qū)都具備施工3000 m科學(xué)深鉆的條件，為了更好地完成項(xiàng)目的預(yù)期目標(biāo)，項(xiàng)目研究人員與專家對(duì)深鉆施工的位置作了詳細(xì)的分析研究。

黃沙坪鉛鋅多金屬礦區(qū)良好的成礦地質(zhì)條件，區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)頻繁，構(gòu)造裂隙發(fā)育，賦礦層位廣泛，已探明出鉛鋅礦和鎢鉬多金屬礦等特大型礦床。該礦床在空間上具有明顯的分帶規(guī)律，表現(xiàn)在以成礦巖體為中心，在水平方向、垂直方向的礦產(chǎn)種類、礦床類型、礦物組合類型、礦石結(jié)構(gòu)類型、礦石構(gòu)造類型等的分帶變化規(guī)律。目前礦區(qū)勘探時(shí)在1200 m以下仍然見(jiàn)到有成礦巖體，且?guī)r體周?chē)加懈黝惖V化，說(shuō)明其深部還有較大的找礦潛力。但是，區(qū)內(nèi)已知的隱伏花崗斑巖體形態(tài)復(fù)雜，產(chǎn)狀變化大，未知的高侵位隱伏巖體位置在現(xiàn)有勘查技術(shù)條件下較難查明，同時(shí)賦存于花崗斑巖接觸帶中的礦體主要是以矽卡巖型鐵鎢鉬礦為主，其礦物組合主要是磁鐵礦、白鎢礦、輝鉬礦、輝鉍礦、鐵閃鋅礦、黃鐵礦等為主，而項(xiàng)目主攻礦種是以銅錫為主。

寶山銅多金屬礦區(qū)成礦條件優(yōu)良，成礦元素豐富，已發(fā)現(xiàn)銅、鉬、鉛、鋅，次為金、銀、鐵、錳、鉍、硫等多而復(fù)雜的礦種。礦床類型主要為巖漿期后高中溫?zé)嵋航佑|交代矽卡巖型銅鉬多金屬礦床和中低溫?zé)嵋毫严冻涮罱淮豌U鋅銀礦床。礦體的形成和就位受巖漿巖、地層巖性以及構(gòu)造多種因素聯(lián)合控制，礦體形態(tài)、產(chǎn)狀相對(duì)規(guī)則，礦體延伸方向可控。尤其在寶山礦區(qū)中部，受寶嶺倒轉(zhuǎn)背斜核部及斷裂破碎帶控制的矽卡巖型蝕變礦化帶，厚度大，最大厚度超400 m，延深大于700 m，往深部還有較大延伸，同時(shí)產(chǎn)出厚大的矽卡巖型銅鉬多金屬礦體產(chǎn)出，并在深部1500 m附近還見(jiàn)到了7.52 m厚的矽卡巖型銅多金屬工業(yè)礦體。礦物組合主要是以黃銅礦、輝鉬礦、方鉛礦、閃鋅礦、黃鐵礦、自然銀等為主，與項(xiàng)目主攻銅錫礦種基本相符。

綜上所述，從見(jiàn)礦可能性、礦床垂向分帶規(guī)律、礦種組合及前期深部物探成果，綜合考慮淺部地質(zhì)背景、已知礦化延伸及野外施工條件等因素，最后選擇在寶山北西部的165剖面線上開(kāi)展3000 m鉆探驗(yàn)證，鉆孔編號(hào)為ZK16508。同時(shí)考慮到避開(kāi)淺部坑道及地表公路、高壓線、建筑物等情況，最終確定鉆孔ZK16508的具體位置，其坐標(biāo)為：X=2849421.273，Y=38370202.246，H=332.0 m(圖6，7)。

圖6 寶山ZK16508科學(xué)深鉆設(shè)計(jì)孔位示意圖

圖7 寶山ZK16508科學(xué)深鉆施工中剖面圖

4.2 ZK16508孔預(yù)期目標(biāo)

寶山礦區(qū)165線施工的科學(xué)深鉆ZK16508孔預(yù)期目標(biāo)主要有2個(gè)：①驗(yàn)證中深部的礦化蝕變帶的是否延深，以及厚度變化情況？銅多金屬礦化的強(qiáng)度如何？能否見(jiàn)到較大厚度的銅多金屬礦體？根據(jù)1500 m以淺已經(jīng)控制的礦化蝕變帶的規(guī)模及其往深部的延伸趨勢(shì)分析，該礦化蝕變帶至少可以延深2000 m以深，或許還會(huì)出現(xiàn)蝕變?cè)鰪?qiáng)的可能，只是其產(chǎn)狀有會(huì)所變緩或變陡的可能。設(shè)計(jì)孔深約在1760～1840 m間會(huì)揭露到礦化蝕變帶。②在 3000 m 附近能否見(jiàn)到深部隱伏巖體，在巖體內(nèi)外接觸帶中是否蝕變帶或礦化體。根據(jù)本次廣域電磁測(cè)量、坑道重力測(cè)量及前人人工地震資料初步推斷區(qū)內(nèi)深部3～5 km可能有隱伏巖體或突變界面等成果分析，在寶山礦區(qū)深部3000 m附近見(jiàn)到隱伏巖體的存在較大可能性，關(guān)鍵在于尋找到巖體高侵位的準(zhǔn)確位置。礦區(qū)內(nèi)矽卡型Cu-Mo礦化中心主要位于159～175剖面線之間，深部可能存在高侵位的巖體，設(shè)計(jì)孔深約在2500～3000 m間見(jiàn)到隱伏的高侵位花崗巖體及其接觸蝕變帶。

5 結(jié)論

(1)湘南坪寶地區(qū)發(fā)育多處與花崗巖成因關(guān)系密切的Cu-Sn多金屬礦床，是開(kāi)展深部探測(cè)的有利部位。

(2)根據(jù)坪寶地區(qū)物性特征、廣域電磁測(cè)量和坑道重力測(cè)量解譯結(jié)果，認(rèn)為區(qū)域控巖控礦構(gòu)造在深部至少有3～5 km的延伸，且廣域電磁法異常對(duì)淺部礦化蝕變構(gòu)造帶具有良好的反映，礦化蝕變構(gòu)造帶向深部具有較好延深趨勢(shì)。

(3)綜合見(jiàn)礦可能性、礦床垂向分帶規(guī)律、礦種組合及前期深部物探成果，結(jié)合淺部地質(zhì)背景、已知礦化延伸及野外施工條件等因素，選擇在寶山銅多金屬礦區(qū)北西部的165剖面線上開(kāi)展3000 m鉆探驗(yàn)證。

[注 釋]

① 湖南省湘南地質(zhì)勘察院. 2016. 湖南省桂陽(yáng)-郴州礦集區(qū)找礦預(yù)測(cè)報(bào)告[M].