滇東北地區(qū)MVT 型隱伏鉛鋅礦床的勘查模式研究：以茂租鉛鋅礦床為例

張 偉，廖國忠，廖震文，楊 劍，王 橋，李 華，張 陳，蔣詩鵬

（1.中國地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心（西南地質(zhì)科技創(chuàng)新中心），四川 成都 610218；2.中國地質(zhì)調(diào)查局軍民融合地質(zhì)調(diào)查中心，四川 成都 610036；3.巧家縣茂租鉛鋅有限公司，云南 昭通 654604；4.成都理工大學地球物理學院，四川 成都 610059）

0 引言

滇東北地區(qū)分布著以茂租、樂紅、會澤、毛坪、樂馬廠、富樂廠、金沙廠等為代表的大中型密西西比河谷型（MVT）鉛鋅礦床（劉英超等，2008），是我國重要的鉛、鋅、鍺、銀等多金屬礦產(chǎn)資源基地（圖1b），為我國的經(jīng)濟建設(shè)做出了巨大貢獻。然而，經(jīng)過數(shù)十年的開采，已查明的保有礦石資源逐漸枯竭，因此，當前大多數(shù)礦區(qū)都亟需在已有礦床外圍或深部尋找新的接替資源。

圖1 滇東北大型礦集區(qū)鉛鋅（銀）礦床分布示意圖（據(jù)榮惠鋒等，2013 編繪）Fig.1 Distribution of lead zinc (silver) deposits in the large ore concentration area of northeastern Yunnan Province(modified from Rong et al., 2013)

圖2 茂租鉛鋅礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造簡圖（據(jù)金燦海等,2015 編繪）Fig.2 Geological structure map of Maozu lead zinc mine (modified from Jin et al., 2015)

通過“典型礦床上成礦理論和勘探方法的突破，帶動區(qū)域上礦產(chǎn)勘探的突破”是地質(zhì)工作者的夙愿。茂租鉛鋅礦作為滇東北地區(qū)最為典型的鉛鋅礦床之一，吸引了大量地質(zhì)工作者的關(guān)注。近年來，相關(guān)學者對茂租鉛鋅礦床的成礦條件（賀勝輝等，2006）、礦床成因（張榮偉，2013）、成礦物質(zhì)來源（周家喜等，2012;張玙等，2018;孔志崗等，2018）、成礦時代（武俊婷等，2019）、成礦流體性質(zhì)（楊清等，2017;張榮偉等，2017;吳永濤等，2019）、成礦模式（韓潤生等，2012;明添學等，2017）、找礦方法（高航校等，2011;劉洪滔等，2013）等方面開展了一系列的研究工作，在礦床成礦理論上取得了一些重要的成果和認識。認為本區(qū)MVT 型鉛鋅礦床受深切斷層、巖相巖性和沖斷-褶皺共同控制，具有“流體貫入—地層萃取—構(gòu)造控制”的成礦特點。然而，盡管相關(guān)單位在茂租礦區(qū)深部及外圍開展了大量的地質(zhì)勘查工作，但與相對于成礦理論方面的成果，礦產(chǎn)勘查方面的效果不甚理想。主要是因為隨著勘探深度的增加，地質(zhì)、物探、化探等相關(guān)學科難以憑借單一學科而精準揭露礦體；學科之間綜合分析程度不夠，建立的成礦理論模式未有效指導(dǎo)礦產(chǎn)勘探工作。

為了充分發(fā)揮不同學科的優(yōu)勢，本文將制約深部找礦的關(guān)鍵性地質(zhì)問題總結(jié)如下：（1）深部是否存在成礦作用問題：深部存在成礦熱液貫入、具有成礦物質(zhì)活化、遷移背景是成礦的必要條件，因此，查明本區(qū)深部的成礦熱液活動軌跡是縮小找礦靶區(qū)的首要前提。（2）深部熱液通道的空間產(chǎn)狀問題：深大斷層及其與之貫通的淺表次一級斷層網(wǎng)絡(luò)是本區(qū)深源含礦熱液運移的重要通道，該通道的鄰近位置是形成富、厚鉛鋅礦床的有利部位。（3）有利賦礦層位的深部埋深問題：本區(qū)有利賦礦層位是由震旦系燈影組碳酸鹽巖與上伏寒武系筇竹寺組碎屑巖組成的“屏蔽”界面，但本區(qū)處于南北向構(gòu)造帶和北東向構(gòu)造帶的交匯部位，構(gòu)造變形強烈、不對稱背斜（局部倒轉(zhuǎn)）發(fā)育，因此，需要查明外圍深部處于隱伏狀態(tài)的背向斜褶皺向南傾伏端的埋深情況。

圍繞這3 個關(guān)鍵性地質(zhì)問題，本次研究在茂租礦區(qū)開展了地質(zhì)—化探—物探的綜合找礦方法試驗工作（中國地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心，2016①），其主要技術(shù)路線可概括為“從已知到未知，從試驗到模型，從點上到全局”的探索過程。其流程是：首先，選擇礦區(qū)中工作程度高的典型礦床點（已知）開展多方法、多尺度、多參數(shù)的方法有效性“試驗”，分析物化探多參數(shù)異常與已知礦床特征的響應(yīng)規(guī)律，并結(jié)合前人的地質(zhì)成礦規(guī)律認識，建立起有效的異常找礦標志和找礦方法“模型”；隨后，在礦區(qū)外圍的有利找礦遠景區(qū)（未知）開展面積性物化探找礦工作，對比、分析新發(fā)現(xiàn)的綜合異常與找礦模型的相似性，在未知區(qū)中圈定新的找礦靶區(qū)，交由礦山企業(yè)進行鉆探施工，驗證找礦方法模型的正確性；最后，對在方法試驗點上（茂租鉛鋅礦區(qū)）被驗證為有效的找礦方法模型進行歸納總結(jié)（點上），對比、分析成礦區(qū)帶內(nèi)其他鉛鋅礦區(qū)與“茂租式”鉛鋅礦床的相似性，將找礦方法模型推廣到滇東北鉛鋅成礦帶內(nèi)的其他鉛鋅礦區(qū)進行找礦示范應(yīng)用（全局）。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

研究區(qū)位于揚子地塊西南緣的會理-昆明斷陷帶東側(cè)，位于SN 向小江斷裂帶、NW 向康定-彝良-水城斷裂帶及NE 向彌勒-師宗-水城斷裂所圍成的三角形坳陷盆地中（圖1a）。其大地構(gòu)造位置屬揚子準地臺（Ⅰ級）之滇東臺褶帶（Ⅱ級），滇東臺褶帶基底為中元古代昆陽群，其巖性為一套巨厚的被動邊緣型沉積淺變質(zhì)巖，巖性為千枚巖、板巖、石英砂巖夾多層安山質(zhì)凝灰?guī)r等。（高林志等，2018）。經(jīng)晉寧、加里東、海西、印支、燕山、喜山等各期強弱不同的構(gòu)造運動，沉積了震旦系、古生界、中生界、新生界的巨厚地層蓋層，碳酸鹽巖及碎屑巖交替出現(xiàn)，中夾玄武巖，總厚度在萬米以上，顯示該區(qū)長期坳陷的沉積特征。其中震旦系以燈影組白云巖為主，是區(qū)內(nèi)鉛鋅礦主要賦礦層位，寒武系下統(tǒng)為白云質(zhì)粉砂巖、泥巖，中上統(tǒng)以碳酸鹽巖為主。區(qū)內(nèi)鉛-鋅礦產(chǎn)與構(gòu)造、古地理環(huán)境、地層巖相密切相關(guān)，具有特定層位控礦、礦源層控礦、古地理巖相（臺地相、潮坪相）控礦、褶皺-斷裂帶控礦等特點。

區(qū)域上主要出露地層為二疊系上統(tǒng)、泥盆系、志留系奧陶系、寒武系和震旦系上統(tǒng)。茂租礦區(qū)出露地層由新到老如下：

二疊系上統(tǒng)峨眉山組玄武巖（P2β）：為黃褐色、灰綠色塊狀玄武巖夾凝灰?guī)r，頂部有噴發(fā)間斷時的紫紅色頁狀沉積物；分布于礦區(qū)西部的茂租逆斷層下盤，厚度大于300 m，與上盤震旦系上統(tǒng)燈影組呈斷裂接觸。

寒武系中統(tǒng)西王廟組（∈2x）：紫紅色砂巖與土黃色頁巖互層，局部地段夾灰質(zhì)白云巖透鏡體，厚150～298 m。

寒武系中統(tǒng)陡坡寺組（∈2d）：上部為深灰色塊狀灰?guī)r夾泥質(zhì)灰?guī)r，下部為灰綠色、粉紅色薄層狀泥巖、粉砂巖，厚32 m。

寒武系下統(tǒng)龍王廟組（∈1l）：灰白色、深灰色中至厚層狀不純灰?guī)r及白云巖，底部有一層厚約50 m 的泥質(zhì)灰?guī)r夾黃綠色頁巖，厚度300 m。

寒武系下統(tǒng)滄浪鋪組（∈1c）：灰白色、黃綠色中至厚層狀砂巖、頁巖及砂頁巖互層，厚140～179 m。

寒武系下統(tǒng)筇竹寺組（∈1q）：淺灰色、灰黑色頁巖、泥質(zhì)粉砂巖及砂質(zhì)頁巖，夾淺灰色鈣質(zhì)砂巖，偶見裂隙型鉛鋅礦，底部有0.15～5.30 m 厚的含磷層（砂狀磷塊巖），含磷層中可見鉛鋅礦化；厚度由礦區(qū)西部向東部逐漸變厚，厚150～260 m。與下伏震旦系上統(tǒng)燈影組（Z2d22）呈平行不整合接觸。震旦系上統(tǒng)燈影組上段上亞段（Z2d22）：為礦區(qū)重要的上層礦賦礦層位。巖性為灰白色、淺灰色、深灰色、灰黑色薄至中厚層狀粉-細中粗晶白云巖，夾有厚幾毫米至幾厘米的深灰色磷質(zhì)白云質(zhì)頁巖和1～2 層相對穩(wěn)定的角礫層；頂部局部地段可相變?yōu)榛規(guī)r和白云質(zhì)灰?guī)r；底部為灰白至灰色、瓷白色中厚層角礫狀粉-細晶硅質(zhì)白云巖（局部夾硅質(zhì)巖），其角礫成分為白云巖、燧石、硅質(zhì)白云巖等，礫徑一般為1～40 mm。多發(fā)育雪花（鳥眼）狀螢石白云石和波紋狀螢石白云石條帶，閃鋅礦、方鉛礦呈散點狀、斑點狀、斑塊狀及細脈狀分布于細-中粗晶白云巖中，在該層上部形成似層狀鉛鋅礦體，厚15～30 m。

震旦系上統(tǒng)燈影組上段下亞段（Z2d21）：為礦區(qū)重要的下層礦賦礦層位。區(qū)內(nèi)出露最大厚度達200 余米，分上、下兩個巖性層位。上巖性層由灰白、灰色、深灰色、瓷白色薄至中厚層狀中細粒致密狀硅質(zhì)白云巖，局部有灰色、深灰色細粒不規(guī)則狀白云巖透鏡體，含稀密不均多沿層分布的燧石扁豆和燧石條帶；閃鋅礦、方鉛礦呈散點狀、斑點狀、層塊狀及脈狀分布其中，可見少許賦存于石英晶洞旁的鉛鋅礦化，并有沿層富集現(xiàn)象，厚55～127 m。下巖性層為灰白色、灰色致密塊狀硅質(zhì)白云巖，夾灰色細晶白云巖及少量燧石扁豆，與上覆地層沒有明顯的分界線。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征與成礦模式

2.1 地質(zhì)構(gòu)造特征

區(qū)域上北東向構(gòu)造發(fā)育，北東向的褶皺-斷裂帶基本控制了本區(qū)鉛鋅銀礦床（點）的展布方向。茂租礦區(qū)由平行排列的不對稱背斜（局部倒轉(zhuǎn)）和寬緩向斜褶曲所組成。由西向東如下：

長坡倒轉(zhuǎn)背斜：位于茂租逆斷層與長坡斷層之間的次級褶曲，軸長700 余米，軸向北翼傾角55°～65°。

干樹林不對稱向斜：軸線北東20°，其北段被茂租逆斷層切割而殘缺，南段逐漸開闊；北西翼平緩，傾角18°～22°，局部達35°；南東翼較陡。

洪發(fā)硐不對稱背斜：與干樹林不對稱向斜毗鄰，軸線15°～18°、軸長1 000 余米，軸面沿走向與傾向均呈波狀起伏，在獅子山以南逐漸消失，使白卡與干樹林兩個向斜合并為同一寬緩的大向斜；北西翼陡峻，在申家梁子形成倒轉(zhuǎn)，往獅子山以南又漸趨平緩；南東翼傾角20°～30°。

白卡向斜：軸線約北東20°，軸長3 000 余米。南東翼為寬緩的金陽背斜的北西翼，地層傾角一般為15°～30°，由震旦系燈影組白云巖構(gòu)成；北西翼及核部由寒武系下統(tǒng)地層構(gòu)成。

茂租礦區(qū)內(nèi)以北東向斷裂為主，次為近南北向、北西向斷裂。根據(jù)斷裂規(guī)模、斷裂與礦體的賦存關(guān)系分述如下。

茂租逆斷層（F1）：縱切礦區(qū)西部，西北延至四川省境內(nèi)，向南經(jīng)巧家縣棉紗灣橫穿金沙江再入四川省境內(nèi)；該斷層在礦區(qū)內(nèi)的產(chǎn)狀為100°～145°∠50°～60°，呈輕微波狀起伏，破碎帶寬2～10 m，在礦區(qū)范圍內(nèi)，斷層上盤主要為震旦系上統(tǒng)燈影組白云巖和寒武系下統(tǒng)地層，下盤為二疊系上統(tǒng)峨眉山組玄武巖，垂直斷距約4 000 m，為礦區(qū)主要控礦構(gòu)造。

長坡逆斷層（F2）：礦區(qū)內(nèi)走向長數(shù)千米，向北延至長坡白水溝與大巖硐斷層相交，是茂租逆斷層的一個派生斷層。產(chǎn)狀110°～140°∠50°～75°，垂直斷距約130 m，水平斷距100～200 m，無明顯破碎帶，局部沿斷層上盤有輕微的硅化、螢石化及鉛鋅礦化，對礦層起破壞作用。

大巖硐斷層（F3）：礦區(qū)內(nèi)長1 000 余米，北至白水溝交于茂租逆斷層；斷面總體呈波狀起伏，傾角近于直立，局部產(chǎn)狀80°∠75°，錯斷上層鉛鋅礦體約60 m，平移50～70 m；在大巖硐附近斷層斷面上見緩傾斜擦痕及少量鉛鋅礦脈。

2.2 典型礦床特征

礦區(qū)工業(yè)礦體主要賦存于震旦系上統(tǒng)燈影組上段上、下亞段兩個含礦層位（圖3）。

圖3 茂租礦區(qū)鉛鋅典型礦床特征（據(jù)賀勝輝等,2006 編繪）Fig.3 Typical characteristics of lead zinc deposit in Maozu mining area (modified from He et al., 2006)

上含礦層（Z2d22）中的似層狀礦體：位于燈影組上段上亞段，該層礦體呈似層狀，穩(wěn)定賦存于含磷層下11.5 m 的范圍內(nèi)，厚度小而變化大，最大厚度39 m，最小14.82 m，主要受原始沉積環(huán)境及巖性條件所控制，后期熱液改造使礦化進一步富集，工業(yè)礦體的出現(xiàn)與含礦層Z2d2-2的厚度、巖相變化和熱水沉積構(gòu)造（波紋狀、雪花狀螢石白云石）的發(fā)育與否密切相關(guān)：一般Z2d2-2的厚度小于19 m 或大于25 m 時，無礦或僅見小裂隙礦。灰?guī)r和白云質(zhì)灰?guī)r夾層厚度≥5 m 時，一般沒有上層礦；當灰?guī)r厚度為1～5 m 且分布面廣時，則有貧薄的鉛鋅礦體；當灰?guī)r厚度為0～1 m，在相變的白云巖中出現(xiàn)厚大礦體。條紋（波紋）狀、雪花（鳥眼）狀螢石白云石發(fā)育，礦化較好，厚達6～10 余米，有時可見閃鋅礦與螢石白云石一起構(gòu)成條紋（波紋）狀礦化。

下含礦層（Z2d21）中的似層狀礦體：位于燈影組上段下亞段，礦體賦存于距上下含礦層之間的標志層——燧石角礫層頂板最大距離為14 m，一般賦存于燧石層頂板下1～5 m 處。在該含礦層內(nèi)，礦體往往尖滅再現(xiàn)，出現(xiàn)部位時高時低，較上層礦變化大。礦體賦存受巖性巖相條件控制，燧石層和角礫層的厚度及組分變化影響著礦體的賦存，有價值的下層礦體多賦存在燧石角礫層厚度為0.52～3.40 m的地方，當僅有角礫而無燧石條帶或燧石且角礫層特別厚大時，則無工業(yè)礦體，僅見裂隙鉛鋅礦脈，即工業(yè)礦體賦存于燧石層和角礫層的過渡地帶。近礦圍巖成分較雜，局部伴有深灰色、黑色的泥質(zhì)角礫，層理較清晰，顯示出動蕩的沉積環(huán)境；局部可見硅質(zhì)白云質(zhì)呈圈層狀，可能由強烈的熱水活動所產(chǎn)生的旋流形成。

裂隙型鉛鋅礦體：主要受NW 或NE 羽狀裂隙組及一定的層位所控制，由含礦熱液沿同生斷裂兩側(cè)裂隙充填及后期改造形成。

2.3 礦床成礦模式

前人對本區(qū)MVT 型鉛鋅礦床的成因、物質(zhì)來源、流體性質(zhì)、成礦模式等開展了大量的研究工作，并基本達成共識：該區(qū)鉛鋅多金屬礦床沒有明顯的巖漿熱液作用，而是具有后生作用的特點。（秦建華等，2016;唐忠等，2016）。早期的沉積-改造成因觀點（趙準，1995;劉文周，2009）認為礦源主要來自大陸被動伸展背景下形成的沉積地層，在碳酸鹽臺地邊緣淺灘、海灣、海盆凹陷區(qū)、潮坪潟湖等相對閉塞的古地理位置，富含鉛、鋅元素的古陸基底經(jīng)風化、剝蝕、搬運，在盆地中沉積形成初始礦源層或礦化層，礦源層固結(jié)成巖轉(zhuǎn)入地下后，地下循環(huán)熱鹵水從礦源層中萃取Pb、Zn 等元素，沿同生斷裂上升在有利成礦空間富集成礦。近些年來的構(gòu)造-流體貫入成因觀點（劉英超等，2008;韓潤生等，2012;王健，2018），改變了MVT 型礦床與板塊構(gòu)造無關(guān)的觀點，認為本區(qū)鉛鋅成礦作用主要與收縮匯聚構(gòu)造環(huán)境關(guān)系密切，少數(shù)礦床形成于大陸伸展的構(gòu)造背景中，鉛鋅等金屬元素在強烈的構(gòu)造推覆、沖斷褶皺背景下活化→遷移→就位→富集成礦。近年來，一些同位素測年結(jié)果（武俊婷等，2019;王健，2018）也表明本區(qū)至少經(jīng)歷過兩次鉛鋅成礦事件，成礦年齡分別為晚泥盆世—晚石炭世和中三疊世—早侏羅世，早期成礦事件（380～320 Ma）與古特提斯洋的擴張密切相關(guān)，在海西期伸展裂陷背景下形成天寶山（348.5±7.2 Ma）、大梁子（345.2±3.6 Ma）、毛坪（321.7±5.8 Ma）等礦床。晚期成礦事件（250～190 Ma）與古特提斯洋閉合、印支期—燕山早期強烈擠壓造山運動相對應(yīng)，在擠壓推覆背景下形成會澤（225.9±1.0 Ma）、茂租（190.5±5.0 Ma）、金沙廠（206.8±3.7 Ma）等礦床。

目前對于滇東北“茂租式”鉛鋅礦床的成礦模式，如圖4 所示，逐漸一致的認識是，茂租鉛鋅礦床至少經(jīng)歷了兩期成礦作用。早期成礦事件發(fā)生于晚震旦世—早寒武世（圖4a），早期近南北向基底斷裂繼承性活動和北東—南西向為主的拉伸作用導(dǎo)致本區(qū)發(fā)生強烈裂陷，局部受拉張和斜拉平移地應(yīng)力的交替作用形成斷陷海盆，引起熱地幔隆起、上涌，海水下滲形成強大的熱鹵水環(huán)流成礦系統(tǒng)，熱水不斷地萃取、淋濾下伏昆陽群基底中的鉛鋅成礦元素，形成富含鉛、鋅等元素的含礦熱鹵水。當熱鹵水沿著同生斷裂噴出海底，與海水發(fā)生快速的化學反應(yīng)而產(chǎn)生金屬硫化物的沉積作用，在震旦系燈影組地層上部、含磷層底板之下形成似層狀的貧礦體或礦源層。晚期成礦事件發(fā)生于中三疊世—早侏羅世（圖4b），隨著古特提斯洋的逐漸閉合、進入造山階段，形成了強烈的構(gòu)造推覆和沖斷褶皺，引發(fā)區(qū)域大規(guī)模流體運移，深部盆地循環(huán)熱鹵水（吳永濤等,2019）進一步淋濾中元古界昆陽群基底和早期沉積礦源層中的Pb、Zn 成礦元素，富CO2-中高溫-酸性流體沿深大斷裂通道向上運移，貫入到NE 向次一級斷裂體系和裂隙空間中，當上升到燈影組燧石層及筇竹寺組頁巖時，因燧石層、頁巖的滲透性差而受阻，同時在水平方向擠壓構(gòu)造動力驅(qū)動下，成礦熱液在孔隙發(fā)育、滲透性好、化學性質(zhì)活潑的燈影組碳酸鹽巖中發(fā)生層間側(cè)向滲透，進而對原始沉積貧礦層進一步疊加富集，最終在筇竹寺組頁巖、燈影組含燧石硅質(zhì)白云巖屏蔽層下形成高品位的工業(yè)礦體。

圖4 滇東北地區(qū)MVT 型鉛鋅礦床成礦模式圖（修編于張榮偉，2013；王健，2018）Fig.4 Metallogenic model map of MVT-type lead-zinc deposits in the northeast of Yunnan Province(modified from Zhang, 2013; Wang, 2018)

3 方法試驗與找礦標志

如圖2 所示，已知點剖面選擇在已由多個見礦鉆孔控制的茂租礦區(qū)東側(cè)的，剖面跨過白卡向斜構(gòu)造，在該方法有效性試驗剖面上開展了巖石地球化學剖面測量和音頻大地電磁測深工作。

3.1 地球化學找礦方法試驗

前人（韓潤生等,2007;劉洪滔等,2013;廖國忠等,2020）的研究成果表明，構(gòu)造地球化學方法是本區(qū)尋找隱伏鉛鋅礦床的一個有效方法。其工作方法是借助礦區(qū)已有的大比例尺地質(zhì)構(gòu)造填圖或遙感線性構(gòu)造解譯成果，重點沿地表出露的斷裂構(gòu)造破碎帶、褶皺裂隙帶位置采集具有蝕變特征的巖石樣品，認為來源于地下深部的成礦溶液會沿著圍巖中構(gòu)造軟弱帶、裂隙帶以及相互連通的孔隙，進入圍巖而形成的原生異常，相比傳統(tǒng)地球化學方法（如巖石、土壤或水系沉積物），構(gòu)造地球化學方法更能有效地提取深部隱伏礦體與地表地球化學信息之間的內(nèi)在聯(lián)系。野外工作中，在已知點剖面上共計采集了23 個蝕變巖石樣品，完成了Cu、Pb、Zn、Ag、Au、As、Sb、Hg 元素的測試。已知點剖面的地質(zhì)-構(gòu)造巖石地球化學異常結(jié)果表明（圖5），在已知鉛鋅礦（化）體的上方，存在明顯的Cu-Pb-Zn-Ag 組合元素的高值異常，與地質(zhì)構(gòu)造剖面相對比，Pb、Zn 元素在地表的高值異常點位于層間界面位置，這意味著相對于致密的穩(wěn)定地層，Pb、Zn 元素在構(gòu)造應(yīng)力作用下的層間“虛脫”空間更容易凸顯深部成礦作用的弱化探異常信息，證明了地球化學元素的組合異常是尋找本區(qū)深部隱伏鉛鋅礦床的一個有效找礦標志。

圖5 已知點剖面的地質(zhì)-構(gòu)造地球化學異常特征圖Fig.5 Geological tectonic geochemical anomaly map of known point section

3.2 地球物理找礦方法試驗

物性差異是開展地球物理工作的重要前提，也是地球物理異常解譯的重要依據(jù)。研究區(qū)內(nèi)主要巖石地層的電阻率和極化率參數(shù)如表1 所示（高航校等,2011;云南省有色地質(zhì)地球物理化學勘查院,2008②），從淺到深具有明顯的5 層電性結(jié)構(gòu)差異：（1）淺表的二道水組、西王廟組的白云巖地層整體為低電阻率、低極化率特征；（2）下伏的龍王廟組頁巖夾白云巖地層為中高電阻率、低極化率特征；（3）下伏的筇竹寺組、滄浪鋪組的砂、頁巖整體為低電阻率、低極化率特征；（4）鉛鋅礦體產(chǎn)出位置變?yōu)榈碗娮杪省⒏邩O化率特征；（5）深部的燈影組白云巖整體為高電阻率、低極化率特征。鉛鋅礦體產(chǎn)出位置的上、下相鄰地層電阻率由頁巖的100～200 Ω·m 迅速增加到白云巖的1 000～2 000 Ω·m，存在約一個數(shù)量級的顯著電阻率差異，因此可以通過高、低電阻率變化梯度帶上的高極化率特征來識別出地下深部的隱伏鉛鋅礦體。

前人（高航校等,2011）研究成果表明，地球物理方法中的音頻大地電磁測深法（以下簡稱AMT）能夠通過探測地下0～2 km 巖石的電阻率差異來找出地下鉛鋅礦床的有利賦存位置，從而達到間接找礦的目的。在已知點剖面上，野外工作完成了14個音頻大地電磁測深點的方法有效試驗工作，其電阻率反演結(jié)果表明（圖6），震旦系燈影組白云巖與上伏的寒武系筇竹寺組頁、砂巖間存在顯著的電阻率差異，白云巖整體表現(xiàn)為高電阻率特征，電阻率值大于10 000 Ω·m，而頁巖整體表現(xiàn)為低電阻率特征，電阻率值為50～500 Ω·m。結(jié)合前文所述礦區(qū)典型的礦床特征，礦體主要賦存于筇竹寺組頁巖和燈影組白云巖巖性分界面附近的白云巖一側(cè)順層產(chǎn)出，在AMT 剖面中，該巖性分界面表現(xiàn)為電阻率劇烈變化的梯度帶。因此，這可以作為一個深部隱伏礦床的間接找礦標志。

圖6 已知點剖面的音頻大地電磁測深電阻率反演剖面圖Fig.6 Resistivity inversion profile of audio frequency magnetotelluric sounding of known point profile

3.3 異常特征與找礦標志

通過上述已知點剖面上的找礦方法有效性試驗可知，構(gòu)造地球化學測量中的Cu-Pb-Zn-Ag 異常能夠直接反映出深部是否存在地質(zhì)成礦熱液活動背景，具有組合元素異常響應(yīng)特征的斷層破碎帶、構(gòu)造裂隙是深部礦液向上運移的重要通道，預(yù)示著其深部有利賦礦層位位置（筇竹寺組頁巖與燈影組白云巖的巖性分界面附近）具有較大的成礦概率。音頻大地電磁測深剖面中的“低（筇竹寺組頁巖）→高（燈影組白云巖）”電阻率突變帶能反映出賦礦層位的埋深信息，與斷層產(chǎn)狀一致的“條帶狀”低電阻率異常帶能反映出地下深部斷裂導(dǎo)礦構(gòu)造的產(chǎn)狀信息，加之鉛鋅礦床本身存在與圍巖差異顯著的極化率物性差異特征（表1），因此“組合元素化探異常+電阻率突變帶+極化率異常體”是本區(qū)尋找地下深部隱伏鉛鋅礦床的重要找礦標志。

3.4 方法驗證

在總結(jié)已知點剖面上的找礦標志之后，以此找礦標志為解譯標志，推測在剖面西側(cè)07—08 點之間，在斷層的下盤高低電阻率界面處為有利的賦礦部位。后期由礦山企業(yè)實施的鉆孔ZK702，在燈影組白云巖中發(fā)現(xiàn)了品位較好的鉛鋅礦，成功驗證了項目組提出的找礦模式。

4 外圍深部找礦預(yù)測

如圖2 中紫色虛線矩形框所示的干樹林向斜西翼地區(qū)是茂租鉛鋅礦區(qū)外圍的有利找礦遠景區(qū)，該區(qū)域內(nèi)未開展過勘探工作，資源潛力不明（后文統(tǒng)稱為未知區(qū)）。按照前文所述找礦方法的有效性試驗結(jié)果，在約2 km2內(nèi)的未知區(qū)內(nèi)使用構(gòu)造地球化學測量、音頻大地電磁測深、大功率激電掃面、大功率激電測深方法開展深部找礦預(yù)測工作，圈定出有利的深部找礦靶區(qū)。

4.1 地球化學組合元素異常特征

通過地表地質(zhì)構(gòu)造填圖工作厘定了未知區(qū)內(nèi)的地層界線和斷層構(gòu)造（圖7a），采用追索法對斷層破碎帶、構(gòu)造裂隙帶中的蝕變脈體進行了采樣，共采集了97 件樣品，其中As、Sb、Hg、Pb、Zn、Cd、Ag、Cu 元素按對數(shù)間隔等比分級標記成圖后的異常平面特征分別如圖7b 至圖7i 所示。經(jīng)對比可以發(fā)現(xiàn)，As-Sb-Hg 低溫成礦階段的前緣暈元素組合和Zn-Pb-Cd 中溫成礦階段的近礦暈元素組合在長坡斷層（F2）和大巖硐斷層（F3）斷層附近具有較一致的元素濃集套合異常特征，可推斷其深部具有成礦熱液活動“痕跡”，斷層構(gòu)造本身屬于導(dǎo)礦構(gòu)造，深部與之鄰近的燈影組頂部有利賦礦位置具有較大的成礦概率。

圖7 未知區(qū)的構(gòu)造地球化學元素異常特征圖Fig.7 Anomaly characteristics of tectono geochemical elements in unknown areas

4.2 地球物理電性結(jié)構(gòu)異常特征

4.2.1 深部電性結(jié)構(gòu)特征與控礦構(gòu)造背景揭示

基于本區(qū)巖石地層存在的顯著電阻率差異（表1），為清晰揭示未知區(qū)的深部地質(zhì)構(gòu)造背景，查明與地表高值地化異常相套合的深部導(dǎo)礦通道以及有利成礦界面的埋深，在未知區(qū)內(nèi)共開展了6條音頻大地電磁測深工作，測線沿東西向布置，從北到南分別編號為L1 至L6（圖2b）。音頻大地電磁法所揭示的未知區(qū)深部整體電性結(jié)構(gòu)特征如圖8 所示，茂租逆斷層表現(xiàn)為線性低電阻率帶特征，斷層傾向南東，淺部較陡，深部逐漸變緩，該斷層上下盤之間的地層錯斷規(guī)模巨大，屬于區(qū)域性的深切大斷層，是有利于深部成礦熱液向上運移的重要通道，同時也是本區(qū)深部找礦遠景區(qū)的西邊界。燈影組白云巖在電阻率反演斷面圖中表現(xiàn)為厚層狀高阻體，上伏的筇竹寺、滄浪鋪組碎屑巖表現(xiàn)為中厚層狀低阻體。長坡斷層（F2）、大巖硐斷層（F3）位置表現(xiàn)為陡傾的條帶狀低阻體，推斷是地下水沿斷裂破碎帶貫入所致，且斷層破碎帶在電阻率斷面圖上沿深部延展未見封閉，推斷其應(yīng)在地下深部位置與茂租深大斷層貫通相連。因此，基于上述所揭示的深部地質(zhì)構(gòu)造格架，深部高溫、高壓狀態(tài)下的成礦熱液沿區(qū)域深大斷層（F1）向上運移，在中淺部位置貫入到礦區(qū)次一級斷層網(wǎng)絡(luò)后（F2、F3）繼續(xù)運移，上升進入到本區(qū)有利成礦界面（燈影組與筇竹寺組地層界面）的側(cè)向裂隙空間中時，隨著溫度、壓力的釋放以及PH 環(huán)境的劇變，熱液中的Pb、Zn 元素不斷交代、富集成礦。

4.2.2 橫向平面維度極化率異常與找礦靶區(qū)圈定

如表1 所示，鉛鋅礦體、礦化蝕變體與圍巖間存在顯著的極化率差異，為進一步在未知區(qū)中圈定出地下深部鉛鋅礦體可能存在的平面位置，在未知區(qū)開展了大功率激電中梯掃面測量工作。野外數(shù)據(jù)測量工作的裝置參數(shù)設(shè)置為：供電AB 極距為4公里，供電電流大于4 安培，測量MN 極距為40 米，MN 端二次場電壓大于20 毫伏。測線沿東西向布置，南北方向的測線間距為50 米，東西方向的測點間距為20 米，共實測了29 條測線。由于工作區(qū)南西角的山體地形非常陡峭，在野外數(shù)據(jù)測量過程中不可避免地存在丟點現(xiàn)象。未知區(qū)的極化率等值線圖中（圖9a）存在兩處橫向連片高極化率異常帶（視極化率值≥4%，異常帶分別編號為Ⅰ和Ⅱ），其中Ⅰ號異常帶整體表現(xiàn)為高極化率、中低電阻率特征，Ⅱ號異常帶整體表現(xiàn)為高極化率、中高電阻率特征。已知的茂租斷層、長坡斷層在平面電阻率等值線圖中（圖9b）表現(xiàn)為與斷層走向一致的低電阻率帶（斷層破碎帶是地下水的滲漏通道），在茂租斷層附近位置存在北東方向延展的“串珠狀”高極化率異常，而在長坡斷層附近位置存在東西方向擴展的“橢圓狀”高極化率異常，推斷其差別產(chǎn)生的原因為：在深部成礦熱液沿茂租深大斷層向上運移成礦過程中，區(qū)域性的茂租斷層（F1）主要為導(dǎo)礦通道作用，能夠在其局部有利裂隙空間位置發(fā)生礦化作用而形成高極化率異常；而在與茂租斷層貫通的、次一級的長坡斷層（F2）發(fā)揮了導(dǎo)礦、成礦作用，地下深處的開放空間規(guī)模較小，能夠在垂向上形成布局屏蔽效應(yīng)、能夠有力支撐成礦熱液在深部有利成礦界面附近的裂隙空間（燈影組碳酸鹽巖和筇竹寺碎屑）發(fā)生持續(xù)性地橫向運移、富集成礦而形成連片狀地高極化率異常。因此，Ⅰ號激電異常帶是未知區(qū)內(nèi)在深部尋找到工業(yè)規(guī)模性、高品位厚大鉛鋅礦床的首選靶區(qū)。

圖9 未知區(qū)大功率激電中梯測量電阻率/極化率異常平面圖Fig.9 Abnormal plan of resistivity / polarizability measured by high power IP medium gradient in unknown areas

4.2.3 縱向空間維度極化率異常與隱伏礦床定位

為進一步對Ⅰ號激電異常帶縱向深部可能存在的隱伏礦（床）體進行空間位置定位，進而為后續(xù)鉆孔揭示工程的合理布置提供可靠的依據(jù)支撐，在圖9 中紫色直線位置開展了大功率激電測深工作，以揭示該剖面縱向深度巖石地層的極化率、電阻率參數(shù)差異特征。該剖面共完成10 個激電測深點，點距為40 m，最大AB 極距為4 km，剖面的有效反演深度設(shè)置為500 m。如圖10a 所示，平面尺度上的Ⅰ號激電異常帶在縱向尺度上存在一致的高極化率異常，高極化率異常體在深部空間上（標高1 650水平面）存在橫向變寬的趨勢，同時在相鄰位置的巖石電阻率（圖10b）表現(xiàn)為往深部延展的條帶狀低電阻率異常特征，推斷是斷層構(gòu)造導(dǎo)致巖層破碎、地下水注入所造成。結(jié)合本區(qū)成礦模式和巖（礦）石物性特征，深部成礦熱液沿斷層網(wǎng)絡(luò)體系向上運移，在燈影組白云巖頂部（高電阻率）靠近筇竹寺頁巖（低電阻率）的層間裂隙空間中富集成礦，礦體相對于圍巖表現(xiàn)為高極化率異常特征，且礦體品位越高、規(guī)模越大則其極化率就越大，因此推斷圖10中的淺藍色虛線矩形框所示高極化、電阻率劇烈變化梯度帶位置可能是礦體賦存的有利位置。

4.3 綜合評價與靶區(qū)預(yù)測

基于在已知鉛鋅礦體上建立的物化探異常找礦標志，并結(jié)合廣大學者（韓潤生等,2012;明添學等,2017）對本區(qū)MVT 型鉛鋅礦床成礦模式的最新認識，本文未知區(qū)距離茂租主礦體西側(cè)約2 公里（圖11a）（累計查明鉛鋅礦石量大于390 萬噸，達到大型規(guī)模），成礦條件相同、構(gòu)造背景相似，其深部具有較大的找礦前景。未知區(qū)內(nèi)區(qū)域尺度（1∶10 000，中比例尺級）的多條音頻大地電磁測深剖面所揭示出深部電性結(jié)構(gòu)（圖8 和圖11d），表明茂租逆斷層為區(qū)域級深切大斷層，從其深部產(chǎn)狀判斷應(yīng)與礦區(qū)級、次一級的長坡斷層（F2）、大巖硐逆斷層（F3）在深部相貫聯(lián)，形成了有利于深部成礦熱液向上運移的釋壓、釋熱通道，在斷層附近位置出現(xiàn)的Cu-Zn-Pb 組合元素高值異常特征（圖11b）進一步佐證了未知區(qū)深部是存在成礦熱液活動“痕跡”的，客觀反映出在未知區(qū)深部有利賦礦空間（燈影組白云巖與筇竹寺頁巖界面附近，即電法異常中的高、低電阻率陡變帶位置）具有極大的、形成規(guī)模型工業(yè)礦體的成礦概率。未知區(qū)內(nèi)精細尺度（≥1∶5 000，大比例尺級）的面積性激電中梯測量結(jié)果（圖9 和圖11c）在橫向平面上圈定出了2 處鄰近礦區(qū)級斷層（F2-1和F4-1）的高極化率異常帶（異常帶分別編號為Ⅰ和Ⅱ），并進一步通過激電測深剖面測量對Ⅰ號異常體的縱向分布特征進行了精細解剖，發(fā)現(xiàn)其縱向標高1 550～1 700 米位置存在低電阻率、高極化率異常體（圖10），且與通過位置的音頻大地測深剖面（L2 線）所測量的電阻率異常特征一致（圖11e），因此綜合推斷該位置是未知區(qū)內(nèi)首次揭示是否存在規(guī)模型礦體的優(yōu)選靶區(qū)，并建議地表鉆探工程為向西傾的斜孔（圖11e 藍色實線所示）。

圖11 地物化綜合異常特征與深部找礦預(yù)測圖Fig.11 Geophysical and geochemical comprehensive anomaly characteristics and deep prospecting prediction map

5 結(jié)論與建議

綜上所述，本文以滇東北MVT 型鉛鋅成礦帶內(nèi)的典型鉛鋅礦床（茂租鉛鋅礦）為例，從已知點方法有效性試驗到未知區(qū)內(nèi)方法應(yīng)用驗證，通過該研究過程，提出了適用于本區(qū)MVT 型隱伏鉛鋅礦床的多方法、多尺度、多參數(shù)的組合勘查技術(shù)方法體系（可簡稱為構(gòu)造地球化學+多維度電法勘探）。進一步結(jié)合前人對本區(qū)地質(zhì)背景、成礦模式、礦床特征等認識，可概要歸納出如圖12 所示的針對本區(qū)深部隱伏鉛鋅礦床的找礦勘查模式：

圖12 滇東北成礦帶MVT 型鉛鋅礦床找礦模型圖（據(jù)李小清,2013 繪編）Fig.12 Prospecting model map of MVT-type lead-zinc deposit in northeast Yunnan metallogenic belt

（1）區(qū)域級的深大導(dǎo)礦斷層以及與之聯(lián)通的次一級斷層網(wǎng)絡(luò)在縱向上具有明顯的“條帶狀”低電阻率異常差異，可首先通過區(qū)域尺度的電磁勘探方法（例如本文所述音頻大地電磁測深法）查明其深部產(chǎn)狀特征，厘定出深部找礦靶區(qū)的邊界以及有利賦礦層位（燈影組與筇竹寺組地層界面）的埋深。

（2）地表深穿透地球化探測量（例如本文所述構(gòu)造地球化學測量）中Cu-Pb-Zn 組合元素高值異常特征可大致圈定出大概率成礦的區(qū)域范圍，次一級斷層附近的高值異常揭示了深部成礦熱液的活動背景。

（3）鉛鋅礦體與圍巖之間存在明顯的極化率差異，通過大尺度橫、縱向維度的大功率激電測量可對隱伏礦體的埋藏位置進行準確的空間定位，并能夠為勘探工程的科學部署提供證據(jù)支撐。

近十余年來，在滇東北鉛鋅成礦帶的老礦區(qū)深（邊）部及外圍開展的鉛鋅找礦已取得了重大突破，新增了2 處大型礦區(qū)（毛坪、樂紅）和2 處中型礦區(qū)（小河、火德紅），以及40 余處小型礦區(qū)，333 類（D級）以上鉛＋鋅金屬量增加近10 倍（陳啟良,2017），客觀顯示出該成礦帶內(nèi)仍存在巨大的深部找礦潛力。本文針對MVT 型隱伏鉛鋅礦床勘查找礦模式的研究成果，能夠“以點帶面”為該區(qū)正在開展的“攻深找盲、摸邊探底”深部找礦工作提供較大的技術(shù)參考價值。

致謝：在野外工作期間得到了巧家縣茂租鉛鋅有限公司的大力幫助與支持，兩位審稿專家和本刊編輯對文章的修改提出了諸多寶貴意見，在此一并表示真誠謝意！

注釋：

①中國地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心,2016.川滇黔地區(qū)隱伏鉛鋅礦綜合勘查技術(shù)方法試驗研究成果報告[R].

②云南省有色地質(zhì)地球物理化學勘查院,2008.云南省巧家縣茂租鉛鋅礦區(qū)外圍物探高頻大地電磁法（EH-4）勘查工作報告[R].