陳江源， 江民忠， 段晨宇， 牛家驥，黃 亮， 孫棟華

(1.核工業(yè)航測遙感中心，石家莊 050002； 2.中核集團(tuán) 鈾資源地球物理勘查技術(shù)中心重點實驗室，石家莊 050002)

0 引言

北祁連東段塞浦路斯型銅礦以老虎山一帶的銅礦床為典型代表，豬嘴啞巴銅礦床位于甘肅省景泰縣西側(cè)老虎山一帶，同時處在河西走廊多金屬成礦帶的東部，分布多個銅礦床、礦點及礦化點。前人對該礦區(qū)地質(zhì)、地球化學(xué)特征及成礦作用等進(jìn)行了大量研究[1-3]，確定了老虎山蛇綠巖特征及其形成環(huán)境；研究了礦區(qū)蛇綠巖的地質(zhì)地球化學(xué)特征；分析認(rèn)為該礦床為典型的火山成因塊狀硫化物礦床(VMS)，是整個祁連山地區(qū)，尤其是在肅南九個泉、石居里等地區(qū)最主要銅礦尋礦找類型。基于此，筆者從野外地質(zhì)調(diào)查、室內(nèi)分析的角度，在分析豬嘴啞巴銅礦區(qū)域地質(zhì)背景、礦床地質(zhì)特征的基礎(chǔ)上，總結(jié)區(qū)域銅找礦標(biāo)志，分析銅找礦前景。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

礦床大地構(gòu)造位置位于秦祁昆造山系東部，錄屬Ⅲ級構(gòu)造單元走廊弧后盆地內(nèi)[4](圖1)。區(qū)域上地層發(fā)育，巖漿巖類型較多，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜。

區(qū)域地層巖性有中—上奧陶統(tǒng)(O2-3)灰綠色為主的安山凝灰?guī)r，英安凝灰?guī)r、安山玢巖、玄武巖、流紋英安凝灰?guī)r，硅質(zhì)巖、板巖、灰?guī)r及細(xì)砂巖、千枚巖；下志留統(tǒng)(S1)安山質(zhì)泥灰?guī)r、變質(zhì)泥灰質(zhì)礫巖夾變質(zhì)砂巖、灰?guī)r及大理巖透鏡體、黑色板巖、淺灰色硬砂巖、黑色砂質(zhì)板巖、細(xì)砂巖及砂質(zhì)灰?guī)r等，局部為中性及中基性火山熔巖；下二疊統(tǒng)(P1)灰綠色砂巖、細(xì)砂巖、泥巖夾炭質(zhì)頁巖[5](圖2)。

區(qū)域斷裂構(gòu)造較為發(fā)育，整體以北西西向展布為特征，次為北東向，區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造控制著銅礦床、礦點的分布。

圖1 大地構(gòu)造位置圖Fig.1 The map of the geotectonic location

圖2 區(qū)域地質(zhì)簡圖Fig.2 Regional generalized geological map

區(qū)域上加里東期巖漿巖具有明顯地活動，中性、中酸性侵入巖的巖石類型有石英閃長巖、花崗閃長巖，呈巖株狀或巖墻狀侵入于志留系地層中；基性侵入巖僅見輝長巖，呈巖墻狀侵入于奧陶系地層中；超基性侵入巖的巖石類型有二輝橄欖巖、橄欖單輝巖，呈透鏡狀侵入于奧陶系地層中。局部地區(qū)分布有輝綠巖脈。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 地層

礦區(qū)出露地層為中-上奧陶統(tǒng)(圖3(a)，屬老虎山中-上奧陶統(tǒng)海底火山噴發(fā)-碎屑巖沉積建造，構(gòu)成一連續(xù)由熔巖-凝灰?guī)r-正常沉積巖組成的噴發(fā)沉積建造系列，分異不明顯。巖性主要有灰綠色的安山凝灰?guī)r、英安凝灰?guī)r、安山玢巖、硅質(zhì)巖、板巖、灰?guī)r及細(xì)砂巖、千枚巖。

圖3 豬嘴啞巴銅礦綜合信息顯示圖Fig.3 Comprehensive information display chart of the Zhuzuiyaba copper(a)遙感影像圖；(b)航磁△T剖面平面圖；(c)航磁△T剩余異常剖面平面圖；(d)航放總計數(shù)率等值線平面圖；(e)地質(zhì)圖；(f)航放F參數(shù)等值線平面圖

2.2 構(gòu)造

礦區(qū)構(gòu)造以斷裂為主，受區(qū)域北西西向斷裂影響，礦區(qū)發(fā)育一組北西西向斷層，產(chǎn)狀較陡，形成一寬約4 m的斷層破碎帶。該破碎帶內(nèi)充填有輝綠巖脈，可見硅化、黃鉀鐵礬化和褐鐵礦化，嚴(yán)格控制了區(qū)內(nèi)銅、鋅和金礦化的分布及規(guī)模。豬嘴啞巴銅礦就位于蛇綠巖帶上部熔巖中。

礦區(qū)范圍內(nèi)基性火山巖中礦化點和礦化較多，如衛(wèi)昌溝、銅硐溝、野羊坡等都不同程度的見有孔雀石化、鐵帽、硅化和綠泥石化，沿破碎帶分布在基性熔巖中。

2.3 巖漿巖

礦區(qū)出露的中基性熔巖長夾有淺海相沉積薄層，透鏡體。局部地段交錯互層，并且平行整合連續(xù)；基性熔巖具有明顯的枕狀構(gòu)造，長軸50 cm～70 cm，短軸30 cm～50 cm，底面平整，頂面為扁圓形，內(nèi)部致密，邊部具有杏仁構(gòu)造。局部地段夾有碧玉巖條帶或不規(guī)則體,并且礦區(qū)兩側(cè)出露煌斑巖脈，中基性熔巖具有鈉長石及綠巖化現(xiàn)象，礦區(qū)巖石均屬細(xì)碧角斑巖系[4]。

圖4 礦區(qū)地質(zhì)簡圖[6]Fig.4 Generalized geological map of mining area

2.4 礦體特征

礦區(qū)發(fā)現(xiàn)13個工業(yè)礦體，除1、2號礦體出露地表外，其余均為隱伏于地下300 m～500 m深度的盲礦體，位于細(xì)碧巖的頂部(圖4)。礦體含礦層位為蛇綠巖套中的細(xì)碧巖，具有角礫巖化、綠泥石化、黃鐵礦化和鐵染現(xiàn)象，地表可見鐵冒。礦體形態(tài)為似層狀、透鏡狀，規(guī)模較小，長數(shù)米不等，最長可達(dá)96 m，厚一般數(shù)十厘米到數(shù)米不等，最后可達(dá)19 m，沿走向和傾向變化較大。礦體產(chǎn)狀與地層基本一致，走向340°～350°，傾向南西，傾角為70°～80°。在含礦層位中礦體成群出現(xiàn)，向北傾伏，傾伏角為42°[6]。礦體圍巖蝕變不發(fā)育，僅局部地方表現(xiàn)為綠泥石化強(qiáng)烈，通常蝕變在礦體下盤出現(xiàn)幾十公分厚的綠泥石片巖，呈黑綠色，帶油脂光澤。且碳酸鹽化發(fā)育，交織呈網(wǎng)脈狀[7]。

3 地球物理、地球化學(xué)和遙感影像特征

3.1 地球物理特征

在航磁△T剖面平面圖(圖3(b))上，礦區(qū)為典型的正負(fù)跳躍變化、雜亂的火山巖地層航磁特征。北部的負(fù)磁異常為下志留統(tǒng)馬營溝群的反映；南部的負(fù)磁異常為火山碎屑巖的反映；中部的跳躍變化的磁場區(qū)為基性火山巖、超基性巖、輝長巖、輝綠巖和石英閃長巖的反映，已知的礦床(點)均位于該區(qū)。在航磁△T剩余異常剖面圖(圖3(c))上，礦床上方具有明顯的剩余磁異常。在航放總計數(shù)率等值線平面圖(圖3(d))上，航放特征表現(xiàn)為高磁低放。中部基性火山巖、超基性巖、輝長巖和輝綠巖表現(xiàn)為低場特征，總計數(shù)率值為600 cps～1 100 cps。礦床位于低場向偏高場變化的過渡部位。在航放F參數(shù)等值線平面圖(圖3(f))上，在礦床附近出現(xiàn)明顯的波動升高的尖峰異常。

3.2 地球化學(xué)特征

沿衛(wèi)昌溝銅礦點到豬嘴啞巴銅礦床一線的北東斷裂附近，已發(fā)現(xiàn)化探異常區(qū)帶，其中Cu、Au、As、Cr、Co、Ag等元素最高值及平均值較高，異常形態(tài)多樣，面積較大?？梢?，礦區(qū)范圍內(nèi)成礦元素濃度高、組合復(fù)雜，有望發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)銅、金及多金屬礦產(chǎn)。

3.3 遙感影像特征

在遙感影像圖(圖3(a))上呈灰褐色，灰紫色色調(diào)，影紋呈北北西向平行的粗條狀，礦區(qū)東部局部地段呈現(xiàn)短粗雜亂影紋特征。

4 物化探方法應(yīng)用

2015年本單位在該礦床周邊分布的幾處航磁異常開展過三級查證工作，結(jié)果表明老虎山地區(qū)具有較好的銅及多金屬找礦潛力。C-2015-0469號航磁異常位于中堡—老虎山隆起北緣，區(qū)內(nèi)出露地層為中—上奧陶統(tǒng)(O2-3)，見圖3(e)，實地觀察異常區(qū)巖性主要為安山玢巖、構(gòu)造角礫巖，局部見少量硅質(zhì)巖，巖層總體呈北西西向展布。

4.1 地面高精度測法測量

從地面磁測ΔT剖面、等值線平面圖(圖5)可以看出，在5條測線上均有不同程度的異常反映，以鋸齒狀跳躍變化為特征，幅值在200 nT～1 100 nT之間。異常中心位于L3線中段，峰值為946.1 nT，與之對應(yīng)的航磁L17790線異常峰值為107.0 nT，兩者相差839.1 nT；在L2、L4線中部一帶也有較強(qiáng)的異常反映，L4線反映最為明顯，梯度陡，幅值最高大于1 200 nT，峰值為1 131.4 nT，為全區(qū)最高。向兩側(cè)(L1線及L5線)ΔT異常值均降低，異常均表現(xiàn)為跳躍變化的特征。從圖4看，該區(qū)背景磁場為平緩波動的負(fù)磁場(磁異常值在-200 nT ～80 nT之間)，中部疊加劇烈變化的強(qiáng)磁異常(120 nT ～1 000 nT)，表現(xiàn)為北西向展布的不規(guī)則橢圓狀強(qiáng)磁異常帶，長軸長約400 m，短軸長在200 m～300 m之間。

圖5 異常區(qū)地面磁測ΔT剖面和等值線平面圖Fig.5 Profile and contour map of anomalous area magnetic delta T

4.2 土壤地球化學(xué)測量

異常區(qū)開展土壤地球化學(xué)剖面測量1條，各元素含量統(tǒng)計結(jié)果見表1，經(jīng)對比分析，該異常區(qū)Fe、Cu、Ni、Mn元素平均含量均大于區(qū)域背景含量，且遠(yuǎn)大于參考平均值，表現(xiàn)為高背景的地球化學(xué)特征。As、Zn元素平均含量接近區(qū)域背景含量，稍大于參考平均值，表現(xiàn)為偏高背景的地球化學(xué)特征。而Ag、Mo、W、Sb、Pb、Au元素平均含量接近區(qū)域背景含量，表現(xiàn)為低或偏低背景的地球化學(xué)特征。

從地質(zhì)物化探綜合測量剖面(圖5)中可以看出：Cu、Ni、Mn元素分異性大，局部出現(xiàn)明顯異常，局部套合較好，這三種元素在異常南段平距240 m～440 m處存在異常富集。其中，測線上平距440 m處Mn元素含量較高，異常在多點上有反應(yīng)，寬約120 m。在測線南北兩端Au、Fe、As、Sb、Mo、W等元素均有異常增高顯示。地質(zhì)剖面測量結(jié)果顯示，F(xiàn)e、As、Au、Cu元素化探異常及含量高值區(qū)對應(yīng)安山玢巖與構(gòu)造角礫巖接觸部位，蝕變現(xiàn)象有褐鐵礦ω(Au)/10-9,ω(Fe)/10-2,其余為10-6參考值：北祁連山造山帶地球化學(xué)參數(shù)化、綠泥石化。

表1 航磁異?；酵寥婪治鲈靥卣髦到y(tǒng)計表[8]

通過地面磁測、土壤分析結(jié)果及地質(zhì)剖面綜合對比分析可以看出：這些異常分布在安山玢巖出露一帶及安山玢巖與構(gòu)造角礫巖接觸一帶，如平距0 m～160 m段、280 m～480 m段，為一套火山噴出巖，表明異常與火山熱液作用密切相關(guān)，這些區(qū)段是Fe、Cu、Pb、Zn、Ni、Mn等金屬礦化有利部位。

4.3 異常2.5D反演

以地面巖石實測磁化率最高值代入初始模型，經(jīng)正演計算其產(chǎn)生異常最高為300 nT，地面實測異常最高值為1 130 nT，兩者存在800 nT的殘余異常，引起這么高的磁異常，表明異常為下伏具有一定埋深的磁性體引起，根據(jù)異常區(qū)的磁性特征結(jié)合周邊巖石磁化率特征，對該異常地面磁測L3線剖面進(jìn)行了反演(圖6)，反演選用地磁剖面數(shù)據(jù)，剖面長為1 200 m，剖面方位角為0°。IGRF地磁場強(qiáng)度為53 962.67 nT，磁傾角為56.0°、磁偏角為-2.2°，模型近、遠(yuǎn)端距離均為200 m。反演結(jié)果表明：在平距560 m ～640 m段的尖峰異常由2號強(qiáng)磁性體引起，其磁化強(qiáng)度為20 000×10-3A/m，直立產(chǎn)出，頂深約55 m，下延100 m尖滅；在平距320 m～380 m段的異常對應(yīng)1號磁性體，其磁化強(qiáng)度為5 000×10-3A/m，直立產(chǎn)出，頂深約45 m，下延為50 m尖滅；在平距900 m ～1 000 m段的異常對應(yīng)4號強(qiáng)磁性體，磁化強(qiáng)度為1 5 000×10-3A/m，南傾70°，頂深約80 m，下延約70 m尖滅。此外，在平距720 m～800 m段的雙峰異常對應(yīng)3號強(qiáng)磁性體，其磁化強(qiáng)度為 10 000×10-3A/m，南傾50°，頂深約65 m，延伸約50 m尖滅。綜合分析認(rèn)為該異常磁場強(qiáng)度高值地段為磁性體的反映。

4.4 異常評價及結(jié)論

從查證結(jié)果可以看出，無論是磁異常或土壤化探異常均分布在安山玢巖及構(gòu)造破碎帶邊緣，特別在蝕變強(qiáng)烈地段異常更為突出，巖石具有較強(qiáng)磁性，F(xiàn)e、Cu、Ni等元素異常突出，表明在該地段構(gòu)造、熱液活動強(qiáng)烈，為這些金屬元素成礦提供物源及熱源。該異常具有火山熱液型Cu、Fe等多金屬礦的成礦條件，值得進(jìn)一步工作。本次圈定了一處找礦有利地段，該帶長約200 m，寬約500 m(圖7)。

該異常區(qū)及周邊現(xiàn)無開采的礦產(chǎn)，據(jù)了解目前暫無礦權(quán)登記。該異常規(guī)模一般，但礦化蝕變明顯、化探異常突出，局部見銅礦化，且與周邊分布的火山熱液型銅礦具有相似地質(zhì)背景及異常特征，可以開展相關(guān)物化探測量及適量槽探工程，不排除可以擴(kuò)大異常或礦化規(guī)模的可能性。

圖6 異常區(qū)L3線地質(zhì)物化探綜合測量剖面圖Fig.6 Profile map of integrated geological and geochemical survey of L3 line in anomalous area

5 找礦前景分析

經(jīng)過對前人資料的綜合分析，結(jié)合在礦區(qū)及周邊進(jìn)行的航磁測量和異常查證工作成果，及前人對區(qū)域上同類型礦床的認(rèn)識，總結(jié)了尋找VMS型銅礦(含鋅、金)的找礦標(biāo)志(表2)。研究總結(jié)出如下幾大找礦有利地段，編號分別為T-1、T-2、T-3、T-4和 T-5(圖9)。

1)T-1和T-2號找礦有利地段位于臥龍溝-馬槽溝一帶，分別分布有甘C-2013-0462、0465兩個和甘C-2013-0460、0463、0468、0474四個航磁局部異常。異常以疊加在近東西向正磁異常帶上的二次低緩異常為特征。T-1號找礦有利地段局部地段被第四系覆蓋，地球化學(xué)異常不明顯，只有Ag元素有異常顯示；T-2號找礦有利地段則位于多元素組合地球化學(xué)異常帶內(nèi)，以尋找銅及多金屬礦為重點。

2)T-3號找礦有利地段位于衛(wèi)昌溝以北，分布甘C-2013-0473、0475、0478、0479、0482、0483六個航磁局部異常和一個已知銅礦點。該區(qū)處于下述近東西向多元素組合地球化學(xué)異常帶中段，以尋找銅多金屬礦為重點。

3)T-4號找礦有利地段位于石羊溝以北，分布甘C-2013-0469、0493、0494、0477四個航磁局部異常和一個已知銅礦點，其中甘C-2013-0326與鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)超基性巖有關(guān)。該區(qū)處于下述近東西向多元素組合地球化學(xué)異常帶東段，以尋找銅、鐵、金及多金屬礦為重點。

圖8 航磁異常區(qū)地面物化探測量綜合成果圖Fig.8 Comprehensive map of ground physical and chemical exploration survey in the magnetic anomaly area

圖9 老虎山地區(qū)銅礦找礦前景區(qū)Fig.9 Prospect area for prospecting of Cu ores in Laohu mountain

4)T-5號找礦有利地段位于山莊子以南，分布甘C-2013-0489航磁局部異常一個。該區(qū)包括下述的Cu、Co、Zn、Mn、Ti、Sb、Au和Fe等元素綜合地球化學(xué)異常區(qū)，其中Au元素異常面積較大。

表2 VMS型銅礦找礦標(biāo)志一覽表

因此，該區(qū)以尋找銅、金及多金屬礦為重點。

找礦有利地段位于老虎山一帶，呈近東西向展布，從南向北、從西向東依次出露中-晚奧陶世中基性火山巖、超基性巖、輝長巖和石英閃長巖。近東西向斷裂基本控制了區(qū)內(nèi)火山巖地層的展布及超基性巖和中性巖的侵入。

找礦有利地段內(nèi)可見套合較好的多元素組合地球化學(xué)異常，在中部有一近東西向展布的 Cu、Co、Zn、Mn、Ti、V、Ni、Cr和Fe等元素綜合地球化學(xué)異常帶，在南部有一團(tuán)塊狀Cu、Co、Zn、Mn、Ti、Sb、Au和Fe等元素綜合地球化學(xué)異常異常區(qū)。某航磁異常土壤取樣分析結(jié)果顯示Fe、Cu元素含量較高，最大值分別達(dá)24.66×10-2、183×10-6。

分布3片大面積的成礦有利度高值區(qū)，與近東西向展布的 Cu、Co、Zn、Mn、Ti、V、Ni、Cr和Fe等元素綜合地球化學(xué)異常帶對應(yīng)較好，其余地段零星分布片狀、條帶狀成礦有利度高值區(qū)[9]。

由此可見，這5處地段具有較大的銅及多金屬礦找礦前景。

6 結(jié)論

1)利用地質(zhì)、磁法及化探綜合查證方法，能快速圈定磁和化探異常，可為開展進(jìn)一步工作提供指示作用。

2)利用2.5D人機(jī)交互反演方法可大致了解引起異常的磁性體的性質(zhì)及其空間展布特征，可為下一步淺井或鉆探等工作提供借鑒。

3)結(jié)合礦床地質(zhì)特征，選編了眾多的航磁局部異常，發(fā)現(xiàn)多元素組合地球化學(xué)異常帶，分布3片大面積的成礦有利度高值區(qū)。

4)結(jié)合礦床的地球物理、地球化學(xué)等特征及異常查證結(jié)果，總結(jié)找礦標(biāo)志，在老虎山一帶圈定了5處找礦有利地段，可作為重點工作區(qū)。

致謝

在野外地質(zhì)調(diào)查工作及室內(nèi)綜合分析過程中，得到核工業(yè)地質(zhì)局劉廣傳監(jiān)理和核工業(yè)航測遙感中心航空物探勘查院常樹帥、汪院志等領(lǐng)導(dǎo)同事的大力幫助，并提出了寶貴的修改意見，在此致以衷心的感謝!

參考文獻(xiàn)：

[1] 張旗,王岳明,錢青，等.甘肅景泰縣老虎山地區(qū)蛇綠巖及其上覆巖系中枕狀熔巖的地球化學(xué)特征[J].巖石學(xué)報，1997,13(1):93-96.

ZHANG Q,WANG Y M,QIAN Q,et al.Geochemical characteristicts of pillow lavas in ophiolite and it's overlying rock sequence in the laohushan area from jingtai county,gansu province[J]. Acta Petrologica Sinica,1997,13(1):93-96. (In chinese)

[2] 馮益民,何世平.北祁連蛇綠巖的地質(zhì)地球化學(xué)研究[J].巖石學(xué)報，1995,11(增刊):125-146.

FENG Y M,HE S P.Geological geochemical study of ophiolite in north Qilian [J]. Acta Petrologica Sinica. 1995,11(Supplement):125-146. (In chinese)

[3] 何世平, 馮益民.老虎山蛇綠巖的特征及其形成環(huán)境[M].北京：地質(zhì)出版社，1996.

HE S P, FENG Y M. The characteristics and formation of tiger mountain ophiolite environment [M]. Beijing:Geological publishing house, 1996. (In chinese)

[4] 潘桂棠,肖慶輝,陸松年，等.中國大地構(gòu)造單元劃分[J].中國地質(zhì)，2009,36(1):4-8

PAN G T, XIAO Q H, LU S N,et al.Division of tectonic units in China[J]. China geological, 2009,2, 36 (1):1-28.(In chinese)

[5] 甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)局.甘肅省區(qū)域地質(zhì)志 [M].北京：地質(zhì)出版社，1989.

Regional geology of geology and mineral resources of gansu province.Gansu province regional geology [M]. Beijing: Geological Publishing House, 1989. (In chinese)

[6] 李文淵,趙東宏,宋忠寶，等.北祁連山塞浦路斯型銅礦特征及勘查方法—以雪泉銅(鋅)礦床為例[M] .西安：陜西科學(xué)技術(shù)出版社,2005.

LI W Y,ZHAO D H,SONG Z B ,et al.Characteristics and exploration methods of Cyprus type copper deposits in North Qilian Mountains: a case study of the copper (zinc) deposit in the spring[M].Xian: Shaanxi Science and Technology Press, 2005. (In chinese)

[7] 郭周平, 李文淵, 賈群子，等.北祁連塞浦路斯型銅礦床地質(zhì)地球化學(xué)特征對比研究[J].地質(zhì)與勘探，2010,46(1):78-79.

GUO Z P, LI W Y, JIA Q Z,et al.A comparative study of geological and geochemical characteristics of the Cyprus type copper deposit in northern Qilian[J].Geology and exploration, 2010,46(1):78-79. (In chinese)

[8] 湯中立.華北古陸西南緣(龍首山-祁連山) 成礦系統(tǒng)及成礦構(gòu)造動力學(xué)[M].北京：地質(zhì)出版社，2002.

TANG Z L.The ancient land of north China southwest edge (dragon mountain) in the qilian metallogenic system and metallogenic tectonic dynamics [M]. Beijing: Geological Publishing House,2002. (In chinese)

[9] 孫棟華,石巖. 甘肅省龍首山地區(qū)1∶5萬航空物探調(diào)查成果報告初稿 [R].2014.

SUN D H ,SHI Y.1∶5 million in the first draft of the results of the survey report of Longshou mountain in Gansu[R].2014.(In chinese)

GeologicalcharacteristicsandprospectingpotentialofcopperdepositinJingtaicountyGansuprovince