李明君，趙 毅，曾高福，郝 波，徐文杰

(1.中國有色桂林礦產(chǎn)地質(zhì)研究院有限公司，廣西 桂林 541004；2.謙比希濕法冶煉有限公司，贊比亞 基特韋 )

0 引言

贊比亞中央省蒙布瓦(Mumbwa)-東部省欽各韋(Chongwe)地區(qū)多發(fā)育有產(chǎn)于剪切破碎帶中的熱液銅、金礦床[1]，是贊比亞重要的礦產(chǎn)資源基地。Moomba銅礦點位于贊比亞中央省蒙布瓦地區(qū)27089-HQ-LEL大規(guī)模探礦權(quán)內(nèi)，礦區(qū)中心位置距蒙布瓦鎮(zhèn)NE30°方向約18 km，距首都盧薩卡(Lusaka)市約180 km。前人曾在此開展過一系列的勘查采礦活動，礦區(qū)內(nèi)現(xiàn)遺留有一個長120 m、寬80 m、深約12 m的采坑，采坑周邊亦可見大量鉆探痕跡。贊比亞謙比希濕法冶煉有限公司于2020年獲得該礦權(quán)，筆者在完成中國有色集團(tuán)科技計劃項目“大型有色金屬礦山深邊部找礦預(yù)測及綜合技術(shù)示范研究”時，參與了該銅礦地質(zhì)勘查工作。

本文在收集整理該礦點歷史資料的基礎(chǔ)上，結(jié)合本次勘查成果，總結(jié)了Moomba銅礦礦區(qū)地質(zhì)特征，通過開展相應(yīng)的物化探勘查工作，建立了一套適合本區(qū)的地物化方法技術(shù)組合，為該區(qū)快速找礦評價提供技術(shù)指導(dǎo)。

1 區(qū)域地質(zhì)簡況

蒙布瓦地區(qū)地處中非銅鈷礦帶新元古代盧富里安弧(Lufilian Arc)最南端，泛非胡克(Hook)花崗巖巖基的東北邊緣，面積達(dá)1200 km2[2-4]。盧富里安弧是一個大型弧形褶皺和逆沖斷裂帶，主要發(fā)育在贊比亞西北部、剛果民主共和國南部和安哥拉東部。作為贊比亞造山系統(tǒng)的兩個重要分支，該帶與南部的贊比西(Zambezi)構(gòu)造帶被姆韋比西(Mwembeshi)剪切帶分隔開，姆韋比西剪切帶是一個大規(guī)模橫跨贊比亞中部的E—NE向韌性右旋走滑剪切構(gòu)造帶[5-7](圖1)。

圖1 贊比亞蒙布瓦地區(qū)區(qū)域地質(zhì)簡圖[8]

盧富里安弧主要由新元古代加丹加超群變質(zhì)沉積巖、碳酸巖和蒸發(fā)巖序列組成[9-10]。贊比亞中西部蒙布瓦地區(qū)地層主要為加丹加超群中下孔德龍古群的變質(zhì)沉積巖建造，這些巖石包括一系列碳酸鹽巖和鈣質(zhì)砂巖，與頁巖及粉砂巖互層，被西南邊緣形成于533～566 Ma同構(gòu)造期—后構(gòu)造期的胡克花崗質(zhì)巖基和更年輕的后構(gòu)造正長巖、花崗斑巖、花崗巖、閃長巖和輝長巖侵入[11-13]。

蒙布瓦地區(qū)是贊比亞重要的金、銀、銅產(chǎn)地。自20世紀(jì)初至今，已在該區(qū)發(fā)現(xiàn)礦點近100余個，探獲中型規(guī)模以上的礦床如Matala剪切帶蝕變巖型金礦(金屬量20 t)，Sugar loaf銅礦(金屬量40萬噸)和Kitumba銅礦(金屬量50萬噸)等，整個區(qū)域礦產(chǎn)資源十分豐富[14-16]。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 地層

礦區(qū)地層主要為新元古界加丹加超群孔德龍古群蒙布瓦組下部的厚層變質(zhì)砂巖層，并由具有典型綠片巖相礦物組合的多種巖石類型組成。該地層最具特征的巖石類型是大理巖、含碳酸鹽巖變質(zhì)砂巖、碳質(zhì)板巖和可能含有凝灰質(zhì)夾層的板巖。地層由老到新依次為J巖性段和K巖性段。

J巖性段：灰—灰綠色、暗灰色碳質(zhì)板巖、千枚巖、石英千枚巖，黑灰色微細(xì)—細(xì)粒綠泥石化片巖，深灰色條帶狀石英藍(lán)晶石白云母片巖，淺灰色中—粗粒云母片巖等(J)。下部夾有淺灰色條帶狀大理巖、大理巖化灰?guī)r(J1)，上部夾有變質(zhì)石英砂巖等碎屑巖(J2)。

K巖性段：淺灰—淺灰黃色變質(zhì)砂巖(K)，夾有含灰—暗灰色板巖的碎屑巖(K1)、淺灰—灰白色長石石英砂巖(K2)。

2.2 構(gòu)造

礦區(qū)地表土壤覆蓋較厚，巖石露頭少，在采坑中可見巖層產(chǎn)狀，走向從NW330°—NW350°，傾向SW，傾角70°～80°。

采坑中在灰色碳質(zhì)板巖、千枚巖中發(fā)育構(gòu)造破碎帶，長度>150 m，寬度為3～10 m，產(chǎn)狀220°～240°∠70°～75°，局部直立。具碎裂結(jié)構(gòu)，角礫狀構(gòu)造，角礫成分主要為泥質(zhì)、硅質(zhì)角礫，呈棱角狀—次棱角狀，基質(zhì)為硅質(zhì)、鈣質(zhì)、鐵質(zhì)。沿破碎帶發(fā)育強烈硅化和碳酸鹽化，在上述蝕變部位見浸染狀孔雀石發(fā)育，圍巖中亦見浸染狀細(xì)?？兹甘秃骤F礦，該破碎帶控制著礦體的產(chǎn)出形態(tài)。

2.3 巖漿巖

礦區(qū)內(nèi)地表未見巖漿巖出露，鉆孔也未揭露。區(qū)域資料顯示在礦區(qū)SW215°方向30 km處出露有胡克花崗巖巖基，NW280°方向12 km處有晚期正長巖小巖株產(chǎn)出。

2.4 礦化體特征

結(jié)合前人鉆探、槽探等地質(zhì)編錄資料和采坑地表揭露情況，Moomba銅礦(化)體主要產(chǎn)出在與變質(zhì)砂巖、碳酸鹽巖地層有關(guān)的構(gòu)造破碎蝕變帶中，呈透鏡體狀，現(xiàn)有工程控制走向長330 m，傾向80 m，略向SW傾，傾角75°～80°，局部扭曲，礦化帶寬度為3～14 m。

淺部(30 m內(nèi))銅礦化以表生氧化礦為主，含有豐富的孔雀石和藍(lán)銅礦，并伴有褐鐵礦化，便攜式XRF分析儀測試Cu含量一般為0.3%～10%。深部經(jīng)少量鉆探工程揭露，原生硫化物礦化帶厚度大于2 m，礦體中主要金屬礦物有黃鐵礦、黃銅礦、雌黃鐵礦、輝銅礦、毒砂等，呈小團(tuán)塊狀、星點狀分布，多發(fā)育有石英晶洞，晶洞內(nèi)偶見自然銅，便攜式XRF分析儀測試Cu含量一般為2%～5%。破碎帶上部大理巖中多見呈細(xì)粒浸染狀存在的黃鐵礦。

2.5 地球物理特征參數(shù)

根據(jù)礦區(qū)巖性類別對巖石、礦石進(jìn)行了劃分、歸類，并選擇具有代表性的巖、礦石標(biāo)本進(jìn)行物性測定。磁性測定采用WCH-1數(shù)字磁化率儀，獲得標(biāo)本的磁化率參數(shù)。電性參數(shù)測試采用加拿大的SCIP巖心電性測試儀，使用強迫電流法方式，獲得標(biāo)本的電阻率參數(shù)。通過測量并分類統(tǒng)計得出標(biāo)本物性參數(shù)見表1，由表1可見，巖礦石存在一定的磁性差異，構(gòu)造破碎帶中礦(化)巖石因含鐵質(zhì)礦物豐富，磁化率最高，圍巖變質(zhì)砂巖和大理巖磁化率低。礦(化)巖石呈中高阻特征，高電阻率是因圍巖蝕變硅化所致，泥質(zhì)(碳質(zhì))板巖、千枚巖因含碳而呈低電阻率特征，含礦巖石與圍巖具有明顯的電性差異。礦區(qū)具備開展高精度磁測和電法測量的物性前提，中高磁和中高阻電阻率為礦區(qū)地球物理找礦標(biāo)志。

表1 標(biāo)本物性參數(shù)測量統(tǒng)計

3 物化探技術(shù)方法應(yīng)用

在實際使用物探方法進(jìn)行找礦勘探中，常常運用多種物探方法綜合進(jìn)行，以達(dá)到相互印證，保證勘探結(jié)果的準(zhǔn)確性[17-20]。2011年贊比亞Eurasian Minerals有限公司在整個研究區(qū)內(nèi)開展了地球物理磁法和電阻率測量掃面工作，結(jié)果顯示采坑及周邊區(qū)域磁異常值多位于+40 nT附近，圈定的異常輪廓多呈條帶狀(長橢圓狀)，大致呈NNW向排列。采坑附近正異常伴生有負(fù)異常，可近似看作由二維空間體引起，這也與礦化體產(chǎn)出形態(tài)相吻合[21]。

基于此，本次選用物探高精度磁法、高密度電阻率法與土壤地球化學(xué)剖面測量相結(jié)合，重點圍繞該區(qū)露天采坑，開展物化探技術(shù)方法驗證。

物化探測線布設(shè)見圖2。高精度磁法采用線距50 m，點距20 m，布設(shè)剖面11條，總長1320 m。在磁法測量范圍內(nèi)，沿磁法剖面的12線、4線、3線、11線布設(shè)4條高密度電阻率法剖面測量，剖面間距100 m，點距10 m，總長4800 m，采坑肉眼見氧化礦富礦體處加密有短導(dǎo)線3條?；酵寥来紊鷷灉y量按照100 m線距，20 m點距網(wǎng)度布設(shè)6條剖面，總長7200 m，樣品采自地表下20～40 cm的土壤B層，共完成取樣366件，常規(guī)化探方法分析Cu、Pb、Zn、Fe四種元素。

圖2 贊比亞中央省Moomba銅礦物化探測點布置圖

4 地球物理異常特征

4.1 高精度磁測

對采集的磁法測量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理及正、反演計算，測區(qū)內(nèi)磁異常帶走向近于NW 320°，ΔT磁異常值在—60～+170 nT之間。采坑南西方向磁異常較弱，磁異常值介于-10 nT～+10 nT之間，中部及采坑北東方向ΔT磁異常主要成條帶狀分布，磁異常強度較強，走向大致呈NNW向排列，初步推斷測區(qū)內(nèi)存在3處異常帶MF1、MF2、MF3(圖3)。

圖3 Moomba銅礦物探磁法推斷異常帶示意圖

MF1磁異常呈NW向帶狀分布，位于現(xiàn)有采坑及其周邊區(qū)域，為明顯正異常，異常值介于+10 nT～+160 nT之間，異常兩側(cè)負(fù)異常伴生明顯，磁異常范圍與采坑揭露礦(化)體對應(yīng)，因為含鐵質(zhì)礦致異常引起。

MF2異常整體呈帶狀分布，以正異常為主，異常值介于-30 nT～+100 nT之間，局部出現(xiàn)小范圍異常較強的磁異常，正負(fù)異常伴生明顯，推測其為近地表的含鐵質(zhì)地質(zhì)體和地表礦堆孔雀石中的含鐵等磁性物質(zhì)(風(fēng)化淋濾形成的褐鐵礦)引起。

MF3異常位于測區(qū)東北部，呈條帶狀分布，磁異對ΔT磁異常進(jìn)行了50 m、100 m和200 m向上延拓，顯示越往深部，區(qū)域異常連續(xù)性越好，說明深部磁性體有相連的趨勢。ΔT區(qū)域異常指示采坑及其北東方向磁異常相對較強，熱液活動較活躍，礦體與磁異常關(guān)系緊密。ΔT局部異常特征則較為復(fù)雜，異常多為條帶狀異常，分布不均勻，指示礦區(qū)淺層存在多條條帶狀或脈狀的礦化不均勻磁性體。

采坑中已揭露礦(化)體與有石英脈填充的構(gòu)造帶關(guān)系緊密，構(gòu)造熱液活動帶動磁性物質(zhì)聚集，磁性礦物賦存在斷層或裂隙帶中，結(jié)合磁異常梯度，筆者認(rèn)為呈條帶狀展布的中高磁異常區(qū)是尋找礦化構(gòu)造帶的有利區(qū)域。

4.2 高密度電阻率

高密度電阻率反演結(jié)果顯示：近地表附近主要呈現(xiàn)低阻異常特征，異常呈近水平分布，主要為含鐵質(zhì)的低阻層所致。

從高密度電阻率剖面透視圖(圖4)可以看出，在4線剖面距510～570 m、3線剖面距550～600 m、5線剖面距310～370 m、11線剖面距570～620 m范圍內(nèi)圈定異常A，異常深度區(qū)間10～100 m，以采坑為中心，各剖面異?？臻g位置連續(xù)，為明顯脈狀或條帶狀中高阻異常，且其對應(yīng)位置出現(xiàn)較強的磁異常。此外，在12線剖面距700～780 m、4線剖面距660～800 m、3線剖面距660～800 m、5線剖面距460～550 m、11線剖面距720～780 m處圈定異常B，異常深度區(qū)間10～80 m，位于采坑北東側(cè)，各異常剖面空間位置連續(xù)，推測其為同一連續(xù)的異常體引起。

圖4 Moomba銅礦高密度電阻率剖面透視

根據(jù)高密度電阻率剖面特征，推斷區(qū)內(nèi)發(fā)育斷層FT1，結(jié)合歷史鉆探成果及揭露礦(化)體地質(zhì)特征，斷層FT1即為已揭露的石英脈填充的礦(化)構(gòu)造帶，異常A主要為該構(gòu)造帶引起(圖5)。

圖5 Moomba銅礦高密度電阻率推斷成果平面圖

5 地球化學(xué)異常特征

樣品分析結(jié)果顯示Pb、Zn兩元素含量絕大部分樣品檢測結(jié)果低于檢測下限，參考意義不大。Fe元素大多集中在2%～5%，約占總量的90%，最高值為15.4%，大于7%以上的數(shù)據(jù)與Cu元素分析高值具有明顯的正相關(guān)性(表2)。

表2 土壤地球化學(xué)測量Fe、Cu元素高值對比

成礦元素Cu元素最低值為226×10-6，最高值為15613×10-6，變化系數(shù)(CV)為2.53，數(shù)據(jù)分布極不均勻，采用迭代法求得Cu元素異常下限對數(shù)值為2.602，反算真值為399.945×10-6，結(jié)合地球化學(xué)等量線、地質(zhì)背景及圈定效果確定實用異常下限值為400×10-6。按照異常下限值的1、2、4倍進(jìn)行等量線間隔設(shè)置，繪制銅元素異常圖(圖6)。

圖6 Moomba銅礦土壤地球化學(xué)Cu元素異常圖

從Cu元素異常圖看出，異常主要分布在采坑兩側(cè)200～300 m內(nèi)，呈樹枝狀分布，近NW—SE走向，異常面積約0.20 km2。異常連續(xù)性好，濃集中心明顯，Ⅲ級濃度分帶清晰。

主要劃分為3個異常濃度高值中心(>1600×10-6)。其中①號異常濃集中心長約200 m、寬約20 m，大致與現(xiàn)有采坑吻合，為礦致異常。②號異常濃集中心與①號近于平行，位于①號異常的NNE方向100 m，長約200 m，寬20～40 m，局部雖有舊礦堆影響，但礦致異常的可能性更大。③號異常在①號異常的NEE方向100 m，濃集中心位于19號勘探線41、42兩點附近，濃集處向南東暫未封閉，測試數(shù)據(jù)顯示，41、42兩點Cu元素分析結(jié)果分別為9100×10-6和8810×10-6，該區(qū)域未見污染，推測亦為礦致異常。②號、③號異常，基本可以連成一條NW—SE走向的異常帶，與①號礦致異常平行，且比①號異常規(guī)模大。

6 綜合物化探異常分析及鉆探驗證

對物化探異常成果特征進(jìn)行綜合分析，以Cu元素地球化學(xué)異常圖為底圖，疊加高精度磁法、高密度電阻率推斷成果，繪制綜合物化探異常圖(圖7)。由圖7可見，通過物探高精度磁法圈定的MF1異常區(qū)與化探①號異常濃集區(qū)范圍套合，高密度電阻率法推斷的FT1斷層橫貫異常中心。此外，圈定的②、③號化探異常也與磁法MF2異常區(qū)、高密度電阻率推斷的B異常區(qū)也處于同一位置。兩區(qū)域均為有利找礦靶區(qū)，參照采坑內(nèi)氧化礦露頭，首選在化探①號異常濃集區(qū)內(nèi)開展鉆探工程進(jìn)行驗證。

在地球化學(xué)①號異常濃集區(qū)5號勘探線施工鉆孔ZK05-1(圖7)。ZK05-1鉆孔方位角50°，傾角75°，孔深57.2 m處鉆遇厚約3 m產(chǎn)于硅化石英砂巖中的破碎帶，破碎帶內(nèi)見黃鐵礦、黃銅礦、輝銅礦等硫化物，呈團(tuán)塊狀、星點狀，TCu品位為3.95%。鉆探證實推斷的FT1構(gòu)造破碎帶是真實存在的(圖8)。

圖7 Moomba銅礦綜合物化探異常圖

圖8 Moomba銅礦5線物探高密度電阻率剖面圖

7 成礦模式建立及找礦前景

7.1 成礦模式探討

蒙布瓦地區(qū)廣泛分布的銅、金礦化大多呈脈狀—大脈狀產(chǎn)出，礦化主要賦存于加丹加超群上部孔德龍古群出露區(qū)域(尤其是碳酸鹽巖與碎屑巖的過渡層位)的斷裂帶或剪切蝕變帶中，胡克花崗巖體及后期侵入的二長花崗巖、正長(斑)巖等小巖株提供熱源，巖漿活動使得區(qū)域地層發(fā)生大規(guī)模接觸熱變質(zhì)作用，下孔德龍古群碎屑巖、碳酸鹽巖地層作為礦源層，變質(zhì)熱液萃取地層中的銅元素沿著斷裂運移，在成礦有利部位形成礦體，區(qū)域性的大斷裂是導(dǎo)礦構(gòu)造，其周邊發(fā)育的次級斷裂是重要的容礦構(gòu)造。成礦地質(zhì)特征顯示Moomba銅礦是一個與斷裂帶控礦有關(guān)的熱液脈狀礦。礦化位于姆韋比西剪切帶形成的次級NW向構(gòu)造斷裂帶內(nèi)，近地表和露出地表的部分發(fā)育表生氧化和淺成次生富集作用，氧化帶銅礦物以孔雀石為主(圖9)。

圖9 Moomba銅礦成礦模式簡圖

蒙布瓦地區(qū)主要成礦活動簡述如下：①765～735 Ma期間，下孔德龍古群含大量碳酸鹽質(zhì)頁巖地層沉積成巖；②600～500 Ma期間，盧富里安造山運動活躍期，廣泛發(fā)育逆沖-反沖推覆疊置為主的擠壓褶皺構(gòu)造運動；③約550 Ma，盧富里安造山運動后期姆韋比西剪切帶(及次級斷裂)和胡克花崗雜巖體同期形成；④550～500 Ma，盧富里安造山作用末期，晚期正長質(zhì)巖體的侵入，大規(guī)模區(qū)域變質(zhì)作用，利于形成熱液(脈)型銅、金礦化。

7.2 找礦前景

根據(jù)在該測區(qū)開展的物化探工作及鉆探驗證情況，結(jié)合地表采坑揭露采樣分析及前人鉆探工作成果，對土壤地球化學(xué)①號異常帶進(jìn)行資源量初步預(yù)估算。

推測①號帶礦體走向延長330 m，傾向延深100 m，其中頂部氧化礦推測延伸45 m，深部硫化礦延伸55 m。以0.8%的邊界品位圈定礦體，氧化礦體真厚度5.47 m，礦石體重取值2.53 t/m3，TCu平均品位為5.10%，估算潛在資源量礦石量20.55萬噸，銅金屬量10 510 t。根據(jù)ZK05-1及歷史施工鉆孔，深部硫化礦體傾向推測延伸55 m，真厚度為4.1 m，按0.8%的邊界品位，TCu平均品位為2.1%，礦石體重取值2.55 t/m3，估算硫化礦預(yù)測資源礦石量18.98萬噸，銅金屬量為3980 t。兩者合計，估算①號帶礦體礦石量約40萬噸，潛在資源量銅金屬量約1.4萬噸。

礦區(qū)找礦前景良好。首先建議對FT1構(gòu)造破碎帶進(jìn)行追索，查明破碎帶的延伸情況。其次地球化學(xué)異常圈定的②號、③號異常找礦靶區(qū)，基本可以連成一條NW—SE走向的異常帶，規(guī)模超過①號帶，對比①號帶預(yù)測資源量，初步預(yù)測工作區(qū)內(nèi)潛在資源量超3萬噸。根據(jù)區(qū)內(nèi)圍繞采坑開展的物化探工作及鉆探驗證情況，認(rèn)為該區(qū)具備尋找與破碎帶有關(guān)的熱液脈型銅礦成礦條件，建議開展整個礦權(quán)區(qū)的物化探工作，擴大該區(qū)找礦前景。

8 結(jié)論

1)Moomba銅礦是一個發(fā)育在破碎帶中的熱液脈型銅礦。物探異常顯示礦化體具有“中高磁和中高阻電阻率”特征，化探工作發(fā)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)完整、連續(xù)性好、濃集中心明顯、Ⅲ級濃度分帶清晰的Cu異常。

2)對于本區(qū)以產(chǎn)出于破碎帶中的淺部熱液銅礦(礦體埋深在0～200 m以內(nèi))，以磁法測量為主，尋找磁異常中高值區(qū)，以高密度電阻率為輔，圈定構(gòu)造礦化體空間產(chǎn)出形態(tài)，再開展土壤地球化學(xué)測量，明確找礦靶區(qū)，效果明顯。

3)本次綜合物化探工作經(jīng)鉆探驗證取得了較好效果，探索出了磁法測量+高密度電阻率法測量+土壤地球化學(xué)測量的綜合找礦技術(shù)方法組合。該方法組合的建立為以后該區(qū)找礦提供了一種有效的方法手段。

4)礦區(qū)找礦前景良好，具備尋找破碎帶有關(guān)的熱液脈型銅礦成礦條件，建議對整個礦權(quán)區(qū)開展一定規(guī)模的物化探工作，擴大該區(qū)找礦前景。