朱振東, 李正章, 李志鵬, 楊 帆, 任 濤, 管申進(jìn), 王 雷*, 吳練榮*

云南普朗銅礦首采區(qū)構(gòu)造(蝕變巖)地球化學(xué)特征及找礦預(yù)測

朱振東1, 李正章2, 李志鵬3, 楊 帆2, 任 濤1, 管申進(jìn)1, 王 雷1*, 吳練榮3*

(1. 昆明理工大學(xué) 國土資源工程學(xué)院, 云南 昆明 650093; 2. 中銅礦產(chǎn)資源有限公司, 云南 昆明 650051; 3. 云南迪慶有色金屬有限責(zé)任公司, 云南 香格里拉 674400)

普朗銅礦床是格咱島弧內(nèi)最大的斑巖型Cu-Au-Mo礦床, 主礦體的展布與復(fù)式斑巖體、巖體裂隙發(fā)育程度、鉀化與青磐巖化蝕變帶分布密切相關(guān), 為構(gòu)造(蝕變巖)地球化學(xué)勘查技術(shù)應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。本次在對首采區(qū)8線剖面進(jìn)行構(gòu)造?蝕變?礦化編錄的基礎(chǔ)上, 開展構(gòu)造(蝕變巖)地球化學(xué)研究, 通過R型聚類分析和因子分析得到3組礦化元素組合, 結(jié)合礦床地質(zhì)特征,1(Ag、Cu、Au、In、Se、S、Co、Fe、Zn、K、Ba、LREE、HREE)為Cu-Au礦化元素組合,3(Rb、Be、Nb、Ta、Th、U、Mo、Re、LREE)為Mo-Re礦化元素組合,4(Cu、Au、Se、Mo、-Ca、-Sr)為Cu-Au-Mo礦化元素組合。構(gòu)造(蝕變巖)地球化學(xué)異常特征表明: (1)1、3、4因子在淺部的異常與已知礦體位置基本一致, 深部未封閉異常指示剖面深部東側(cè)具有較好找礦潛力, 可圈定有利找礦靶區(qū); (2)同時(shí)出現(xiàn)了兩組Cu-Au礦化和兩組Mo礦化組合異常疊加, 指示具疊加成礦作用特征; (3)根據(jù)異常特征和空間疊置規(guī)律, 結(jié)合主礦體產(chǎn)狀特征(總體走向NNW, 傾向NEE)和蝕變分帶規(guī)律, 推測了成礦流體運(yùn)移方向(走向由SSE→NNW, 傾向上由北東東深部→南西西淺部運(yùn)移)和礦體展布特征, 并在5線、8線、12線開展靶區(qū)驗(yàn)證工作, 取得較好找礦效果。綜合構(gòu)造?蝕變?構(gòu)造(蝕變巖)地球化學(xué)異常特征, 能夠有效的預(yù)測深邊部找礦信息, 在斑巖型銅礦深邊部找礦過程中具有較好的應(yīng)用前景, 為構(gòu)造(蝕變巖)地球化學(xué)服務(wù)深邊部找礦提供了新思路和范例。

普朗銅礦; 找礦預(yù)測; 構(gòu)造地球化學(xué); 斑巖礦床; 滇西北

0 引 言

斑巖型礦床因具規(guī)模大、品位低、埋藏淺等特征, 可大規(guī)模開采, 是銅、鉬、金等資源的重要來源, 經(jīng)濟(jì)價(jià)值大(楊航等, 2023)。普朗銅礦床位于西南“三江”構(gòu)造巖漿成礦帶內(nèi)(圖1), 至2017年, 其累計(jì)探明金屬儲(chǔ)量: 銅480萬噸、金145噸、鉬19萬噸、銀2754噸(劉旭東, 2018), 是近年來新發(fā)現(xiàn)的超大型斑巖型銅多金屬礦床, 屬格咱島弧內(nèi)印支期Cu-Au-Mo礦床(Zeng et al., 2004; Li et al., 2011)。眾多學(xué)者對該礦床開展了系列研究, 特別是在礦床地質(zhì)特征(李文昌和曾普勝, 2007; 李文昌等, 2011)、成巖成礦年代(曾普勝等, 2004, 2006; 王守旭等, 2008; Leng et al., 2018; 石洪召等, 2018)、礦床地球化學(xué)特征(王守旭等, 2007; Wang et al., 2018; Kong et al., 2021)、成巖成礦環(huán)境(Meng et al., 2018; Li et al., 2019)、成礦流體來源與成礦機(jī)制(李文昌等, 2013; 劉江濤等, 2013)、礦物學(xué)特征(邢凱等, 2018; Guo et al., 2020; Pan et al., 2020)、圍巖蝕變(范玉華和李文昌, 2006; Li et al., 2011; 李文昌和劉學(xué)龍, 2015; Cao et al., 2019)、成礦規(guī)律和找礦勘查(范玉華和李文昌, 2006; 李文昌和劉學(xué)龍, 2015; Zhao et al., 2021)等方面成果豐碩。研究表明, 普朗銅礦床蝕變分帶特征明顯, 構(gòu)造、蝕變與成礦關(guān)系密切(李文昌和劉學(xué)龍, 2015; 楊濤, 2017; Cao et al., 2019; Zhao et al., 2021; 吳練榮等, 2021)。普朗銅礦床受到多次巖漿侵位; 礦區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造具多期次活動(dòng)特征(曹殿華, 2007; 曹殿華等, 2009), 構(gòu)造裂隙及各類脈體發(fā)育, 形成了礦區(qū)裂隙密度高、裂隙間連通性好、有效孔隙率高的網(wǎng)狀裂隙系統(tǒng), 這些網(wǎng)狀裂隙系統(tǒng)控制了礦體的分布、礦石的品位、組構(gòu)變化、礦化蝕變等(申萍等, 2015; 趙茂春等, 2020)。

圖1 中甸島弧地質(zhì)構(gòu)造簡圖(據(jù)Leng et al., 2018修改)

近年來, 我國深邊部找礦勘查工作取得了一系列進(jìn)展, 深邊部礦產(chǎn)資源勘查已成為我國未來礦產(chǎn)勘查的重要方向(趙鵬大, 2007; 戴塔根等, 2019), 自然資源部出臺(tái)固體礦產(chǎn)重要礦山深邊部找礦預(yù)測技術(shù)要求, 以支撐新一輪找礦突破戰(zhàn)略行動(dòng)的實(shí)施(羅娜, 2022)。構(gòu)造地球化學(xué)方法通過斷裂構(gòu)造巖、蝕變巖等研究, 探尋深部找礦信息(王明志等, 2016;宋威方等, 2022), 在預(yù)測礦體產(chǎn)狀、流體運(yùn)移方向方面具有優(yōu)勢, 被廣泛應(yīng)用于隱伏礦預(yù)測中(韓潤生, 2005; 王雷等, 2010; 韓潤生和趙凍, 2022)。李彥強(qiáng)等(2022)對青海白日其利金礦床開展構(gòu)造疊加暈研究, 為礦區(qū)深部找礦工作指明了方向; 程志中等(2021)先后對甘肅西河地區(qū)、江西巖背錫礦區(qū)外圍開展構(gòu)造地球化學(xué)研究, 揭示了深部找礦線索, 并得到了鉆孔工程驗(yàn)證。

普朗銅礦床作為西南三江地區(qū)勘探程度較高的斑巖型礦床, 具規(guī)模大, 主礦體延深和延長長, 巖石構(gòu)造裂隙發(fā)育, 蝕變分帶明顯且蝕變巖分布范圍廣等特征, 同時(shí), 剖面鉆孔工程覆蓋范圍大, 為利用構(gòu)造地球化學(xué)方法開展研究奠定了基礎(chǔ)。前期對普朗銅礦床的研究多集中于3670 m標(biāo)高以上(王凱, 2017; 江佳雯, 2022), 而對礦床深部鉆孔所反映的找礦信息研究較為薄弱, 這在一定程度上也制約了深邊部及外圍找礦工作的開展。隨著找礦勘查工作向深部推進(jìn), 礦區(qū)局部探礦工程已達(dá)2730 m標(biāo)高, 為研究首采區(qū)主礦體在深部的展布特征和延伸情況奠定了基礎(chǔ)。伴隨首采區(qū)一期采礦井巷工程和深部鉆孔的逐步實(shí)施, 在主礦體下盤發(fā)現(xiàn)有大脈狀礦體分布, 同時(shí)結(jié)合斑巖型礦床外圍出現(xiàn)熱液脈狀銅礦體的規(guī)律, 普朗銅礦床淺部大脈狀礦體深部是否存在厚大的斑巖型盲礦體(圖2b), 有待進(jìn)一步研究和驗(yàn)證。本文運(yùn)用構(gòu)造(蝕變巖)地球化學(xué)方法, 在構(gòu)造?蝕變?礦化編錄基礎(chǔ)上, 對構(gòu)造(蝕變巖)樣品進(jìn)行測試分析, 重點(diǎn)分析首采區(qū)深部的構(gòu)造(蝕變巖)地球化學(xué)異常特征, 以期查明深部成礦元素的空間分布規(guī)律, 揭示成礦流體運(yùn)移方向和深部礦體延伸特征, 開展找礦預(yù)測和靶區(qū)驗(yàn)證, 探尋發(fā)現(xiàn)盲礦體, 擴(kuò)大深部找礦空間。

圖2 普朗礦區(qū)地質(zhì)簡圖(a)及8號勘探線剖面圖(b)(據(jù)李文昌和劉學(xué)龍, 2015修改)

1 成礦地質(zhì)背景

1.1 區(qū)域地質(zhì)特征

普朗銅礦床位于青藏高原與揚(yáng)子板塊的接觸帶上, 甘孜?理塘結(jié)合帶與德格?中甸陸塊夾持的義敦島弧帶的南端, 屬三江特提斯構(gòu)造?巖漿成礦帶。該區(qū)先后經(jīng)歷了印支期俯沖造山、燕山期碰撞造山和造山后伸展、喜馬拉雅期陸內(nèi)匯聚三大演化階段, 區(qū)內(nèi)構(gòu)造?巖漿?熱液活動(dòng)強(qiáng)烈。區(qū)域內(nèi)出露地層主要為三疊系尼汝組(T2)、曲嘎寺組(T3)、圖姆溝組(T3)和喇嘛啞組(T3), 局部出露第四系。受洋殼板塊俯沖和碰撞造山影響, 區(qū)內(nèi)褶皺、斷裂發(fā)育, 主要由一系列NW向線性褶皺、斷裂和近EW向斷裂組成, 晚期發(fā)育規(guī)模較小的NEE向斷層(圖1)。區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)頻繁, 廣泛分布印支期、燕山期、喜馬拉雅期的火山巖和侵入巖, 其中以印支期巖漿巖分布最廣。區(qū)域內(nèi)礦床類型主要有斑巖型、矽卡巖型和熱液脈型三大類, 礦床形成主要與甘孜?理塘洋殼俯沖消減和陸內(nèi)后碰撞伸展過程形成的巨量巖漿熱液成礦系統(tǒng)有關(guān)。與洋殼俯沖消減有關(guān)的島弧巖漿巖形成了諸多斑巖?矽卡巖?熱液脈型礦床, 如雪雞坪大型和普朗超大型斑巖銅金礦床、浪都大型矽卡巖型銅多金屬礦床等。后碰撞伸展環(huán)境形成了大量石英脈型、蝕變巖型、斑巖?矽卡巖型鉬多金屬礦床, 如紅山大型斑巖?矽卡巖型銅多金屬礦床、銅廠溝超大型斑巖?矽卡巖型鉬礦床、休瓦促大型石英脈型鉬礦床、東爐房大型斑巖?矽卡巖型鉬銅礦床等。

1.2 礦床地質(zhì)特征

礦區(qū)主要出露上三疊統(tǒng)圖姆溝組(T3), 巖性為灰–深灰色板巖、粉砂質(zhì)絹云板巖夾變質(zhì)砂巖、安山巖等, 局部出露第四系(圖2a)。礦區(qū)巖漿巖非常發(fā)育, 以印支期中酸性侵入巖為主, 包括石英閃長玢巖、石英二長斑巖、花崗閃長斑巖, 其次為中性火山巖, 如安山巖。礦區(qū)內(nèi)發(fā)育的褶皺包括普朗背斜及其次級褶皺, 斷裂包括NNW向黑水塘斷裂、NE向全干力達(dá)斷裂及其次級斷裂(圖2a)。其中, NNW向黑水塘斷裂為一級構(gòu)造, 屬成礦前構(gòu)造, 具有導(dǎo)巖導(dǎo)礦作用; 與主干構(gòu)造平行的NNW向、NE-NEE向次級斷裂為二級構(gòu)造, 屬成礦期構(gòu)造, 具有控礦作用; 分布于二級構(gòu)造中的NW-NWW向和NE向節(jié)理裂隙為三級構(gòu)造, 屬容礦構(gòu)造, 控制著礦脈的展布; SN向和疊加于成礦構(gòu)造之上的部分NE-NEE向構(gòu)造對早期構(gòu)造和礦體具有一定的改造作用, 為成礦后構(gòu)造(李文昌和劉學(xué)龍, 2015; 楊濤, 2017)。普朗銅礦床位于普朗向斜東翼, NNW向黑水塘斷裂與NE向全干力達(dá)斷裂的交匯部位, 這兩組構(gòu)造的交匯帶控制了復(fù)式玢(斑)巖體的侵位和形態(tài)(平面上呈“Y”形)(圖2a), 進(jìn)而控制了礦體的產(chǎn)出特征。此外, 兩組構(gòu)造交匯所產(chǎn)生的復(fù)雜斷裂?裂隙系統(tǒng), 為后期巖體的侵位以及含礦熱液的運(yùn)移和沉淀提供了良好的空間條件。因此, 淺層含礦斷裂裂隙(大脈狀礦體)向深部延伸, 關(guān)系到礦化向深部延伸和富集的趨勢, 因此深部亦有可能存在斑巖型礦(化)體。

普朗銅礦區(qū)分為首采區(qū)、外圍北部(原北礦段和北部外圍)、外圍南部及礦區(qū)外圍東部四個(gè)礦段。目前共圈定出20多個(gè)大小不等的礦體, 以首采區(qū)主礦體為代表, 規(guī)模最大。北礦段礦體賦存于普朗復(fù)式巖體Ⅱ號巖體接觸帶、構(gòu)造蝕變帶中, 礦化與強(qiáng)黃鐵絹英巖化蝕變帶相關(guān); 北部外圍熱液脈狀鉛鋅礦體賦存于普朗復(fù)式巖體Ⅲ號巖體東南邊部外圖姆溝組(T3)中, 近EW向礦體受圖姆溝組二段第二層(T32-2)的板巖、砂巖、構(gòu)造破碎帶及石英脈控制; 外圍南部以金異常為主; 外圍東部礦體賦存于普朗復(fù)式巖體Ⅰ號斑巖體邊部及石英二長斑(玢)巖脈中, 受近EW向節(jié)理裂隙構(gòu)造控制而呈大脈狀產(chǎn)出(李志鵬, 2020)。

普朗銅礦床中礦石礦物主要有黃銅礦、黃鐵礦、輝鉬礦、磁黃鐵礦、斑銅礦, 少量方鉛礦、閃鋅礦; 脈石礦物主要有石英、斜長石、鈉長石、鉀長石、黑云母、絹云母、角閃石、綠泥石、綠簾石、黏土礦物。礦石結(jié)構(gòu)有它形晶結(jié)構(gòu)、交代溶蝕結(jié)構(gòu)、半自形晶結(jié)構(gòu)、粒狀結(jié)構(gòu)、交代殘余結(jié)構(gòu)等, 礦石構(gòu)造以細(xì)脈浸染狀構(gòu)造為主, 其次為浸染狀和脈狀構(gòu)造。

2 構(gòu)造?蝕變?礦化特征

為進(jìn)一步查明礦床首采區(qū)深部找礦潛力, 為該區(qū)構(gòu)造、蝕變、礦化的關(guān)系, 以及深部找礦提供科學(xué)依據(jù), 本次選擇主礦體下盤鉆孔揭露較多的8線剖面為研究對象(圖2a), 對其系統(tǒng)開展1∶1000構(gòu)造?蝕變?礦化填圖及構(gòu)造(蝕變巖)地球化學(xué)研究。其中, ZK0801、ZK0805、ZK0809為該剖面地表施工鉆孔, ZK08K1、ZK08K2、ZK08K3為3670 m中段坑內(nèi)鉆孔(圖2b), 結(jié)合構(gòu)造(蝕變巖)地球化學(xué)異常與淺部礦體對應(yīng)情況, 預(yù)測深邊部有利找礦地段, 進(jìn)行找礦預(yù)測勘查。

對8線剖面開展系統(tǒng)的構(gòu)造?蝕變?礦化填圖(圖3), 結(jié)合該礦床斷裂帶內(nèi)充填物的特征, 在該剖面上共揭露到三條斷裂(碎裂巖帶): FⅠ、FⅡ-1和FⅡ-2。其中, FⅠ主要由淺部鉆孔控制, 傾向SW; FⅡ-1與FⅡ-2主要由深部鉆孔控制, 傾向NEE, FⅡ-1與FⅡ-2在深部有相交的趨勢(圖4)。在斷裂帶附近碎裂巖十分發(fā)育(圖3a、b), 最寬碎裂巖帶達(dá)35 m(圖5)。該剖面從淺部至深部, 從西部至東部鉆孔碎裂巖的發(fā)育程度逐漸增加, 脈體、蝕變、礦化的發(fā)育程度受碎裂巖控制明顯, 碎裂巖發(fā)育地段Cu品位更高(圖5)。

(a)、(b) 碎裂巖帶; (c) 強(qiáng)硅化石英二長斑巖, 在石英脈中發(fā)育黃銅礦、輝鉬礦; (d) 鉀化石英二長斑巖; (e) 綠簾石化二長斑巖中發(fā)育黃銅礦、輝鉬礦; (f) 石英脈中發(fā)育團(tuán)斑狀綠泥石; (g) 鉀硅化石英二長斑巖中發(fā)育兩期石英脈; (h) 鉀硅化石英二長斑巖中發(fā)育石英?綠簾石脈; (i) 綠簾石化二長斑巖中發(fā)育石英?輝鉬礦?黃銅礦?黃鐵礦脈; (j) 星點(diǎn)狀黃銅礦; (k) 輝鉬礦切穿黃銅礦; (l) 磁黃鐵礦切穿黃銅礦; (m)鏡下絹云母; (n) 鏡下綠簾石; (o) 鏡下綠泥石。礦物代號: Cp. 黃銅礦; Mol. 輝鉬礦; Py. 黃鐵礦; Po. 磁黃鐵礦; Ser. 絹云母; Ep. 綠簾石; Chl. 綠泥石。

圖4 8線構(gòu)造?蝕變分帶圖

圖5 蝕變分帶與構(gòu)造、礦化關(guān)系對應(yīng)圖

斑巖型礦床具有獨(dú)特的熱液蝕變分帶特征, 是重要的找礦標(biāo)志, 因此開展圍巖蝕變和蝕變分帶特征研究, 是斑巖型礦床找礦勘查的必要環(huán)節(jié)。本次在對8線剖面開展構(gòu)造?蝕變?礦化填圖的基礎(chǔ)上, 應(yīng)用PIMA進(jìn)行蝕變礦物的鑒定, 修正原先劃分的蝕變分帶(另文發(fā)表)。8線剖面的蝕變主要為硅化、鉀化、綠簾石化、綠泥石化、絹云母化、泥化。其中, 硅化表現(xiàn)為發(fā)育大量的石英脈或巖石整體堅(jiān)硬(圖3c、f); 鉀化表現(xiàn)為鉀長石脈、鉀長石蝕變暈和彌散狀鉀長石(圖3d、h); 綠簾石化和綠泥石化中綠簾石、綠泥石呈網(wǎng)脈或獨(dú)立的細(xì)脈產(chǎn)出(圖3e、h), 在綠簾石、綠泥石脈的斷口處, 可見黃銅礦呈稀疏浸染狀產(chǎn)出; 絹云母化表現(xiàn)為長石類、黑云母類及角閃石等斑晶礦物選擇性蝕變, 形成彌散狀絹云母; 泥化在近地表和碎裂巖帶中發(fā)育, 表現(xiàn)為高嶺土等黏土礦物的富集。通過鉆孔中蝕變礦物的分帶組合特征, 結(jié)合PIMA以及鏡下對蝕變礦物的鑒定(圖3m、n、o), 圈出鉀硅酸巖化帶、黃鐵絹英巖化帶及青磐巖化帶3種蝕變分帶(圖4)。其中青磐巖化帶的分布面積最廣; 鉀硅酸巖化帶主要集中分布在中深部, 且蝕變分帶的長軸方向與FⅡ-1與FⅡ-2斷裂產(chǎn)狀一致; 黃鐵絹英巖化帶在該剖面上發(fā)育范圍較小。前人對普朗銅礦床的蝕變控礦模型開展研究(范玉華和李文昌, 2006; Li et al., 2011; 李文昌和劉學(xué)龍, 2015; Cao et al., 2019), 認(rèn)為其與典型的斑巖型銅礦床的同心圓狀蝕變分帶并無區(qū)別, 由內(nèi)向外可劃分出: 鉀硅化帶?→絹英巖化帶→青磐巖化帶→角巖化帶。在絕大多數(shù)斑巖型銅礦中, 青磐巖化帶與中心的鉀硅酸巖化帶相鄰, 銅礦化主要集中在鉀硅酸巖化帶中(范玉華和李文昌, 2006; 陳建航, 2021), 而在青磐巖化帶中礦化較弱。然而, 通過對普朗銅礦區(qū)8線剖面進(jìn)行系統(tǒng)的蝕變填圖發(fā)現(xiàn), 礦區(qū)內(nèi)青磐巖化帶分布范圍較大, 且礦化不僅集中在鉀硅酸巖化帶中, 還大量的發(fā)育在青磐巖化帶中, 在青磐巖化帶與鉀硅酸巖化帶疊加或過渡帶礦化尤為發(fā)育(圖5)。Cao et al. (2019)對此現(xiàn)象做出解釋, 認(rèn)為在普朗銅礦床附近存在另一個(gè)斑巖型銅礦床, 其流體使早期與鉀硅酸巖化帶蝕變有關(guān)的銅成礦作用發(fā)生再活化。在8線剖面上, 主要發(fā)育黃銅礦、輝鉬礦、黃鐵礦以及少量的磁黃鐵礦(圖3j、k、l), 礦化主要以石英?黃銅礦±綠簾石脈或石英?輝鉬礦±黃銅礦±黃鐵礦脈的形式產(chǎn)出(圖3g、h、i), 局部可見黃銅礦呈浸染狀產(chǎn)出。其中, 輝鉬礦主要與石英呈細(xì)脈狀產(chǎn)出, 局部可見輝鉬礦穿插黃銅礦(圖3k), 表明了輝鉬礦出現(xiàn)晚于黃銅礦。

8線剖面鉆孔主要揭露到的巖石以石英二長斑巖為主, 局部可見石英閃長玢巖, 礦化主要發(fā)育于石英二長斑巖中。在3670 m標(biāo)高以上僅揭露FⅠ碎裂巖帶, 碎裂巖不發(fā)育, 脈體多為石英?綠簾石?黑云母細(xì)脈, 黃銅礦化、輝鉬礦化主要呈細(xì)脈狀產(chǎn)出, 蝕變分帶以青磐巖化帶為主; 3670 m標(biāo)高以下發(fā)育FⅡ-1、FⅡ-2兩條斷裂(碎裂巖帶), 鉆孔中的碎裂巖發(fā)育, 脈體類型較多, 礦化主要以石英?黃銅礦?綠簾石脈或石英?輝鉬礦±黃銅礦脈的形式產(chǎn)出, 局部可見黃銅礦呈浸染狀產(chǎn)出, 蝕變以青磐巖化和鉀硅酸巖化為主。深部鉆孔碎裂巖和脈體的發(fā)育程度、鉀硅酸巖化帶的分布面積、礦化程度遠(yuǎn)高于淺部鉆孔, 且深部鉀硅酸巖化帶的長軸方向與FⅡ-1、FⅡ-2兩條斷裂(碎裂巖帶)傾向延伸方向一致, 反映了脈體、蝕變、礦化的發(fā)育程度與FⅡ-1、FⅡ-2密切相關(guān)。

3 構(gòu)造(蝕變巖)地球化學(xué)特征

3.1 樣品采集與分析

通過對8線剖面地表→深部代表性鉆孔進(jìn)行1∶1000構(gòu)造?蝕變?礦化編錄, 采集與成礦關(guān)系密切的碎裂巖樣品, 碎裂巖不發(fā)育地段選擇蝕變巖樣品進(jìn)行代替。共采集分析構(gòu)造(蝕變巖)樣品106件, 每件樣品1～2 kg, 樣品全部研磨至200目, 縮分成測試樣品, 送廣州澳實(shí)分析測試中心分別采用M61-MS81和P61-XRF26Fs方法測定微量元素和主量元素。測試樣品增加5%的密碼樣, 經(jīng)檢驗(yàn)測試數(shù)據(jù)質(zhì)量符合要求。詳細(xì)采樣及測試方法見韓潤生(2006)、王雷等(2010)。

3.2 構(gòu)造(蝕變巖)元素組合分析

為研究普朗銅礦床成礦元素間的親緣性, 在符合統(tǒng)計(jì)學(xué)前提下, 運(yùn)用聚類分析和因子分析方法, 對8線剖面106件構(gòu)造(蝕變巖)樣品測試數(shù)據(jù)進(jìn)行元素組合分析, 以期找出數(shù)目較少, 彼此獨(dú)立的新的基本變量, 用以繪制構(gòu)造(蝕變巖)地球化學(xué)異常圖, 總結(jié)異常特征, 優(yōu)選重點(diǎn)找礦靶區(qū), 進(jìn)行定位找礦預(yù)測。

3.2.1 聚類分析

選擇測試數(shù)據(jù)中常用對數(shù)符合正態(tài)分布(圖6)且與成礦關(guān)系密切的28個(gè)元素進(jìn)行聚類分析, 揭示成礦元素的共生組合關(guān)系, 按照完全距離系數(shù)連接及1-PearsonR相關(guān)系數(shù), 得到R型聚類分析譜系圖(圖7), 在距離系數(shù)為0.42時(shí), 分為四組元素組合: 第一組: Ag、Cu、Au、In、Se、S、Co、Fe、Zn、K、Ba;第二組: P、Sc、V、Cr、Sn、Ti、Tl、Rb; 第三組: Be、Nb、Ta、Th、U、Mo、Re; 第四組: Ca、Sr。結(jié)合礦床地質(zhì)特征, 第一組代表Cu-Au礦化元素組合; 第二組代表巖體元素組合; 第三組代表Mo-Re礦化元素組合; 第四組代表鉀硅酸巖化帶遷出元素組合。其中第一、第二組在距離系數(shù)為0.42時(shí)聚為一類, 第一、第二、第三組在距離系數(shù)為0.45時(shí)聚為一類, 指示了巖體與礦化元素的成礦專屬性。

圖6 普朗銅礦不同元素的分布型式

圖7 普朗銅礦8線剖面R型聚類分析譜系圖

3.2.2 因子分析

在聚類分析基礎(chǔ)上, 選擇與成礦關(guān)系密切的28個(gè)元素測試數(shù)據(jù)和LREE、HREE常用對數(shù)值進(jìn)行R型因子分析, 按照累計(jì)方差貢獻(xiàn)值達(dá)到70%取因子個(gè)數(shù), 選擇表1每列荷載大于0.5的元素作為關(guān)聯(lián)成員, 從而得到4個(gè)主因子:

表1 普朗銅礦8線剖面R型因子分析方差極大旋轉(zhuǎn)載荷矩陣

1: Ag、Cu、Au、In、Se、S、Co、Fe、Zn、K、Ba、LREE、HREE;

2: P、Sc、V、Cr、Sn、Ti、Tl、HREE;

3: Rb、Be、Nb、Ta、Th、U、Mo、Re、LREE;

4: Cu、Au、Se、?Ca、?Sr、Mo。

結(jié)合該剖面的實(shí)際地質(zhì)情況以及因子分析結(jié)果, 區(qū)內(nèi)存在三組礦化元素組合, 其中1為Cu-Au礦化元素組合, 與鉀硅酸巖化帶大量遷入元素K、Ba呈正相關(guān);2代表巖體元素組合;3為Mo-Re礦化元素組合;4為Cu-Au-Mo礦化元素組合, 與鉀硅酸巖化帶遷出元素Ca、Sr呈負(fù)相關(guān)(陳建航, 2021), 表明礦化與鉀硅酸巖化蝕變帶密切相關(guān)。在四個(gè)主因子中出現(xiàn)多組礦化元素組合, 結(jié)合礦區(qū)地質(zhì)特征, 反映礦區(qū)可能存在多期(階段)銅、鉬疊加成礦特征。

3.3 構(gòu)造(蝕變巖)地球化學(xué)異常特征

普朗銅礦床賦礦斑(玢)巖產(chǎn)于NNW向、NEE向兩組斷裂的交匯部位。受斷裂構(gòu)造長期活動(dòng)與巖漿多期次侵位的影響, 斑(玢)巖體中節(jié)理(裂隙)發(fā)育(吳練榮等, 2021), 這些裂隙系統(tǒng)為礦液的運(yùn)移、擴(kuò)散和沉淀提供了良好的導(dǎo)礦和容礦空間。李文昌等(2015)通過研究認(rèn)為巖體內(nèi)裂隙構(gòu)造越發(fā)育, 銅多金屬礦化也越富集。8線剖面鉆孔構(gòu)造?蝕變?礦化編錄和測試結(jié)果(圖5)也反映了該特征。根據(jù)各礦化因子得分值, 本文利用Mapgis軟件繪制普朗銅礦8線剖面因子得分異常圖(圖8), 結(jié)合該剖面地質(zhì)特征, 分析其地球化學(xué)場的空間變化規(guī)律。三組礦化因子的異常特征如下:

(a) F1(Cu-Au礦化)因子異常圖; (b) F3(Mo-Re礦化)因子異常圖; (c) F4(Cu-Au-Mo礦化)因子異常圖。

1因子為Ag、Cu、Au、In、Se、S、Co、Fe、Zn、K、Ba、LREE、HREE元素, 代表Cu-Au礦化元素組合, 可圈定出三個(gè)異常區(qū)(A1～A3;圖8a)。Cu-Au礦化因子異常區(qū)A1、A2與8線剖面淺部已揭露礦體一致, A3異常區(qū)位于該剖面中深部東側(cè), 長軸方向傾向NEE, 異常未封閉, 預(yù)示剖面深部東側(cè)具有較好的銅成礦前景。3因子為Rb、Be、Nb、Ta、Th、U、Mo、Re、LREE, 代表Mo-Re礦化元素組合, 可圈定出兩個(gè)異常區(qū)(C1～C2; 圖8b), Mo-Re礦化異常區(qū)C1與8線剖面淺部已揭露礦體一致。C2異常區(qū)位于該剖面中部東側(cè), 長軸傾向NEE, 異常未封閉, 表明Mo-Re礦化多集中在剖面中部。4因子為Cu、Au、Se、Ca、Sr、Mo元素, 代表Cu-Au-Mo礦化元素組合, 可圈定三個(gè)異常區(qū)(D1～D3; 圖8c)。Cu-Au-Mo礦化異常區(qū)D1與8線剖面淺部已揭露礦體較吻合。Cu-Au-Mo礦化因子異常區(qū)D2、D3依次位于該剖面中、深部(3700 m標(biāo)高以下), 規(guī)模大, 高值區(qū)域主要集中在剖面東側(cè), 長軸傾向NEE, 未閉合。三個(gè)異常區(qū)長軸方向的傾向與Ⅱ-1、Ⅱ-2的傾向一致, 且三個(gè)礦化因子異常高值區(qū)均位于Ⅱ-1、Ⅱ-2附近。

(1) 異常分布特征指示礦化富集中心, 可預(yù)測找礦靶區(qū)

1(Cu-Au礦化)因子異常區(qū)A1、A2,3(Mo-Re礦化)因子異常區(qū)C1,4(Cu-Au-Mo礦化)因子異常區(qū)D1與8線剖面淺部已揭露銅、鉬礦(化)體范圍一致, 表明成礦元素組合異常是礦(化)體原生暈的集中反映, 礦化異常強(qiáng)弱和分布范圍可代表礦化強(qiáng)度和成礦規(guī)模。三組礦化因子異常在深部異常分布范圍和異常強(qiáng)度指示該剖面中深部東側(cè)具有較好找礦潛力, 可根據(jù)異常特征圈定有利找礦地段。

(2) 深部三組礦化因子異常重疊區(qū)可作為重點(diǎn)找礦靶區(qū)

在構(gòu)造(蝕變巖)地球化學(xué)因子異常中, 多元素組合異常重疊和相鄰區(qū)是主要的成礦地段,1(Cu-Au礦化)因子異常區(qū)A3,3(Mo-Re礦化)因子異常區(qū)C2,4(Cu-Au-Mo礦化)因子異常區(qū)D2、D3在深部具有很好的重疊性, 具有由深→淺部1(Cu-Au礦化)→4(Cu-Au-Mo礦化)→F3(Mo-Re礦化)因子異常依次產(chǎn)出的特點(diǎn), 表明了普朗銅礦床在剖面上Cu-Au-Mo礦化具差異富集現(xiàn)象。結(jié)合前人研究成果, 普朗礦區(qū)礦化時(shí)限較長(曾普勝等, 2004; 王守旭等, 2008; 李萬倫, 2011; 石洪召等, 2018), 指示該區(qū)礦化具有脈動(dòng)式多中心疊加的特點(diǎn), 礦區(qū)深邊部構(gòu)造?裂隙較為發(fā)育, 蝕變多出現(xiàn)鉀化和青磐巖化疊加, 疊加部位形成了高品位斑巖型銅礦體, 以上特征為揭示普朗銅礦床疊加成礦規(guī)律提供元素分布依據(jù)。A3和D3、C2和D2異常區(qū)的高值區(qū)域在深部傾向均為NEE, 向深部延伸未閉合, 指示了在該剖面深部NEE傾向上具有較好的找礦潛力, 結(jié)合剖面地質(zhì)特征, 東側(cè)邊界為角巖, 異常未閉合范圍推測為角巖下部巖體, 預(yù)示具有較好找礦前景。

(3) 異?？臻g分布特征受巖石碎裂程度、蝕變分帶控制明顯, 異常和蝕變分帶的長軸方向反映成礦流體流向

剖面上三組礦化因子異常長軸方向(圖8)與圈定的多個(gè)鉀化蝕變帶長軸方向(圖4)一致; 同時(shí)三組礦化因子異常中心與多個(gè)鉀化蝕變中心具有較好對應(yīng)性。構(gòu)造?蝕變?礦化編錄特征(圖5)表明, 礦化富集部位多存在鉀化、青磐巖化疊加現(xiàn)象。以上特征均反映礦區(qū)存在多期(階段)成礦的疊加, 三組異常長軸傾向方向反映在剖面上蝕變分帶和元素分帶規(guī)律相一致, 剖面異常和蝕變分帶的長軸方向均與Ⅱ-1、Ⅱ-2斷裂傾向方向相同(圖4、8), 反映成礦流體在剖面上運(yùn)移方向?yàn)楸睎|東深部向南西西淺部運(yùn)移。

各礦化組合因子異常區(qū)分布與剖面上碎裂巖的分布(圖4、8)存在一定聯(lián)系, Cu-Au礦化異常、Mo-Re礦化異常分布與鉀化蝕變、鉀化與青磐巖化過渡帶高度吻合, 異常長軸方向和蝕變帶長軸方向指示礦化在剖面上向深部NEE方向延伸, 結(jié)合礦區(qū)玢(斑)巖空間展布特征(走向NNW, 傾向NEE), 預(yù)示淺部銅鉬礦(化)體在深部NEE方向具有一定的找礦潛力。

4 深部找礦預(yù)測

4.1 找礦預(yù)測標(biāo)志

(1) 蝕變標(biāo)志: 石英二長斑巖及其中分布的鉀化帶、青磐巖化帶, 二者疊加部位是富礦體分布區(qū);

(2) 構(gòu)造(蝕變巖)地球化學(xué)異常標(biāo)志:1、3、4因子異常分布區(qū), 單個(gè)異常高值區(qū)和多個(gè)異常重疊區(qū)是重點(diǎn)找礦靶區(qū);

(3) 構(gòu)造?蝕變?異常綜合標(biāo)志: 石英二長斑巖中巖石碎裂部位(Ⅱ-1、Ⅱ-2), 多控制了青磐巖化和鉀化帶的展布情況, 碎裂巖帶向深部延伸處,1、3、4因子異常長軸向深部延伸處可作為有利找礦地段。

4.2 找礦預(yù)測

(1) 根據(jù)地質(zhì)找礦標(biāo)志(鉀化、青磐巖化帶特征), 8線剖面中深部向NEE方向是有利成礦地段, 結(jié)合普朗銅礦區(qū)首采區(qū)主礦體產(chǎn)狀特征(走向NNW, 傾向NEE), 普朗銅礦床5-16線中深部礦體向NEE方向延伸處均具有較好找礦前景。

(2) 根據(jù)構(gòu)造標(biāo)志和8線構(gòu)造(蝕變巖)地球化學(xué)異常分布特征, 反映8線剖面北東東側(cè)中深部具有較好找礦潛力。

(3)1、3、4異常由深→中深部, 具有(Cu-Au)→ (Cu-Au-Mo)→(Mo-Re)元素組合的分帶規(guī)律, 反映了成礦流體流向和多期(階段)疊加特征, 為深部找礦預(yù)測提供重要依據(jù)。

綜合研究認(rèn)為普朗銅礦區(qū)首采區(qū)主礦體(8線)沿著傾向方向北東東側(cè)分別在中、深部具有較好找銅?金、鉬礦體的潛力, 結(jié)合主礦體產(chǎn)狀特征, 可考慮在構(gòu)造?蝕變?礦化綜合編錄基礎(chǔ)上, 對8線以北、以南適當(dāng)勘探線開展驗(yàn)證工作, 可逐步由各剖面南西西淺部向北東東深部進(jìn)行驗(yàn)證。

4.3 預(yù)測效果

根據(jù)地質(zhì)找礦標(biāo)志和構(gòu)造(蝕變巖)地球化學(xué)異常標(biāo)志, 開展找礦預(yù)測, 分別對8線剖面北東東側(cè)中深部、8線以北(12線)、8線以南(5線)中深部開展鉆孔工程驗(yàn)證(圖9)。其中8線施工ZK08K4孔(1200.39 m), 揭露工業(yè)礦體約700 m, Cu平均品位約0.41%, 其中約150 m礦體伴生Mo平均品位0.06%; 12線施工ZK12K5孔(1000.18 m), 揭露工業(yè)礦體約650 m, Cu平均品位約0.66%, 其中約250 m礦體伴生Mo平均品位約0.07%; 5線施工ZK05K3孔(825.07 m), 揭露工業(yè)礦體約600 m, 礦體中Cu平均品位約0.83%, 其中120 m礦體伴生Mo平均品位約0.11%?？辈榻Y(jié)果表明構(gòu)造(蝕變巖)地球化學(xué)技術(shù)方法在斑巖銅礦深邊部找礦預(yù)測方面具有一定找礦效果, 普朗銅礦中深部(3600～2700 m)仍具有較大找礦空間。

5 結(jié) 論

(1) 對普朗銅礦區(qū)8線剖面礦體分布區(qū)構(gòu)造(蝕變巖)地球化學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類分析和因子分析, 得到三組礦化元素組合:1為Cu-Au礦化元素組合,3為Mo-Re礦化元素組合,4為Cu-Au-Mo礦化元素組合, 同時(shí)出現(xiàn)了兩組Cu-Au礦化和兩組Mo礦化元素組合, 指示了該區(qū)存在多期(階段)疊加的特點(diǎn)。

(2) 綜合構(gòu)造?蝕變?構(gòu)造(蝕變巖)地球化學(xué)異常推測的找礦靶區(qū)和有利找礦地段, 被資源勘查證實(shí)是可行的, 為構(gòu)造(蝕變巖)地球化學(xué)服務(wù)深邊部找礦提供了新思路和范例。

致謝:野外工作過程中得到了云南迪慶有色金屬有限責(zé)任公司和中銅礦產(chǎn)資源有限公司工作人員的大力支持; 中南大學(xué)李歡教授和中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所張長青研究員兩位審稿專家對論文提出了寶貴的修改意見和建議, 在此表示衷心的感謝。

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Geochemical Characteristics of Tectonic (Altered Rock) in the Initial Mining Areaand Prospecting Prediction of Yunnan Pulang Porphyry Copper Deposit

ZHU Zhendong1, LI Zhengzhang2, LI Zhipeng3, YANG Fan2, REN Tao1, GUAN Shenjin1, WANG Lei1*, WU Lianrong3*

(1. Faculty of Land Resources Engineering, Kunming University of Science and Technology, Kunming 650093, Yunnan, China; 2. China Copper Mining Resources Co. Ltd., Kunming 650051, Yunnan, China; 3. Diqing Nonferrous Metals Co. Ltd., Shangri-La 674400, Yunnan, China)

As the most significant porphyry Cu-Au-Mo deposit in the Geza island arc, the occurrence of the main orebody of the Pulang porphyry copper deposit is closely related to the composite porphyry intrusion, the intensity of structural fracture development, and the potassic and propylitic alteration surrounding the magmatic intrusion. These features provide the basis for an effective application of tectonic geochemical exploration techniques. Based on the tectonic, alteration, and mineralization logging of the Line 8 section in the initial mining area, the tectonic (alteration) geochemical characteristics of the Pulang porphyry copper deposit were investigated. Through R-type cluster analysis and factor analysis, combined with the geological characteristics of the deposit, three ore metal element assemblages were determined, namely1(Ag, Cu, Au、In, Se、S, Co, Fe, Zn, K, Ba, LREE, HREE) copper-gold ore metal element assemblages,3(Rb, Be, Nb, Ta, Th, U, Mo, Re, LREE) molybdenum-rhenium ore metal element assemblages, and4(Cu, Au, Se, Mo, -Ca, -Sr) copper-gold-molybdenum ore metal element assemblages. The tectonic (alteration) geochemical anomalies indicate that, (1) The1,3, and4sub-surface anomalies are generally consistent with the proven orebodies. Unconfined anomalies at depth indicate that the section has promising potential and can be considered as a preferred target; (2) The superimposition of copper-gold and copper-molybdenum mineralization anomalies indicates the possibility of superimposed mineralization; (3) Based on the anomalous features and spatial pattern, combined with the occurrence of the main ore body and alteration zonation, it is suggested that the ore-forming fluids were transported from SSE→ NNW horizontally and NEE(deep)→SWW (shallow) vertically. The results of this study were validated in the target areas of the Line 5, Line 8 and Line 12, and achieved good results in prospecting. In summary, the inferred mineralization targets and potential mineralized sections based on the integrated tectonic (alteration) geochemical anomalies have been proven to be practical. It provides a new idea and example for application of tectonic (alteration) geochemistry in the deep and marginal area prospecting.

Pulang porphyry copper deposit; mineralization prediction; tectono-geochemistry; porphyry deposit; northwestern Yunnan

10.16539/j.ddgzyckx.2023.05.005

2023-03-06;

2023-05-31

校企合作項(xiàng)目(HZ2021F0427)、云南省興滇英才支持計(jì)劃“青年人才”專項(xiàng)和云南省重大科技專項(xiàng)(202202AG050014)聯(lián)合資助。

朱振東(1997–), 男, 碩士研究生, 礦物學(xué)、巖石學(xué)、礦床學(xué)專業(yè)。E-mail: 1553302372@qq.com

王雷(1983–), 男, 教授, 從事礦床學(xué)與找礦預(yù)測研究。E-mail: kust_wanglei@kust.edu.cn

吳練榮(1972–), 男, 正高級工程師, 從事資源勘查及礦山地質(zhì)管理工作。E-mail: 490434378@qq.com

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1001-1552(2023)05-1002-016