再谈矿山深部及外围找矿新发现及意义
姚磊1,2，吕志成1,2＊，陈辉1,2，张明超1
1 中国地质调查局发展研究中心
2 国土资源部矿产勘查技术指导中心
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矿山深部及外围成矿地质条件好，已成为我国未来矿产资源勘查的重要方向，近年来，已取得了一系列找矿重要成果。本文选择6例深部及外围找矿取得重要突破的矿山，介绍其深部勘查的新发现及其对深部矿产资源勘查的启示意义。这些新发现和成果不仅深化了对已有矿床成矿规律和矿床成因的认识，还推动了科学研究“向深部进军”，为我国矿产资源勘查提供了深部找矿重要方向。本文案例分别位于内蒙、四川、西藏、广东、吉林和江西等6个省区，涉及班岩型锡多金属矿和钼多金属矿、海相火山岩型铜矿、岩浆岩型铬铁矿、蚀变岩型金矿和火山岩型铀矿等多种矿床类型，研究成果对指导全国找矿具有重要意义。维拉斯托锡多金属矿床位于大兴安岭南段，曾作为大型铜锌银多金属矿床进行开发和找矿工作。2013年，地质人员在勘查过程中发现矿区及外围的黑云斜长片麻岩中发育有含锡石英脉，进而推测深部可能存在隐伏矿体。通过钻探验证，深部发现石英脉型锡钨锌铜钼矿体、隐爆角砾岩型锡铜锌矿体和浸染状锡锌铷铌钽矿体（图1）。其中，隐爆角砾岩型矿体位于岩体顶部外接触带，呈筒状，角砾成分主要为黑云斜长片麻岩（图2A），胶结物以石英、黑钨矿和锡石为主；石英脉型矿体赋存于下古生界锡林郭勒杂岩和石炭纪石英闪长岩中，总体倾向北东，矿物组合为石英、锡石、闪锌矿和黑云母等（图2b）；浸染状锡锌铷铌钽矿体赋存于云英岩化和天河石化的岩体顶部（图2C），矿物组合主要为锡石、闪锌矿和黑钨矿等。截止目前，已初步查明矿体30余条，其中，1号矿体为主矿体，长大于700m、宽大于300m，倾向115°～120°，倾角40°～45°，向南侧伏，总体呈舒缓波状，矿体厚度（视厚）1～10.30M，平均5.15M，Sn品位为0.20％～17.53％，平均为0.89％。目前估算（333及以上）锡金属量93127吨，钨金属量15800吨，锌金属量32540吨，铜金属量9175吨。锡资源储量已达大型规模，实现了大兴安岭南段锡矿找矿的重大突破。
图1 内蒙古维拉斯托锡多金属矿I 15勘探线剖面图
大兴安岭南段是我国重要的铅锌、银、铜、锡多金属成矿带。按照成矿物质来源和矿床组合，区内划分出三个成矿带，其中林西—甘珠尔庙一带以锡多金属成矿作用为主，而锡林浩特—霍林郭勒地区则以银铅锌成矿作用为主。因此，长期以来，大兴安岭南段的锡矿找矿工作一直都以林西—甘珠尔庙地区为重点，但多年来始终没有取得较大的突破。维拉斯托矿床位于以银铅锌成矿作用为主的锡林浩特—霍林郭勒地区，其与拜仁达坝矿床一起曾作为大型银铅锌矿床开展找矿勘查和科学研究工作。然而，此次维拉斯托矿床深部锡多金属矿体的发现，显示出传统的银铅锌成矿区巨大的锡矿找矿潜力。最近，Liu et al、祝新友等和Wang et al研究认为，维拉斯托矿床的银铅锌矿体和锡矿体是同一成矿系统的产物，并指出浅部为热液型脉状铅锌银矿，深部则可能存在岩浆热液型锡（钨）多金属矿。因此，维拉斯托矿床深部锡多金属矿的发现不仅改变了人们以往对大兴安岭南段锡、银、铅锌成矿规律的认识，而且将势必影响该地区今后的锡矿找矿勘查思路，意义重大。
图2 维拉斯托矿床典型岩、矿石照片
（a）隐爆角砾岩；（b）含锡石、闪锌矿的石英脉；（c）含锡石、闪锌矿的天河石化岩体
四川拉拉铜矿田位于扬子准地台康滇地轴中段，属东西走向的金沙江断裂褶皱带与川滇攀西大裂谷南北向构造带的交接复合部位。拉拉铜矿是我国西南重要的大型铜矿，也是四川省最大铜矿生产基地。矿田内金属矿产以铜为主，次为铁、镍，伴生金属有银、金、钴、钼、铂、钯等。2012年以前，经勘查的主要矿床（点）42个，其中大型矿床1个（落凼铜矿）、中型矿床4个（石龙铁铜矿、兴隆铁镍矿、黑箐铜矿、老羊汗淌沟铜矿），其余为小型矿床和矿点，已累计探明铜资源量130万吨，铁资源量2600万吨，镍资源量5万吨。2012-2014年，老矿山接替资源勘查项目在拉拉落凼铜矿南部红泥坡矿区勘查取得了重大突破，新增333＋334铜资源量63.22万吨，实现重大找矿突破。拉拉地区铜矿矿体赋存于古元古界河口群火山沉积岩系中，具有明显的层控特征。但与以往拉拉地区铜矿均赋存在河口群中部火山沉积旋回落凼组地层中不同的是，本次发现的红泥坡铜矿体主要赋存在河口群上部火山沉积旋回长冲岩组上段（图3），其主矿体东西最大延伸1950M，南北延伸2100M；矿体厚1.07～36.88M，平均10.37M；CU品位0.33％～3.52％，平均1.36％。红泥坡铜矿矿石矿物有磁铁矿、黄铜矿、黄铁矿、斑铜矿、辉钼矿、磁黄铁矿等；脉石矿物有钠长石、白云母、黑云母、钾长石、石英、铁白云石等。与典型的拉拉铜矿条带状矿石构造不同的是，红泥坡铜矿矿石构造以脉状、网脉状、角砾状为主（图4）。
图3 四川拉拉铜矿田红泥坡矿床P-3号剖面示意图
图4 拉拉铜矿田落凼矿床和红泥坡矿床典型矿石照片
（a）（b）落凼矿床典型条带状矿石；（c）红泥坡矿床典型脉状矿石；（d）红泥坡矿床典型角砾状矿石
红泥坡铜矿重大的找矿突破打开了拉拉地区广阔的找矿空间，新赋矿层位的发现明确了本地区下一步的找矿方向，并增强了矿山企业“拉拉外围找拉拉”的找矿信心，为川滇有色金属成矿带开展“拉拉式”铜矿找矿提供了可借鉴的成功经验。同时，拉拉铜矿田是我国重要的铜矿集区，一直以来是研究的热点地区，众多学者对其进行了详细的研究并取得了丰富的成果。然而，由于矿床的复杂性，拉拉矿田的成因仍存在争议，目前主要的观点为两类：①一些学者根据其赋存于河口群落凼组海相火山岩中，矿体呈层状、似层状产出，矿石主要为块状、条带状构造，结合部分硫铅同位素数据显示成矿物质来自于河口群地层，据此认为矿床属于火山成因块状硫化物矿床（VMS），并认为成矿年龄与成岩年龄一致为1600～1700Ma，但拉拉铜矿目前较为可靠的辉钼矿RE-OS定年数据显示其可能的成矿年龄为1086 Ma，并且拉拉铜矿矿化元素仅有Cu和Fe，而无Pb或Zn，这些证据均显示其可能的VMS矿床成因证据仍显不足。②也有学者认为其特征很类似IOCG矿床，其发育很强的钠长石化，出现大量的贫TI磁铁矿，并富集CO，AU，P，F，REE等，而贫Pb和Zn；C-H-O-S同位素数据显示其岩浆热液来源，有部分成矿物质来自于地层；且根据辉钼矿的Re-Os同位素年龄得到其成矿年龄为1086MA，并与当时板内拉张环境密切相关。但与典型的IOCG相对比，落凼铜矿缺乏大范围分布的角砾状矿石，并且受断裂控制不明显，所以其可能的IOCG矿床成因也存在争议。红泥坡铜矿的发现及其揭示的矿床地质信息，为研究者研究拉拉铜矿田的成因机制提供了绝佳的契机，通过对其系统的解剖，有望最终确定拉拉铜矿田的矿床成因并建立找矿预测地质模型，进一步指明区域找矿方向。西藏罗布莎铬铁矿床是目前国内规模最大、研究和勘探程度相对最高的铬铁矿床，但经多年开采，矿山保有资源储量严重不足。自2006年以来，通过开展矿区含矿构造岩相带与矿体空间分布规律研究，同时配合重磁电综合解释，在矿床深部发现厚大隐伏矿体，实现我国铬铁矿找矿的重大突破。钻探资料显示，钻孔ZKWT02在孔深286.30～341.10M处见累计视厚度达46.28M的4层矿体（图5），Cr2O3含量50％以上；钻孔ZK西2004于孔深334.50～426.90M处见4层矿，累计视厚度46.1M，Cr2O3含量约50％，发现的Cr-80单矿体资源量达115万吨，成为目前国内发现单体规模最大的铬铁矿矿体。此外，通过“千米钻”深孔ZK东04的实施，在孔深679.50M处见蚀变破碎带中的浸染状铬铁矿，验证了深部有规模较大的中央含矿构造岩相带的存在，并向南倾斜。
图5 罗布莎铬铁矿Lscr-2矿体剖面示意图
φ11．纯橄岩；φ12．斜辉橄榄岩；Lscr-2．铬铁矿体编号
通过深部找矿工作的实施和深部厚大铬铁矿体的发现，对该矿床的成矿规律和成矿模型取得了一系列新的认识，打开了找矿空间。①进一步验证了中央含矿构造岩相带对于深部铬铁矿体的控制意义，查明了豆荚状铬铁矿体主要赋存于罗布莎超基性岩体中北部的斜辉橄岩岩相带中，浸染状铬铁矿体赋存于岩体北部纯橄榄岩岩相带中；②提出豆荚状铬铁矿形成的多阶段成因模式；③矿体表现出成带分布、成群出现、分段集中的特点，与层状铬铁矿的形成机制完全不同，可能是含铬铁矿残浆受构造作用强力侵位的结果；④建立了以西藏罗布莎铬铁矿为典型的“板块踫撞蛇绿混杂岩带超镁铁质岩岩相构造带控矿的找矿预测地质模型”。总之，深部找矿工作的开展为罗布莎铬铁矿以及国内同类型铬铁矿床下一步找矿勘查工作提供了新的思路，使资源枯竭的老矿山焕发生机。大宝山铁铜钼多金属矿床是一座以铁、铜、铅、锌、硫、钼为主的大型矿床。广东省地质局705地质大队曾于1958-1961年完成普查—勘探工作，并提交了相当于122b的铜多金属储量79.96万吨（品位0.86％），铅金属储量31.36万吨（品位1.77％），锌金属储量84.97万吨（品位4.44％），铁矿石储量8034万吨（品位49.69％），以及钼金属资源量（2M11，包括外围）2.26万吨。大宝山矿床经过半个多世纪开采，资源几尽枯竭，属严重危机矿山。经全国危机矿山接替资源找矿（2006-2009年）和老矿山接替资源找矿（2014年）两轮找矿勘查工作，在大宝山矿区深部分别探获了一处大型规模的斑岩型钼矿体和一处厚大的斑岩型（?）铜硫矿体，取得了重大找矿突破。其中，斑岩型钼矿体主要呈似层状、透镜状，产于花岗闪长斑岩和次英安斑岩中，受岩体和构造联合控制。矿体围岩蚀变分带明显，从浅部至深部分别为粘土化带→青磐岩化带→绢英岩化带→钾化带（图6），显示出典型的斑岩型成矿特点。斑岩型（?）铜硫矿体主要赋存于泥盆系棋梓桥组灰岩、粉砂岩和次英安斑岩中（图7），矿石类型以黄铁矿型铜矿石、磁黄铁矿型铜矿石和黄铁矿型硫矿石为主。由此，大宝山铁铜钼多金属矿床的矿体空间分布可分为深部的花岗斑岩型钼（钨）、铜硫矿、矽卡岩型钼（钨）矿、浅部的脉状、似层状铜铅锌矿以及远端的菱铁矿。
图6 大宝山矿床37线剖面图
1．第四系残坡积层；2．金鸡组上段砂岩页岩；3．燕山三期花岗闪长斑岩；4．燕山一期次英安斑岩；5．矽卡岩；6．实测与推测地质界线；7．实测、推测断层及编号；8．氧化带与原生矿带界线；9．蚀变带分界线；10．铁帽；11．工业钼矿石；12．低品位钼矿石；13．钨钼共生矿石（Mｏ≥0．06％；ＷＯ3≥0．12％）；14．施工钻孔及编号
图7 广东大宝山矿床71勘探线剖面图
关于大宝山铁铜钼多金属矿床的成因主要有三种观点，即与岩浆期后热液有关、与海相或陆相火山热液有关以及与沉积改造作用有关。大宝山深部斑岩型钼矿体和铜硫矿体的发现进一步改变了以往对该矿床成因的认识，为下一步找矿工作提供了重要线索和依据。祝新友等研究认为，大宝山矿床深部的斑岩型、矽卡岩钼钨铜矿化、浅部的脉状铜铅锌矿化以及远端的菱铁矿化构成了斑岩型或岩浆期后热液型成矿系统。应立娟等对层状铜硫矿体研究后认为，大宝山矿区及外围成矿作用与岩浆热液有关的，属同一成矿系统演化的产物。戴塔根等指出，大宝山多金属矿床斑岩型、矽卡岩型矿体与岩浆热液有关，而似层状铜铅锌矿体则与海底火山-热液活动有关，并受后期岩浆热液的叠加改造。夹皮沟金矿位于华北克拉通北缘，是一座资源几近枯竭的危机矿山。该矿床虽有近200年的开采历史，但其成因却一直存在争议。前人曾先后提出过绿岩型、层控型、韧性剪切带型、变质热液型、岩浆热液型等多种成因模式，尤其以韧性剪切带型成因模式最为主要。近年来，随着老矿山接替资源找矿项目的开展，在夹皮沟矿床深部取得了重要突破。经钻孔验证，在夹皮沟矿床深部742.00～754.90M处（钻孔ZKE491，图8）见10M厚的细脉浸染型金矿体，平均金品位为2.2g·T-1。钻孔编录结果显示，细脉浸染型金矿体主要产于隐伏的石英闪长岩体顶部接触带，矿石矿物主要为黄铁矿、黄铜矿、方铅矿等，脉石矿物主要为石英、方解石等。此外，在八家子南西的头道溜河地区，还发现了与闪长玢岩体有关的爆破角砾岩型金矿床。多种金矿化类型的新发现，加深了对夹皮沟金矿矿床系统的认识，也为该区深部找矿提供了新的思路和方向。
图8 夹皮沟矿床49号勘探线剖面图
江西相山铀矿田位于钦杭成矿带北东段，赣杭陆相火山岩铀成矿带西南端，德兴—遂川大断裂的南东侧，是我国重要的热液型铀矿田。以往对于相山铀矿田的研究工作主要侧重于铀的成矿作用机制和找矿预测等方面，且主要集中在矿田浅部。随着矿山深部找矿的实施，多个深孔均见到较好的铅锌铜等多金属矿化，且品位较高，已达综合利用价值。例如，钻孔CUSD3在孔深1095.4～1549.2m，1574.2～1577.5m分别见到铅锌铜矿化脉和铜多金属矿化脉。又如，钻孔ZK26-101在深部见约330m的铅、锌、银等多金属矿化，初步估算铅锌银矿资源量分别为Pb16826吨、Zn8806.6吨、Ag76.2吨。地质特征显示，深部的铅锌银矿化主要赋存于流纹英安岩、碎斑熔岩及基底变质岩中，受断裂构造、岩层界面、火山塌陷构造复合控制；铜矿化主要分布于基底变质岩中。最新研究表明，相山铀矿田浅部的铀成矿作用与深部的铅锌铜成矿作用具有相同的成矿物质来源，属同一岩浆—热液成矿系统的产物。深部铅锌铜多金属矿化的发现构成了相山矿田上铀—中铅锌金—下铜的成矿空间模式，不仅加深了对矿田成矿规律的认识，拓展了深部找矿空间，而且开拓了找矿思路。（1）老矿山是未来开展深部矿产资源勘查工作的理想场所。一方面，我国大多数老矿山勘查深度相对较浅，且普遍面临着资源危机问题，对于深部找矿工作具有极大需求；另一方面，在老矿山内部及外围开展深部找矿工作对环境扰动小，有利于生态保护。此外，老矿山具有矿山建设成熟、地质资料丰富、研究程度和勘查程度较高等特点，可以为深部矿产资源勘查工作的开展提供有力保障。（2）理论、方法和技术创新对老矿山深部的找矿突破提供重要支撑。从近年来矿山深部找矿的经验来看，重大成果的取得无一不是根据新现象，打破旧思维，结合实际情况进行理论、方法和技术创新的结果。科技创新无疑将对未来深部矿产资源勘查工作起到重要引领作用。（3）老矿山深部找矿的新发现进一步促进深部成矿规律的认识，将成为持续推进矿产资源勘查“向深部进军”的强大动力。原文来源：南京大学学报（自然科学）。2018年3月。第54卷第2期
