第8章典型找礦預測科研實例

第七章典型找礦預測科研實例

一、石英脈型金礦床成礦預測—以山西XXX金礦床為例

針對科研項目關鍵地質找礦問題，結合本類型礦床成因模型、關鍵控礦因素、成礦定位機理以及針對性地質、地球物理、地球化學、遙感、GIS等找礦方法技術運用，闡述成礦預測思路、技術路線、針對性方法技術選擇以及勘查模型，并在此基礎上結合石英脈型金礦床的找礦實踐進行討論和講解。

1、礦區(qū)地質

1)地層

礦區(qū)內地層單一，主要為上太古界五臺超群中石咀群，巖性主要為黑云角閃斜長片麻巖，局部夾淺粒巖薄層。地層總體產狀與片麻理方向基本一致走向50-80°，傾向南東，局部北西，傾角30-80°，一般為50-60°，呈北陡南緩趨勢。另在礦區(qū)的局部地段可見殘留的大小不一大理巖殘留體，屬上元古界薊縣系霧迷山組灰?guī)r接觸熱變質產物。

2)構造

礦區(qū)位于同走向的義興寨脆性斷裂帶和龍山脆性斷裂帶之間。這些斷裂構造有長期的活動歷史。中條期是發(fā)育的鼎盛時期，控制了成群(帶)的西向變輝綠巖(脈)。至燕山期又進一步生成北西向橫張斷裂的次級派生構造-近南北向壓扭性斷裂為賦礦構造系統，走向355°，破碎帶寬3米至數十米，其中有透鏡狀角礫巖和斷層泥，為良好的容礦系統。斷裂構造主要為北西向張扭性斷裂。該組斷裂構成區(qū)域構造的基本骨架。北西向斷裂以堯溝-義興寨斷裂及牛家川-杏樹溝-龍山斷裂規(guī)模最大，斷續(xù)延長數千米至十余千米，走向一般305-335°，傾向南西，傾角65-85°，沿走向略呈“S”型，其破碎帶寬一般數米至十余米，由大小不一雜亂分布的棱角狀、次棱角狀構造角礫組成，普遍具高嶺土化、褐鐵礦化、局部具絹云母化、硅化。在構造帶內，多發(fā)育后期扭裂面或透鏡狀斷層泥，顯示斷裂以先張后扭為主的活動跡象，斷層水平斷距數米至數十米不等，最大水平斷距達500m。該組斷裂旁側多發(fā)育同向、同序次的次級斷裂或低序次的“入”字型斷裂，斷裂活動時間較長但主要發(fā)育于燕山期。

3)巖漿巖

礦區(qū)內巖漿巖為五臺-呂梁期、燕山期和喜山期巖漿巖。五臺-呂梁期巖漿巖主要為分布于老變質巖中的斜長角閃巖、變質輝綠巖、花崗偉晶巖、長英質細晶巖。燕山期巖漿巖為輝綠巖脈、閃長巖雜巖巖體、花崗斑巖脈、酸性次火山巖和與酸性次火山巖相伴的次火山巖脈。其中酸性火山巖在礦區(qū)內分布較為廣泛，且與本區(qū)金、多金屬成礦關系密切，其主要分布在礦區(qū)中部，由河灣、鐵塘硐、南門山、金雞嶺四個角礫巖筒組成。喜山期巖漿巖主要為（橄欖）玄武巖脈分布于礦區(qū)南東部，沿裂隙貫入，具尖滅等距再現現象，規(guī)模較小。

2、典型礦脈特征分析

在礦區(qū)，已知有15條規(guī)模較大的含金構造蝕變巖脈帶（圖8-1），自東向西依次為m0、0、無名1號、無名2號、1號、m1號、2號、3號、m3、4號、5號、6號、10號，其規(guī)模、產狀見表2-1。其中以3、5、7號脈帶規(guī)模最大。

主要含金石英脈帶統計表脈帶編號產狀要素已知脈帶總長（m）總體走向傾向傾角m0325°SW73°區(qū)內16000356°SWW局部NEE72°-85°1000無名1320°-340°SW75°-80°700無名2320°-340°SW80°-85°150-2001357°SWW80°-85°650m1310°-330°SW80°不詳2357°SWW80°-90°4203355°NEE局部SWW89°-90°560m3355°SWW80°-85°>5004325°SW80°-85°3005355°-357°NEE-SWW80°-89°21006356°SWW78°-85°150010356°SWW85°-87°1300含金石英脈帶走向主要為北北西355°，次為北西325°（m1、無名1、無名2、4號脈帶）。主要分布于河灣火山頸-鐵塘硐角礫巖筒間及其附近，北北西走向的脈帶總體呈一向北行的“入”字型左行雁行排列，5號脈帶似領頭雁。圖8-1山西某金礦巖金礦礦脈分布位置示意圖

1.寒武系；2.長城系；3.玄武巖；4.輝綠玢巖；5.閃長玢巖；6.閃長巖(孫家莊雜巖體)；7.淺成相酸性巖；8.石英斑巖；9.長石石英斑巖；10.矽卡化隱爆角礫巖；11、12、13.輝綠巖；14.斜長片麻巖；15.金礦脈及編號；16.磁鐵礦體；17.隱爆角礫巖筒；18、19.斷裂；20.地質界線

1)構造蝕變巖型金礦以m0＃脈為代表，產于較大規(guī)模的北西向張扭性F8大斷裂中。脈帶走向325°，傾向南西，傾角73°，含金礦脈在其中局部富集，連續(xù)性較差。圍巖蝕變以鉀化（赤鐵礦化、硅化、絹云母化、黃鐵礦化、高嶺土化、綠泥石化為主。礦化以金及多金屬硫化物為主，含金硫化物石英脈受斷裂帶結構面或微裂隙控制（照片1），脈壁平直，與兩側巖石界線清晰，成礦方式以充填成礦為主。礦化與蝕變均具有明顯的分帶性。

蝕變巖石的分帶性：片麻巖--鉀化（赤鐵礦化）絹云母化片麻巖--含金硫化物石英脈--構造蝕變硅化角礫巖--含金硅化、絹云母化、黃鐵礦化蝕變巖--高嶺土化、綠泥石化蝕變巖；

蝕變礦物的分帶性：鉀長石--絹云母--石英--石英、絹云母、黃鐵礦--高嶺土、綠泥石（照片2）；

礦化的分帶性：靠近鉀化片麻巖位于斷裂帶下部結構面附近富金斑銅礦、黃銅礦、黃鐵礦石英脈-斷裂帶中部緊挨構造蝕變硅化角礫巖的含金方鉛礦、閃鋅礦石英脈--斷裂帶上部粘土化蝕變巖中網脈狀含金石英脈。從以上分帶規(guī)律可以看出，蝕變礦物的形成顯現了張性構造帶內含礦熱液大量聚集，強烈交代，并卸載產生了一系列熱液蝕變礦物；礦石礦物的形成顯示了明顯的后期充填成礦的特征；表明含礦熱液從早期到晚期，從高溫到中低溫，從交代含礦流體到充填成礦流體的變化規(guī)律。照片2照片1照片1：M0礦脈中的含金小石英脈，構造蝕變巖中含金小石英脈脈壁清晰，顯示了晚期沿構造蝕變巖薄弱面充填的礦化特征。照片2：M0礦脈構造蝕變巖中的蝕變礦物分帶。

2)石英脈型金礦

以5號、6號和m3號礦脈為代表，產于次一級別的北北西向壓-張扭性斷裂裂隙帶中。脈帶走向355°-357°，總體傾向南西西，局部北東東，有一定的舒緩波狀起伏，傾角常大于80°，近于直立。含金礦脈在其中連續(xù)性相對較好，延長較大，可達1000m以上，是礦區(qū)范圍內最主要的一組礦化類型。圍巖蝕變以鉀化（赤鐵礦化）、硅化、絹云母化、黃鐵礦化、高嶺土化、碳酸鹽化為主；礦化以金及多金屬硫化物為主。含金硫化物石英脈受斷裂裂隙帶控制，脈壁平直，與兩側巖石呈突變過渡關系，成礦方式明顯以充填成礦為主（照片3、照片4）。礦化與蝕變具一定的分帶性，分帶性較為簡單（照片5）。照片3照片4照片4照片9：M3號脈帶中充填特征明顯的細脈浸染狀黃鐵黃銅斑銅礦石英脈(A)。照片10：5號礦脈帶邊界清晰的含金孔雀石化黃鐵黃銅礦石英細脈(A)，圍巖為片麻巖（B）。照片11、12：M3號脈帶中分帶性明顯：黃銅斑銅礦脈（A）－石英脈(B)－黃鐵礦脈(C)。AABACBC

3)隱爆角礫巖型金礦

以t-Ⅰ和t-Ⅱ號礦體為代表，產于鐵塘硐熱液隱爆角礫巖筒中，受角礫巖筒邊部的環(huán)形構造控制明顯。t-Ⅰ號礦體位于角礫巖筒東側，走向85°，傾角83°，并向北側伏，長度83m，平均厚度2.50m，延深109.5m，平均品位8.46×10－6；t-Ⅱ號礦體呈新月型，位于角礫巖筒北側，走向近東西，傾向南，傾角80°-85°，礦體控制長度210m，最大垂深353m，平均厚度4.13m，平均品位7.74×10－6。礦體主要由含黃鐵礦的方解石石英脈組成，局部也產出有厚度不大、富銅金的斑銅礦-黃銅礦-黃鐵礦含金方解石石英脈，脈體中心由塊狀斑銅礦、黃銅礦和黃鐵礦組成，脈壁一側為方解石石英細脈，另一側為石英細脈。

3、礦石特征

礦石類型比較簡單，可分為兩種主要類型：富金多金屬硫化物石英脈型礦石和構造蝕變巖型礦石。

與金礦化關系密切的金屬硫化物主要為黃鐵礦、黃銅礦、斑銅礦、閃鋅礦、方鉛礦，脈石礦物主要為石英和方解石。

分布較為普遍的有梳狀、浸染狀、細脈狀構造，它形-半自形-自形粒狀、交代、壓碎、鑲邊、以及固融體分離結構。

金主要呈自然金和銀金礦產出，多以單體金和連生金為主，與硫化物為正相關關系，其中尤以與黃銅礦的關系最為密切，含金石英脈中富金的地段銅往往有明顯的富集，m0號、m3號和5號含金石英脈中富金的地段，黃銅礦、斑銅礦以及孔雀石等多種銅礦物出現較多且明顯富集。金的粒度一般在0.01-0.1mm之間，個別可達0.2mm以上。根據自然金的嵌存關系可劃分為粒間金、裂隙金和包裹金三種，裂隙金和包裹金為其主要的存在形式。

4、圍巖蝕變及礦化階段

礦區(qū)內圍巖蝕變類型主要有矽卡巖化（包括石榴子石、透輝石、綠泥石、綠簾石、陽起石等矽卡巖化）、鉀化（赤鐵礦化）、硅化、黃鐵礦化、絹云母化、碳酸鹽化、高嶺土化、綠泥石化、碳酸鹽化等。

由高溫向低溫橫向水平分帶為：矽卡巖化帶（雜色帶）—鉀化赤鐵礦化（紅色帶）—硅化黃鐵礦化絹云母化帶（淺色帶）—高嶺土化綠泥石化帶（綠色帶）—碳酸鹽化帶（白色網脈帶）。

依據主要礦石礦物的共生組合關系以及伴隨的主要蝕變類型，可劃分為3個主要成礦階段：

（1）矽卡巖—鏡鐵礦階段。礦石礦物以鏡鐵礦和少量磁鐵礦、黃鐵礦為主，脈石礦物以石榴子石、透輝石、綠泥石、綠簾石和陽起石為主，蝕變以矽卡巖化為主，代表早期高溫熱液階段。

（2）石英—硫化物階段。礦石礦物以銀金礦、自然金、角銀礦、含銀方鉛礦、黃鐵礦、黃銅礦、斑銅礦、閃鋅礦、方鉛礦為主，脈石礦物石英為主，少量方解石，蝕變以硅化黃鐵礦化絹云母化為主，是金的主要成礦階段，代表中期中溫熱液成礦階段。

（3）碳酸鹽階段。礦石礦物以銀金礦、閃鋅礦、方鉛礦為主，脈石礦物主要為石英和方解石，蝕變以碳酸鹽化為主，是金礦化的尾聲階段，代表晚期低溫熱液成礦階段。

5、成礦預測

1)方法原理⑴構造地球化學構造地球化學是一門介于構造地質學與地球化學之間的邊緣學科，是專門研究構造作用過程中化學元素的時空分布、演化規(guī)律和成因聯系的科學。這一概念是由我國著名地質學家陳國達(1983)等在研究構造與巖漿巖以及構造與礦床之間的關系時最早提出的。之后有一大批國內學者致力于這一學科的研究，使這一學科在理論深度和實踐應用上都得到了長足的發(fā)展。國外學者雖然沒有正式使用構造地球化學這一名稱，但實際上也有一大批學者在進行這方面的研究——巖石在力學作用過程中所伴隨的地球化學作用。目前，構造地球化學主要是研究斷裂變形帶中成礦流體的輸運、反應和沉淀機制，這些研究與礦體定位預測有著直接的聯系，是隱伏礦體定位預測的重要組成部分。

構造作用與地球化學作用是成礦過程中最主要的動力學作用，因而構造地球化學方法在隱伏礦床(體)的地球化學信息提取方面有著重要的作用。目前主要是利用成礦成暈的斷裂構造地球化學規(guī)律，研究成礦過程中受構造控制的成礦元素的空間變化規(guī)律。由于成礦成暈構造中成礦元素的運移遠比在塊狀原巖中容易，因而通過分析成礦成暈構造中的蝕變巖和脈巖就可以捕捉到較深層次的深部隱伏礦體在地表引起的微弱的地球化學異常，這種微弱的異常恰恰是塊狀原巖中很難捕捉到的而又對隱伏礦體預測具有重要意義的深部地球化學信息。

⑵高頻大地電磁測深方法高頻大地電磁測深（EH-4）是一種對地下地質結構解析度高、有效探測深度適中(800～1200m)的物探測深方法,可以精確解析探測礦體的三維形態(tài)、規(guī)模、產狀變化和細部結構。其能觀測到離地表幾米至1000米內的地質斷面的電性變化信息，基于對斷面電性信息的分析研究，可以應用于地下水研究、環(huán)境監(jiān)測、礦產與地熱勘察，以及工程地質調查等。該方法適用于各種不同的地質條件和比較惡劣的野外環(huán)境。其方法原理與傳統的MT法一樣，它是利用宇宙中的太陽風、雷電等入射到地球上的天然電磁場信號作為激發(fā)場源，又稱一次場，該一次場是平面電磁波，垂直入射到大地介質中，由電磁場理論可知，大地介質中將會產生感應電磁場，此感應電磁場與一次場是同頻率的，引入波阻抗Z。在均勻大地和水平層狀大地情況下，波阻抗是電場E和磁場H的水平分量的比值。

優(yōu)點：可控源音頻大地電磁測深方法可通過二維電阻率反演宏觀圈定不同的巖性層和巖性體，應用于立體填圖方面是行之有效的手段。依靠CSAMT卡尼亞電阻率擬斷面圖上的不連續(xù)性可以推斷斷層，尤其對于層狀地質體以及層狀礦化體有較好反應。通過研究巖性、構造和低阻體的分布情況，用于推斷成礦有利空間和隱伏礦體。儀器輕便，便于攜帶，工作效率高，適合地形起伏較大地區(qū)開展大地測深工作。存在問題：該方法只能間接了解地下介質的宏觀分布概況，總體上比較粗糙。對于礦體和其它低阻體尚缺乏區(qū)分能力。

2)綜合預測分析

在對各項探查工作獲取的地質、地球化學信息進行分析、解譯的基礎上，結合礦區(qū)內關鍵控礦因素、成礦定位規(guī)律以及典型礦脈識別標志的分析，在在Ⅰ測區(qū)內劃分了9個預測單元（圖8-2）。圖8-2Ⅰ測區(qū)預測單元分布圖

6、綜合找礦模型在綜合分析以上地質、地球化學、地球物理特征的基礎上，結合找礦實踐，建立了綜合地學找礦模型，如以下框圖所示：二、矽卡巖型礦床成礦預測—以安徽銅陵鳳凰山銅礦床為例

1、礦床地質特征

鳳凰山銅礦是鳳凰山礦田內規(guī)模最大的銅礦床，位于鳳凰山巖體的西部，鳳凰山向斜的中段靠近軸部之西北翼。礦區(qū)內出露的地層主要為三疊系下統和龍山組的條帶狀灰?guī)r、南陵湖組的灰?guī)r、礫狀灰?guī)r、白云質灰?guī)r以及三疊系上統東馬鞍山組的白云質灰?guī)r和白云巖，靠近巖體者經熱變質都已變成了大理巖。成礦巖體主要為鳳凰山復式巖體，由燕山晚期的花崗閃長巖、石英二長閃長斑巖等組成。此外，還有一些更晚期的正長斑巖、花崗斑巖及輝綠巖脈等。鳳凰山巖體在平面上呈近圓形，侵位于軸向NE的鳳凰山復式向斜的核部。礦區(qū)斷裂構造比較復雜，主要為NE向（與褶皺的軸向平行）的逆沖斷層，其次為一些更晚期的NW向、NNW向和近EW向的規(guī)模更小的斷層。

礦體主要為矽卡巖型，呈似“板狀”和“不規(guī)則透鏡狀”產于鳳凰山巖體與三疊系灰?guī)r間的接觸帶上，受接觸帶和斷裂構造的復合控制。接觸帶產于T1h和T1n與鳳凰山巖體間，接觸帶及與之疊合的斷裂構造的產狀在空間是變化的，在平面上，北段走向北東和北北東，中段走向近南北，南段則走向北北西和北西（圖4-1）。在剖面上，其中中段和北段接觸面近于直立，部分向西部圍巖傾斜，傾角78°～85°,接觸帶產狀與圍巖層理近于平行，礦體一般較薄，南部接觸帶與圍巖層理斜交，上部（-150米以上）向巖體方向傾，礦體厚，下部（-150中段以下）向圍巖方向傾，礦體變薄，并在-600米逐漸趨于尖滅。主礦體長一般為300-1000米，厚為10～80米，斜深200-600米。整個礦床共有礦體126個，其中主要礦體有4個，即I～IV號礦體，次要礦體3個，即V～VII號礦體。其中IV號礦體位于礦床的北部和中部，自12線至321線，標高自正+133～-190米。III號礦體位于礦床的中部，自301線至35線，標高+139--415米。I號和II號礦體位于礦床的南部，其中I號自341線至42線，標高+125--335米，II號自271至39線，標高+74～-615米?？傮w上看，越往南，礦體沿傾向延伸越深。次要礦和小礦體大多集中分布在主礦體近旁的大理巖、矽卡巖及巖體中，部分賦存在花崗質角礫巖中。自12線至42線都有分布，但以I號和II號礦體附近居多，在垂向上多分布在-240米標高以上。

礦石的主要金屬礦物成分有黃銅礦、黃鐵礦、磁鐵礦、赤鐵礦、斑銅礦、菱鐵礦，次為輝銅礦、赤銅礦、方鉛礦、閃鋅礦、白鐵礦、磁黃鐵礦、毒砂等，氧化礦物有褐鐵礦、孔雀石、銅礬等；脈石礦物有方解石、鐵白云石、石英、石榴子石、白云石、透輝石、綠泥石、透閃石-陽起石、綠簾石等。礦石具它形粒狀、網脈狀、文象和交代溶蝕結構等，具塊狀、浸染狀和角礫狀構造。根據礦石的成分和結構構造，礦石可分為七種自然類型：①塊狀含銅磁鐵礦、赤鐵礦；②塊狀含銅菱鐵礦，Tfe>30%；③角礫狀礦石，Tfe<30%；④浸染狀含銅石榴子石矽卡巖型；⑤塊狀含銅黃鐵礦型；⑥浸染狀含銅花崗閃長巖（石英二長閃長巖）型；⑦浸染狀含銅大理巖型。其中以含銅磁（赤）鐵礦型和含銅菱鐵礦型為最主要的礦石類型。

2、鳳凰山銅礦床隱伏礦體定位預測研究

1)構造地球化學找礦預測研究

通過對全區(qū)進行大范圍組合構造地球化學采樣，再對所分析的Cu含量數據進行Kriging網格化數字成圖，發(fā)現了很好的異常。這些異常經楊赤中數字濾波后除了形狀有較小的變化外仍基本保留，表明這些異常是可靠的。測區(qū)內Cu的構造地球化學異常濃集中心主要有15個，其特征、地質背景和對應的地球物理異常及其解譯情況見表5-2，從中可以看出8號異常的濃集中心附近最具找礦潛力。從異常的分布來看，本區(qū)的異常主要呈三個方向展布：北東東向展布、北西向展布和南北向展布,異常展布規(guī)律實際上是受構造所控制的，異常展布的三個方向實際上也反映了本區(qū)的三個主要成礦構造走向。

2)地球物理找礦預測研究

鳳凰山礦區(qū)的物探工作是解放后開始的，先后有許多生產科研單位在這里投入過常規(guī)電法、磁法、重力以及航空電磁法等，配合地質和化探工作，發(fā)現了許多淺而富的礦體。由于受當時科技水平的限制，物探儀器設備相對落后，數據質量不高，儀器抗干擾能力差，功率小，而且探測深度淺，因而已不能適應當前新的尋找深邊部隱伏礦的需要。本次投入礦區(qū)深、邊部找礦研究的多頻激電相位法、近礦多參數激電法以及可控源音頻大地電磁法（CSAMT）都是大深度、高精度、高分辨率、抗干擾能力強的物探方法，尤其是多頻激電相位法，對于尋找硫化物型礦體具有獨特的功效，已在許多礦山得到了驗證。

3)隱伏礦體預測分析

在分析以上構造地球化學異常和地球物理異常的基礎上，結合成礦地質條件、控礦因素及找礦標志，將鳳凰山銅礦隱伏礦體預測準則歸納如下：

①巖體接觸帶附近的弧形追蹤斷裂以及其交叉復合部位；

②成礦巖體超覆于圍巖之上的地段；

③矽卡巖中濕矽卡巖大量分布的地段；

④熱液角礫巖和巖漿隱爆角礫巖產出部位；

⑤石英二長閃長斑巖體的鉀化、硅化、絹云母化和碳酸鹽化幾種蝕變疊加地段；

⑥Cu的構造地球化學濃集中心附近；

⑦近礦充電激電綜合異常帶；

⑧位于CSAMT掃面圈定的低阻帶；

⑨多頻激電掃面圈定的綜合異常帶；⑩多參數激電測深顯示深部存在異常體的地段。從理論上講，上述準則在一個預測區(qū)出現的越多，則隱伏礦體存在的可能性越大。在實際預測工作中，在一個特定的預測區(qū)內，上述準則可能不一定會完全出現，這并不影響對預測區(qū)的評估，只要能抓住主要的找礦信息，依然可以對一個未知預測區(qū)的隱伏礦體做出較好的評價。

依據上述準則，鳳凰山南區(qū)內劃分了8個預測單元，分別編號為A、B、C、D、E、F、G和H，其中A、B、C、G屬Ⅰ級預測區(qū)，其余屬Ⅱ級預測區(qū)。鳳凰山南區(qū)預測單元分布圖其中A區(qū)的成礦地質條件和找礦信息是最佳的，主要表現在以下幾個方面：

(1)分布有全區(qū)最強的Cu的構造地球化學濃集中心（8號異常濃集中心）；

(2)處于三頻激電掃面圈定的東部異常帶內；

(3)位于近礦充電激電第一異常區(qū)中；

(4)CSAMT法圈定的第一低阻帶內；

(5)構造位置上處于北西向的張性斷裂帶內，此斷裂帶的部分地段與控制II號礦體的接觸帶是套合的，實際上此斷裂帶也是追蹤斷裂，是追蹤北北西向和北西向斷裂形成的弧形張性斷裂；

(6)發(fā)育有較強的矽卡巖化、大理巖化以及鉀化、硅化、絹云母化、碳酸鹽化和黃鐵礦化等，局部沿裂隙見黃銅礦化和孔雀石化；

(7)多參數