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摘要 :在现代矿山测量与开采实践中,对专业技术方 法下的地质特征分析提出了更高要求, 有必要分析研究矿山铜矿床地质特征找矿问题,优化技术路径,提高矿山铜 矿床找矿效果。基于此,本文首先介绍了矿山铜矿床地质 研究现状,分析了区域成矿地质背景。在探讨矿山铜矿床 地质特征的同时,结合相关实践经验,分别从成矿地质条 件、找矿标志与找矿方向等方面,探讨了矿山铜矿床找矿 方向。
关键词 :铜矿床 ;地质特征 ;找矿方法 ;远景探讨
经济社会的快速发展,使矿山铜矿床找矿工作面临崭 新局面,如何采取科学有效的方法举措,全面提升矿山铜 矿床找矿成效,备受业内关注。在当前基础理论研究下, 矿山铜矿床地质特征分析可更加清晰, 便于在找矿实践中 取得更高效率。
1 矿山铜矿床地质研究现状
长期以来,广大地质单位及相关科研机构在基础地质 调查和铜矿找矿勘查中投入了诸多精力与资源, 开展了专 题性的地质科学探究,在实践领域取得了丰硕成果。有研 究通过分析矿山铜矿床现状, 建立了基于既定地质条件的 成矿模型和预测模型, 为新时期矿山铜矿床地质研究提供 了有效参考,为挖掘铜矿资源潜力,优化改进铜矿找矿前 景提供了基础遵循。我国铜矿资源储量丰富,研究分析矿 山铜矿床地质相关课题, 有助于对探矿找矿工作形成指导 借鉴价值,便于更加精准地对铜矿床资源量进行估算。诸 多研究认为, 矿山铜矿床地质特征的形成与多类型自然因 素密切相关,通过野外地质调查和实验分析,可形成更加 清晰完整的探矿技术路径, 为铜矿资源开发利用提供新的 找矿思路。
2 区域成矿地质背景
2.1 区域大地构造位置
矿山铜矿床的形成与演化与区域大地构造位置具有 密切关联。通常情况下, 铜矿成矿条件应满足构造体系要 求, 即在断裂或褶皱范围内形成外部地壳压力, 成为铜矿 床得以不断构造的基本条件。在不同方向构造带的复合 区域内,铜矿床的形成会受到基底岩石和上覆盖层的干 扰,加之后期构造活动影响,矿床演进程度加剧,在大地构造区域内的隆起带周边形成矿床分布。在不同大地构 造位置内, 所形成的铜矿床具有异质性特征。一级控制构 造和二级控制构造的层状基性呈现差异,也存在一定的 偏转条件。
2.2 区域地层
研究表明,矿山铜矿床地质特征的形成始终受区域地 层的影响和外力作用。部分矿山铜矿床周边具有火山—沉 积滨浅海沉积碎屑—碳酸盐系,会形成基于区域动力变质 作用的相对理想成矿条件, 具有富矿岩性属性。矿山铜矿床 的主要岩性为石榴白云片岩、绢云石英片岩和白云石英片 岩等,矿床厚度在 1300m 以上。区域地层在特定条件下的岩 性走向和倾向存在显著变化规律, 上部、中部和下部地层因 厚度不同而形成不同矿岩类型。在深度较大的区域, 矿山铜 矿床呈零星分布状, 在下部碳质页岩中存在薄矿层。
2.3 区域构造
(1)褶皱。在特定矿区范围内,褶皱的存在赋予了矿 山铜矿床更加稳定有效的成矿条件, 其所释放出的地层压 力直接改变了铜矿床的内部受力条件, 这也决定了铜矿床 后期存在状态。在部分矿山铜矿床环境下,系列性的紧密 倒转背斜和向斜特征突出,不同方向上的褶皱相互干扰, 存在部分“S”型走势,倾角保持在 50°左右。随着褶皱形 成年限的增长,矿山铜矿床的成矿条件更为稳定,原本埋 藏深度较大的矿床可在垂直方向上实现抬升, 便于后期找 矿探矿。
(2)断层。断层在矿山铜矿床形成过程中始终发挥着 不容忽视的现实作用,无论是多期次断层,还是继承性断 层等,均可改变矿山铜矿床出露长度等参数,甚至会在满 足相应条件时兼具平移性逆断层。受断层影响,矿山铜矿 床的分布密度会在特定方向上出现明显变化, 局部变化可 能出现较陡挤压破碎带、角砾岩带和糜棱岩带等。对于部 分走向的断层而言,可导致矿床地层层位的不连续,无法 使侵入岩获得良好环境, 这会对矿山铜矿床的客观存在状 态产生影响。
2.4 区域岩浆岩
矿山铜矿床的形成发育受区域岩浆活动作用明显。在 地壳作用力影响下, 区域岩浆活动频次与成矿条件相互作 用,加之多期次、多旋回特点干扰,矿山铜矿床的岩体特 征更多以侵入岩为主,同时存在部分派生脉岩。以晋宁期火山岩为例,其在不同深度条件下具有不同存在特征,或 以裂隙溢流为主,循序形成细碧岩、角斑岩 ;或以爆发为 主,循序形成细碧质凝灰岩、沉积凝灰岩或火山角砾岩。 在岩脉条件方面,由于气液变质作用叠加影响,部分岩脉 会出现矿化现象, 符合矿山铜矿床的一般成矿规律。
2.5 区域矿产特征
矿山铜矿床的区域矿产特征保持相对一致性,即在特 定成矿区划上,其矿产资源类型、含量、赋存状态等,均具 有诸多相似条件。有研究表明,在矿山铜矿床周边可同时 发现铜、铁、铜镍等矿产资源,且埋藏深度不一。在赋矿地 质体及成矿年代方面,矿山铜矿床与超基性侵入岩具有直 接关联,由二叠纪时期演化而成,具有明显层控特征。黄铜 矿、黄铁矿、磁黄铁矿、石英、石榴石、透辉透闪石和孔雀 石分别在沉积成矿期、热液改造期和表生氧化期开始赋存, 形成脉状充填构造带, 不同矿物颗粒之间的边界模糊。
3 矿山铜矿床地质特征
3.1 矿区地质特征
不同矿山铜矿床所处的矿区具有不同地质特征,需 要根据层位条件,分别辨析变质岩特点,并对原岩进行推 测。以下段层位为例,矿山铜矿床变质岩的基本特点为二 云母石英片岩、千枚岩和墨云母石英片岩,其整体厚度在 150m 以上,可推测原岩性质为含炭泥质岩和玄武岩等, 而中段层位的变质岩则更多表现为上条带石英岩, 厚度在 10m ~ 30m不等,且粉砂岩的含量相对较高。在矿区构造 层面,矿山铜矿床分布范围内存在诸多复向斜,倾角、向 斜长、向斜宽等参数具有区域代表性。
3.2 铜矿体特征
矿山铜矿体特征的形成与矿区岩浆岩的演化发展具有 密切关联,尤其在中酸性侵入岩作用下,岩浆活动频繁地 区的铜矿体特征更为显著。通过对铜矿床范围内的样品进 行有效提取, 可分析其中各类金属元素的含量与构成。就铜 元素而言, 其在矿层转折端具有变厚或富化特征, 符合同生 矿的生成规律,平均品位保持在0.89%左右。黑云母石英片 岩、碳质板岩、石英岩和透辉透闪石化碳酸盐岩呈交叉分布 状态, 自然形态则可分为层状、似层状、透镜体状等。
3.3 矿石组合及结构构造
在矿物共生组合方面,由于矿山铜矿床的形成条件同 时满足其他类型矿物生成,因此矿床范围内可能含有少量 黄铁矿、方铅矿和毒砂等,但其整体含量相对较少。此外, 石榴石和绢云母等同样存在,含量极少。在矿石结构方面, 可见多类型结构构造状态,以裂隙侵蚀过程中形成的侵蚀 结构更为突出, 不同矿石结构之间的边界相对平直。不同时 期形成的矿石结构具有不同外在形态,呈条带状和细脉状构造。在矿石构造方面, 浸染状矿石和网脉状矿石的构造脉 络相对清晰, 这与其整个发育环境与存在状态直接相关。
3.4 围岩蚀变
在褶皱或断层作用力下,矿山铜矿床围岩蚀变明显, 有硅化、绢云母化、白云母化等。通过观察分析围岩蚀变 条件可知, 矿山铜矿床的整个蚀变过程具有较强分散性特 点,岩石颗粒物的粒径变化过程使颗粒间的边界变得更加 模糊,其中的泥质物质含量同时降低,有助于保证矿山铜 矿床中铜元素的含量。在条带状的矿山铜矿床中,围岩蚀 变中的硅化条件越强,铜矿的富集程度便越明显。在后期 蚀变演化中, 热液作用同样影响着铜矿床的构造状态。
3.5 矿石矿物微量元素特征
按照既有分析方法,矿山铜矿床矿物微量元素的类型 可达 10 种之多, 包括黄铁和磁黄铁矿等在内, 这主要受铜 矿床的沉积成因和内生成因作用。在区域变质影响下,矿 山铜矿体的整体结构将趋于稳定,改造过程更加明显。通 过对矿石矿物微量元素进行测试, 样品中的浑圆状形态明 显,颗粒粒径大小不一,但基本上保持着相对一致的长宽 比。采用矿石矿物年龄权重平均计算方法,可对矿石矿物 同位素比值及元素含量等进行计算, 以得出更加准确的矿 石矿物微量元素类型和含量。
4 矿山铜矿床找矿方向探讨
4.1 成矿地质条件
(1)区域成矿地质背景。矿山铜矿床所处的成矿带具 有显著特征, 可根据发现的其他矿物类型和含量进行推测 判断,为后期探矿找矿提供基础依据。在既有基础理论范 畴内, 矿山铜矿床找矿中的地质背景条件基本能够保持长 期稳定,可使各类矿物资源在优良条件中形成富集效果, 提高含量。在多期次的区域地质构造变化作用下,矿山铜 矿床区域褶皱和断裂构造状态加剧, 改善了矿区范围内的 含矿性,有利于包括铜矿物等在内的多种岩体赋存,形成 丰富的矿产资源。在岩浆喷发活动中,富含铜等矿物的低 铝、高钙岩体同样可见生成与富集。
(2)矿区成矿地质条件。就现有条件判断,矿山铜矿床 与围岩的产状基本一致,检验检测获取到的化学元素种类 具有高度相似性。经过多期次地质构造作用影响,铜矿床 内的矿物质含量得以重新组合分配,叠加改造过程更是使 矿区富集了诸多热能。在次级断层及微型构造发育中,矿 山铜矿床中的铜矿液在局部空间范围内完成了创造、转移 与富集,矿床区域内的导矿空间得以形成。根据矿山铜矿 床取样测试数据,铜矿体的含量满足工业品位要求,平均 品位与一般矿床稍高, 周边范围内还有多处铜矿化点分布。
(3)矿床成因初步认识。与其他类型的沉积型层状铜矿类似,矿山铜矿床的成因可细分为沉积成因、喷流沉积 成因、海相火山热液沉积成因以及沉积—改造成因等,这 些不同的成因对矿床状态的影响深度各不相同。在地层层 位和岩性控制作用下,矿山铜矿床层位形成断续延展,久 而久之分散成若干铜矿床(点),最终共同构成铜矿含矿 带。在矿山铜矿床矿体厚度方面,在多期次地层运动过程 中均保持着相对稳定,满足优良成矿条件。受蚀变作用影 响,矿山铜矿床周边岩体存在褪色或碎裂岩化现象,且沿 地层裂隙均衡发育。
4.2 找矿标志
(1)成矿物质来源。在既有基础理论体系范畴内,矿 山铜矿床铜金属的主要来源为陆源剥蚀的碎屑。在长期风 化作用下,成矿物质种类所受到的外力影响更显著,加之 硫同位素组成的变化范围限制, 矿山铜矿床成矿物质的含 量可出现阶段性峰值,具有波浪式分布特征。部分矿山铜 矿床的成矿物质来源还包括生物硫、地幔硫和现代海水硫 等,相应的有机质种类丰富,可在空间范围内实现矿物质 的转化。矿岩中的铜金属元素含量的变化范围与成矿物质 来源同样相关, 整体平均值为 +9.2%。
(2)典型矿床特征对比。典型矿床的各项特征在特定 范围内具有代表性,通过对比分析典型矿床特点,可获知 相应的找矿远景。在成矿时代方面,典型矿床特征有新元 古代和中元古代之分,且时代跨度较大 ;在构造背景与 沉积相方面,矿山铜矿床的古大陆边缘裂谷环境更加清 晰,沉积过程的环境影响条件相对复杂 ;在铜矿矿体形态 方面,有的典型矿床呈多层状分布状态,走向延伸范围较 大,矿体的平均厚度在22m 以上 ;在矿石构造和赋矿围岩 方面,主要表现为带状、浸染状、细脉状等特点,且所形 成的金属矿物组合更为多元。
(3)矿床地球化学特征。在漫长的地质运动过程中, 矿山铜矿床经历了复杂的地质作用, 改变了矿山铜矿床的 基本发展方向。在古元古代期,矿山铜矿床形成统一化的 基底,随后又受到地壳拉张裂解作用,在降低地壳矿床边 缘厚度的同时,发育形成地垒地嵌地形,构造了矿床的基 本格架。在中元古代晚期,铜矿床在裂陷槽内部形成次级 断陷盆地,铜金属络合物发生氧化反应,对矿床地球化学 特征形成长期持续性影响,铜矿体与围岩同时形成。在晚 古时期,铜矿床所处的褶皱变形强度增大,花岗岩侵入作 用加剧, 形成大量成矿物质。
4.3 找矿方向
(1)化探高强度异常。现代找矿探矿技术的发展运用, 可精准识别矿山铜矿床化探高强度异常状况, 在极大程度 上解决了化探数据分散问题。采用有效技术方法划定高精 磁异常分布区,对矿床点位进行细化吻合处理,形成基于相对一致的化探强度系数,形成较高利用价值。将找矿中 获得的化探高强度数据进行纵向对比, 当高强度异常状态 的实际值超出目标值时, 则应针对其复杂特征条件进行处 理。受岩相控制作用影响,矿山铜矿床的金属物质主要赋 存于白云质大理岩中, 为后续找矿形成引导。
(2)物探异常区。通过辨别地层标志、岩性标志和围 岩蚀变等找矿标志,可在物探异常区进行精准找矿作业。 研究表明, 强磁异常分布区的存在状态与褶皱断层状态存 在相互影响关系, 尤其是具有较大规模的正负异常相伴状 态,更能够为找矿突破构造有利条件。在物探异常区范围 内配置性能稳定的物探装置, 发挥其在勘探数据信息收集 方面的现实优势, 可在矿山铜矿床赋存范围内进行大面积 勘察,有利于实现最优探矿找矿效果。对于差异化明显的 矿山铜矿床物探数据而言,则应及时予以剔除,以免影响 最终探矿方向。
(3)矿区含矿层位及构造。矿山铜矿床含矿层位具有 自身独特价值,尽管部分层位中的铜金属含量相对较低, 但通过大面积勘查分析,配合后期加工处理措施,依然可 获得较为理想的铜元素提取物。铜矿床分布范围内的地质 条件相对优良,及时进行系统的铜矿勘查工作,可找到具 有开发利用价值的含矿层, 这对于增强矿山综合可采性意 义重大。同时,矿区含矿层的一般规律性相对显著,可根 据化探高强度异常状况等,测定目标找矿区域,根据金属 铜元素含量差异对目标区域进行细分。
(4)矿体围岩与夹石。就当前技术条件下的矿体围岩而 言,其可分为灰黑色炭质板岩、炭质千枚岩和白云大理岩 等,上述不同类型的矿体围岩在形成条件、演变规律与赋存 状态等方面存在显著差异,应结合矿体与围岩的接触关系 予以综合分析。矿体与围岩的界线通常清晰可见, 无论是渐 变关系,还是突变关系,均可形成较强的石墨化分区,稳定 性得以保证。近矿围岩岩性主要为炭质板岩及岩脉, 炭质板 岩呈层状产出,蚀变强烈,石英脉体较发育,具弱铜矿化。 岩脉蚀变强烈, 多见片理化、碎裂岩化、绿泥石化等。
5 结语
综上所述,受技术方法、地质条件与物探方法等条件 影响, 当前矿山铜矿床找矿实践中依然存在诸多短板与不 足,不利于实现最优化的找矿效果。因此,技术人员应摒 弃传统陈旧的矿山铜矿床找矿技术束缚, 强化对矿山找矿 流程方法的优化改进, 精准处理与分析矿山铜矿床找矿过 程中形成的数据信息,有效把握地质特征条件,为全面优 化提升矿山铜矿床找矿成效奠定基础, 为保障经济社会矿 产能源资源需求贡献力量。
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