湖北大冶铜绿山矿田深部找矿工作进展及下步找矿方向

胡清乐，金尚刚，魏克涛，黄志辉，朱建东，张国胜

(湖北省鄂东南地质大队，湖北大冶 435100)

湖北大冶铜绿山矿田深部找矿工作进展及下步找矿方向

胡清乐，金尚刚，魏克涛，黄志辉，朱建东，张国胜

(湖北省鄂东南地质大队，湖北大冶 435100)

以湖北大冶铜绿山铜铁矿、鸡冠咀铜金矿两个危机矿山深部找矿项目的勘查工作为基础，对大冶铜绿山矿田成矿规律的新认识、深部找矿技术手段的应用、深部找矿效果等方面进行了系统总结。并对矿田下步深部找矿的三个主要工作方向提出了建议，即现有矿体向深部延伸地段，以往工作程度低，但具有寻找新类型、新矿体潜力的地段;区内重要的重磁异常地段均具有较大的找矿潜力。

铜绿山矿田;深部找矿;找矿方向

0 引言

铜绿山矿田为湖北省主要的铁铜金矿产基地，区内已有矿床大中型矿床4个：铜绿山铜铁矿、鸡冠咀铜金矿、桃花咀铜铁金矿、石头咀铜铁矿;小型矿床(点)多个：鲤泥湖铜铁矿、铜山铜铁矿、猴头山铜钼矿、黄牛山铁矿、大青山铁矿等。该矿田范围内累计查明铜金属量1 777 231 t，铁矿石量8 910.9万 t，金金属量118.4 t。

铜绿山矿田是鄂东南地区勘查程度、科研程度最高的地区，据不完全统计截至20世纪90年代初区内累计施工钻孔1 061个，总进尺384 152.17 m。其中深度达－500 m以下128个。20世纪90年代以后，因地质工作萎缩，该区基本没有新的找矿成果，同时区内矿山的资源保有程度却在迅速下降，因此开展该区的深部找矿工作成为鄂东南地区实现找矿突破的主攻地段。

在工作程度如此之高的地区深部找矿工作如何开展，该区是否仍然具有找矿潜力?2006年起在矿田内实施的铜绿山铜铁矿、鸡冠咀铜金矿两个危机矿山接替资源勘查项目的良好找矿效果为我们提供了初步的答案。本文结合铜绿山铜铁矿床、鸡冠咀铜金矿床两个危机矿山接替资源勘查项目实施三年来的进展进行归纳，对矿田内近年来深部找矿工作进展进行了初步总结，并对下步的深部找矿工作提出相关的建议。

1 矿田成矿地质背景❶余元昌、李刚、肖国荃等，湖北省大冶县铜绿山接触交代铜铁矿床，有色金属矿产，1985。

鄂东南地区位于扬子准地台下扬子台褶带西端，北与秦岭褶皱系浠水台褶束相接，南与咸宁台褶束相邻，西以武汉台褶束为界，处于隆坳过渡地带的构造活动地段，区内构造复杂，岩浆活动发育。铜绿山矿田位于鄂东南三角形构造岩浆岩区的中心、阳新岩体的西北端，处于一种特殊的构造位置。构造上位于印支期构造的大冶向斜的南翼与燕山期鄂城—大磨隆起带的中脊以及姜桥—下陆断裂褶皱带的交切部位，其深部有山坡—枫林穿壳断裂横贯区内，区内盖层与深部连通，成为深部物质向盖层运移的活动中心。

区内分布地层主要是三叠系大冶组及嘉陵江组的碳酸盐岩，是鄂东南地区最有利的成矿围岩，其次有三叠系中统的蒲圻组砂页岩及上侏罗统—下白垩统的火山碎屑岩。砂页岩在成矿中成为屏蔽层，形成一个封闭的系统，有利于矿液的作用时间、分异与富集。因此区内地层岩性呈一个最佳的配置方式。

区内构造主要有成矿前印支期的近东西向的褶皱断裂以及成矿期燕山期构造所形成的北北东向叠加的断裂褶皱带，区内构造自深部至浅部，形成一个完整的构造系统，既有深部物质上升的通道，又有浅部成矿物质的赋存空间。

区内燕山期岩浆脉动式侵位，形成复式岩体，第一阶段石英二长闪长岩，为阳新岩体主体岩石;第二阶段石英二长闪长玢岩，分布在主岩体西北侧，构成铜绿山岩株体;第三阶段闪长岩，在铜绿山岩株体西侧鸡冠咀—虾子地一带分布范围较大;此外尚分布有与之相伴的各类岩脉。阳新主岩体的闪长岩类侵入就位深度为中深侵入体，是以被动拓展的方式就位于背斜核部及断裂所形成的空间;铜绿山石英二长闪长玢岩岩株为浅成侵入体，岩株体是以气球膨胀方式侵位于浅部;其西侧的马架山组及灵乡组为酸性喷出岩，区内的岩体的就位深度由深到浅直至地表。体现了岩体由被动—主动—喷发的侵入演化过程。

2 矿田成矿主要控制因素

2.1 构造对矿田的控制❶薛迪康，鄂东南地区铜铁金等多金属成矿地质条件与成矿预测，湖北省鄂东南地质大队，1995。

区内构造主要有成矿前印支期的近东西向的褶皱断裂以及成矿期燕山期构造所形成的北北东向叠加的断裂褶皱带，矿田内断裂有长期活动的历史，燕山期(成矿期)活动明显，其中北西西向的铜绿山—石头咀断裂是阳新岩体的导岩构造，控制矿床的分布，如鸡冠咀铜金矿、铜绿山铜铁矿、石头咀铜铁矿。北北东向的断裂如铜绿山—马叫褶皱断裂带、鸡冠咀—虾子地褶皱断裂带等主要控制矿床内矿体的展布，在北西西向和北北东向断裂交汇的节点处，是成矿的最有利地段(图1)。

图1 铜绿山矿田成矿模式图Fig.1 Metallogenic model of Tonglushan orefield

2.2 岩浆岩对矿田的控制

岩浆岩与成矿的关系十分密切。石英闪长岩主岩体侵入时，以岩墙扩展作用为主，但除局部断裂交汇节点外，阳新岩体主接触带上蚀变不明显(干接触)，矿化较弱(相对于铜绿山岩株体而言);矿田内的矿体主要沿晚阶段石英二长闪长玢岩体接触带周边分布，包括与早期岩体接触处的蚌壳地、猴头山矿体。经统计本地区矿产除钼与闪长岩关系较密切外，铁、铜、金矿产90%均与石英二长闪长玢岩有关。

由于岩浆岩侵入作用的时间长、侵入就位的深浅不同、侵入方式的差别以及岩石分异演化的结果，从而导致了成矿作用的多样性与矿化类型的复杂性。区内的成矿作用有岩浆分异作用形成的接触交代矽卡岩型矿体、高中温热液型矿体、中低温热液型矿体、斑岩型的铜钼矿体以及伴随火山喷发所形成的成矿作用。这些不同的成矿作用所形成不同的矿化彼此叠加，形成了区内成矿元素多、品位高、叠加型的复合矿化集中区。

3 矿田深部找矿勘查新进展及成果

3.1 对矿田地质和成矿规律的一些新认识

对铜绿山岩株体的新认识：对于矿田范围内闪长岩的期次问题(关键是与石英二长闪长玢岩侵入先后时序)在前期的报告中有不同的表述。近年来危机矿山接替资源找矿工作过程中，根据钻孔岩芯、坑道观测等工作，认为矿田西侧的闪长岩是后期穿插于石英二长闪长玢岩之中，应属于晚期岩体。另据宜昌地质矿产研究所李华芹、陈富文等(2007)利用区内石英二长闪长玢岩、闪长岩采用锆石U－Pb法测龄，铜绿山矿田区内石英二长闪长玢岩的(样本取自鸡冠咀)同位素年龄为146 Ma，闪长岩(样本取自猴头山)的同位素年龄为132 Ma，也佐证说明了区内石英二长闪长玢岩为燕山早期活动的产物，而闪长岩为燕山晚期活动的产物。

据天津地质研究所2007年鸡冠咀矿床控矿规律及找矿靶区科研报告，区内石英闪长岩与石英二长闪长玢岩为同时代侵入，两者为相变关系。根据ZK3105孔系统的岩鉴资料分析，铜绿山岩株体由浅至深、由似斑状结构向不等粒粒状结构过渡，浅部为石英二长闪长玢岩，－600 m标高以下逐步过渡为似斑状石英二长闪长岩，－1 000 m标高以下，岩石为不等粒粒状结构石英二长闪长岩，指示区内岩浆岩具有由浅部的浅成相向深部的中深成相过渡的岩相变化特征。其中浅成相的石英二长闪长玢岩与成矿关系最为密切。

矿田内岩浆岩具有明显的成矿专属性，石英二长闪长玢岩与区内铜铁金关系较密切，闪长岩与铜金硫钼关系较密切。

矿田成矿规律的一些新认识：铜绿山深部勘查中发现矿体受接触带和断裂构造复合控制，在浅部以接触带控制为主，在深部则断裂构造控制作用上升为主导地位，铜绿山深部新发现的XIII号矿体的“y”型矿体形态即为明显的证据(图2)。

就断裂构造对矿体的控制作用而言，在浅部和深部其主控构造也不相同。在铜绿山深部新发现的XIII号矿体从不同标高(－500～－1 100 m)中段所切出的矿体投影来看，由浅至深其走向呈自北北东向逐渐向北西偏转的趋势;鸡冠咀矿区矿山开采资料显示－300 m标高以上，矿体主要受北东向构造裂隙控制，－300 m标高以下，矿体由北东向转向北西西向。表明矿田内浅部矿体主要受燕山期北北东向构造的控制，深部则印支期北西西向构造对矿体的影响在增大。

发现矿田内大理岩残留体和重力异常有很好的耦合关系，大理岩残留体的分布具等距状规律在北西和北北东向节点上分布，大理岩残留体的分布区域控制着矿体的分布范围。

火山成矿作用有关的成矿阶段的发现：在鸡冠咀矿区的西侧分布的马架山组、灵乡组火山岩人们一直认为只有破矿作用，没有成矿作用。因为在马架山组角砾岩中普遍见有铜铁矿的角砾成分，显系由鸡冠咀矿区的矿体经剥蚀堆积而成，应属成矿后所形成。但是在近年鸡冠咀矿区接替资源勘查验证中，于灵乡组的火山岩中多孔见含金黄铁矿层，厚达数米至百余米，层位稳定，含矿层具沉积层理，可见水下沉积的典型标志——鲕状结构。从成矿时间、成矿环境分析，应不属鸡冠咀矿区的成矿类型，可能是与火山作用有关。因此在工作区的西侧火山岩分布地段寻找与火山作用有关的矿产具有一定前景。

图2 铜绿山XIII矿体4线剖面图Fig.2 Profile of XIII ore body 4 line in Tonglushan

3.2 新矿体的发现和矿体之间关系的重新厘定

铜绿山XIII号新矿体和鸡冠咀VII号新矿体的发现：矿田内铜绿山铜铁矿床勘查取得了比较理想的成果，初步估算，新增铜金属资源储量约25万 t，金金属量12 t，铁矿石量约1 400万 t。其中以Ⅺ号矿体的深部新发现XIII号矿体规模最大，单矿体即达到中型规模。根据勘查工作取得的成果反映，Ⅲ2、Ⅺ号矿体及XIII号矿体可能属同一个矿体群，只是分布在不同地段、不同标高的赋存部位。因此，在下步勘查工作中，可以将其作为一个整体来布置勘查工程。

鸡冠咀矿区深部Ⅱ、Ⅲ号矿体下部存在低角度逆冲断层，逆冲断层上盘嘉陵江组叠置于下盘蒲圻组地层之上，前期一般认为该逆冲断层可以作为鸡冠咀矿床Ⅱ、Ⅲ号矿体的下限。本次勘查工作中在逆冲断层下盘穿过蒲圻群地层后又揭露了嘉陵江组地层，并发现了新矿体(称之为鸡冠咀Ⅶ号矿体)(图3)，经过工作该矿体有望达到中型铜矿规模。

桃花咀、鸡冠咀和猴头山矿床之间联系的重新厘定：本次鸡冠咀接替资源勘查的主要成果之一是在桃花咀矿区的14～22线之间发现新的Ⅴ号矿体，该矿体向北(14线)表现为桃花咀Ⅱ4号矿体在走向上的尖灭再现，在其北部(22线)揭露的浅部钼矿体与猴头山钼铜矿北部可连接对应。该矿体的发现把桃花咀、鸡冠咀、猴头山三个矿床联系成为一个整体，因此也开辟了矿田范围内更为广阔的找矿空间。

图3 鸡冠咀VII号矿体剖面图Fig.3 Profile of VII ore body in Jiguanzui

3.3 深部找矿技术手段的应用和效果

本次危机矿山接替资源勘查项目中，尝试使用了磁电测井、钻孔原生晕等综合手段指导找矿工作，并对其在老矿山的适用性进行了比对。

磁电测井：本次危机矿山中普遍开展了测井工作，因矿床矿石中磁性矿物多，因此三分量磁测井对寻找孔底、孔侧的磁性矿体有明显指示作用，而电测井因受到矿山人工场的干扰，效果不甚理想。

磁性矿体井中磁测的异常特点是：ΔZ异常强度大(数千纳特以上)，曲线光滑，形态规则;ΔT矢量收敛或发散(图4)。

(1)当ΔZ曲线较完整，曲线过零点或呈正“s”型或反“s”型，△T矢量呈上部收敛、下部发散特征时，通常为孔旁盲矿体异常特征;

(2)若△Z曲线呈先负后正的正“s”型，△T矢量呈发散状，通常为盲矿体矿尾异常特征;

(3)若ΔZ曲线为先正后负的反“s”型，△T矢量呈收敛状，则为盲矿体矿头异常特征;

(4)当△Z曲线呈“开口”曲线(正开口或负开口)，一般为孔底盲矿体异常特征，表明钻孔下部一定范围内有盲矿体存在，应继续钻进。

从本次物探工作实施的实际效果来看，磁测井对判别井底、井侧的磁性矿体有较好的指示效果，但指示距离相当有限。

地面磁电方法在老矿区应用尚不理想。

图4 铜绿山35线ZK3501井中磁测示意图Fig.4 Schematic diagram of borehole magnetic survey 35 line in Tonglushan

深部构造叠加晕：在铜绿山、鸡冠咀中选择了Cu、Au、As、Hg、I、Sr、Ag、Pb、Zn、Bi、Mo、W 等12种元素进行了深部构造叠加晕测量工作，在勘查中总结出以下规律：Hg、As、Ag、Pb、I为前缘晕指示元素，异常分布在矿体的上部和前缘;Cu、Au、Zn为矿体的近矿晕指示元素;异常与矿体规模基本一致;Bi、Mo、W 为尾晕指示元素，异常分布于矿体尾部。

总体上微量元素含量并没有随矿床深度变化而发生线性递增或递减，前缘晕元素往往在不同中断出现转折，这表明矿床在不同中段有不同期成矿热液的叠加。在深部中段出现转折，表明深部可能有盲矿体存在，这也正是预测深部盲矿体的重要标志之一。当矿体尾部出现尾晕元素Bi、Mo、W 内带晕的基础上，又出现了 Ag、As、Hg、I、Pb 等前缘晕指示元素的内带—中带晕，即前、尾晕共存，指示深部还有盲矿存在，若在矿体中、下部出现前、尾晕共存，则指示矿体向下延伸很大。当前缘晕元素和尾晕元素比值Ag×1 000/Cu、累乘比值Ag×Hg×1 000/Cu×Zn沿轴向出现反折时(正常情况下自矿头至矿尾比值为递减趋势)且比值＞1.0时，指示深部还有盲矿存在(图5)。

4 铜绿山矿田的深部找矿方向探讨

总体思路：在理论方法上要突破前期“矿床尺度”的成矿模式，从“矿集区”的尺度去总结分析成矿规律，利用成矿系列、广义矽卡岩、“多位一体成矿”等理论去重新认识区内许多看似独立，实则紧密关联的地质现象;鄂东南矿集区一个重要成矿特色就是多类型矿床共生、复合的“多位一体”规律［2］，通常指斑岩型、矽卡岩型和热液充填型矿体共生。上述多类型矿床复合共生的“多位一体”规律，对指导危机矿山深部资源勘查具有重要意义，根据该规律，在一个矿田上，如果只发现一种类型的矿床，根据“缺位”预测的原则，在其深部很可能存在其它类型的矿床。“缺位”的矿床就是深部找矿的重要方向。

在找矿预测上注重对矿田内矿体定位规律的研究，如断裂控矿、接触带控矿、尖灭再现、斜列式排列、台阶式变化等矿体定位规律，本次勘查中新发现的铜绿山矿床XIII号矿体、鸡冠咀Ⅴ号矿体等均证实了前期总结的矿体定位规律在深部仍然行之有效，是指导深部找矿的重要依据。

图5 铜绿山构造叠加晕模式图Fig.5 Model of tectonic superimposed halos in Tonglushan

在技术手段上要注重有效方法(地物化)技术集成，合理采用大测深高精度的物化探测量手段。

在远景区选择上注重以下地段：

4.1 现有矿体向深部延伸地段

从两个危机矿山勘查项目的实施效果来看，矿田内已知矿床向深部的延深较为稳定，深度很大，如铜绿山XIII号矿体最深在地表以下1 250 m仍见到较厚的工业矿体。同时追踪已知矿床的控矿构造向深部的延伸是潜力最大、风险最小的找矿方向，因此在下一步找矿工作中，其仍应列为首选地段。矿田内除铜绿山、鸡冠咀、桃花咀外，石头咀、鲤泥湖、猴头山等已知矿床深部均有较大的追索潜力［3］。

4.2 以往工作程度较低，但具有寻找新类型、新矿体潜力的地段

矿床之间的连接部位，如桃花咀—猴头山，桃花咀—鲤泥湖、铜绿山—鲤泥湖矿床的连接部位是前期工程控制程度不够，发现新矿体潜力最大的地段。

在阳新岩体主岩体北缘接触带(曹家湾—金湖—石头咀一带)寻找阳新主岩体接触带上的接触交代型矿体，该地段因被湖水或尾砂库覆盖而一直工作程度较低，也是矿田内一个有利的找矿区段。

鸡冠咀矿区西北部是白垩—第三系的断陷盆地，以往认为鸡冠咀矿区的矿体被断盆切割，矿区西北部找矿前景不大。通过本次工作发现，矿区西北侧盆地边缘的断裂为犁式断层，上陡下缓，在盆地边缘犁式断裂的下盘，仍然保留有含矿的大理岩残留体，在矿田西部断陷盆地边缘探寻新矿体具有较好的潜力。

控制桃花咀矿床的北北东向断裂属于区域性深大断裂下陆—姜桥断裂的一部分，目前沿该断裂已新发现了鸡冠咀V号矿体，同时在桃花咀矿床北侧的许家咀也见有良好的找矿线索，因此沿该北北东向断裂向矿田以北、以南追索均有望发现新的矿体。

图6 铜绿山矿田重磁异常套合图Fig.6 Overlap of gravity and magnetic anomaly about Tonglushan orefield

在铜绿山岩株体的周边及内部寻找斑岩型矿体(铜、钼)是寻找新类型矿床的重要方向，区内铜绿山岩株体是一个典型的浅成斑岩体，体现的是小岩体的成矿作用，但以往工作中主要集中于接触带上找矿，而对于岩体内部可能存在的斑岩型矿体勘查不足，在铜绿山、鸡冠咀矿床中存在着为数不少的钼矿体，这些钼矿体可能就是斑岩型矿体的局部露点，根据前述“多位一体成矿”的理论，有可能在岩体中找到这种铜钼矿体的主体。矿田内寻找斑岩型矿体有利地段有吴公旦—蚌壳地、黄牛山—下曹、胡友山等地段，如在吴公旦—蚌壳地已有良好找矿线索，有可能发现低品位大吨位斑岩型铜钼矿床。

4.3 区内重要的重磁异常地段

根据铜绿山矿田区内重、磁异常呈北西西向和北东向带状分布的规律，利用已知矿体的分布范围与重、磁异常的分布范围对比发现：铜铁金矿体多分布于北东向和北西西向两个重、磁异常带的交汇部位，除已知矿区外，矿田范围内尚存在一批与已知矿体上部类似的重磁异常区，有待进一步工作进行评价(图6)❶金尚刚、黄志辉、袁红伟等，湖北大冶市鸡冠咀铜金矿接替资源勘查报告，湖北省鄂东南地质大队，2010。。

这些异常区有些地方过去是河湖区，如铜绿山Ⅰ、Ⅱ号矿体西部的大青槽G10号重磁异常区，现在已经具备开展地质工作的条件;有些异常位于过去的小矿区，如G1重力异常位于大青山铁矿区，G11重力异常位于黄牛山铁矿区，其浅部矿体已开采完毕，深部可能有隐伏大矿体存在;此外，铜绿山矿区东部G9重力异常，对应Ⅱ号矿体的G20号重力异常和Ⅵ号矿体的G16号重力异常深部具有发现新矿体或扩大矿体规模的前景，应引起足够的重视。

［1］苏欣栋，蔡贵先，孙立杨.鄂东地区铁铜金银矿床成矿模式与找矿模型［M］//长江中下游铁铜金银矿产地质.北京：冶金工业出版社，1996.

［2］赵鹏大，张寿庭，陈建平.危机矿山可接替资源预测评价若干问题探讨［J］.成都理工大学学报：自然科学版，2004，31(2)：111－117.

［3］熊继传，孙四权，等.鄂东国有大中型矿山资源危机程度及接替资源潜力［J］.资源环境与工程，2006，20(5)：513 －518.

Deep Prospecting Progress and Further Prospecting Direction of Tonglushan Orefield in Daye City，Hubei Province

HU Qingle，JIN Shanggan，WEI Ketao，HUANG Zhihui，ZHU Jiandong，ZHANG Guosheng
(Southeastern Hubei Geological Brigade，Daye，Hubei435100)

On the basis of exploration work in deep prospecting project about Tonglushan iron mine and Jiguanzui gold mine，the paper summarizes Tonglushan orefieldfrom such aspects as new understanding of metallogenic regularity，the application of deep prospecting technical means and deep prospecting results，and proposes three ideas for further deep prospecting in orefield.

Tonglushan orefield;deep prospecting;prospecting direction

P618.41;P618.31

A

1671－1211(2011)03－0182－06

2010－09－01;改回日期：2011－01－21

胡清乐 (1974－)，男，高级工程师，地质矿产专业，从事地质勘查技术管理工作。E－mail：13972779070@163.com

致谢：铜绿山矿田已实施的两个危机矿山接替资源勘查项目得到了李松生、王永基、张宏泰等监审专家的悉心指导和大力支持，本文的撰写得到了薛迪康、熊继传等专家的指导和帮助，在此表示衷心的感谢!

于继红)