岩屑测量在智利Henan D矿区地质勘查中的应用

王明国，杨秀俊

（1.河南有色金属地质勘查总院，郑州 450052；

2.河南省有色金属深部找矿勘查技术研究重点实验室，郑州 450052；3.华北地质勘查局地质研究所，天津 300170）

0 引言

智利地处东太平洋成矿带，铜储量和年产量均居世界第一位。典型斑岩矿床如厄尔印第奥（El Indio）金银铜矿，洛斯佩拉姆布雷斯（Los Pelambres）、厄尔佩尼翁（E1Penon）金银矿，帕斯卡（Pascua）金银矿等的地质勘查中，岩屑测量对找矿靶区圈定发挥了重要作用［1－2］。2012年，河南省有色金属地质勘查总院选择智利第二大区首府安托法加斯塔（Antofagasta）市东南约280km，距塔尔塔尔（Taltal）市东南约60km的Henan D矿区及其周围地区进行了岩屑加工粒度试验和1∶10 000岩屑测量，侧重对该区岩屑加工粒度分析和岩屑测量应用效果评价，以期有助于智利北部的矿业勘查。

1 成矿地质背景

1.1 区域地质背景

矿区所处的智利海岸山脉成矿带由褶皱强烈的侏罗系和白垩系组成，主要矿产有铜、钼、铅、锌、锰、金、铼、硒、碲等，也是举世闻名的秘鲁—智利北部铁氧铜金型（IOCG）成矿带［3－4］。依据矿床形态、岩性和构造等特点，IOCG型矿床分为脉状、热液角砾岩型、夕卡岩型、沿层交代层状和前几种类型的复合型［5］。矿区以脉型和沿层交代层状矿床为主。

1.2 矿区地质概述

矿区地处海岸山脉成矿带。区内岩浆活动频繁，侏罗系－白垩系喷出岩－侵入岩发育，以喷出岩为主。喷出岩主要为安山岩，伴有绿泥石化、绿帘石化及碳酸盐化等蚀变；侵入岩为花岗岩，以不规则状分布于矿区东侧。第四系分布于沟谷低缓处，为碎屑岩、蒸发岩等。

区内构造活动较强，有1条SN向断裂，破碎带宽700～1 800m，为阿塔卡玛断裂（Atacama Fault Zone，简称AFZ）带的组成部分，直接影响了矿区的岩浆活动和成矿。

矿区附近成型铜矿床（点）多处，距离最近为Tai铜矿。Tai铜矿自2009年初开始开采，月采矿石约1 000t。Tai铜矿产于安山岩内SN向韧性剪切带内，构造控矿特点明显，矿体呈脉状，近直立，矿脉厚2～12m，w（Cu）＝1.0%～5.5%，矿体延伸及品位稳定。采坑自Henan D矿区南800m处向南延伸＞2km，采深30～80m，目前开采的均为矿体的氧化带矿石。铜矿化主要为孔雀石化，呈浸染状分布，局部沿裂隙面展布。Tai矿区周围地势平坦，仅地势低洼处被第四系覆盖，中部及东部为安山岩，西侧有花岗岩出露。

1.3 景观地球化学特征

矿区属智利海岸山脉系，山势平缓，海拔735～895m，一般相对高差50m。气候极度干旱，是世界上最干旱的地区之一。1月平均气温为20℃，7月约10℃，全年降雨量＜10mm，为荒漠景观，无植物，无地表水。土壤不发育，A层缺失，局部B层也缺失；B层主要为风成砂和粉砂土，厚0～30cm，颜色以灰白和黄褐色为主；C层为风化岩屑层，比较发育。矿区盛风向为西北风和北风，风蚀和风力搬运作用强烈，地表松散堆积物中风成砂普遍，不宜开展土壤地球化学测量，而进行岩屑地球化学测量可以避免风成砂的干扰。

2 样品粒度试验

选择矿区南约1.2km的Tai铜矿进行岩屑加工粒度试验。该矿区土壤剖面分为B，C两层。B层土壤以砂土、砂黏土为主，呈灰黄色、黄褐色，厚5～25cm；C层为土壤的母质层，颜色为褐色、灰色等，由风化的岩石组成。区内采集土壤样重量折合1kg后，＞－4目的占7～125g，－4目～＋20目占18～139g，－20～＋40目占47～160g，＜－40目占591～850g。

按40m点距，采集B层或B＋C层土壤或岩屑样品，样品干燥后截取－5～＋20目、－20～＋40目、－40目等3种粒级段样品共13组，各样过筛后重约100g。矿体在点D7—D8之间。3种粒级样品的分析结果表明（表1，图1），各粒级中铜含量的变化与地质情况吻合较好，异常清晰明显。但粒度越大，Cu的标准偏差和变化系数越大，而－5～＋20目、－20～＋40目间变化相对较小。为避免风成砂干扰，突出找矿成效，确定地球化学测量采集B＋C层或C层－5～＋40目岩屑样品。

表1 Tai铜矿不同粒级岩屑中Cu元素参数Table 1 Copper parameters for various debris sizes in Tai mine

图1 Tai铜矿不同粒级岩屑中的铜含量Fig.1 Copper content of various debris sizes in Tai mine

3 岩屑地球化学测量结果与分析

3.1 岩屑地球化学测量方法

矿区矿化、蚀变和构造呈南北向，确定测线方向为90°，网度为100m×40m。采集－5～ ＋40目岩屑样品，在点位10m范围内采集3～5处滞留或残破在基岩表面的岩屑组合成样，分析测试Cu，Au，Ag，Mo，Pb，Zn，As，Sb，W，Co，Ni，Mn等元素。

3.2 矿区主要元素地球化学特征

矿区主要元素地球化学参数特征见表2。各元素的变化系数Cv均＜0.5，表明这些元素在测区内分布较均匀，但Cu元素含量明显高于地壳中元素丰度，具有成矿的前提。

通过矿区各元素数据R型聚类分析（图2），依据不同元素间的距离，可将元素分为3类。第一类，以Ni，Co，Mn，Zn为代表的中温热液元素；第二类，以Cu，Ag，Mo为代表的中高温热液元素；第三类，以Au，As，Sb为代表的低温元素组合，而Pb为中温元素，W为高温元素，R型聚类分析结果却将二者归为第三类，推测为该区热液活动的多期性造成性质差异较大的元素叠加。

表2 矿区主元素主要地球化学参数特征Table2 Characteristics of major elements geochemical parameters of the mine area

图2 R型聚类分析谱系图Fig.2 The tree plot of R－cluster analysis

3.3 岩屑地球化学测量应用效果

通过对矿区土壤地球化学测量，发现综合异常6处（图3，表3）。以Cu为主的异常有4处，分别为TD－3，TD－4，TD－5，TD－6；以 Au为主的异常有 1处，为 TD－2；以Pb为主的异常1处，为TD－1。

矿区Cu－Au异常规模大。Ag，Pb，Zn等中低温元素异常分布于Cu（Au，Mo）异常外围，局部具有水平分带特征：Cu－Au（Mo）处于内带，Zn－Pb－Ag处于外带。异常分布特征较好的为TD－2和TD－3异常，Cu－Au异常外围呈卫星状分布着 Ag，Mo，Pb，Zn等异常。

综合异常评序依据异常规模、元素组合、成矿元素背景、岩浆岩、矿化及构造等反映地球化学信息和成矿地质的指标，赋权求和排序（表3）。岩屑测量前仅 TD－4异常区内发现孔雀石化，TD－2，TD－3，TD－5经异常查证新发现铜矿化。TD－2和TD－3为铜矿化引起的异常，TD－4和TD－5区内矿化微弱，异常主要为绿泥石化绿帘石化蚀变引起，TD－1异常由花岗岩岩体引起，TD－6异常原因不明。结合岩屑地球化学测量成果及Tai铜矿特征，对TD－2和TD－3异常进行重点查证和评价。

表3 矿区综合异常评序Table 3 Sorting of the integrated anomalies in census district

3.3.1 TD－2异常

TD－2异常元素组合以Au，Cu为主，伴生As，Co，Sb，Ni，Mo，Pb，Ag，Mn，W 等。Cu异常面状展布，浓度中心和分带明显，面积0.56km2，异常最高值w（Cu）＝379.4×10－6，均值64.9×10－6。伴生Au异常强度高，异常最高值w（Au）＝22.4×10－9，均值3.55×10－9，出露面积0.56km2。异常显示出Mo，W 处于内带，Cu，Au处于中带，Ag，Pb，Co，Ni等处于外带的斑岩铜矿水平分带特征［1－2，6］，存在深部为斑岩型铜矿的可能。Cu－Au异常主要出露于岩性以绿泥石化安山岩为主的侏罗系中，异常由该地层或者赋存于其中的铜矿体引起。

经槽探和钻探工程揭露，发现宽2～13m的孔雀石化蚀变带，蚀变带长＞650m，走向NNE，矿体近直立，控制深度70m。矿化带围岩为绿泥石化安山岩。铜矿化主要为孔雀石化，沿裂隙面展布，局部呈星点状，受多组SN向节理控制，伴生有绿帘石化、褐铁矿化、硅化和碳酸盐化。矿石w（Cu）＝0.08%～2.36%，局部伴生w（Ag）＝2.0×10－6～9.0×10－6。铜矿体及周围伴有强烈的绿泥石化、绿帘石化等。矿体位于异常区的中东部，地势稍高，由重力作用向西搬运，促进异常形成。结合钻孔见矿情况和矿区南侧Tai铜矿的矿体特征，该矿体为脉状。矿液沿断裂上侵，向两侧充填，并形成矿体。

该异常中有与控制Tai铜矿相同的断裂通过，断裂两侧有较好的Cu－Au异常显示。结合异常查证成果，该区域的勘查重点区域为绿泥石化安山岩为主的断裂带中存在较好的主成矿元素异常的区域。

图3 矿区Cu，Au，Ag，Mo综合异常分布Fig.3 Integrated（Cu，Au，Ag，Mo）anomaly distribution map of the mine area

3.3.2 TD－3异常

TD－3异常元素组合以Cu－Ag为主，伴生Au，Co，Sb，As，Ni，Pb，Mn等。Cu异常面积大，浓度中心明显，分带不明显，面积0.187km2，异常最高w（Cu）＝348×10－6，均值80.1×10－6。该异常区伴生Ag异常强度高，Ag异常最高值w（Ag）＝0.22×10－6，均值0.077×10－6，面积0.18km2。该异常具有Cu，Au处于中带，Ag，Pb，Co，Ni处于外带的特征。Cu异常主要出现在以绿泥石化安山岩为主体的侏罗系中。

经槽探和钻探工程揭露，发现宽1.2～6.5m的铜矿脉，矿脉长＞180m，走向NNE，近直立，控制深度80m。蚀变带宽150～450m，围岩为安山岩。铜矿化以孔雀石化为主，沿裂隙面或浸染状分布。蚀变带内多组节理发育，岩石较破碎。矿化主要沿近SN向节理充填，伴有强烈绿泥石化、绿帘石化和局部弱硅化。矿石中w（Cu）＝0.20%～1.66%，局部伴生w（Ag）＝1.2×10－6。铜矿脉周围伴有强烈的绿泥石化和绿帘石化。矿体位于综合异常的中部，为山脊位置，向坡底形成异常，矿体构造控制作用明显。

与 TD－2相似，矿体伴生银，须重视银矿的勘查。根据周围矿区尤其是Tai铜矿的特征，矿区矿床类型应为铁氧铜金型（IOCG）矿床［5，7］。

4 结论

（1）依据岩屑加工粒度结果，智利安托法加斯塔大区东南部采集B＋C层或C层－5～＋40目岩屑样品能够较好地反映地质特征。

（2）通过岩屑地球化学测量，矿区存在较好的Cu－Au－Ag异常，且局部地段异常水平分带特征明显。通过异常查证，已发现良好的找矿线索。

（3）该区域的勘查重点为绿泥石化安山岩中的断裂带附近主成矿元素异常较好的区域。

（4）岩屑地球化学测量结果表明，在智利北部荒漠化景观中进行岩屑地球化学测量能够达到明确找矿目标、缩小找矿范围、确定找矿靶区的目的。

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