砂岩型铜矿床深部找矿有效方法探讨

胡凌志

北京市地质工程设计研究院

砂岩型铜矿床深部找矿有效方法探讨

胡凌志

北京市地质工程设计研究院

中色地科矿产勘查股份有限公司于2010年承担了刚果(金)加丹加省卡莫亚(KAMOYA)铜钴矿区的第一期地质详查工作，并于2011年继续承担了本区的第二期深部地质勘查工作。本文主要以卡莫亚铜钴矿为例开展了砂岩型铜矿床深部找矿有效方法的总结探讨。

砂岩型铜矿床深部找矿有效方法

1 概述

受万宝矿产有限公司所属科米卡矿业有限公司(以下简称“科米卡公司”)的委托，中色地科矿产勘查股份有限公司(以下简称“中色地科”)于2010年承担了刚果(金)加丹加省卡莫亚(KAMOYA)铜钴矿区的第一期地质详查工作，并于2011年继续承担了本区的第二期深部地质勘查工作。本文主要以卡莫亚铜钴矿为例开展砂岩型铜矿床深部找矿有效方法的总结探讨。

卡莫亚铜钴矿区整体位于位于赞比亚—刚果(金)铜矿带的北西部，加丹加弧形铜钴成矿带的中西部，是非洲中部卢菲利(Lufilian)弧形构造带北西段的一部分。本矿区即位于该弧形构造带由东西向北西转折部位。矿权区位于刚果(金)加丹加省利卡西市北西方向30km的坎博韦镇，与著名的“坎博韦铜钴矿”选厂相毗邻；交通较为便利，自矿区赴利卡西(Likasi)市区有约20～25Km的碎石公路相通；南东方向距离加丹加省省会卢本巴希(Lubumbashi)约130Km。铜金属量562671吨、钴金属量65070吨；另外在矿区的深部获取了资源量(3341)矿石量1595.01万吨，铜金属量157867吨、钴金属量35154吨。

2 地质方法

地表采用1/1000地质填图，结合轻型山地工程探槽和浅井查明地层的含矿性、矿体的形态、产状、规模、矿体分布情况；深部采用系统的机械岩心钻探，了解矿体在深部的形态、产状、规模、品位的变化情况。卡莫亚铜钴矿区的出露的地层主是第四系(Q)及中元古界加丹加群的罗安组(R)、孔德龙古组(Ks)，其中罗安组上段和中段为主要含矿层位(表2-1)。

在详细研究了赞比亚—刚果(金)铜矿带地质演化并结合卡莫亚矿区的地质特征认为卡莫亚铜钴矿床的成矿控制因素主要是三点：推覆体控矿、地层控矿和断裂控矿。

(1)推覆体控矿

卡莫亚铜钴矿区矿床的成矿活动是在推覆之前在推覆体根带部位地区进行的。属于一个来自异地的“飞来矿床”。

主推覆面严格限定了卡莫亚铜钴矿床的形态、规模和空间位置，另外就是在区内各个矿体的矿体也是严格限定在推覆体被推移过程中所形成的各序次菱形碎块中。

(2)地层控矿

地层控矿是本区最主要控矿因素之一。从表2-1中可以看出，矿山段R2为主要含矿层，而罗安组(R)原始沉积的白云岩、白云质粉砂岩、黑色碳质页岩岩系在沉积之初就含有较高的铜钴元素背景值，因此，这套地层是本区的矿源层。罗安组地层对成矿的控制作用主要体现在三个方面：①作为矿源层为成矿提供物质来源；②在构造的应力作用下，以其有利的岩性参与各种容矿构造的形成；③以其有利的岩性与流体发生不同程度的交代作用导致矿质的沉淀。

(3)构造控矿

构造对矿体的控制作用十分明显，矿区的次级构造形成的断裂构造发育，对成矿的影响作用有二：一是在矿源层内裂隙较发育，为含矿热液的活动提供通道，有利于热液对矿源层内矿质的充分萃取；二是含将含矿层内岩石破碎，使的岩石的活性更大，使得含矿热液与活性岩石的接触面积更大，有利于含矿热液的沉淀，并为其提供容矿空间。同样，在氧化富集阶段，构造形成的裂隙为氧化富集阶段含铜离子溶液的下渗提供通道，并为含矿离子溶液的沉淀提供容矿空间。

根据野外找矿经验和综合研究分析表明，在卡莫亚矿区和整个刚果(金)加丹加地区都可以用下述方法进行找矿。

(1)地层标志：卡莫亚铜钴矿床产在一套特定的地层、特定的岩石中。地层就是加丹加群罗安组的矿山段(R2)。矿体是受隔挡层和含矿层联合控制的，隔挡层主要是板岩类、片岩类岩石，含矿层主要是硅化结晶白云岩、含碳质白云岩、条带状硅化白云岩、条带状白云岩等活性较大的岩石。

表2-1 卡莫亚铜钴矿区地层、矿化简表

(2)构造标志：在卡莫亚矿区构造也作为重要的找矿标志，氧化型次生富集矿体一般都产出在断裂带附近。

(3)典型矿物标志：卡莫亚矿区的一些典型矿物也作为找矿标志。如绿色的孔雀石、桃红色的钴华和羟红色的水钴矿等都可作为找矿的标志矿物。在孔雀石发育的地方往往都能找到铜矿。另外，典型的变质蚀变矿物，如重结晶的白云石、滑石化、绢云母等等也都可以作为找矿的典型标志。

(4)植物标志：在卡莫亚矿区，受风化淋滤作用的影响，地表含铜含钴矿物少见，但部分风化淋滤的S、Cu和Co元素以高丰度保留在地表壤土中，不利于常规植被的发育，因此，自然植被较稀疏的地方是值得重视的找矿地点。当地村民以“铜树、钴草”作为特定植物找矿标志，仅能参考之，效果不大。

(5)地形标志：卡莫亚矿区的铜钴矿化一般与硅化等变质作用密切相关，岩石耐风化，因此正地形亦是较好的找矿标志。

(6)古采坑和民采标志：古采矿遗址和遗迹及现代民采采坑为重要的找矿标志。

(7)遥感信息找矿标志：卡莫亚矿区处于加丹加弧形成矿带北部，在遥感图片上表现一定的光谱异常。这些可以作为找矿标志参考。

(8)遥感信息找矿标志：卡莫亚矿区处于加丹加弧形成矿带北部，在遥感图片上表现一定的光谱异常。这些可以作为找矿标志参考。

3 地球化学方法

区内铜钴资源开发由来已久，有历史记载的采矿活动最早发生在1943-1946年；大规模系统地质勘查工作主要集中在20世纪80年代。

在GCM对坎博韦大型铜钴矿床东段进行开发的同时，也对西段卡莫亚矿化富集区开展了地质找矿工作，通过地球化学勘查，圈定了异常强度不等的铜矿产找矿靶区，并围绕异常区开展地表槽井探工程揭露、深部钻探工程等，基本控制了卡莫亚南2、卡莫亚东2、卡莫亚中三个矿体的范围。

4 地球物理方法

本区开展了1/10000地面高精度磁测、大功率激发极化法中梯测量和AMT音频大地电磁测深(EH4)工作。里以0号勘探线EH4测深结果为代表对其反映的地质现象进行分析。根据EH4电阻率反演断面图，结合高精度磁测和大功率激电成果分析，对伊谦比0勘探线有如下认识：EH4异常特征与钻孔揭示的地质现象较为吻合，EH4从电性上对浅变质沉积盖层、深变质基底岩石有较好的区分，特别是较好地反映了基底的埋深及起伏形态，从而可以了解矿层的深度及产状特征，为钻孔设计和剖面间矿体的连接提供依据。

由于矿床为全隐伏的，故常规的地质找矿方法受到很大程度的限制。某些沉积型铜矿床常常与条带状含铁建造(BIF)有关，要确定远景区首先要确定条带状含铁建造，其中高精度航空磁法和地面磁测一般为最有效的方法。基于这一认识，地面时间域电磁法得到了较为广泛的推广与应用，并屡屡奏效。1985年纽蒙特公司和CSR有限公司联合承担了风险勘探。在详细的地面磁测的基础上，利用固定和移动回线瞬变电磁测量进行局部扫面工作，圈出了与磁源相吻合的良导带，钻孔打到了矿化铁岩。此后，进一步利用磁测垂向导数和模拟TEM测量进行钻孔定位，直到打了28口金刚石钻孔才第一次发现了有经济意义的厚矿层，见到了32m厚、含Cu5.8%、Au3.28g/t的富矿。此后进一步的工作确定了奥斯本矿床的范围。1988年BHP公司在欧内斯特亨利成矿区东部的褶皱带利用TEM测量验证了航空和地面磁异常，在50～70m厚的中生代沉积层之下发现了埃洛伊斯铜-金矿床。同样，基于类似的找矿思路和方法组合，1991年西部矿业公司在成矿区东部褶皱带东缘40～50m厚的沉积层之下找到了欧内斯特亨利铜-金矿床，这是澳大利亚自奥林匹克坝矿床发现以来最大的铜矿发现。近10年来，以高精度磁测和地面时间域电磁法为主的物探方法对该成矿区带的找矿新发现起到了主导作用。

物探方法虽然总体来说是间接的找矿方法，但一旦确定了矿床的控矿因素，就有可能将物探信息转化为直接的找矿信息，从而可以使物探方法起到战略方法的作用，尤其在地表覆盖的地区，需要深入研究大探测深度的物探方法的应用条件，使物探信息转化为与找矿直接有关的信息。在砂岩型铜矿床的深部勘探过程中，瞬变电磁手段起着重要的作用。

5 钻探

钻探工程在深部找矿的工作中起着决定性的作用，能准确地了解矿体的范围和特征。中色地科一期的详查项目完成钻探一万余米，结合以往的勘探成果基本查明详查区包括中、南Ⅱ和东Ⅱ等三个矿段，其中，中矿段位于矿区的中部，南Ⅱ矿段位于矿区的中南部、东Ⅱ矿段位于矿区的南部偏东。现分别对每个矿段的矿体地质特征叙述如下。

(1)中矿段矿体特征

中矿段位于矿区的中部，在地表有4个相对独立的菱形碎块组成，漂浮于R1或孔德龙古组地层内，其北端存在3个菱形碎块，另外的一个菱形碎块分布于中矿段的大部，中矿段北端的三个矿体已基本开采完毕。现将最大的菱形块段内的矿体描述如下：

中矿段矿体是本次工作的重点区域，在前人工作基础上，通过本次工作，使的该矿段的工作程度达到详查，局部勘查控制程度达到勘探阶段要求。

中矿段的矿体主要产出在加丹加群罗安组(ROAN)矿山段(R2)地层中，矿体主要分为3类，依次标号为C1、C2、C3(详见表2-1)。

C1矿体位于常规含矿层内，C2矿体位于R2.3底部，C3矿体属于氧化富集型矿体，位于菱形碎块的边缘。

C1矿体为一轴向为NNE向的平缓向斜，该向斜向北部发展有变宽的趋势。矿体的两端(C32号勘探线以南、C15号勘探线以北)在地表未出露。

C1号矿体以C20号勘探线分为南北部分，南侧矿石类型以硫化矿为主，主要赋存在向斜的核部；北侧矿石类型以氧化矿为主，硫化矿仅在局部出现。C2、C3号矿体矿石类型基本为氧化矿。

中矿段矿体的产状、厚度、赋矿层位都比较稳定，严格限定在其所在的菱形碎块内，矿体内部受破矿构造的影响较小，主要是菱形块体边部、底部的不平整断裂局部造成地层、矿体缺失，如C28号勘探线ZKC2805、C40号勘探线ZKC4004-ZKC4006附近均存在小型断裂，造成部分地层、矿体缺失。

(2)南Ⅱ矿段矿体特征

南Ⅱ矿段位于矿区的中南部，为一独立的菱形地层碎块。矿体主要分布在罗安组矿山段(R2)地层内。该矿体的赋存岩石岩性同中矿段，最主要的赋矿岩性段为常规含矿层位，另外R2.3底部及R2.2.2内也局部含矿，只是矿化相对更加集中，常规含矿层内的矿体占到本区矿体的绝大部分，其余层位的矿体矿量微乎其微。矿体主要分为3个，依次标号为S1、S2、S3(详见表2-1)。

(3)矿区深部矿体特征

矿区深部矿体的分布范围较大，广泛分布于南Ⅱ矿段及中矿段的深部，为一厚大铜钴矿体，发育在一套相对地表独立的罗安组地层内。深部矿体主要是通过ZKC0307、KYA10、ZKC4008、ZKS0201、KYA164等5个钻孔控制。矿体产状较平缓，倾向南东，矿体自北西向南东的埋藏深度逐渐变大，自北西侧的ZKC0307的257.63m到南东侧KYA164的469.40m；自北西向南东，矿体的厚度也逐渐变大，自北西侧的ZKC0307的17.45m到南东侧KYA164的50.40m。矿石的平均品位铜为0.99%，钴为0.220%。