鄂东南矿集区深部找矿进展及下步找矿思路

蔡恒安，徐江嬿，陈松林，刘冬勤，杨伟卫，王 磊，华先录

(1.湖北省地质局 第一地质大队,湖北 大冶 435100； 2.湖北省地质勘查基金管理中心,湖北 武汉 430071)

长江中下游铁铜成矿带是中国东部重要的黑色金属、有色金属和贵金属成矿带,鄂东南矿集区位于成矿带的最西部。区内与燕山期岩浆岩有关的铜铁金等内生矿产资源丰富(1)徐映辉、王培培，湖北省阳新县丰山铜矿接替资源勘查报告，湖北省地质局第一地质大队,2016。。已发现261多个工业矿床,400多个矿床(点),矿床类型主要为接触交代矽卡岩型,少量斑岩型、热液型等。截至2017年底,已探明资源储量富铁矿石量7.8亿t、铜金属量515万t、金金属量272 t及一定量铅锌、钨钼矿产(2)湖北省自然资源厅，湖北省矿产资源储量表，2018。。

2005年以来,鄂东南矿集区响应国家“三深一土”(现调整为“深空、深海、深地、深蓝”)的战略部署,在铜绿山等老矿山开展了深部找矿工作,取得了显著成效,探求了一大批资源储量,深化了深部地质认识,延长了矿山服务年限,将部分老矿山的勘查深度推进至1 500 m以浅,证实矿集区深部找矿潜力巨大,但目前矿集区深部找矿工作仍处于起步阶段,深部资源家底不明,亟需总结经验,梳理思路,科学统筹推进鄂东南矿集区深部找矿工作,实现深部找矿突破。

1 矿集区地质概况

鄂东南矿集区北东以青峰—襄樊—广济断裂为界与桐柏—大别隆起带分开,西以麻城—团风断裂为界与武汉褶皱束分开,南部以高桥—鸡笼山断裂为界与咸宁—瑞昌褶皱束分开,是一个呈三角形分布的Ⅳ级构造—岩浆岩分布区(图1)。

区内出露晚元古代—新生代的地层,以古生界和中生界为主。其中,与成矿密切相关的地层为中生界。北部受秦岭—大别隆起带北西向边界制约,南部受扬子准地台北东东向边界制约,由北向南,区内构造格架整体由北西西向北东东过渡。

区内燕山期岩浆岩发育,自北向南发育有鄂城、铁山、金山店、灵乡、殷祖、阳新六大中酸性侵入岩体和金牛、花马湖两个火山岩盆地,占全区面积的23%。受北西西向和北北东向断裂构造联合控制,岩体总体上北西西呈带,北北东呈串展布(图1)。区内岩浆岩多为壳幔混合的中酸性岩浆岩,且均为多期次、共侵入通道的复式杂岩体,与铜铁金关系极为密切。

图1 鄂东南地区地质矿产略图Fig.1 Geological and mineral map of southeastern Hubei province1.第四系；2.侏罗系—白垩系；3.三叠系；4.泥盆系—二叠系；5.志留系；6.奥陶系—志留系；7.寒武系—志留系；8.上元古界—震旦系；9.上元古界；10.石英二长岩；11.花岗岩；12.正长闪长岩；13.闪长岩；14.闪长玢岩；15.花岗闪长岩；16.石英正长闪长玢岩；17.玄武岩；18.实测断层；19.推测断层；20.地质界线；21.岩相界线；22大/中/小型铁矿；23.大/中/小型铜铁矿；24.大/中/小型铜矿；25.大型铜金矿/小型金矿；26.大型钨铜矿/中型钨钼铜矿/小型钨钼铜矿；27.大型铅锌锶矿/中型铅锌矿；28.中型铜钼矿；29.中型锑钒矿；30.小型锰矿。

区内铜铁金等内生矿产资源丰富。受基底和深大断裂控制,具有北铁南铜,西铁东铜的矿产分布格局,南部由于江南式基底原因局部发育少量钨钼矿产。成矿时间规律,早期以成铁为主,少量成铜,中期以成铜为主,少量铁矿和钨钼、铅锌等多金属矿产,晚期以铁为主。

2 深部找矿进展

20世纪,鉴于国家经济技术、矿山开采条件、钢砂和合金钻探工艺等制约,鄂东南矿集区除铜绿山等个别大型矿床施工远景控制孔达800 m以深外,其余矿山勘查深度均在500 m以浅,深部找矿探索有限,深部资源潜力未查明。

21世纪初,原国土资源部于2005年开展大冶铁矿危机矿山接替资源勘查试点项目以来,鄂东南矿集区深部找矿工作取得了显著成效。在鸡冠咀铜金矿(3)金尚刚、王鹏飞，湖北省大冶市阳新岩体西北段深部钢铁金多金属矿战略性勘查成果报告，湖北省地质局第一地质大队，2014。(4)金尚刚、黄智辉，湖北省大冶市鸡冠咀铜金矿接替资源勘查(深部普查)报告，湖北省地质局第一地质大队，2010。、铜绿山铜铁矿(5)魏克涛，湖北省大冶市铜绿山铜矿接替资源勘查(深部普查)报告，湖北省地质局第一地质大队，2010。(6)杜凯、徐玮，湖北省大冶市铜绿山矿区深部铜铁矿普查报告，湖北省地质局第一地质大队，2017。、大冶铁矿、付家山钨钼矿、丰山铜矿等老矿山深部均取得了找矿突破。

2.1 铜绿山铜铁矿

2006—2010年,铜绿山铜铁矿,其矿体受断裂—侵入接触复合构造控制,具尖灭再现、侧列再现特征,追索Ⅺ号矿体倾向延伸,在深部-600～-1 200 m间发现了厚大的ⅩⅢ号矿体,新增333铜金属量25万t、金金属量12 t、铁矿石量1 400万t(7)魏克涛，湖北省大冶市铜绿山铜矿接替资源勘查(深部普查)报告，湖北省地质局第一地质大队，2010。[1]；2011—2017年,革新找矿思路,在认识矿体受背斜—断裂—侵入接触复合控矿构造的前提下,对背斜西翼进行深部探索,在矿区背斜西翼-800 m以浅发现了ⅩⅣ、Ⅳ6号矿体,新增333铜金属量7万t,铁矿石量1 000万t,伴生金金属量5.3 t(8)杜凯、徐玮，湖北省大冶市铜绿山矿区深部铜铁矿普查报告，湖北省地质局第一地质大队，2017。(图2)。

图2 铜绿山铜铁矿床4号勘探线地质剖面图(据2017年普查资料)Fig.2 Geological profile of No. 4 exploration line of Tonglushan copper-iron deposit1.嘉陵江组三段大理岩；2.嘉陵江组二段大理岩；3.嘉陵江组一段大理岩；4.大冶组四段大理岩；5.大冶组三段大理岩；6.石英二长闪长玢岩；7.角砾岩带；8.矽卡岩；9.以往发现铜矿体；10.以往发现铜铁矿体；11.2010年新发现矿体；12.2017年新发现矿体；13.以往施工钻孔；14.2006—2010年施工钻孔；15.2011—2017年施工钻孔；16.采坑坡线。

2.2 鸡冠咀铜金矿

2006—2014年,鸡冠咀铜金矿,其矿体受断裂—接触带复合构造旁侧羽状裂隙控制,矿体具侧列再现的特征,结合26线钻孔原生晕异常的研究,在深部-520～-900 m间深部发现了Ⅴ、Ⅶ号铜金矿体,后经进一步的勘查,又发现了Ⅶ号矿体群,新增333铜金属量27.31万t、金金属量34.59 t(9)金尚刚、王鹏飞，湖北省大冶市阳新岩体西北段深部钢铁金多金属矿战略性勘查成果报告，湖北省地质局第一地质大队，2014。(10)金尚刚、黄智辉，湖北省大冶市鸡冠咀铜金矿接替资源勘查(深部普查)报告，湖北省地质局第一地质大队，2010。[1-2]。

那时，丁小慧就觉得，像许诺这种明明可以靠颜值吃饭的人，居然也能这么拼，挺让人佩服的。后来，许诺创业失败，人生几乎走到了死胡同，身边也没有了那个长得好看的姑娘。

2005—2018年间,鄂东南矿集区通过深部找矿累计新增333及以上铜金属量83万t,铁矿石量7 900万t,金金属量68 t,相当于在已知矿区深边部新发现多个大—中型矿床。

3 深部找矿经验及认识

3.1 深入研究地质资料,突破原有定式思维

地质工作立足基础资料综合,不断深化和革新认识(11)魏克涛，湖北省大冶市铜绿山铜矿接替资源勘查(深部普查)报告，湖北省地质局第一地质大队，2010。(12)杜凯、徐玮，湖北省大冶市铜绿山矿区深部铜铁矿普查报告，湖北省地质局第一地质大队，2017。(图2)。从铜绿山矿床来看,1957年前认为其为规模不大的小型风化淋滤型铁矿；1959年提出该矿床为接触交代型铜铁矿,肯定其工业价值；1983年提交大型矽卡岩型铜铁矿床；2006—2010年认识到断裂—接触带复合构造控矿规律,发现ⅩⅢ号矿体；2011—2017年继承深化褶皱—断裂—接触带复合构造控矿规律,发现ⅩⅣ号矿体。

图3 鸡冠咀铜金矿床26勘探线剖面简图(据2014年鸡冠咀详查资料综合整理)Fig.3 Geological profile of No. 26 exploration line of Jiguanzui copper-gold deposit1.早白垩世灵乡组；2.晚侏罗世马架山组；3.中三叠世蒲圻组；4.早三叠世嘉陵江组；5.石英二长闪长玢岩；6.构造角砾岩；7.矽卡岩；8.矿体；9.地质界线；10.断裂构造；11.早期钻孔；12.接替资源勘查钻孔。

3.2 继承并深化了成矿物质来源的研究

根据铜绿山岩体700 m以浅中成矿元素的总量远低于目前探明的铜铁金资源量,岩体中全部成矿元素析出也难以形成目前探明的铜铁金资源量,认为区内成矿物质一部分来自浅部岩浆岩,绝大部分可能来自深部分异的岩浆期后热液,成矿强度不与浅部岩体成正比,往往与岩浆期后热液的多期次和活动强度密切相关,解释了浅部小岩体也能成大矿的现象[3]。

3.3 继承并深化了构造控矿和矿体分布规律的认识

在成矿物质来源研究的基础上,认为成矿元素的运移、沉淀、分带以垂向为主,侧向为辅,解释了区内矿体倾向延伸大于走向延伸2～3倍、走倾向具尖灭再现、侧列再现规律,并实践于深部找矿工作。

3.4 更加强调复合构造对成矿的控制

断裂—接触带复合构造控制岩浆期后热液的运移和卸载,浅部矿体的定位受断裂—褶皱—接触带复合构造控制；矿区深部,断裂构造(特别是成矿期仍在活动的断裂构造)是控矿的主要因素,渗滤交代相对扩散交代与成矿关系更为密切,矽卡岩不是矿体形成的必要因素,突破了矽卡岩形成温压条件对成矿深度的限制(13)金尚刚、王鹏飞，湖北省大冶市阳新岩体西北段深部钢铁金多金属矿战略性勘查成果报告，湖北省地质局第一地质大队，2014。(14)金尚刚、黄智辉，湖北省大冶市鸡冠咀铜金矿接替资源勘查(深部普查)报告，湖北省地质局第一地质大队，2010。。

3.5 更加注重界面控矿理论的应用

大型—超大型矿床的形成必须有大的地质界面,界面代表着物理化学条件发生变化,有利于巨量矿质的反复堆积和沉淀,形成大型—超大型矿床。同时,越复杂的接触—构造复合部位代表越优的成矿界面和成矿部位,有利于矿质的集中卸载,形成超富矿体(照片1)。

照片1 层间破碎带与接触带复合部位的富铜矿体Photo 1 Copper-rich bodies at the composite site of interlayer fracture zone and contact zone

3.6 继承并强调已知矿体对应物化探异常解剖,加强异常综合对比

开展已知矿体对应物化探异常形态、规模、参数指标的研究,对矿致异常进行立标建模,在此基础上开展异常的综合对比,结合成矿背景条件,对异常进行筛选和优选排序,从而提高找矿成功率。例如鸡冠咀研究浅部矿体对应的化探异常特征,对深部化探异常进行验证评价,发现了深部厚大的Ⅶ号矿体群❶❷。

4 深部找矿思路

鄂东南矿集区261个工业矿床,目前仅十几个大—中型矿山开展了深部找矿工作,均取得较好的找矿效果,着力推进其余工业矿床的深部找矿工作,挖掘深部资源潜力是矿集区下步的重点攻关方向。

初步拟定按技术方法体系构建、成矿和找矿预测理论提升、深部找矿勘查示范、全面推进深部找矿四个方面和阶段的部署思路,推进鄂东南矿集区的深部找矿工作。

4.1 构建深部找矿有效的技术方法体系

2006年以来,国家SinoProbe计划在长江中下游铁铜成矿带东段庐纵、铜陵矿集区开展了深地探测与深部找矿的技术方法研究,针对与中酸性岩浆岩有关的铜铁金多金属矿产,建立了相应的深部找矿技术方法体系。

鄂东南矿集区初步构想在典型矿田(矿床)开展上述深部找矿有效技术方法体系的探索应用,评价其在本矿集区的适用性,同时补充开展广域电磁、微动勘探等新技术、新方法,探索构建适用于矿集区深部找矿有效的技术方法体系。

4.2 建立融合深部—浅部全信息的成矿系统和找矿预测理论

依托地勘单位和科研院所建立的产学研平台,以先进的岩浆热液成矿理论为指导,全面梳理地物化及探矿工程资料,深入开展相应成矿理论研究和找矿勘查理论总结,对浅部地质资料进行系统梳理、对深部地质信息进行集成整合,建立融合深—浅部全信息的成矿系统和深部找矿预测模型,全面支撑开展矿集区深部找矿靶区的优选。

4.3 开展深部找矿勘查示范

以融合深—浅部全信息的成矿系统和深部找矿预测理论为指导,以矿集区深部找矿有效的技术方法体系为支撑,以财政资金为主导,以铜绿山等典型矿田为试点,探索开展矿集区深部找矿勘查示范工作,优选深部找矿靶区开展验证评价,通过点上突破,提振信心,总结经验,优化模型,支撑全面推进鄂东南矿集区的深部找矿工作。

4.4 推进开展矿集区全域的深部找矿工作

系统总结点上深部找矿勘查示范积累的认识和经验,开展全域矿床(点)深部找矿潜力调查评价工作,对矿床(点)深部找矿潜力进行优选排序,由财政资金和企业资金联合主导,科研院所和地勘单位作为技术支撑,开展深部探测和靶区优选,部署钻探进行验证评价,力争实现深部找矿突破,推进鄂东南矿集区深部找矿全面开花。

5 深部找矿方向

5.1 老矿山深边部找矿

目前开展老矿山边深部找矿的几个矿山均取得较好的找矿效果,1 500 m深部矿体未完全封闭,仍有增储空间；同时,鄂东南地区261个工业矿床,除近年开展老矿山边深部找矿的极少数国有大中型矿床勘查深度达1 500 m外,其它矿床的勘查深度均在500～700 m以浅,老矿山边深部找矿前景巨大。开展全域老矿山资源潜力调查评价,优选成矿有利地段开展深部验证,有望在老矿山边深部探求一批新增的资源储量,延长其服务年限,助推地方经济发展。

5.2 已知矿点深部潜力挖掘

鄂东南地区已知金属矿床(点)400多处,已开展十余处矿床的深边部找矿均取得了重大进展,许多矿山在开展过程中均不断有新矿体出现,过去对矿区周边低缓物化探异常认识评价不足,应运用“就矿找矿”、“三位一体”找矿预测等理论,深化认识,革新找矿思路,寻求找矿突破,有望再发现一批新矿床。

5.3 盆地边缘深部找矿

鄂东南地区发育有大冶湖盆地、阳新盆地、金牛火山岩盆地,这些盆地均为燕山晚期之后的拉张盆地,形成在区内主要成矿期之后,盆地边缘多为上陡下缓的犁式盆地,盆地边缘有良好的成矿地质条件,以往地质工作程度低,近年的勘查工作发现盆地边缘有较好的找矿潜力(如鸡冠咀Ⅶ号矿体发现、许家咀矿床的发现)。阳新岩体西北段、金山店岩体南部、灵乡岩体北缘、铜绿山岩体北西缘一带的盆地边缘为深部找矿的有利区,有望实现深部找矿的重大突破。

5.4 隐伏岩体及与其有关的铜多金属矿产找寻

鄂东南地区出露6个大岩体和130多个小岩体,其铜铁金矿均与岩体密切相关。一是要加强对以往工作程度较低小岩体的含矿性评价,配套开展成矿岩体识别标志的研究；二是要开展成矿地质背景条件和物化探异常的综合研究,加强隐伏岩体及与其有关铜铁金矿床的找寻和评价,寻求矿床类型的突破、找矿空间的拓展、找矿效率的提高。

5.5 硅钙界面铜多金属矿的探索

与鄂东南矿集区同属长江中下游铁铜成矿带的九瑞矿集区,区内已查明铜金属量超过1 200万t,其40%以上的铜多金属矿均分布于志留系—泥盆系—石炭系地层硅钙界面中,鄂东南地区已发育龙角山钨铜矿、马家山硫铁矿等多个矿床(点),以往在此方面探索不够,通过九瑞地区成矿规律及硅钙界面控矿机制的总结,开展探索性勘探有望发现一批类似矿床,新增一批资源储量[4]。

5.6 玢岩型铁矿的探索

庐纵、宁芜矿集区矿床类型以玢岩型为主,这类矿床与火山岩盆地中火山—次火山岩关系极为密切。鄂东南金牛火山岩盆地火山岩形成时代与其相近,目前在火山岩盆地边部发现了王豹山等铁矿床,李建威等认为其与庐纵、宁芜矿集区的玢岩型铁矿具可比性[5]。火山岩覆盖层深部是否发育有与次火山岩有关的玢岩型铁矿,也是下步的重点找矿方向。

6 结论

从近年来深部勘查成果和地质认识来看,鄂东南矿集区深部找矿潜力巨大。鉴于矿集区深部找矿仍处于起步阶段,应遵循技术方法体系构建、成矿理论和找矿预测理论提升、深部找矿勘查示范、全面推进深部找矿的思路,以老矿山、已知矿点、盆地边缘、与隐伏岩体有关的深部铜金矿产、硅钙界面铜多金属矿、玢岩型铁矿为支撑,层层推进矿集区深部找矿工作,实现深部找矿重大突破。

致谢：感谢湖北省地质局第一地质大队金尚刚教授级高级工程师在撰文过程中给予的关心和指导,以及部分成矿规律认识和深部找矿经验的PPT,在此特别感谢！