智利科皮亚波多铎金铜矿岩石地球化学特征及找矿分析

杨新雨，申萍，刘方方，樊学宁

（1.中色地科矿产勘查股份有限公司，北京 100012；2.中国科学院地质与地球物理研究所，北京 100029；3.中国黄金集团地质有限公司，北京 100012）

0 引言

多铎金铜矿位于智利北部科皮亚波市西南方向，直线距离约70 km（图1），距离首都圣地亚哥约800 km，矿区中心坐标（WGS84）：西经70°59′19.9″，南纬27°55′41.5″。智利北部是举世闻名的环太平洋成矿带的组成部分（图2），产于太平洋板块俯冲形成的安第斯大陆边缘弧上，主体发育于晚中新世安第斯构造旋回期（李天成等，2015），受平行弧展布的走滑断裂和NW 向基底构造控制（邱瑞照等，2019）。众多大型、超大型矿床构成了4 条SN 向平行展布的重要金属成矿带，自东向西以此为：晚中新世－上新世成矿带、晚渐新世－中中新世成矿带、古新世－早始新世成矿带和白垩纪成矿带（毛景文等，2014）。

这几条成矿带并非独立存在，从成矿时代来看，由西至东，从约120 Ma（最早160 Ma）到10 Ma（最晚4 Ma），配套规律相当明显。这可能反映了板块俯冲的时间和空间效应，最早由西向东的俯冲形成了近南北向的局部张应力，产生近东西向的导矿空间，形成最早海岸山带矿床。随着俯冲的继续，这种空间向东延伸，随之产生了的古新世－晚中新世斑岩铜矿床和晚中新世－早上新世斑岩铜矿床。以此观点来看，这种北西西向成矿系统内找矿空间可能更大。从矿床类型看，海岸山带的IOCG 型矿床、前安第斯带的伴有弧火山熔岩系的斑岩铜矿床和安第斯带的岩浆系列斑岩铜金矿床也具有规律性配套产出的特点（方维萱等，2009）。

多铎矿区是一个近年来新发现矿区，前期对矿区的综合研究程度较低，特别是关于地球化学方面的研究更少，本文主要目的是通过研究矿区的地球化学特征，总结矿床成因类型，评价矿区的找矿潜力，指导下一步找矿方向。

1 矿区地质特征

多铎金铜矿区距离智利海岸线约18 km，地层相对较老并且较完整（图3）。

图1 多铎铜金矿矿区交通位置示意图（黑色线框为矿区）

图2 多铎铜金矿在智利主要成矿带上位置示意图（黑色线框为矿区）

图3 多铎金铜矿区地质图

1.1 地层

矿区大部分被泥盆系－石炭系恰尼阿深组变质杂岩覆盖（Dcce），主要包含砂岩，千枚岩等。

砂岩为深灰色、灰白色，具变余砂状结构，粒状变晶结构，块状构造，碎屑组分主要为石英、斜长石，绢云母、硅质岩岩屑等。颗粒的粒径为0.1～0.45 mm，磨圆度为棱角状－次棱角状，分选中等。填隙物为绢云母、方解石、微粒石英等，偶见电气石呈放射状。矿区东部地层产状向东倾，倾角35°～50°，矿区西部地层向西倾倾角35°～50°。

千枚岩具显微粒状鳞片变晶结构，斑点状构造。矿物成分为绢云母、石榴子石、黑色碳质等。斑点由细砂级的绢云母、碳质粘土组成，绢云母与石英、长石粉砂互层形成变余层理构造。绢云母含量约占90%，粒径0.1 mm，碳质呈黑色片状，粒径0.01～0.1 mm，含量约占2%。矿区矿化与千枚岩关系密切，目前圈定的铜金矿体主要分布在千枚岩中。

矿区中部和东北角出露少量冲积、洪积沉积物和三角洲冲击扇。

1.2 构造

矿区主体构造格架近南北向，构造性质为韧性剪切构造带，2 条近似平行的共轭韧性剪切带形成拉线形状，形成张性破裂，矿体群小角度的扭曲，形成储矿空间。两条破碎带长度约8 km，宽度400～600 m，南北贯穿整个矿区，倾角近直立，破碎带内具硅化、碳酸盐化，在构造带北段金矿化较好，南段铜品位逐渐变富。这种现象推测与岩体有关，南部岩体出露较大，温度相对较高，铜矿品位相对较富而金品位相对较低。

1.3 岩浆岩

矿区岩浆活动强烈，主要侵入岩有闪长岩、石英闪长岩和花岗闪长岩。白垩系古罗拉达组石英闪长岩（Kdc）主要分布于矿区的东南角，出露面积较大，基本没有蚀变，矿物主要成分为石英、长石、角闪石等，中粗粒结构，块状构造，内部可见脉状的铜金矿体，受构造控制明显。在与地层接触面附近具有高磁异常和化探异常，推断该处深部可能存在另外一期岩体，为找矿有利部位。

在矿区的西南角分布少量的三叠纪花岗闪长岩，呈岩床或岩脉产出，矿物主要是石英、长石、黑云母等局部见黄铁矿，中粒结构，块状构造，与地层为侵入接触关系，未见矿化。

矿区中部断续出露一条闪长岩脉（δ），岩石为深灰色，粗粒结构，块状构造，局部出露规模不大，走向近南北，与区内矿体走向一致，在岩脉附近矿体矿化较好，矿体分布于岩脉的两侧，与岩脉关系密切。该岩脉为成矿提供了热液和物源。

1.4 围岩蚀变

矿区的围岩蚀变较为普遍，主要类型有：碳酸盐化、硅化、黄铁矿化（褐铁矿化）、碳酸盐化、退色、局部炭化等。其中以硅化、碳酸盐化、黄铁矿化、退色等与成矿关系密切。

2 矿石结构构造

多铎矿区矿石类型主要有金矿石、金铜矿石等。

金矿石：呈浅紫红色、灰白色，中粗粒结构、块状构造，普遍有不同程度的赤铁、褐铁矿化，深部原生矿石主要为黄铁矿－石英，硫化物呈星点状，细脉状分布于石英脉两侧。

金铜矿石：中细粒结构、块状构造，地表氧化矿石孔雀石呈星点状、薄膜状、细脉状分布与颗粒较大的方解石的边部，深部原生矿石主要为黄铁矿－黄铜矿－石英，硫化物呈团块状，斑点状分布。

矿石构造多为块状，碎裂状（图4）。

矿石结构主要为自形－半自形，浸染状、斑点状（图5）。

图4 多铎金铜矿矿石

3 矿区岩石地球化学

3.1 分析方法及结果

由于多铎矿区热液蚀变发育，因此首先对采集的标本进行岩矿鉴定，在岩石薄片研究的基础上，挑选了4 个较新鲜的岩石样品，进行了岩石化学全分析和微量元素分析。岩石样品包括：（1）多铎4 号矿体发育的闪斜煌斑岩；（2）多铎8 号矿体发育的玄武质晶屑凝灰熔岩和石英闪长岩等。所有的样品在核三所实验室进行，主量元素由XRF 测试，微量元素由ICP－ MS 测试。分析结果见表1。

3.2 岩石地球化学特征

3.2.1 主量元素及岩石分类

从表1 所示，多铎4 号矿体基性脉岩SiO2是51.21%～51.28%。多铎8 号矿体发育的玄武质晶屑凝灰熔岩的SiO2是50.13%，石英闪长岩的SiO2是58.90%。

在Na2O＋K2O－SiO2图解（图6）中，多铎4 号矿区基性脉岩样品落在辉长岩范围内；多铎南铜矿区凝灰熔岩样品落在辉长岩范围内，岩体落在闪长岩范围内。

表1 多铎地区主要岩石主量常量元素和微量元素组成

在Nb/Y－Zr/TiO2图解（图6）中，多铎4 号矿体基性脉岩样品落在闪长岩范围内；多铎8 号矿体凝灰熔岩样品落在安山岩范围内，岩体落在辉长岩范围内。

根据岩石地球化学结果，结合岩石显微镜研究结果，多铎4 号矿体基性脉岩为闪斜煌斑岩；多铎8号矿体凝灰熔岩为玄武质晶屑凝灰熔岩，而岩体为石英闪长岩。

图6 多铎铜金矿区Na2O＋K2O－SiO2（a）及Nb/Y－Zr/TiO2（b）图解

3.2.2 稀土和微量元素

对岩石稀土和微量元素分析，结果显示多铎铜金矿区煌斑岩脉与玄武质晶屑凝灰熔岩火山岩具有一致的岩石地球化学特征，轻微富集轻稀土，轻、重稀土之间存在着低程度的分馏作用，稀土配分模式呈微弱右倾型（图7），Eu 异常不明显。在微量元素标准化蛛网图上（图7），略富集大离子亲石元素、亏损高场强元素，具有明显的Nb 亏损。

这些地球化学特征表明，多铎铜金矿区煌斑岩脉与火山岩具一致的地球化学特征，源于地幔，均具有初始岛弧岩浆岩的特点（黄方和张鞠琳，2013）。

图7 多铎金矿区主要岩石稀土配分模式图（a）及微量元素蜘蛛网图（b）

多铎铜金矿区的石英闪长岩体富集轻稀土，轻、重稀土之间存在着中等程度的分馏作用，稀土配分模式呈右倾型（图7），具有Eu 异常。在微量元素标准化蛛网图（图7）上，Nb 亏损不明显。

对岩石进行构造图解分析，结果显示在构造图解（图8）中，多铎矿区中基性火山岩和脉岩落在岛弧拉斑系列和钙碱性系列过渡范围（申萍等，2010）。

对岩石进行Y－Nb 图解和Yb－Ta 图解分析，结果显示在Y－Nb 图解和Yb－Ta 图解中（图9），石英闪长岩体落在岛弧地区。

3.3 岩石地球化学特征分析

通过对岩石主微量和稀土元素分析和研究，初步认为：

图8 多铎矿区岩石构造分类图（a）Th－Ta－Hf/3图解（据Wood，1980）（b）Y/15－La/10－Nb/8 图解（据Cabanis and Lecolle，1989）

（1）多铎矿体赋矿脉岩为闪斜煌斑岩，岩体为石英闪长岩；已发现矿体大多产于岩体附近，与岩体关系密切。

（2）多铎矿区中基性火山岩和脉岩属于钙碱性系列，稀土配分为弱右倾型，具有钙碱性系列向拉斑系列过渡的特点，有利于形成斑岩铜矿。

（3）多铎矿区构造环境为岛弧环境，具有岛弧背景下的弧后盆地的特点。

图9 多铎金矿区主要岩石构造分类图

4 结论

从目前多铎地区金铜矿体特征及赋矿岩石看，多铎矿区矿体主要位于泥盆纪－石炭纪变质岩千枚岩和三叠纪－早侏罗纪岩体中，矿体的形成和分布主要受断裂构造和侵位其中的脉岩的控制。结合矿区地球化学特征，初步分析多铎矿区应较强两种类型的的找矿方向。

（1）多铎矿区位于智利白垩纪斑岩成矿带上，矿区地球化学特征显示矿化与早白垩纪石英闪长岩有关，矿区中基性火山岩和脉岩属于钙碱性系列，具有形成斑岩铜矿地质条件，浅部应注意寻找浅成低温热液金矿、深部应注意寻找与斑岩铜矿或者斑岩型与曼陀型套合的矿床。

（2）多铎矿区位于晚古生代成矿带，地表发育多条小型脉状矿体，结合矿区矿石结构构造特征，矿区同时应注意寻找小而富的热液脉型金、金铜矿等。

（3）另外，在智利第三、第四大区，从海岸向内陆，发育晚古生代增生楔和石炭纪岩浆弧，该增生楔包括弧前盆地和俯冲杂岩体，同时发育晚石炭纪幔源钙碱性花岗岩，花岗岩多发于侧分泌现象，石英呈脉状分布，因此今后在多铎矿区也应当重视寻找构造蚀变岩型金矿。