青藏高原甲玛斑岩成矿系统首例3000 m科学深钻的初步认识*

林 彬，唐菊兴**，唐 攀，周敖日格勒，孙 渺，祁 婧，陈国良，张忠坤，张泽斌，吴纯能，田志超，代晶晶，杨征坤，姚晓峰

（1中国地质科学院矿产资源研究所自然资源部成矿作用与资源评价重点实验室，北京 100037；2西南交通大学地球科学与环境工程学院，四川成都 611756；3中国地质大学，地球科学与资源学院，北京 100083；4西藏华泰龙矿业开发有限公司，西藏拉萨 850212；5成都理工大学，四川成都 610059；6山东省地质矿产勘查开发局第三地质大队，山东烟台 264000；7中国地质调查局发展研究中心，自然资源部矿产勘查技术指导中心，北京 100037）

21世纪以来，随着地质科技的不断进步，全球浅地表（小于1000 m）的地质信息和结构已基本明了。浅地表和浅覆盖区的矿产资源也基本被探明或控制(董树文等,2012)。然而，随着勘查工作和理论研究的不断深入，地球中浅部（小于3000 m）的地质信息和结构依然是困扰地质学家的最大难题(吴才来等,2016)，此外，3000 m以浅的资源潜力也是勘查地质学家亟需回答的科学难题(王达等，2002；杨文采,2002;赵正等,2014；2016)。在“向地球深部进军”号召下，为保障中国大宗紧缺矿产资源稳定供给，加强资源探测、储备和开发能力，国家重点研发计划“深地资源勘查开采”重点专项（简称“深地专项”）于2016年正式启动，成为中国深部地质信息探测和资源预测、评价和开采的重要科技攻关任务(樊俊等,2019)。

受国家重点研发计划-深地专项“青藏高原重要矿产资源基地成矿系统深部探测技术与勘查增储示范”的资助，项目组在青藏高原冈底斯成矿带甲玛矿区实施单孔进尺3000 m的科学深钻（JMKZ-1），同时匹配常规探矿钻孔（1000～1500 m）共计15 600 m，旨在详细揭示青藏高原碰撞造山带3000 m以浅的地质信息。验证上游项目“青藏高原碰撞造山成矿系统深部结构与成矿过程”结构模型，探获3000 m以浅的成矿系统结构和资源潜力，实现3000 m以浅的地质结构和资源信息的“透明化”，并且结合岩石/矿物地球化学分析、短波/热红外光谱测量、地球物理探测和勘查指示矿物分析等综合研究，准确定位和预测深部资源，建立多元信息勘查评价方法组合，并最终探获深部及外围铜多金属资源，实现资源增储示范。

目前，甲玛科学深钻（JMKZ-1）作为青藏高原固体矿产中首个3000 m科学深钻，已经顺利完成施工，累计进尺3003.33 m。该科学深钻穿透了甲玛斑岩成矿系统中的角岩、矽卡岩及斑岩型矿体，并进入深部无矿核，直接揭示3000 m以浅的地质信息。为此，本文将详细介绍甲玛科学深钻的立项背景、施工情况以及地质信息，同时，基于钻孔编录、地球化学分析等结果，初步阐述其蚀变与矿化结构，揭示其对后续深部资源探测的意义，为完善成矿系统理论奠定基础，也为其他深地项目深钻实施提供技术参考。

1 科学深钻实施背景

青藏高原是研究大洋俯冲-大陆碰撞构造演化及其成岩成矿响应的天然实验室，也是世界级矿床与巨型成矿带的重要基地(唐菊兴等,2012)。经典的斑岩成矿系统模式主要基于洋洋俯冲形成的岛弧以及洋陆俯冲的陆缘弧背景上构建(Richards,2003;Sillitoe,2010)，而青藏高原及其邻区，作为特提斯构造带的东段，经历了复杂的构造演化，形成了一系列产于碰撞造山环境下的矿床类型(Richards,2015)。以侯增谦为首席科学家的研究团队，针对青藏高原的斑岩铜矿、岩浆热液稀有-铅锌银矿、造山型金矿成矿系统进行深入解剖，创建了青藏高原大陆碰撞成矿理论(侯增谦,2010)，详细揭示不同矿床类型的动力学背景、深部岩浆演化过程以及成矿物质来源等科学难题(Hou et al.,2015;Wang et al.,2014;Yang et al.,2016)，从而有效指导发现和评价一大批矿床(唐菊兴等,2017)。

然而，由于青藏高原海拔高、切割大、气候恶劣等因素，导致大陆碰撞背景下斑岩成矿系统勘查评价技术方法研发和集成难度极大，同时，大部分斑岩铜矿的勘查深度均在1000 m以浅，甚至诸多探矿钻孔因技术限制，被迫终止于矿体内(Lin et al.,2017a;2017b;2019)，导致深部矿体结构难以精确的刻画(林彬等,2019)。所以，为进一步丰富大陆碰撞成矿作用理论，验证成矿作用理论模型，精细揭示3000 m以浅的成矿系统结构，建立地质、地球化学、地球物理以及高光谱、指针矿物等多元信息综合勘查评价技术体系，有效预测和探获深部矿产资源，实现勘查增储示范势在必行(Cooke et al.,2014;Halley et al.,2015;Halley,2020)。国家重点研发-深地计划特设立“青藏高原重要矿产资源基地成矿系统深部探测技术与勘查增储示范”研究专项(樊俊等,2019)，通过多家科研院所以及矿山企业的密切合作，在甲玛、多龙、雄村、扎西康、朱诺、北衙等一系列大型-超大型矿床中开展深部探测技术和勘查增储示范研究。其中，于甲玛矿区首次实施单孔3000 m科学深钻，旨在直接揭示其3000 m以浅的地质信息，实现成矿系统结构“透明化”目标，并结合多项探测手段，创建多元信息综合勘查评价方法体系，并将其示范运用于深部及外围资源勘查中。项目起始于2018年6月，前期经过反复的专家论证和实地研讨，最终确定3000 m科学深钻的施工位置和方向（图1），并于2019年6月22日正式开钻。科学深钻历时488天，于2020年10月底完成终孔，累计进尺3003.33 m。至此，完成了青藏高原固体矿产首个3000 m科学深钻，也是斑岩成矿系统的首个3000 m科学深钻。

图1 甲玛矿区地理位置（a）、地质图以及科学深钻JMKZ-1位置（b）1—第四系沉积物；2—下白垩统林布宗组砂岩、板岩、角岩；3—上侏罗统多底沟组灰岩、大理岩；4—矽卡岩化大理岩；5—矽卡岩；6—矽卡岩型矿体；7—花岗斑岩脉；8—花岗闪长斑岩脉；9—石英闪长玢岩脉；10—细晶岩脉；11—滑覆构造断裂；12—矿段范围；13—钻孔及编号;14—科学深钻及编号Fig.1 Location(a),geological map of Jiama deposit and the location of Drilling JMKZ-1(b)1—Quaternary sedimentary rocks;2—Sandstone,slate and hornfels of Linbuzong Formation in Lower Cretaceous;3—Limestone and marble of Duodigou Formation in Upper Jurassic;4—Skarn marble;5—Skarn;6—Skarn ore-body;7—Graniteporphyry dikes;8—Granodioriteporphyry dikes;9—Quartz-diorite porphyry dikes;10—Aplitedike;11—Slip fault;12—Segment of mining;13—Drilling and number;14—Scientific deep drilling and number

2 钻孔设计结构及施工工艺

甲玛矿区位于拉萨地体南缘，冈底斯成矿带东段，是冈底斯成矿带勘查和研究程度最高的超大型斑岩成矿系统。矿区内主要出露地层为上侏罗统多底沟组的灰岩、大理岩，下白垩统林布宗组的砂板岩、角岩，并且矿区内发育广泛的中新世斑岩体侵位。研究表明，甲玛作为超大型斑岩成矿系统，具有角岩型铜钼矿体、矽卡岩型铜多金属矿体、斑岩型钼铜矿体以及远端脉状金矿体的多元矿体结构(Zheng et al.,2016)。根据不同矿体成岩成矿作用时代、空间位置以及控矿因素，甲玛矿区还具有多中心复合成矿作用特征(林彬等,2019)。

根据项目设计，3000 m科学深钻定位于甲玛矿区主矿段16与20号勘探线之间（图1）。钻孔编号为JMKZ-1，设计方位角240°，天顶角3°。钻探施工单位为山东省地质矿产勘查开发局第三地质大队（山东省第三地质矿产勘查院）。本次深钻实施主要施工设备包括：HXY-8DB钻机（预留ZP-40DB钻机备用），K型钻塔，400 kW发电机、S4000取芯绞车、泥浆测试仪器（JTL-50A）以及各类绳索取心钻具和金刚石钻头等。其中，钻机核心为HXY-8DB岩芯钻机，为原HXY-8钻机改进升级版，为立轴式手自两动钻机，自动化程度高，操作人员劳动强度低，适用于金刚石和硬质合金钻进的中深孔岩芯钻机，钻进深度可达4000 m。钻孔施工过程中，每50 m进行一次测斜，测斜仪器为STL|1GW无线光纤陀螺测斜仪。科学深钻施工过程中，岩芯采集率95%以上，符合施工技术要求。详细的钻孔施工结构及钻机信息见图2。

图2 甲玛科学深钻JMKZ-1钻孔施工结构（a）及设备信息（b～d）Fig.2 Structure of Jiama scientific drilling JMKZ-1 and equipment information aistructure of the scientific deep Drilling(a)and equipments of the drilling machine(b～d)

3 钻孔地质信息

参考科学深钻的整理和编录流程(赵正等,2014)，本次针对甲玛科学深钻（JMKZ-1）进行了细致的编录，详细描述不同层位的岩石类型、物质成分、蚀变、矿化以及脉体发育等地质信息。地质信息简述如下：

3.1 地层信息

林布宗组：主要见于深钻的0～72.40 m、78.73～289.30 m、362.71～416.63 m、463.35～568.36 m、571.36～574.86 m、581.06～620.87 m。岩性主要为灰黑色、浅灰绿色或灰绿色角岩、矽卡岩化角岩（图3）。其中，0～72.40 m为灰黑色、浅灰绿色角岩（图3a），矿物成分主要为长石、石英，发育黑云母细脉及斑点，部分黑云母发育绿泥石化；蚀变主要为硅化、绿泥石化、弱泥化；硅化主要指角岩整体坚硬硅化，而绿泥石化则指部分斑点状黑云母蚀变为绿泥石，及少量脉状绿泥石；矿化较弱，主要为细脉状、细粒浸染状黄铁矿，部分脉体可见少量黄铜矿，以及局部发育的斑铜矿、磁铁矿。78.73～289.30 m为灰黑色角岩，蚀变主要为热液黑云母化和弱绿泥石化，以及岩石组分整体的硅化，其中，热液黑云母化较普遍，多以早阶段黑云母细脉和晚阶段石英-黑云母-硫化物细脉为主（图3b），而绿泥石化则多呈弥散状产出，少量产于石英-硫化物细脉中；部分脉体可见少量石膏，常与黄铁矿等硫化物相伴产出；矿化整体较弱-中等，主要为细粒浸染状黄铁矿以及少量的石英-黄铁矿脉、石英-辉钼矿脉（图3c）；黄铜矿化较弱，多呈细脉状产出；辉钼矿多呈独立细脉或石英-辉钼矿-黄铁矿细脉产出；脉体下部被石英闪长玢岩穿切（图3d、e），未见明显矿化。362.71～416.63 m为灰黑色角岩，发育弱黑云母化蚀变，其中，黑云母多呈近平行的细脉状或弥散状产出，可见黑云母细脉有明显褶曲，暗示岩石经历过局部变形；整体矿化较弱，主要为细粒浸染状黄铁矿，局部见少量石英-辉钼矿脉、石英-辉钼矿-黄铁矿-黄铜矿脉（图3f）。463.35～478.05 m为黄绿色-灰绿色矽卡岩化角岩，矽卡岩化主要为绿泥石、石榴子石以及少量绿帘石（图3g），其中，石榴子石呈浅红棕色、团块状产出，可能为角岩中的钙质组分被流体交代形成的产物；绿泥石则呈网脉状产出，或呈独立的细脉；绿帘石既可以产于绿泥石细脉中，也可以独立成细脉状产出；矿化相对较好的主要为石英-辉钼矿脉，少量石英-黄铁矿-黄铜矿脉，且这类石英硫化物脉多切穿早阶段绿泥石脉。478.05～568.36 m为灰黑色角岩；蚀变主要为硅化和热液黑云母化；黑云母化主要呈条带状、脉状、弥散状产出；矿化中等，主要为细粒浸染状黄铁矿以及少量黄铜矿，多产于黑云母细条带中，以及石英-辉钼矿脉或辉钼矿细脉。571.36～574.86 m为灰黑色角岩；蚀变主要为热液黑云母化；整体矿化较弱，仅见少量脉状辉钼矿化；岩石可能受多组裂隙的影响，导致破碎严重。581.06～620.87 m为棕绿色矽卡岩化角岩（图3g），蚀变以石榴子石化、绿泥石化为主；其中，石榴子石呈浅黄绿色、红棕色，细粒状产出；绿泥石则呈弥散状、脉状、团斑状产出；矿化中等，主要为细粒浸染状黄铁矿、辉钼矿、黄铜矿；局部可见绿帘石交代石榴子石，以及大量热液石英充填于石榴子石空隙中；下部被花岗闪长斑岩侵位，同时发育网脉状矿化（图3h、i）。

图3 甲玛科学深钻角岩及矽卡岩矿化特征a.角岩中发育斑点状黑云母以及石英-绿泥石-黑云母-磁铁矿脉；b.角岩中石英-硫化物脉以及石英-黑云母脉；c.角岩中不规则状的石英-辉钼矿脉；d.石英二长斑岩与角岩的接触界限；e.石英二长斑岩发育弱绢云母蚀变以及暗色包体；f.角岩中石英-硫化脉网脉；g.矽卡岩化角岩以及黄铜矿-黄铁矿脉；h.花岗闪长斑岩与矽卡岩接触界限；i.绿泥石化花岗闪长斑岩以及石英网脉；j.透辉石石榴子石矽卡岩及不规则辉钼矿；k.石榴子石硅灰石矽卡岩中浸染状斑铜矿化；l.矽卡岩化大理岩HF—角岩；SK—矽卡岩；MB—大理岩；QMP—石英二长斑岩；MME—暗色包体；GDP—花岗闪长斑岩；Q—石英；Bio-黑云母；Ccp—黄铜矿；Py—石英；Mol—辉钼矿Fig.3 Mineralization of hornfel and skarn in Jiama scientific drilling a.Spot biotiteand quartz-chlorite-biotite-magnetitevein in thehornfel;b.Quartz-sulfideveins and quartz-biotitevein in thehornfel;c.Quartz-molyb‐deniteveinsin hornfel;d.Thecontact between quartz-monzonite porphyry and hornfel;e.Weak sericitealteration and MMEin quartz-monzonite porphyry;f.Stockwork quartz-sulfideveins in hornfel;g.Skarn alteration hornfel and chalcopyrite-pyritevein;h.Contact between granodioritepor‐phyry and skarn;i.Chlorite veins in granodiorite porphyry and quartz veins;j.Diopside garnet skarn and molybdenite mineralization;k.Garnet wollastoniteskarn and disseminated bornite;l.Skarn alteration marble.HF—Hornfel;SK—Skarn;QMP—Quartz—Monzoniteporphyry;MME—Mafic microgranular enclaves;GDP—Granodioriteporphyry;MB—Marble;Q—Quartz;Bio—Biotite;Ccp—Chalcopyrite;Py—Pyrite;Mol—Molybdenite

多底沟组：主要产于深钻的620.87～675.81 m、690.86 ～920.32 m、969.27～972.12m、978.52～981.72m，主要为矽卡岩或矽卡岩化大理岩（图3j～l）。其中，620.87～646.67 m为黄绿色透辉石石榴子石矽卡岩，矿物组成以石榴子石、透辉石为主（图3j）；石榴子石呈红棕色，粒状，可见明显环带结构；透辉石呈浅绿色，呈细粒-微粒状或团斑状产出；矿化中等，主要为细粒浸染状辉钼矿，局部可见细脉状辉钼矿，以及星散浸染状黄铜矿；脉体相对较少，主要为少量石英脉、石英-辉钼矿脉及石英-黄铁矿±黄铜矿脉。629.57～631.07 m，可能受构造裂隙的影响，岩石较为破碎。646.67～675.81 m为石榴子石硅灰石矽卡岩（图3k），呈灰白色-红褐色；矽卡岩矿物主要为石榴子石、硅灰石；石榴子石主要呈红棕色、黄绿色，粒状，呈浸染状、脉状产出，硅灰石为灰白色，局部呈放射状；矿化较好，主要为斑铜矿，产出与硅灰石关系密切；其次为辉钼矿，呈脉状和浸染状产出。653.27～655.17 m发育一段石榴子石矽卡岩，石榴子石呈红棕色、黄绿色，矿化较好，发育黄铜矿+镜铁矿+斑铜矿的矿化组合；可见少量绿帘石交代石榴子石，形成绿帘石+黄铜矿+石英+镜铁矿的矿物组合。690.86～693.69 m为红棕色、黄绿色石榴子石矽卡岩；矿物成分主要为石榴子石，少量硅灰石、透辉石；局部见少量绿帘石和绿泥石交代石榴子石、透辉石等矿物；矿化主要为斑铜矿和少量黄铜矿、辉钼矿，以浸染状、团斑状、脉状产出；受构造裂隙影响，局部发育少量孔雀石化，呈团斑状产出；693.69～701.21 m、723.81～758.42 m和812.22～903.32 m为矽卡岩化大理岩（图3l）；矿物成份主要为方解石；矽卡岩化主要指石榴子石化、硅灰石化，多呈脉状产出，局部为团块状；矿化较好，主要为斑铜矿化和弱黄铜矿化、辉钼矿化；其中，硫化物与矽卡岩矿物硅灰石、石榴子石分布密切相关，常常呈浸染状分布于矽卡岩矿物粒间空隙之中。701.21～723.81 m和758.42～812.22 m为硅灰石石榴子石矽卡岩，矿物成份主要为石榴子石、硅灰石，局部可见残余的大理岩；矿化较好，主要为浸染状脉状斑铜矿、黄铜矿和辉钼矿。903.32～920.32 m为黄绿色透辉石石榴子石矽卡岩；矿物主要为石榴子石、透辉石，少量硅灰石；岩石中局部可见残余的大理岩块，偶见热液方解石、石英充填于矽卡岩矿物粒间空隙之中；主要发育脉状、浸染状、团斑状的斑铜矿化以及少量浸染状黄铜矿化。

3.2 岩浆岩

科学深钻揭示的岩浆岩主要为中酸性的侵入体，包括花岗闪长斑岩、石英二长斑岩、二长花岗斑岩、石英闪长玢岩以及少量的细粒花岗岩和角砾岩。上述岩浆岩主要以岩脉或岩枝的形式侵位，在981.72m以下呈现为复式斑岩体，在浅部72.40～981.72 m主要呈小岩脉侵入，详细的地质信息见图4a～i和图5。

图5 甲玛科学深钻JMKZ-1 0～2000 m的地质信息1—角岩；2—石榴子石、绿泥石化角岩；3—矽卡岩化大理岩；4—石榴子石-硅灰石矽卡岩；5—透辉石-石榴子石矽卡岩；6—花岗闪长斑岩；7—石英二长斑岩；8—石英闪长玢岩；9—二长花岗斑岩；10—铜矿化品位；11—钼矿化品位；12—金矿化品位；13—银矿化品位Fig.5 Geological information of 0～2000 meter from Jiama scientific drilling(JMKZ-1)1—Hornfel.;2—Garnet and chloritealteration hornfel;3—Skarn alteration marble;4—Garnet-wollastoniteskarn;5—Diopsidegarnet skarn;6—Granodioriteporphyry;7—Quartz-monzoniteporphyry;8—Quartz-dioriteporphyry;9—Monzograniteporphyry;10—Copper grade;11—Molybdenum grade;12—Gold grade;13—Silver grade

花岗闪长斑岩呈灰色、灰白色，发育斑状结构（图3i），斑晶约占40%，主要为斜长石、角闪石、黑云母、石英，大小多数在0.2～0.4 cm之间。黑云母晶形较小，约1 mm，基质为长英质，蚀变主要发育硅化、绿泥石化及黑云母化（图4a、b）。其中，绿泥石化主要表现为斜长石斑晶由核部向边部发育不同程度的绿泥石化蚀变，且基质中也发育弥散状绿泥石化；黑云母化主要指基质中呈弥散状的热液黑云母，矿化中等-较好，发育细粒浸染状、脉状的黄铁矿、黄铜矿和辉钼矿。二长花岗斑岩呈灰白色、浅灰黑色，斑状结构，斑晶约占30%（图4c、d），成分主要为钾长石、斜长石、石英、黑云母，岩石主要发育弱钾化、绢云母化蚀变，局部发育弱绿泥石化和泥化蚀变，其中，钾化表现为弥散状钾长石，或钾长石脉和钾长石蚀变晕，可见斜长石斑晶蚀变为绢云母和绿泥石，岩石整体矿化中等，主要发育脉状、细脉浸染状黄铜矿和辉钼矿（图4d、e）。石英闪长玢岩则为灰白色和浅灰黑色，斑状结构，斑晶约占45%，主要为斜长石、角闪石和少量石英，基质为闪长质，斜长石斑晶多发育明显的绢云母化和弱泥化；角闪石斑晶则多发育黑云母化和绿泥石化；石英斑晶多呈浑圆状、港湾状；少量钾长石斑晶四周也发育弱绢云母化蚀变，岩石矿化较弱-中等，主要为星散浸染状黄铁矿，局部发育少量细粒黄铜矿、辉钼矿（图4f、g）。石英闪长玢岩则呈岩脉侵入，发育弱绢云母化蚀变，局部可见少量浸染状黄铁矿，无明显的脉体以及铜钼矿化。

花岗闪长斑岩与矽卡岩化关系密切，在花岗闪长斑岩与大理岩或角岩接触带常发育绿泥石、绿帘石化以及矽卡岩化蚀变，形成石榴子石、绿泥石、绿帘石、透辉石、硅灰石等蚀变矿物（图4a）。同时，也发育浸染状、细脉状的铜多金属矿化，包括黄铜矿、黄铁矿、斑铜矿、辉钼矿以及少量镜铁矿等。而二长花岗斑岩主要产于深部（大于1000 m），发育弱绿泥石化、绿帘石化以及绢云母化蚀变，并且发育少量的石英-辉钼矿脉、石英-黄铁矿-辉钼矿脉以及少量石英-黄铁矿-黄铜矿细脉等。浅部（289.30～362.71 m）的石英闪长玢岩呈浅灰白色，发育中等泥化蚀变和浸染状黄铁矿化，无明显铜、钼矿化，且脉体不发育（图3d）；深部的石英闪长玢岩中则发育少量石英-黄铁矿-黄铜矿（±辉钼矿）脉。根据岩体间的接触关系，可以初步判定二长花岗斑岩侵位略早于花岗闪长斑岩（图4b），而也早于石英闪长玢岩（图4f），局部出露的细粒花岗岩侵位略晚于二长花岗斑岩。此外，值得注意的是，二长花岗斑岩、花岗闪长斑岩、石英闪长玢岩中均发育暗灰色的闪长质暗色包体（图4h）。

图4 甲玛科学深钻不同斑岩体类型及矿化a.花岗闪长斑岩与矽卡岩接触界限及绿泥石-黄铜矿脉；b.花岗闪长斑岩与二长花岗斑岩接触界限；c.二长花岗斑岩中石英-辉钼矿脉；d.二长花岗斑岩裂隙面上浸染状辉钼矿；e.二长花岗斑岩中石英-萤石宽脉；f.二长花岗斑岩与石英闪长玢岩接触界限；g.石英闪长玢岩裂隙面上的黄铜矿；h.二长花岗斑岩中的暗色包体被晚期脉体穿切；i.深部花岗岩SK—矽卡岩；QDP—石英闪长玢岩；MME—暗色包体；GDP—花岗闪长斑岩；MGP—二长花岗斑岩;G—花岗岩；Q—石英；Mol—辉钼矿；Ccp—黄铜矿；Fl—萤石Fig.4 Different type of porphyries and mineralizationa.Thecontact between granodiorite porphyry and skarn and the chlorite-chalcopyrite vein;b.Thecontact granodioriteporphyry and monzogranite porphyry;c.Monzograniteand quartz-molybdenitevein;d.Disseminated molybdenitein thefissureof monzograniteporphyry;e.Quartz-fluorite vein in monzograniteporphyry;f.Thecontact between monzograniteporphyry and quartz dioriteporphyry;g.Disseminated chalcopyritein the fis‐sure of quartz diorite porphyry;h.The MME cut by the quartz-sulfide vein in monzogranite porphyry;i.The deep monzogranite SK—Skarn;QDP—Quartz diorite porphyry;MME—Mafic microgranular enclaves;GDP—Granodiorite porphyry;MGP—Monzogranite porphyry;G—Granite;Q—Quartz;Mol—Molybdenite;Ccp—Chalcopyrite;Fl—Fluorite

3.3 脉体特征

作为流体矿化的重要产物，脉体特征和发育程度是制约矿化和蚀变的重要因素。岩石类型和位置不同，其脉体特征也不同，进而形成的蚀变和矿化特征也不同。详细的地质编录显示，角岩中除了发育浸染状的黄铁矿、黄铜矿外，主要的铜钼矿化以石英-硫化脉或硫化物脉的形式产出（图3c、f）。同时，不同层位，脉体的发育程度也不同，其中，7.53～57.49 m石英-硫化物脉体发育较弱，脉体密度约3条/m，可见多条不规则状石英-磁铁矿-黄铁矿-绿泥石脉，宽度变化较大，约1.5～5.0 cm、甚至大于10 cm，产状多为30°～45°（脉体与水平线的轴夹角），且脉体集中产于7.53～21.00 m；57.49～72.40 m发育多组石英-硫化物细脉，约5条/m，以石英-黄铁矿-黄铜矿脉为主；78.73～232.00 m脉体发育程度较差，多为黑云母细脉、弱绿泥石-黑云母-石英脉以及石英-辉钼矿-黄铁矿脉，脉体密度小于4条/m。脉体宽多小于0.3 cm，产状多陡立，介于45°～60°；364.01～369.30 m脉体十分发育，脉体密度多大于15条/m，产状较陡，多大于80°，脉体类型多为石英-辉钼矿±黄铜矿脉，该段脉体十分发育，导致其矿化较好，以辉钼矿和黄铜矿为主；369.30～416.63 m岩石中脉体发育程度差，偶见少量石英-硫化物脉（以黄铁矿为主），脉体密度小于3条/m。463.35～568.36 m，整体脉体较发育，大于15条/m，主要为绿泥石脉、石英-辉钼矿-绿泥石脉，其中，绿泥石细脉多呈不规则状，产状多为30°～45°，而石英-辉钼矿±绿泥石脉则产状陡立，多大于75°，常切穿早期绿泥石脉；571.36～574.86 m脉体较发育，主要为石英脉、黑云母脉以及石英±辉钼矿脉，

其中，石英脉和黑云母脉，产状平缓，多为0°～10°，而石英-辉钼矿脉产状陡立，多为60°～70°，常切穿石英脉和黑云母脉。581.06～620.87 m脉体不发育，仅局部有少量石英-黄铁矿细脉。

矽卡岩或矽卡岩化大理岩中硫化物主要以浸染状的形式产出，整体上脉体并不发育，脉体密度小于3条/m，主要为少量的石英±方解石-黄铁矿-黄铜矿±辉钼矿脉。对于花岗闪长斑岩，72.40～78.73 m脉体较为发育，密度可达8～10条/m，主要为石英脉、石英-黄铁矿-黄铜矿脉、石英-辉钼矿脉，脉壁平直，脉宽约0.3 cm，产状多为35°～40°；416.63～447.24 m脉体不发育，小于3条/m，矿化也较弱；568.36～571.36 m脉体发育较差，约3～5条/m，主要为石英±辉钼矿脉，脉壁平直，产状多介于20°～30°；931.32～969.27 m和981.72～1021.32 m脉体发育较差，小于3条/m，主要为少量石英脉和石英-黄铁矿脉。二长花岗斑岩中，浅部（1200 m以浅）脉体较为发育，脉体密度可达8～10条/m，主要为石英脉、石英-黄铜矿±钾长石脉、石英-钾长石脉、石英-辉钼矿脉等，产状多较陡立，多大于45°，深部的二长花岗斑岩（大于1200 m），脉体不发育，小于3条/m，主要为少量的石英脉、石英-辉钼矿脉，产状为45°～60°，部分可大于80°。浅部石英闪长玢岩（289.30～362.71 m），脉体不发育，小于1条/m。而深部闪长玢岩（大于1000 m），局部发育少量的石英-黄铜矿脉、石膏脉以及少量石英-黄铁矿-黄铜矿脉，脉体产状变化较大，可细分为30°～45°和80°～90°两组，脉壁均平直，脉宽0.1～1.0 mm。

从脉体的宽度、脉壁特征以及金属矿物和蚀变晕特征，根据斑岩成矿系统中脉体分类特征(Gustafson et al.,1975;Sillitoe,2010)，判定角岩中的脉体主要为B脉，脉体平直，脉壁规则，脉宽多介于2～8 mm，常发育黄铁矿、辉钼矿、黄铜矿等金属硫化物，脉体两侧无明显的蚀变晕，局部发育少量D脉，多为黄铁矿脉，脉体平直，脉壁规则，且延续较好，脉宽多2～5 mm，部分脉体两侧发育绢云母化和绿泥石化蚀变晕，深部斑岩中也主要以B脉为主，同时发育少量的A脉，其中，B脉主要指石英-硫化物脉，常发育绢云母化蚀变晕，脉壁平直，黄铁矿、黄铜矿、辉钼矿等硫化物产于脉体中间或脉壁；A脉主要指少量石英细脉以及钾长石细脉，这类脉体脉壁多不规则，且延续性较差，硫化物也不发育。上述脉体主要在斑岩体顶部及角岩中广泛发育，形成了复杂的脉体系统，为成矿流体的迁移和沉淀提供了良好的运移通道和存储空间（林彬等，2012）。

4 初步认识

（1）揭示斑岩成矿系统结构

甲玛作为青藏高原碰撞造山带中复杂斑岩成矿系统的代表，其深部的地质信息及结构一直不明确。此次，3000 m科学深钻的实施，直接揭示斑岩成矿系统的精细地质结构，实现地质信息“透明化”（图5）。

甲玛矿区浅部（小于620.87 m）主要为角岩型矿体（图6），矿化主要为浸染状和脉状黄铁矿、黄铜矿、辉钼矿，局部有少量的磁铁矿。浅部蚀变主要为硅化、黑云母化以及弱绿泥石化。其中，硅化包括角岩自身硅化和广泛发育的热液石英脉。黑云母化则主要指角岩中发育的细粒状、斑点状或脉状黑云母。这类黑云母蚀变常与细粒的黄铁矿、黄铜矿化密切相关。绿泥石化主要指角岩中发育绿泥石细脉，或产于石英-硫化脉两侧，或呈弥散状产出，同时，越靠近矽卡岩，绿泥石化越发育。中部为矽卡岩（620.87～981.72 m），即中酸性的岩浆热液与林布宗组角岩以及多底沟组的大理岩发生广泛交代，形成厚度大于300 m的矽卡岩或矽卡岩化角岩和矽卡岩化大理岩。其中，矽卡岩有明显的分带，从上到下依次为石榴子石绿泥石化角岩→绿泥石石榴子石角岩→透辉石石榴子石矽卡岩→石榴子石矽卡岩→硅灰石石榴子石矽卡岩→石榴子石硅灰石矽卡岩→硅灰石矽卡岩→矽卡岩化大理岩(冷秋锋等,2015;林彬等,2019)（图5），具有“上Mo下Cu”的矿化分带特征，且伴生明显的Au、Ag矿化，其中，绿泥石石榴子石化角岩中，以Mo矿化为主，透辉石石榴子石矽卡岩中，以Mo-Cu矿化为主。Mo矿化主要为浸染状或脉状辉钼矿，Cu矿化以黄铜矿为主，少量斑铜矿，金属矿物多呈它形充填于石榴子石或辉石颗粒间，局部可见块状、团块状，形成矽卡岩型富Mo-Cu矿石。石榴子石矽卡岩矿化相对较弱，主要发育少量脉状黄铜矿化和细粒浸染状黄铜矿。硅灰石矽卡岩中，矿化主要为Cu矿化，金属矿物以斑铜矿和黄铜矿为主。斑铜矿呈稠密浸染状、团斑状产出，黄铜矿主要以团斑状产出。矽卡岩化大理岩，即大理岩被热液流体选择性交代的产物。局部交代完全形成块状矽卡岩，而总体只发生矽卡岩化和微弱矽卡岩化，可见残留的大理岩。Cu矿化主要为脉状斑铜矿±黄铜矿，与石榴子石、硅灰石等矽卡岩矿物紧密共生。同时，整个矽卡岩中，石榴子石颜色从浅部到深部，出现红-棕色→棕绿色→淡黄色的空间变化规律。在矽卡岩化大理岩中，可见流体多阶段叠加现象。即早阶段呈稀疏浸染状产出的黄绿色石榴子石，被晚阶段棕褐色石榴子石呈脉状穿切或沿边部交代。

深部（981.72～3003.30 m）主要为不同类型多相斑岩体（可能代表浅部岩浆房？）（图5）。根据矿物组成和结构的差异，深部斑岩体可细分为二长花岗斑岩、细粒花岗闪长斑岩、花岗闪长斑岩、石英闪长玢岩、花岗岩以及少量的细粒花岗岩脉（图6），其中，二长花岗斑岩、花岗斑岩是深部斑岩体的主体，累计揭露厚度大于1500 m，侵位相对较早，从编录结果看，浅部的二长花岗斑岩（1021.32～1357.80 m），斑状结构明显，斑晶主要为钾长石、斜长石、石英、黑云母，发育明显的钾长石、绢云母化以及绿泥石化蚀变和弱泥化蚀变，发育细脉浸染状的黄铁矿、黄铜矿和辉钼矿，局部可见少量石膏、萤石宽脉（图4e）；中部二长花岗斑岩（1357.80～2116.56 m），具有明显斑状和似斑状结构，发育弱绢云母化、钾长石化以及绿泥石化蚀变，其中，钾长石化和绿泥石化多呈脉状产出或以蚀变晕的形式产于石英-硫化物脉两侧，矿化相对较弱，主要为石英-辉钼矿脉以及少量石英-黄铁矿-黄铜矿脉，局部见星散浸染状黄铁矿、黄铜矿；深部的花岗斑岩（2141.16～2809.00 m），发育明显的似斑状结构，蚀变较弱，仅局部可见弱绢云母化和绿泥石化（图4i），矿化弱或无明显矿化，局部可见星散浸染状的黄铁矿，脉体不发育，偶见陡立的石英脉；深部的花岗岩（2809.00～3003.33 m），无明显斑状结构，蚀变较弱，无明显矿化，局部可见星散浸染状的黄铁矿，脉体不发育，二长花岗斑岩或似斑状花岗斑岩中常发育闪长质的暗色包体（图4h）。

细粒花岗闪长斑岩和花岗闪长斑岩主要呈岩脉，侵位于二长花岗斑岩中或围岩地层中，其中，289.3～362.71m细粒花岗闪长斑岩发育弱绢云母化、泥化以及弱绿泥石化蚀变，但并不发育铜钼矿化（图3d，图5），同时脉体也不发育，说明其应该为成矿后岩浆活动的产物；416.6～1093.74 m的花岗闪长斑岩常与围岩接触交代形成矽卡岩，同时，在靠近斑岩体内部形成内矽卡岩，花岗闪长斑岩蚀变较强，主要发育强绢云母化和绿泥石化，局部发育石榴子石矽卡岩化和弱钾长石化，矿化相对中等，主要为星散浸染状的黄铁矿、黄铜矿，以及少量的石英-黄铁矿-黄铜矿-辉钼矿；深部（1642.56～2141.16 m）的花岗闪长斑岩，矿物粒径变小（多小于0.3 cm），为细粒花岗闪长斑岩，局部发育弱钾长石化、绢云母化和绿泥石化蚀变，以及少量脉状黄铁矿、辉钼矿和黄铜矿，该深度的花岗闪长斑岩中常发育少量的闪长质暗色包体。

石英闪长玢岩呈脉状侵位于二长花岗斑岩中，常切穿早期二长斑岩的脉体或者斑晶，说明其侵位略晚于二长花岗斑岩（图4f）。石英闪长玢岩（1131.54～1582.26 m），发育明显的绢云母化、绿泥石化和泥化蚀变。矿化主要为细粒浸染状黄铁矿、黄铜矿以及少量石英-辉钼矿脉，铜、金、银矿化品位均较高，揭示其可能也是最重要的致矿岩体；深部的石英闪长玢岩（大于2554.86 m）常与花岗斑岩交互产出，但二者均不发育明显的蚀变和矿化。

根据甲玛斑岩成矿系统结构，主要包括浅部的角岩型矿体、中部的矽卡岩型矿体和深部的斑岩矿体（图6）。此次科学深钻的实施，清晰揭示了甲玛斑岩成矿系统中无矿核的地质特征（图6）。正如上述矿化与蚀变特征，甲玛斑岩成矿系统中的无矿核，主要为二长花岗斑岩、花岗闪长斑岩以及石英闪长玢岩多相侵入体组成的斑岩体，深度介于2500.0～3003.3 m之间（图4i）。作为成矿系统的无矿核，岩石新鲜，无明显蚀变和矿化，无脉体，基本代表浅部岩浆房流体出溶后残留熔体结晶的产物，也代表斑岩成矿系统的最核心，将为后续的浅部岩浆储库演化及成矿流体初始出溶和控矿机制等研究提供重要的科学样品。

图6 甲玛斑岩成矿系统结构模型(据林彬等，2019)1—林布宗组砂、板岩；2—多底沟组灰岩、大理岩；3—浅部岩浆储库；4—二长花岗斑岩；5—花岗闪长斑岩；6—花岗斑岩；7—角砾岩；8—近端矽卡岩；9—中部矽卡岩；10—远端矽卡岩；11—钾硅酸盐岩化；12—绿泥石、绿帘石化；13—绢英岩化、弱泥化；14—角岩化；15—强硅化；16—角岩矿体界线；17—裂隙系统；18—滑覆构造；19—流体运移方向；20—科学深钻Fig.6 Geological structure model of Jiama porphyry system(from Lin et al.,2019)1—Sandstone and slate in Linbuzong Formation.;2—Limestone and marble in Duodigou Formation.;3—Shallow magma reservior;4—Monzonitic granite porphyry;5—Granodiorite porphyry;6—Granite porphyry;7—Breccias;8—Proximal sharn;9—Intermediate skarn;10—Distal skarn;11—Potassic-silicatealteration;12—Chlorite-epidotealteration;13—Phyllic and weak argillic alteration;14—Hornfel alteration;15—Strong silicic alteration;16—Boundary of hornfel ore-body;17—Fissuresystem;18—Slip fault;19—Fluid transport direction;20—Scientific deep drilling

（2）完善综合勘查评价体系

甲玛科学深钻不仅清晰地揭示了3000 m以浅的地质信息，同时，也为系统建立3000 m以浅的勘查评价体系及预测方法提供了重要的科技支撑。根据现有的矿化元素分析数据及工业指标，甲玛科学深钻累计揭露矿体583.46 m，详情见表1。其中，角岩矿体累计213.34 m，铜平均品位0.17%，钼平均品位0.031%，伴生Au平均品位0.03 g/t，伴生Ag平均品位为0.87 g/t。矽卡岩矿体累计327.34 m，铜平均品位0.33%，钼平均品位0.053%，伴生Au平均品位0.19 g/t，伴生Ag平均品位为5.56 g/t。斑岩型矿体累计42.78 m，铜平均品位0.31%，钼平均品位0.02%，伴生Au平均品位0.09 g/t，伴生Ag平均品位为3.79 g/t。值得注意的是，铜品位大于0.7%的矽卡岩矿体厚度达44.12 m，铜平均品位1.17%，钼平均品位0.04%，伴生Au平均品位0.63 g/t，伴生Ag平均品位20.12 g/t。此外，在矽卡岩和斑岩矿体中检测到少量的钨矿化，其详细的矿化特征及规模特征，后续将做进一步的详细研究和阐述。

根据上述矿化特征，甲玛矿体可延伸地表1400 m甚至更深，所以，如何评价其资源潜力，准确定位深部的矿体将是甲玛斑岩成矿系统勘查评价的关键。为建立系统的勘查和评价方法，项目将针对深钻开展详细的矿物学、地球化学、地球物理、高光谱等分析和研究，其中，矿物学，即针对科学深钻详细的地质编录，选择绿泥石、黑云母、石榴子石、黄铁矿等矿物作为指针矿物，开展矿物学结构、光谱特征以及微量元素分析，建立指针矿物勘查评价标志(唐攀，2017)；地球化学，即对深钻岩芯完成63项主、微量元素分析，同时，结合地表1∶1万岩石地球化学测量结果，建立三维地球化学预测模型(林彬,2019)；地球物理，即通过钻孔的物探测井，识别不同岩石单位的电阻率、极化率、磁化率、自然伽马、自然电位等参数(邹长春 等,2016)，并结合矿区交错实施的CSAMT、AMT测量，建立甲玛矿区3000 m以浅的地球物理结构。高光谱分析，即通过对科学深钻开展短波红外和热红外光谱分析，详细揭示其蚀变空间分带，并结合剖面高光谱分析，建立三维的蚀变分带模型(Guo et al.,2019)。最终，综合上述分析测试结果，建立多元信息综合勘查评价技术方法和勘查找矿模型，进而指导青藏高原同类矿床的勘查评价(Halley et al.,2015)。

表1 甲玛科学深钻JMKZ-1见矿信息表Table 1 Mineralization information of Jiama scientific drilling JMKZ-1

此外，作为深地项目在青藏高原完成的首个3000 m科学深钻，其施工工艺、技术流程以及深部资源探测手段及方法的总结和梳理(吴才来等,2016)，也将有效指导和帮助后续科学深钻的施工(唐菊兴等,2014;2017)。同时，3000 m科学深钻实施，也为详细揭示青藏高原地质结构提供了可能，相信在未来的科学研究中，将不断的探索深部地质信息，实现深地探测“透明化”目标(董树文等,2012;2014)。

5 结论

（1）西藏甲玛矿区完成首个3000 m科学深钻，直接揭示3000 m以浅的地质信息，实现青藏高原造山带浅部地质信息透明化。

（2）科学深钻揭示甲玛斑岩成矿系统结构，将为浅部岩浆储库演化及控矿机制等研究提供关键科学样品。

（3）科学深钻的施工工艺及综合勘查评价技术体系的研发与创新，为国家深地资源探测提供重要技术支撑。

致 谢感谢中国21世纪议程管理中心、中国地质调查局成都地质调查中心、中国黄金集团、西藏华泰龙矿业开发有限公司、山东地质矿产勘查开发局等单位以及项目执行过程中诸多专家对甲玛科学深钻实施的指导和支持。感谢匿名审稿专家提出的宝贵审改意见。