云南普朗铜矿首采区构造(蚀变岩)地球化学特征及找矿预测

朱振东, 李正章, 李志鹏, 杨 帆, 任 涛, 管申进, 王 雷*, 吴练荣*

云南普朗铜矿首采区构造(蚀变岩)地球化学特征及找矿预测

朱振东1, 李正章2, 李志鹏3, 杨 帆2, 任 涛1, 管申进1, 王 雷1*, 吴练荣3*

(1. 昆明理工大学 国土资源工程学院, 云南 昆明 650093; 2. 中铜矿产资源有限公司, 云南 昆明 650051; 3. 云南迪庆有色金属有限责任公司, 云南 香格里拉 674400)

普朗铜矿床是格咱岛弧内最大的斑岩型Cu-Au-Mo矿床, 主矿体的展布与复式斑岩体、岩体裂隙发育程度、钾化与青磐岩化蚀变带分布密切相关, 为构造(蚀变岩)地球化学勘查技术应用奠定了基础。本次在对首采区8线剖面进行构造‒蚀变‒矿化编录的基础上, 开展构造(蚀变岩)地球化学研究, 通过R型聚类分析和因子分析得到3组矿化元素组合, 结合矿床地质特征,1(Ag、Cu、Au、In、Se、S、Co、Fe、Zn、K、Ba、LREE、HREE)为Cu-Au矿化元素组合,3(Rb、Be、Nb、Ta、Th、U、Mo、Re、LREE)为Mo-Re矿化元素组合,4(Cu、Au、Se、Mo、-Ca、-Sr)为Cu-Au-Mo矿化元素组合。构造(蚀变岩)地球化学异常特征表明: (1)1、3、4因子在浅部的异常与已知矿体位置基本一致, 深部未封闭异常指示剖面深部东侧具有较好找矿潜力, 可圈定有利找矿靶区; (2)同时出现了两组Cu-Au矿化和两组Mo矿化组合异常叠加, 指示具叠加成矿作用特征; (3)根据异常特征和空间叠置规律, 结合主矿体产状特征(总体走向NNW, 倾向NEE)和蚀变分带规律, 推测了成矿流体运移方向(走向由SSE→NNW, 倾向上由北东东深部→南西西浅部运移)和矿体展布特征, 并在5线、8线、12线开展靶区验证工作, 取得较好找矿效果。综合构造‒蚀变‒构造(蚀变岩)地球化学异常特征, 能够有效的预测深边部找矿信息, 在斑岩型铜矿深边部找矿过程中具有较好的应用前景, 为构造(蚀变岩)地球化学服务深边部找矿提供了新思路和范例。

普朗铜矿; 找矿预测; 构造地球化学; 斑岩矿床; 滇西北

0 引 言

斑岩型矿床因具规模大、品位低、埋藏浅等特征, 可大规模开采, 是铜、钼、金等资源的重要来源, 经济价值大(杨航等, 2023)。普朗铜矿床位于西南“三江”构造岩浆成矿带内(图1), 至2017年, 其累计探明金属储量: 铜480万吨、金145吨、钼19万吨、银2754吨(刘旭东, 2018), 是近年来新发现的超大型斑岩型铜多金属矿床, 属格咱岛弧内印支期Cu-Au-Mo矿床(Zeng et al., 2004; Li et al., 2011)。众多学者对该矿床开展了系列研究, 特别是在矿床地质特征(李文昌和曾普胜, 2007; 李文昌等, 2011)、成岩成矿年代(曾普胜等, 2004, 2006; 王守旭等, 2008; Leng et al., 2018; 石洪召等, 2018)、矿床地球化学特征(王守旭等, 2007; Wang et al., 2018; Kong et al., 2021)、成岩成矿环境(Meng et al., 2018; Li et al., 2019)、成矿流体来源与成矿机制(李文昌等, 2013; 刘江涛等, 2013)、矿物学特征(邢凯等, 2018; Guo et al., 2020; Pan et al., 2020)、围岩蚀变(范玉华和李文昌, 2006; Li et al., 2011; 李文昌和刘学龙, 2015; Cao et al., 2019)、成矿规律和找矿勘查(范玉华和李文昌, 2006; 李文昌和刘学龙, 2015; Zhao et al., 2021)等方面成果丰硕。研究表明, 普朗铜矿床蚀变分带特征明显, 构造、蚀变与成矿关系密切(李文昌和刘学龙, 2015; 杨涛, 2017; Cao et al., 2019; Zhao et al., 2021; 吴练荣等, 2021)。普朗铜矿床受到多次岩浆侵位; 矿区内断裂构造具多期次活动特征(曹殿华, 2007; 曹殿华等, 2009), 构造裂隙及各类脉体发育, 形成了矿区裂隙密度高、裂隙间连通性好、有效孔隙率高的网状裂隙系统, 这些网状裂隙系统控制了矿体的分布、矿石的品位、组构变化、矿化蚀变等(申萍等, 2015; 赵茂春等, 2020)。

图1 中甸岛弧地质构造简图(据Leng et al., 2018修改)

近年来, 我国深边部找矿勘查工作取得了一系列进展, 深边部矿产资源勘查已成为我国未来矿产勘查的重要方向(赵鹏大, 2007; 戴塔根等, 2019), 自然资源部出台固体矿产重要矿山深边部找矿预测技术要求, 以支撑新一轮找矿突破战略行动的实施(罗娜, 2022)。构造地球化学方法通过断裂构造岩、蚀变岩等研究, 探寻深部找矿信息(王明志等, 2016;宋威方等, 2022), 在预测矿体产状、流体运移方向方面具有优势, 被广泛应用于隐伏矿预测中(韩润生, 2005; 王雷等, 2010; 韩润生和赵冻, 2022)。李彦强等(2022)对青海白日其利金矿床开展构造叠加晕研究, 为矿区深部找矿工作指明了方向; 程志中等(2021)先后对甘肃西河地区、江西岩背锡矿区外围开展构造地球化学研究, 揭示了深部找矿线索, 并得到了钻孔工程验证。

普朗铜矿床作为西南三江地区勘探程度较高的斑岩型矿床, 具规模大, 主矿体延深和延长长, 岩石构造裂隙发育, 蚀变分带明显且蚀变岩分布范围广等特征, 同时, 剖面钻孔工程覆盖范围大, 为利用构造地球化学方法开展研究奠定了基础。前期对普朗铜矿床的研究多集中于3670 m标高以上(王凯, 2017; 江佳雯, 2022), 而对矿床深部钻孔所反映的找矿信息研究较为薄弱, 这在一定程度上也制约了深边部及外围找矿工作的开展。随着找矿勘查工作向深部推进, 矿区局部探矿工程已达2730 m标高, 为研究首采区主矿体在深部的展布特征和延伸情况奠定了基础。伴随首采区一期采矿井巷工程和深部钻孔的逐步实施, 在主矿体下盘发现有大脉状矿体分布, 同时结合斑岩型矿床外围出现热液脉状铜矿体的规律, 普朗铜矿床浅部大脉状矿体深部是否存在厚大的斑岩型盲矿体(图2b), 有待进一步研究和验证。本文运用构造(蚀变岩)地球化学方法, 在构造‒蚀变‒矿化编录基础上, 对构造(蚀变岩)样品进行测试分析, 重点分析首采区深部的构造(蚀变岩)地球化学异常特征, 以期查明深部成矿元素的空间分布规律, 揭示成矿流体运移方向和深部矿体延伸特征, 开展找矿预测和靶区验证, 探寻发现盲矿体, 扩大深部找矿空间。

图2 普朗矿区地质简图(a)及8号勘探线剖面图(b)(据李文昌和刘学龙, 2015修改)

1 成矿地质背景

1.1 区域地质特征

普朗铜矿床位于青藏高原与扬子板块的接触带上, 甘孜‒理塘结合带与德格‒中甸陆块夹持的义敦岛弧带的南端, 属三江特提斯构造‒岩浆成矿带。该区先后经历了印支期俯冲造山、燕山期碰撞造山和造山后伸展、喜马拉雅期陆内汇聚三大演化阶段, 区内构造‒岩浆‒热液活动强烈。区域内出露地层主要为三叠系尼汝组(T2)、曲嘎寺组(T3)、图姆沟组(T3)和喇嘛哑组(T3), 局部出露第四系。受洋壳板块俯冲和碰撞造山影响, 区内褶皱、断裂发育, 主要由一系列NW向线性褶皱、断裂和近EW向断裂组成, 晚期发育规模较小的NEE向断层(图1)。区内岩浆活动频繁, 广泛分布印支期、燕山期、喜马拉雅期的火山岩和侵入岩, 其中以印支期岩浆岩分布最广。区域内矿床类型主要有斑岩型、矽卡岩型和热液脉型三大类, 矿床形成主要与甘孜‒理塘洋壳俯冲消减和陆内后碰撞伸展过程形成的巨量岩浆热液成矿系统有关。与洋壳俯冲消减有关的岛弧岩浆岩形成了诸多斑岩‒矽卡岩‒热液脉型矿床, 如雪鸡坪大型和普朗超大型斑岩铜金矿床、浪都大型矽卡岩型铜多金属矿床等。后碰撞伸展环境形成了大量石英脉型、蚀变岩型、斑岩‒矽卡岩型钼多金属矿床, 如红山大型斑岩‒矽卡岩型铜多金属矿床、铜厂沟超大型斑岩‒矽卡岩型钼矿床、休瓦促大型石英脉型钼矿床、东炉房大型斑岩‒矽卡岩型钼铜矿床等。

1.2 矿床地质特征

矿区主要出露上三叠统图姆沟组(T3), 岩性为灰–深灰色板岩、粉砂质绢云板岩夹变质砂岩、安山岩等, 局部出露第四系(图2a)。矿区岩浆岩非常发育, 以印支期中酸性侵入岩为主, 包括石英闪长玢岩、石英二长斑岩、花岗闪长斑岩, 其次为中性火山岩, 如安山岩。矿区内发育的褶皱包括普朗背斜及其次级褶皱, 断裂包括NNW向黑水塘断裂、NE向全干力达断裂及其次级断裂(图2a)。其中, NNW向黑水塘断裂为一级构造, 属成矿前构造, 具有导岩导矿作用; 与主干构造平行的NNW向、NE-NEE向次级断裂为二级构造, 属成矿期构造, 具有控矿作用; 分布于二级构造中的NW-NWW向和NE向节理裂隙为三级构造, 属容矿构造, 控制着矿脉的展布; SN向和叠加于成矿构造之上的部分NE-NEE向构造对早期构造和矿体具有一定的改造作用, 为成矿后构造(李文昌和刘学龙, 2015; 杨涛, 2017)。普朗铜矿床位于普朗向斜东翼, NNW向黑水塘断裂与NE向全干力达断裂的交汇部位, 这两组构造的交汇带控制了复式玢(斑)岩体的侵位和形态(平面上呈“Y”形)(图2a), 进而控制了矿体的产出特征。此外, 两组构造交汇所产生的复杂断裂‒裂隙系统, 为后期岩体的侵位以及含矿热液的运移和沉淀提供了良好的空间条件。因此, 浅层含矿断裂裂隙(大脉状矿体)向深部延伸, 关系到矿化向深部延伸和富集的趋势, 因此深部亦有可能存在斑岩型矿(化)体。

普朗铜矿区分为首采区、外围北部(原北矿段和北部外围)、外围南部及矿区外围东部四个矿段。目前共圈定出20多个大小不等的矿体, 以首采区主矿体为代表, 规模最大。北矿段矿体赋存于普朗复式岩体Ⅱ号岩体接触带、构造蚀变带中, 矿化与强黄铁绢英岩化蚀变带相关; 北部外围热液脉状铅锌矿体赋存于普朗复式岩体Ⅲ号岩体东南边部外图姆沟组(T3)中, 近EW向矿体受图姆沟组二段第二层(T32-2)的板岩、砂岩、构造破碎带及石英脉控制; 外围南部以金异常为主; 外围东部矿体赋存于普朗复式岩体Ⅰ号斑岩体边部及石英二长斑(玢)岩脉中, 受近EW向节理裂隙构造控制而呈大脉状产出(李志鹏, 2020)。

普朗铜矿床中矿石矿物主要有黄铜矿、黄铁矿、辉钼矿、磁黄铁矿、斑铜矿, 少量方铅矿、闪锌矿; 脉石矿物主要有石英、斜长石、钠长石、钾长石、黑云母、绢云母、角闪石、绿泥石、绿帘石、黏土矿物。矿石结构有它形晶结构、交代溶蚀结构、半自形晶结构、粒状结构、交代残余结构等, 矿石构造以细脉浸染状构造为主, 其次为浸染状和脉状构造。

2 构造‒蚀变‒矿化特征

为进一步查明矿床首采区深部找矿潜力, 为该区构造、蚀变、矿化的关系, 以及深部找矿提供科学依据, 本次选择主矿体下盘钻孔揭露较多的8线剖面为研究对象(图2a), 对其系统开展1∶1000构造‒蚀变‒矿化填图及构造(蚀变岩)地球化学研究。其中, ZK0801、ZK0805、ZK0809为该剖面地表施工钻孔, ZK08K1、ZK08K2、ZK08K3为3670 m中段坑内钻孔(图2b), 结合构造(蚀变岩)地球化学异常与浅部矿体对应情况, 预测深边部有利找矿地段, 进行找矿预测勘查。

对8线剖面开展系统的构造‒蚀变‒矿化填图(图3), 结合该矿床断裂带内充填物的特征, 在该剖面上共揭露到三条断裂(碎裂岩带): FⅠ、FⅡ-1和FⅡ-2。其中, FⅠ主要由浅部钻孔控制, 倾向SW; FⅡ-1与FⅡ-2主要由深部钻孔控制, 倾向NEE, FⅡ-1与FⅡ-2在深部有相交的趋势(图4)。在断裂带附近碎裂岩十分发育(图3a、b), 最宽碎裂岩带达35 m(图5)。该剖面从浅部至深部, 从西部至东部钻孔碎裂岩的发育程度逐渐增加, 脉体、蚀变、矿化的发育程度受碎裂岩控制明显, 碎裂岩发育地段Cu品位更高(图5)。

(a)、(b) 碎裂岩带; (c) 强硅化石英二长斑岩, 在石英脉中发育黄铜矿、辉钼矿; (d) 钾化石英二长斑岩; (e) 绿帘石化二长斑岩中发育黄铜矿、辉钼矿; (f) 石英脉中发育团斑状绿泥石; (g) 钾硅化石英二长斑岩中发育两期石英脉; (h) 钾硅化石英二长斑岩中发育石英‒绿帘石脉; (i) 绿帘石化二长斑岩中发育石英‒辉钼矿‒黄铜矿‒黄铁矿脉; (j) 星点状黄铜矿; (k) 辉钼矿切穿黄铜矿; (l) 磁黄铁矿切穿黄铜矿; (m)镜下绢云母; (n) 镜下绿帘石; (o) 镜下绿泥石。矿物代号: Cp. 黄铜矿; Mol. 辉钼矿; Py. 黄铁矿; Po. 磁黄铁矿; Ser. 绢云母; Ep. 绿帘石; Chl. 绿泥石。

图4 8线构造‒蚀变分带图

图5 蚀变分带与构造、矿化关系对应图

斑岩型矿床具有独特的热液蚀变分带特征, 是重要的找矿标志, 因此开展围岩蚀变和蚀变分带特征研究, 是斑岩型矿床找矿勘查的必要环节。本次在对8线剖面开展构造‒蚀变‒矿化填图的基础上, 应用PIMA进行蚀变矿物的鉴定, 修正原先划分的蚀变分带(另文发表)。8线剖面的蚀变主要为硅化、钾化、绿帘石化、绿泥石化、绢云母化、泥化。其中, 硅化表现为发育大量的石英脉或岩石整体坚硬(图3c、f); 钾化表现为钾长石脉、钾长石蚀变晕和弥散状钾长石(图3d、h); 绿帘石化和绿泥石化中绿帘石、绿泥石呈网脉或独立的细脉产出(图3e、h), 在绿帘石、绿泥石脉的断口处, 可见黄铜矿呈稀疏浸染状产出; 绢云母化表现为长石类、黑云母类及角闪石等斑晶矿物选择性蚀变, 形成弥散状绢云母; 泥化在近地表和碎裂岩带中发育, 表现为高岭土等黏土矿物的富集。通过钻孔中蚀变矿物的分带组合特征, 结合PIMA以及镜下对蚀变矿物的鉴定(图3m、n、o), 圈出钾硅酸岩化带、黄铁绢英岩化带及青磐岩化带3种蚀变分带(图4)。其中青磐岩化带的分布面积最广; 钾硅酸岩化带主要集中分布在中深部, 且蚀变分带的长轴方向与FⅡ-1与FⅡ-2断裂产状一致; 黄铁绢英岩化带在该剖面上发育范围较小。前人对普朗铜矿床的蚀变控矿模型开展研究(范玉华和李文昌, 2006; Li et al., 2011; 李文昌和刘学龙, 2015; Cao et al., 2019), 认为其与典型的斑岩型铜矿床的同心圆状蚀变分带并无区别, 由内向外可划分出: 钾硅化带‎→绢英岩化带→青磐岩化带→角岩化带。在绝大多数斑岩型铜矿中, 青磐岩化带与中心的钾硅酸岩化带相邻, 铜矿化主要集中在钾硅酸岩化带中(范玉华和李文昌, 2006; 陈建航, 2021), 而在青磐岩化带中矿化较弱。然而, 通过对普朗铜矿区8线剖面进行系统的蚀变填图发现, 矿区内青磐岩化带分布范围较大, 且矿化不仅集中在钾硅酸岩化带中, 还大量的发育在青磐岩化带中, 在青磐岩化带与钾硅酸岩化带叠加或过渡带矿化尤为发育(图5)。Cao et al. (2019)对此现象做出解释, 认为在普朗铜矿床附近存在另一个斑岩型铜矿床, 其流体使早期与钾硅酸岩化带蚀变有关的铜成矿作用发生再活化。在8线剖面上, 主要发育黄铜矿、辉钼矿、黄铁矿以及少量的磁黄铁矿(图3j、k、l), 矿化主要以石英‒黄铜矿±绿帘石脉或石英‒辉钼矿±黄铜矿±黄铁矿脉的形式产出(图3g、h、i), 局部可见黄铜矿呈浸染状产出。其中, 辉钼矿主要与石英呈细脉状产出, 局部可见辉钼矿穿插黄铜矿(图3k), 表明了辉钼矿出现晚于黄铜矿。

8线剖面钻孔主要揭露到的岩石以石英二长斑岩为主, 局部可见石英闪长玢岩, 矿化主要发育于石英二长斑岩中。在3670 m标高以上仅揭露FⅠ碎裂岩带, 碎裂岩不发育, 脉体多为石英‒绿帘石‒黑云母细脉, 黄铜矿化、辉钼矿化主要呈细脉状产出, 蚀变分带以青磐岩化带为主; 3670 m标高以下发育FⅡ-1、FⅡ-2两条断裂(碎裂岩带), 钻孔中的碎裂岩发育, 脉体类型较多, 矿化主要以石英‒黄铜矿‒绿帘石脉或石英‒辉钼矿±黄铜矿脉的形式产出, 局部可见黄铜矿呈浸染状产出, 蚀变以青磐岩化和钾硅酸岩化为主。深部钻孔碎裂岩和脉体的发育程度、钾硅酸岩化带的分布面积、矿化程度远高于浅部钻孔, 且深部钾硅酸岩化带的长轴方向与FⅡ-1、FⅡ-2两条断裂(碎裂岩带)倾向延伸方向一致, 反映了脉体、蚀变、矿化的发育程度与FⅡ-1、FⅡ-2密切相关。

3 构造(蚀变岩)地球化学特征

3.1 样品采集与分析

通过对8线剖面地表→深部代表性钻孔进行1∶1000构造‒蚀变‒矿化编录, 采集与成矿关系密切的碎裂岩样品, 碎裂岩不发育地段选择蚀变岩样品进行代替。共采集分析构造(蚀变岩)样品106件, 每件样品1～2 kg, 样品全部研磨至200目, 缩分成测试样品, 送广州澳实分析测试中心分别采用M61-MS81和P61-XRF26Fs方法测定微量元素和主量元素。测试样品增加5%的密码样, 经检验测试数据质量符合要求。详细采样及测试方法见韩润生(2006)、王雷等(2010)。

3.2 构造(蚀变岩)元素组合分析

为研究普朗铜矿床成矿元素间的亲缘性, 在符合统计学前提下, 运用聚类分析和因子分析方法, 对8线剖面106件构造(蚀变岩)样品测试数据进行元素组合分析, 以期找出数目较少, 彼此独立的新的基本变量, 用以绘制构造(蚀变岩)地球化学异常图, 总结异常特征, 优选重点找矿靶区, 进行定位找矿预测。

3.2.1 聚类分析

选择测试数据中常用对数符合正态分布(图6)且与成矿关系密切的28个元素进行聚类分析, 揭示成矿元素的共生组合关系, 按照完全距离系数连接及1-PearsonR相关系数, 得到R型聚类分析谱系图(图7), 在距离系数为0.42时, 分为四组元素组合: 第一组: Ag、Cu、Au、In、Se、S、Co、Fe、Zn、K、Ba;第二组: P、Sc、V、Cr、Sn、Ti、Tl、Rb; 第三组: Be、Nb、Ta、Th、U、Mo、Re; 第四组: Ca、Sr。结合矿床地质特征, 第一组代表Cu-Au矿化元素组合; 第二组代表岩体元素组合; 第三组代表Mo-Re矿化元素组合; 第四组代表钾硅酸岩化带迁出元素组合。其中第一、第二组在距离系数为0.42时聚为一类, 第一、第二、第三组在距离系数为0.45时聚为一类, 指示了岩体与矿化元素的成矿专属性。

图6 普朗铜矿不同元素的分布型式

图7 普朗铜矿8线剖面R型聚类分析谱系图

3.2.2 因子分析

在聚类分析基础上, 选择与成矿关系密切的28个元素测试数据和LREE、HREE常用对数值进行R型因子分析, 按照累计方差贡献值达到70%取因子个数, 选择表1每列荷载大于0.5的元素作为关联成员, 从而得到4个主因子:

表1 普朗铜矿8线剖面R型因子分析方差极大旋转载荷矩阵

1: Ag、Cu、Au、In、Se、S、Co、Fe、Zn、K、Ba、LREE、HREE;

2: P、Sc、V、Cr、Sn、Ti、Tl、HREE;

3: Rb、Be、Nb、Ta、Th、U、Mo、Re、LREE;

4: Cu、Au、Se、−Ca、−Sr、Mo。

结合该剖面的实际地质情况以及因子分析结果, 区内存在三组矿化元素组合, 其中1为Cu-Au矿化元素组合, 与钾硅酸岩化带大量迁入元素K、Ba呈正相关;2代表岩体元素组合;3为Mo-Re矿化元素组合;4为Cu-Au-Mo矿化元素组合, 与钾硅酸岩化带迁出元素Ca、Sr呈负相关(陈建航, 2021), 表明矿化与钾硅酸岩化蚀变带密切相关。在四个主因子中出现多组矿化元素组合, 结合矿区地质特征, 反映矿区可能存在多期(阶段)铜、钼叠加成矿特征。

3.3 构造(蚀变岩)地球化学异常特征

普朗铜矿床赋矿斑(玢)岩产于NNW向、NEE向两组断裂的交汇部位。受断裂构造长期活动与岩浆多期次侵位的影响, 斑(玢)岩体中节理(裂隙)发育(吴练荣等, 2021), 这些裂隙系统为矿液的运移、扩散和沉淀提供了良好的导矿和容矿空间。李文昌等(2015)通过研究认为岩体内裂隙构造越发育, 铜多金属矿化也越富集。8线剖面钻孔构造‒蚀变‒矿化编录和测试结果(图5)也反映了该特征。根据各矿化因子得分值, 本文利用Mapgis软件绘制普朗铜矿8线剖面因子得分异常图(图8), 结合该剖面地质特征, 分析其地球化学场的空间变化规律。三组矿化因子的异常特征如下:

(a) F1(Cu-Au矿化)因子异常图; (b) F3(Mo-Re矿化)因子异常图; (c) F4(Cu-Au-Mo矿化)因子异常图。

1因子为Ag、Cu、Au、In、Se、S、Co、Fe、Zn、K、Ba、LREE、HREE元素, 代表Cu-Au矿化元素组合, 可圈定出三个异常区(A1～A3;图8a)。Cu-Au矿化因子异常区A1、A2与8线剖面浅部已揭露矿体一致, A3异常区位于该剖面中深部东侧, 长轴方向倾向NEE, 异常未封闭, 预示剖面深部东侧具有较好的铜成矿前景。3因子为Rb、Be、Nb、Ta、Th、U、Mo、Re、LREE, 代表Mo-Re矿化元素组合, 可圈定出两个异常区(C1～C2; 图8b), Mo-Re矿化异常区C1与8线剖面浅部已揭露矿体一致。C2异常区位于该剖面中部东侧, 长轴倾向NEE, 异常未封闭, 表明Mo-Re矿化多集中在剖面中部。4因子为Cu、Au、Se、Ca、Sr、Mo元素, 代表Cu-Au-Mo矿化元素组合, 可圈定三个异常区(D1～D3; 图8c)。Cu-Au-Mo矿化异常区D1与8线剖面浅部已揭露矿体较吻合。Cu-Au-Mo矿化因子异常区D2、D3依次位于该剖面中、深部(3700 m标高以下), 规模大, 高值区域主要集中在剖面东侧, 长轴倾向NEE, 未闭合。三个异常区长轴方向的倾向与Ⅱ-1、Ⅱ-2的倾向一致, 且三个矿化因子异常高值区均位于Ⅱ-1、Ⅱ-2附近。

(1) 异常分布特征指示矿化富集中心, 可预测找矿靶区

1(Cu-Au矿化)因子异常区A1、A2,3(Mo-Re矿化)因子异常区C1,4(Cu-Au-Mo矿化)因子异常区D1与8线剖面浅部已揭露铜、钼矿(化)体范围一致, 表明成矿元素组合异常是矿(化)体原生晕的集中反映, 矿化异常强弱和分布范围可代表矿化强度和成矿规模。三组矿化因子异常在深部异常分布范围和异常强度指示该剖面中深部东侧具有较好找矿潜力, 可根据异常特征圈定有利找矿地段。

(2) 深部三组矿化因子异常重叠区可作为重点找矿靶区

在构造(蚀变岩)地球化学因子异常中, 多元素组合异常重叠和相邻区是主要的成矿地段,1(Cu-Au矿化)因子异常区A3,3(Mo-Re矿化)因子异常区C2,4(Cu-Au-Mo矿化)因子异常区D2、D3在深部具有很好的重叠性, 具有由深→浅部1(Cu-Au矿化)→4(Cu-Au-Mo矿化)→F3(Mo-Re矿化)因子异常依次产出的特点, 表明了普朗铜矿床在剖面上Cu-Au-Mo矿化具差异富集现象。结合前人研究成果, 普朗矿区矿化时限较长(曾普胜等, 2004; 王守旭等, 2008; 李万伦, 2011; 石洪召等, 2018), 指示该区矿化具有脉动式多中心叠加的特点, 矿区深边部构造‒裂隙较为发育, 蚀变多出现钾化和青磐岩化叠加, 叠加部位形成了高品位斑岩型铜矿体, 以上特征为揭示普朗铜矿床叠加成矿规律提供元素分布依据。A3和D3、C2和D2异常区的高值区域在深部倾向均为NEE, 向深部延伸未闭合, 指示了在该剖面深部NEE倾向上具有较好的找矿潜力, 结合剖面地质特征, 东侧边界为角岩, 异常未闭合范围推测为角岩下部岩体, 预示具有较好找矿前景。

(3) 异常空间分布特征受岩石碎裂程度、蚀变分带控制明显, 异常和蚀变分带的长轴方向反映成矿流体流向

剖面上三组矿化因子异常长轴方向(图8)与圈定的多个钾化蚀变带长轴方向(图4)一致; 同时三组矿化因子异常中心与多个钾化蚀变中心具有较好对应性。构造‒蚀变‒矿化编录特征(图5)表明, 矿化富集部位多存在钾化、青磐岩化叠加现象。以上特征均反映矿区存在多期(阶段)成矿的叠加, 三组异常长轴倾向方向反映在剖面上蚀变分带和元素分带规律相一致, 剖面异常和蚀变分带的长轴方向均与Ⅱ-1、Ⅱ-2断裂倾向方向相同(图4、8), 反映成矿流体在剖面上运移方向为北东东深部向南西西浅部运移。

各矿化组合因子异常区分布与剖面上碎裂岩的分布(图4、8)存在一定联系, Cu-Au矿化异常、Mo-Re矿化异常分布与钾化蚀变、钾化与青磐岩化过渡带高度吻合, 异常长轴方向和蚀变带长轴方向指示矿化在剖面上向深部NEE方向延伸, 结合矿区玢(斑)岩空间展布特征(走向NNW, 倾向NEE), 预示浅部铜钼矿(化)体在深部NEE方向具有一定的找矿潜力。

4 深部找矿预测

4.1 找矿预测标志

(1) 蚀变标志: 石英二长斑岩及其中分布的钾化带、青磐岩化带, 二者叠加部位是富矿体分布区;

(2) 构造(蚀变岩)地球化学异常标志:1、3、4因子异常分布区, 单个异常高值区和多个异常重叠区是重点找矿靶区;

(3) 构造‒蚀变‒异常综合标志: 石英二长斑岩中岩石碎裂部位(Ⅱ-1、Ⅱ-2), 多控制了青磐岩化和钾化带的展布情况, 碎裂岩带向深部延伸处,1、3、4因子异常长轴向深部延伸处可作为有利找矿地段。

4.2 找矿预测

(1) 根据地质找矿标志(钾化、青磐岩化带特征), 8线剖面中深部向NEE方向是有利成矿地段, 结合普朗铜矿区首采区主矿体产状特征(走向NNW, 倾向NEE), 普朗铜矿床5-16线中深部矿体向NEE方向延伸处均具有较好找矿前景。

(2) 根据构造标志和8线构造(蚀变岩)地球化学异常分布特征, 反映8线剖面北东东侧中深部具有较好找矿潜力。

(3)1、3、4异常由深→中深部, 具有(Cu-Au)→ (Cu-Au-Mo)→(Mo-Re)元素组合的分带规律, 反映了成矿流体流向和多期(阶段)叠加特征, 为深部找矿预测提供重要依据。

综合研究认为普朗铜矿区首采区主矿体(8线)沿着倾向方向北东东侧分别在中、深部具有较好找铜‒金、钼矿体的潜力, 结合主矿体产状特征, 可考虑在构造‒蚀变‒矿化综合编录基础上, 对8线以北、以南适当勘探线开展验证工作, 可逐步由各剖面南西西浅部向北东东深部进行验证。

4.3 预测效果

根据地质找矿标志和构造(蚀变岩)地球化学异常标志, 开展找矿预测, 分别对8线剖面北东东侧中深部、8线以北(12线)、8线以南(5线)中深部开展钻孔工程验证(图9)。其中8线施工ZK08K4孔(1200.39 m), 揭露工业矿体约700 m, Cu平均品位约0.41%, 其中约150 m矿体伴生Mo平均品位0.06%; 12线施工ZK12K5孔(1000.18 m), 揭露工业矿体约650 m, Cu平均品位约0.66%, 其中约250 m矿体伴生Mo平均品位约0.07%; 5线施工ZK05K3孔(825.07 m), 揭露工业矿体约600 m, 矿体中Cu平均品位约0.83%, 其中120 m矿体伴生Mo平均品位约0.11%。勘查结果表明构造(蚀变岩)地球化学技术方法在斑岩铜矿深边部找矿预测方面具有一定找矿效果, 普朗铜矿中深部(3600～2700 m)仍具有较大找矿空间。

5 结 论

(1) 对普朗铜矿区8线剖面矿体分布区构造(蚀变岩)地球化学数据进行聚类分析和因子分析, 得到三组矿化元素组合:1为Cu-Au矿化元素组合,3为Mo-Re矿化元素组合,4为Cu-Au-Mo矿化元素组合, 同时出现了两组Cu-Au矿化和两组Mo矿化元素组合, 指示了该区存在多期(阶段)叠加的特点。

(2) 综合构造‒蚀变‒构造(蚀变岩)地球化学异常推测的找矿靶区和有利找矿地段, 被资源勘查证实是可行的, 为构造(蚀变岩)地球化学服务深边部找矿提供了新思路和范例。

致谢:野外工作过程中得到了云南迪庆有色金属有限责任公司和中铜矿产资源有限公司工作人员的大力支持; 中南大学李欢教授和中国地质科学院矿产资源研究所张长青研究员两位审稿专家对论文提出了宝贵的修改意见和建议, 在此表示衷心的感谢。

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Geochemical Characteristics of Tectonic (Altered Rock) in the Initial Mining Areaand Prospecting Prediction of Yunnan Pulang Porphyry Copper Deposit

ZHU Zhendong1, LI Zhengzhang2, LI Zhipeng3, YANG Fan2, REN Tao1, GUAN Shenjin1, WANG Lei1*, WU Lianrong3*

(1. Faculty of Land Resources Engineering, Kunming University of Science and Technology, Kunming 650093, Yunnan, China; 2. China Copper Mining Resources Co. Ltd., Kunming 650051, Yunnan, China; 3. Diqing Nonferrous Metals Co. Ltd., Shangri-La 674400, Yunnan, China)

As the most significant porphyry Cu-Au-Mo deposit in the Geza island arc, the occurrence of the main orebody of the Pulang porphyry copper deposit is closely related to the composite porphyry intrusion, the intensity of structural fracture development, and the potassic and propylitic alteration surrounding the magmatic intrusion. These features provide the basis for an effective application of tectonic geochemical exploration techniques. Based on the tectonic, alteration, and mineralization logging of the Line 8 section in the initial mining area, the tectonic (alteration) geochemical characteristics of the Pulang porphyry copper deposit were investigated. Through R-type cluster analysis and factor analysis, combined with the geological characteristics of the deposit, three ore metal element assemblages were determined, namely1(Ag, Cu, Au、In, Se、S, Co, Fe, Zn, K, Ba, LREE, HREE) copper-gold ore metal element assemblages,3(Rb, Be, Nb, Ta, Th, U, Mo, Re, LREE) molybdenum-rhenium ore metal element assemblages, and4(Cu, Au, Se, Mo, -Ca, -Sr) copper-gold-molybdenum ore metal element assemblages. The tectonic (alteration) geochemical anomalies indicate that, (1) The1,3, and4sub-surface anomalies are generally consistent with the proven orebodies. Unconfined anomalies at depth indicate that the section has promising potential and can be considered as a preferred target; (2) The superimposition of copper-gold and copper-molybdenum mineralization anomalies indicates the possibility of superimposed mineralization; (3) Based on the anomalous features and spatial pattern, combined with the occurrence of the main ore body and alteration zonation, it is suggested that the ore-forming fluids were transported from SSE→ NNW horizontally and NEE(deep)→SWW (shallow) vertically. The results of this study were validated in the target areas of the Line 5, Line 8 and Line 12, and achieved good results in prospecting. In summary, the inferred mineralization targets and potential mineralized sections based on the integrated tectonic (alteration) geochemical anomalies have been proven to be practical. It provides a new idea and example for application of tectonic (alteration) geochemistry in the deep and marginal area prospecting.

Pulang porphyry copper deposit; mineralization prediction; tectono-geochemistry; porphyry deposit; northwestern Yunnan

10.16539/j.ddgzyckx.2023.05.005

2023-03-06;

2023-05-31

校企合作项目(HZ2021F0427)、云南省兴滇英才支持计划“青年人才”专项和云南省重大科技专项(202202AG050014)联合资助。

朱振东(1997–), 男, 硕士研究生, 矿物学、岩石学、矿床学专业。E-mail: 1553302372@qq.com

王雷(1983–), 男, 教授, 从事矿床学与找矿预测研究。E-mail: kust_wanglei@kust.edu.cn

吴练荣(1972–), 男, 正高级工程师, 从事资源勘查及矿山地质管理工作。E-mail: 490434378@qq.com

P612

A

1001-1552(2023)05-1002-016