一、玉龙铜矿各矿体的存在型式
矿体的存在型式(模式)是建立矿床勘查模式的基础,它与成矿模式的含义有本质的不同。矿床的成矿模式是对矿床的产出特征、矿化特征、矿质来源、成矿机理等进行的概括性描述和解释,一般认为成矿模式侧重对矿床形成过程的描述。陈毓川(1999)认为成矿模式包括区域成矿模式、矿床成矿模式和找矿模型3方面的内容。对于成矿模式的定义同样侧重成矿过程的概括性描述。但勘查模式的含义应该偏重于矿化信息的时、空域中的变化规律表述。与此类似,我们提出的矿体存在型式(模式)是偏重于对矿体的成矿元素、矿石类型、蚀变分带、物化遥特征等在成矿空间上分布规律的描述,它不是仅对矿体特征的高度归纳概括,而是在对矿体特征进行充分研究的基础上,提取可以用于矿床勘查及矿床定位预测的有用信息,并对这些有用信息进行高度的概括。这样一旦总结出矿体存在型式,以此得到的矿床定位预测(深部预测、外围预测)模型就变得更具实际意义,将会更为有效地指导矿床的勘查。基于这种认识,我们建立的矿体存在型式由下列几部分组成(图2-1):成矿元素分布型式、矿化分带型式、蚀变分带型式、物化遥存在型式、矿化系列分布型式等,再考虑到构造、主岩、矿源层对成矿的控制特征,就构成了矿床的定位预测模型。在矿床定位预测模型中,强调对矿体或矿化在空间上的分布规律及成矿在时间上的分布规律的预测研究,而矿床的形成过程及形成机理的研究应高度地浓缩在矿床定位预测模型中。考虑到斑岩型矿体、接触带角岩型矿体、接触带矽卡岩、次生富集型似层状矿体巨大的铜资源潜力,将重点描述这几类矿体的定位预测模型。
图2-1 矿体存在型式及矿床定位预测模型的组成要素
(一)斑岩型矿体(1号矿体)的存在型式
同前所述,斑岩型铜(钼)矿体与斑岩体有着密切的成生关系,斑岩体侵位所带来的富含碱质、硅质、挥发分以及有用组分的上升热流体与围岩中的下降冷水发生相互间的对流循环,形成大规模的物质交换,表现为有规律的分带现象。这种分带性不仅表现在蚀变、矿物组合、矿化类型等矿化特征上,同样表现为矿床地球物理及地球化学的分带性。
1.斑岩型铜(钼)矿体的地球物理型式
斑岩型矿体的地球物理特性鲜明,通过激电异常、自电异常、磁异常测量能够有效地圈定出斑岩型矿体的范围及边界。其分布型式如下。
激电异常:表现为高激化率和较低电阻率,ηs约为11%~18%,ρs一般为100~400 Ω·m。
幅频效应:幅频效应值大于4%,偶极视电阻率在10~150 Ω·m之间变化,特别是硅化强烈的地区,偶极视电阻率在10~50 Ω·m之间。
自电异常:矿化斑岩体内为典型的自电负异常,从-n×10~-100 mV,局部可达-300 mV。蚀变越强自电异常的负值越高。
磁异常:矿化斑岩中磁异常较弱,近地表者在nT~n×10之间,原生斑岩铜(钼)矿体无磁性;在岩体的内接触带的磁铁矿化带常表现为高强度的磁异常。
2.斑岩型铜(钼)矿体的蚀变分带型式
玉龙铜矿床斑岩型铜钼矿体的蚀变分带既具有一般斑岩铜矿常见的分带特点,又具有自己的独特之处,具体表现在玉龙斑岩体特殊的被动侵位成岩成矿,使成矿过程中流体具有独特的循环、迁移、排泄、卸荷特性,形成特有的蚀变分带型式。总体上讲,蚀变带的分布与斑岩体及两侧的接触带构造有关,并受到深部氧化作用的影响。因此,存在下列明显的特点:①在岩体的颈缩部位存在大面积的强硅化带,位于 ZK106-ZK109-ZK103 孔附近,其中 ZK109附近的硅化最强,斑岩体中的石英脉大量发育;②存在深部强粘土化带,与地下水的深部氧化作用有关,大致有3个氧化峰带,即海拔4820~4775 m,4700~4630 m,4500~4470 m,3个峰带的粘土化强烈,金属矿物基本为次生硫化物和次生氧化物;③矿化斑岩体中线形蚀变极为发育,通过地表填图和钻孔资料的进一步编录,以及前人资料(唐仁鲤等,1995)的综合分析,我们总结出玉龙铜矿床斑岩型矿体的蚀变分带型式(图2-2)。
3.斑岩型铜(钼)矿体矿化类型的存在型式
在斑岩体内主要矿化类型有细脉浸染状斑岩型铜(钼)矿化、隐爆角砾岩型铜(钼)矿化。后者发育在岩体东、西两侧的内接触带附近,是一种非常重要的矿化类型。岩体东侧的隐爆角砾岩型铜(钼)矿化,角砾岩发育在外接触带的角岩中,而岩体西侧的隐爆角砾岩型铜(钼)矿化发生在矽卡岩和角岩中。细脉浸染状斑岩型铜(钼)矿体主体在ZK108-ZK106孔一线以北,在该线以南,矿化斑岩体发生强烈的颈缩,向下呈漏斗状。矿化体超覆在角岩型矿化体之上(图2-3)。
此外,侵位于外接触带的角岩和结晶灰岩、大理岩中的斑岩体也是重要的矿化体。各蚀变带中矿化也不尽相同,在黄铁绢英岩化为主的矿化斑岩中以铜(钼)矿化为主,而粘土化-黄铁绢英岩化为主的矿化斑岩则以铜矿化为主,强硅化带以铜、钼矿化为主。
图2-2 玉龙铜矿床各矿化体蚀变分带型式
(二)接触带角岩型矿体的存在型式
接触带角岩型矿化体是一种具有较大找矿前景的矿化类型,特别是我们已经认识到在ZK108-ZK106孔以南的矿化斑岩体超覆在角岩型硫化矿体之上(图2-4),因此,该类矿化体的成矿潜力是十分巨大的。
一般来说,角岩型的矿化发生在环绕矿化斑岩体的外接触带中,由于斑岩体的被动侵位及成矿流体压力的多次释放,使近接触带角岩发生规模巨大的青磐岩化和角岩化,同时产生比较强烈的碎裂现象,使成矿流体得以在裂隙中循环充填,形成角岩中的细脉浸染状矿化。接触带角岩型矿化一般形成在接触带500 m以内,矿化强度与裂隙的分布密度有关。如果岩体超覆在角岩之上,角岩中的矿化较为强烈。
角岩型矿化的地球物理性质表现为高视极化率(ηs为20%~46%),低视电阻率n×10 Ω·m。接触带角岩型矿化体的自电异常表现为强度大,负异常在-100~-300 mV之间(唐仁鲤等,1995)。
因此,角岩型矿化的主要部位,主要是接触带有斑岩体穿插的角岩及矽卡岩型(次生富集型矿化体的底板)。特别是岩体超覆或有岩体穿插的角岩中的铜矿化体更为重要,因此,ZK106-ZK108孔以南斑岩体超覆的角岩中是进一步需要勘查的矿化带。该类矿化体的存在型式和定位预测范围见图2-4至图2-10。
图2-3 玉龙铜矿 ZK106孔岩/矿心柱状图及铜含量分布曲线
(三)矽卡岩型-次生富集型矿体的存在型式
陈建平、康菊兴等(1998)在研究中已经认识到该类矿化体的原生矿石是矽卡岩型,并且认为各次生氧化、硫化矿带(层)在矿体延深方向存在 A、B、C、D、E5 种组合类型(图2-11)。
A型组合:氧化淋滤带矿化体直接盖于角岩型硫化物矿体之上,这种组合一般位于矿体的近斑岩一侧。A型组合近斑岩体,矿化最差,氧化淋滤最强,称为矿头。
B型组合:该组合在氧化淋滤带之下出现次生硫化物矿带(层),在硫化物矿带(层)之下为角岩型硫化矿。
C型组合:本组合中各矿带(层)出露最全,氧化淋滤带矿化体(层)位于浮土层(或浮土矿层)或大理岩之下,覆盖于次生氧化富铜矿带(层)之上。硫化物矿带(层)位于次生氧化富铜矿带(层)之下,厚度最大,品位最高。
图2-4 玉龙铜矿床南段 ZK430-ZK1905孔矿体定位预测综合图
D型组合:此组合次生氧化富铜矿带直接盖于次生氧化淋滤带矿化体之上,次生氧化富铜矿带厚度最大,品位最高,盖有大理岩或浮土层(浮土矿)。该组合的次生富铜矿带(层)占整个次生氧化富铜矿的三分之二以上储量,硫化物矿层的厚度和品位也较高,其中矽卡岩型硫化物矿石发育,但矽卡岩已受到蚀变及风化。
E型组合:此组合型式不发育,缺失次生氧化富矿带,仅见氧化淋滤带矿化体盖在硫化物矿带之上,但此硫化物矿带(层)已粘土化铜品位不高。浮土层和大理岩厚度可达数百米,此组合铜含量低,对整个矿体的储量贡献最小,经济价值不大。该组合由于所接受的侧向迁移次生富集铜量少,故可以考虑定义为矿尾。
矽卡岩-次生富集型矿化体存在型式的划分,具有可操作性并能及时地指导生产,这在1996 年实际生产勘查中得到印证,甘龙拉背斜倾伏端的矿化体分布也和该存在型式一致。因此,根据所确定的A、B、C、D、E5 种矿化体的组合类型,每类矿带组合型式代表特定的位置、分布和一定的矿物组合、元素组合、矿化程度、氧化程度和剥蚀程度。根据这些组合和特征,可以利用较少钻孔资料最大限度地控制矿体的分布。从若干钻孔中矿带(层)的组合型式分析,预测可能的次生氧化富铜矿带(层)和次生硫化物矿带(层)的位置和分布,从而提供富铜矿的准确靶区。一般来讲,A型组合是矿头,E型组合是矿尾,而 B、C、D型组合(特别是D型组合)正是大量接受侧向迁移次生氧化铜矿物堆积和次生硫化物富集地带,是矿化中心(我们称为矿心)。对于 B型组合来讲,假如剖面上出现此种组合类型,表明原来的次生氧化富集亚带已被破坏改造,次生氧化富铜矿已向下迁移,由此可以把次生氧化富铜矿确定于海拔更低的位置。从局部而言,地下水面是水平的或受地形坡降的影响,因此,根据矿体倾向上各矿带(层)的组合类型的变化特征,对富铜矿带(层)的预测、定位是方便可行的。
图2-5 玉龙铜矿床5050断面矿床定位预测
矿带(层)的组合型式划分的重要性不仅在于它能直接指导实际生产和勘查,并可以预测次生氧化富集矿带(层)的分布,特别是对次生氧化富集带矿体的预测及指导对富铜矿带(层)的定位及勘探工作有十分重要的实际意义,而且还在于利用它可以判断氧化分带的保存、破坏情况和侧向迁移-次生富集加积的强度。
图2-6 玉龙铜矿床5000断面矿床定位预测
侧向次生氧化成矿作用的加剧,使矿头和外来的铜顺层向下迁移叠加定位于矿体的中部,起到进一步富集的作用。它不仅形成了直接产出在盖层之下,并与盖层接触关系截然的厚度大、品位高的次生氧化富集铜矿带(层),而且当次生氧化富集带下迁的同时,次生硫化物富集带也受到改造叠加,其品位有加富迹象,如ZK1、ZK7、ZK32等钻孔次生硫化物富矿带(层)的Cu品位均达到2%以上。
图2-7 玉龙铜矿床4950断面矿床定位预测
该类铜矿化体的地球物理性质具有明显的特点,其视极化率(ηs为2%~6%)和幅频效应值(2%~5%)低,视电阻率n×100~n×1000 Ω·m之间。由于该类矿化体的矿头普遍存在铁帽或隐伏的铁帽,铁帽的空洞比较发育,含水高,硫化物基本被淋失殆尽,因此具有较高的视电阻率和极低的视极化率。
矽卡岩型-次生氧化富集型矿化体的分布见图2-4、图2-5、图2-6、图2-7、图2-8、图2-9、图2-10、图2-12。从图中可以看出,该矿体主要沿背斜的转折端的波里拉组(T3 b)和甲丕拉组(T3 j)层间分布,呈一个向北西开口的鼻状矿化体,靠近斑岩型矿化体的一般是完全氧化淋滤带的铁帽或隐伏铁帽。根据西藏地质一队对矿区范围内地下水流动方向及静止地下水面的调查,认为地下水在2号矿体一带是向东流动(图2-13),在5号矿体一带是向西流动,在南垭口一带是向南流动。显然,地下水的流动方向和冰斗的形成、发育及现今的形态有密切的关系,而地下水的流动方向又与次生氧化矿体的分布有关,特别是铁帽及隐伏铁帽的存在更加剧了氧化作用的进一步进行,并促使原冰斗中冰水向以上几个方向运移。氧化作用的进行显然和现在的微地形地貌有关,而且这种氧化作用正在继续进行,西沟中常见的绿色沉淀物就是一个例证。
图2-8 玉龙铜矿床4900断面矿床定位预测
图2-9 玉龙铜矿床4800断面矿床定位预测
为此,我们根据Brimhall等(1985)导出的垂直风化剖面的质量平衡表达式:
主要类型铜矿床(体)快速定位预测
利用上式的计算结果来考察铜侧向迁移的情况式中:l、b、p 分别表示淋滤带、富集带和原生带金属平均质量分数;ρl、ρb、ρp 分别表示上述各带岩(矿)石密度(g/cm3 );B为富集带厚度(m),L T为淋滤带(包括已剥蚀部分)总厚度(m);flux 为金属的侧向迁移(带入或带出)量(g/cm2)(图 6-16)。
图2-10 玉龙铜矿床4700断面矿床定位预测
在利用该式计算金属的侧向迁移量时,各带厚度、金属平均质量分数是通过钻孔柱状图获得的,而淋滤带总厚度LT用目前的淋滤带厚度代替LT,因为玉龙2号矿体大部分矿体被波里拉组覆盖。
如果钻孔顶部存在褐铁矿层或粘土层(Cu含量低于氧化矿边界品位),将其作为淋滤带单独划出;对位于次生氧化物富集带内部或下部的褐铁矿层和粘土层,将其划入次生氧化物富集带。这样的处理可以给计算带来简便,而且对侧向迁移量的计算结果不会产生多大的影响。富集带包括次生氧化物富集带和次生硫化物富集带,公式中的 B,b,ρb 项应改写成 B1·b1·ρb1+B2·b2·ρb2两项(下标“1”示次生氧化物富集带,下标“2”示次生硫化物富集带)。前已述及,玉龙2号矿体不存在真正的原生硫化物带,这里采用的方法是用硫化物带底部的岩(矿)石金属平均品位来代替原生带的金属平均品位,同时也参照钻孔的岩心编录及野外和镜下观测,当然不可避免还带有一定的随意性。对于缺失原生带的钻孔,其原生带金属品位用所有钻孔的原生带金属品位的平均值来代替。
图2-11 玉龙铜矿2号似层状矿体存在型式组合
利用Brimhall等(1985)的垂直风化剖面质量平衡表达式求出了2号矿体各钻孔Cu的侧向迁移量,进而做出 Cu侧向迁移等值线图(图2-14、2-15)。从图中可以看出,在2 号矿体(剖面)的中部,靠近东沟附近为 flux 的正高值区,在靠近斑岩的一侧(左侧)为flux的低值区。这说明 2 号矿体 Cu 总的侧向迁移方向是自西向东进行,在地势最低处(东沟)达到最大限度的富集。
图2-12 玉龙铜矿床甘龙拉背斜倾伏端各矿化体定位预测
ZK56附近 flux 高异常区的出现是由于北西西和南西两方向的 Cu侧向迁移在此处汇合叠加所致。7勘探线正好通过该异常区,因此在该线的北东东方向布置钻孔是很有潜力的,这对于扩大2号矿体的储量意义非常重大。此外,从2号矿体各钻孔计算出的 flux 值看很少为负值,即使出现负值其绝对值也不大,这也说明2 号矿体中有很大一部分 Cu是从体系之外(1号矿体)迁移来的。侧向迁移-次生富集作用带来的矿质不仅有来自 2、5号矿体本身(同源),也有从斑岩型矿体带来的(异源),从而导致了矿体厚度巨大,矿石品位极富的2、5号似层状矿体的形成。
结合2号矿体分布区表面的地形与地下水等水位线图(图2-13),可清楚地看出 2 号矿体 Cu的侧向迁移与地形、地下水流向之间的关系:即 Cu 从地势高的地区,沿地势降低的方向迁移,其迁移方向与地下水的流向基本一致,在 Cu大量迁入的富集地段,正好处于地势比较低而平坦、地下水流动变缓的地段。由此可见,矽卡岩型-次生富集型矿体的形成与地下含铜水的侧向迁移加积作用有关,而这种侧向加积作用的产生与早更新世以来包括青藏大冰盖(韩同林,1991)等的冰川作用的影响不无关系。矿区范围内发育U型谷和冰斗,在玉龙沟的东侧也发育具相同海拔高度的冰斗。
根据2、5号矿体的存在型式和成矿作用,我们认为2号矿体南段的次生氧化矿体在ZK430附近和5号矿体相连,矿体向下延深可至海拔4700 m,背斜的转折端在ZK430的南东侧。从转折端虚脱空间控矿的观点来看,该类矿化体在ZK430至ZK61孔之间2号矿体的矿化规模和矿化前景应该较好。
图2-13 2号矿体地下水等水位线
图2-14 垂直风化剖面示意图
二、各类矿化体的矿体定位预测模型
根据以上的研究,我们总结了玉龙各类矿化体的定位预测模型(图2-4至图2-10和图2-12),模型的建立优先考虑了矿化体的存在型式和已知模型,并对控矿背斜构造及接触带构造进行了详细的解剖,最后总结了玉龙铜矿床各矿化体的立体预测图(图2-16,图2-17,图2-18),我们进一步认为玉龙斑岩铜矿床的成矿特点与世界上其他斑岩型铜矿床有所不同,具体表现在:①斑岩型矿体中存在着中间无矿核(或矿化核);②硅化是呈树枝状和不规则状,并集中分布在斑岩体超覆于角岩的矿化斑岩体中及接触带;③角岩化、青磐岩化的范围大;④背斜转折端的鼻状圈闭构造是形成2、5 号似层状矿体的关键;⑤接触带角岩型矿化、矽卡岩型矿化规模宏大;⑥矽卡岩型矿化体由于受到次生氧化作用,发生侧向迁移加积作用,次生氧化富铜矿叠加在氧化淋滤带铜矿化体之上;⑦有证据表明,侧向迁移-次生氧化富集作用和早更新世以来包括形成青藏大冰盖等的冰川作用所造成的冰斗地形有关,微地形地貌的改变导致了氧化作用方式的改变,造就了接触带2、5 号矿体如此大规模的矿化;⑧部分铜质来自于上三叠统甲丕拉组。
图2-15 2号矿体 Cu侧向迁移等值线(m)
图2-16 玉龙铜矿床2-10线立体预测图(已知模型)
图2-17 玉龙铜矿床立体预测(预测模型)
图2-18 玉龙铜矿床成矿过程示意图