第8章典型找矿预测科研实例

第七章典型找矿预测科研实例

一、石英脉型金矿床成矿预测—以山西XXX金矿床为例

针对科研项目关键地质找矿问题，结合本类型矿床成因模型、关键控矿因素、成矿定位机理以及针对性地质、地球物理、地球化学、遥感、GIS等找矿方法技术运用，阐述成矿预测思路、技术路线、针对性方法技术选择以及勘查模型，并在此基础上结合石英脉型金矿床的找矿实践进行讨论和讲解。

1、矿区地质

1)地层

矿区内地层单一，主要为上太古界五台超群中石咀群，岩性主要为黑云角闪斜长片麻岩，局部夹浅粒岩薄层。地层总体产状与片麻理方向基本一致走向50-80°，倾向南东，局部北西，倾角30-80°，一般为50-60°，呈北陡南缓趋势。另在矿区的局部地段可见残留的大小不一大理岩残留体，属上元古界蓟县系雾迷山组灰岩接触热变质产物。

2)构造

矿区位于同走向的义兴寨脆性断裂带和龙山脆性断裂带之间。这些断裂构造有长期的活动历史。中条期是发育的鼎盛时期，控制了成群(带)的西向变辉绿岩(脉)。至燕山期又进一步生成北西向横张断裂的次级派生构造-近南北向压扭性断裂为赋矿构造系统，走向355°，破碎带宽3米至数十米，其中有透镜状角砾岩和断层泥，为良好的容矿系统。断裂构造主要为北西向张扭性断裂。该组断裂构成区域构造的基本骨架。北西向断裂以尧沟-义兴寨断裂及牛家川-杏树沟-龙山断裂规模最大，断续延长数千米至十余千米，走向一般305-335°，倾向南西，倾角65-85°，沿走向略呈“S”型，其破碎带宽一般数米至十余米，由大小不一杂乱分布的棱角状、次棱角状构造角砾组成，普遍具高岭土化、褐铁矿化、局部具绢云母化、硅化。在构造带内，多发育后期扭裂面或透镜状断层泥，显示断裂以先张后扭为主的活动迹象，断层水平断距数米至数十米不等，最大水平断距达500m。该组断裂旁侧多发育同向、同序次的次级断裂或低序次的“入”字型断裂，断裂活动时间较长但主要发育于燕山期。

3)岩浆岩

矿区内岩浆岩为五台-吕梁期、燕山期和喜山期岩浆岩。五台-吕梁期岩浆岩主要为分布于老变质岩中的斜长角闪岩、变质辉绿岩、花岗伟晶岩、长英质细晶岩。燕山期岩浆岩为辉绿岩脉、闪长岩杂岩岩体、花岗斑岩脉、酸性次火山岩和与酸性次火山岩相伴的次火山岩脉。其中酸性火山岩在矿区内分布较为广泛，且与本区金、多金属成矿关系密切，其主要分布在矿区中部，由河湾、铁塘硐、南门山、金鸡岭四个角砾岩筒组成。喜山期岩浆岩主要为（橄榄）玄武岩脉分布于矿区南东部，沿裂隙贯入，具尖灭等距再现现象，规模较小。

2、典型矿脉特征分析

在矿区，已知有15条规模较大的含金构造蚀变岩脉带（图8-1），自东向西依次为m0、0、无名1号、无名2号、1号、m1号、2号、3号、m3、4号、5号、6号、10号，其规模、产状见表2-1。其中以3、5、7号脉带规模最大。

主要含金石英脉带统计表脉带编号产状要素已知脉带总长（m）总体走向倾向倾角m0325°SW73°区内16000356°SWW局部NEE72°-85°1000无名1320°-340°SW75°-80°700无名2320°-340°SW80°-85°150-2001357°SWW80°-85°650m1310°-330°SW80°不详2357°SWW80°-90°4203355°NEE局部SWW89°-90°560m3355°SWW80°-85°>5004325°SW80°-85°3005355°-357°NEE-SWW80°-89°21006356°SWW78°-85°150010356°SWW85°-87°1300含金石英脉带走向主要为北北西355°，次为北西325°（m1、无名1、无名2、4号脉带）。主要分布于河湾火山颈-铁塘硐角砾岩筒间及其附近，北北西走向的脉带总体呈一向北行的“入”字型左行雁行排列，5号脉带似领头雁。图8-1山西某金矿岩金矿矿脉分布位置示意图

1.寒武系；2.长城系；3.玄武岩；4.辉绿玢岩；5.闪长玢岩；6.闪长岩(孙家庄杂岩体)；7.浅成相酸性岩；8.石英斑岩；9.长石石英斑岩；10.矽卡化隐爆角砾岩；11、12、13.辉绿岩；14.斜长片麻岩；15.金矿脉及编号；16.磁铁矿体；17.隐爆角砾岩筒；18、19.断裂；20.地质界线

1)构造蚀变岩型金矿以m0＃脉为代表，产于较大规模的北西向张扭性F8大断裂中。脉带走向325°，倾向南西，倾角73°，含金矿脉在其中局部富集，连续性较差。围岩蚀变以钾化（赤铁矿化、硅化、绢云母化、黄铁矿化、高岭土化、绿泥石化为主。矿化以金及多金属硫化物为主，含金硫化物石英脉受断裂带结构面或微裂隙控制（照片1），脉壁平直，与两侧岩石界线清晰，成矿方式以充填成矿为主。矿化与蚀变均具有明显的分带性。

蚀变岩石的分带性：片麻岩--钾化（赤铁矿化）绢云母化片麻岩--含金硫化物石英脉--构造蚀变硅化角砾岩--含金硅化、绢云母化、黄铁矿化蚀变岩--高岭土化、绿泥石化蚀变岩；

蚀变矿物的分带性：钾长石--绢云母--石英--石英、绢云母、黄铁矿--高岭土、绿泥石（照片2）；

矿化的分带性：靠近钾化片麻岩位于断裂带下部结构面附近富金斑铜矿、黄铜矿、黄铁矿石英脉-断裂带中部紧挨构造蚀变硅化角砾岩的含金方铅矿、闪锌矿石英脉--断裂带上部粘土化蚀变岩中网脉状含金石英脉。从以上分带规律可以看出，蚀变矿物的形成显现了张性构造带内含矿热液大量聚集，强烈交代，并卸载产生了一系列热液蚀变矿物；矿石矿物的形成显示了明显的后期充填成矿的特征；表明含矿热液从早期到晚期，从高温到中低温，从交代含矿流体到充填成矿流体的变化规律。照片2照片1照片1：M0矿脉中的含金小石英脉，构造蚀变岩中含金小石英脉脉壁清晰，显示了晚期沿构造蚀变岩薄弱面充填的矿化特征。照片2：M0矿脉构造蚀变岩中的蚀变矿物分带。

2)石英脉型金矿

以5号、6号和m3号矿脉为代表，产于次一级别的北北西向压-张扭性断裂裂隙带中。脉带走向355°-357°，总体倾向南西西，局部北东东，有一定的舒缓波状起伏，倾角常大于80°，近于直立。含金矿脉在其中连续性相对较好，延长较大，可达1000m以上，是矿区范围内最主要的一组矿化类型。围岩蚀变以钾化（赤铁矿化）、硅化、绢云母化、黄铁矿化、高岭土化、碳酸盐化为主；矿化以金及多金属硫化物为主。含金硫化物石英脉受断裂裂隙带控制，脉壁平直，与两侧岩石呈突变过渡关系，成矿方式明显以充填成矿为主（照片3、照片4）。矿化与蚀变具一定的分带性，分带性较为简单（照片5）。照片3照片4照片4照片9：M3号脉带中充填特征明显的细脉浸染状黄铁黄铜斑铜矿石英脉(A)。照片10：5号矿脉带边界清晰的含金孔雀石化黄铁黄铜矿石英细脉(A)，围岩为片麻岩（B）。照片11、12：M3号脉带中分带性明显：黄铜斑铜矿脉（A）－石英脉(B)－黄铁矿脉(C)。AABACBC

3)隐爆角砾岩型金矿

以t-Ⅰ和t-Ⅱ号矿体为代表，产于铁塘硐热液隐爆角砾岩筒中，受角砾岩筒边部的环形构造控制明显。t-Ⅰ号矿体位于角砾岩筒东侧，走向85°，倾角83°，并向北侧伏，长度83m，平均厚度2.50m，延深109.5m，平均品位8.46×10－6；t-Ⅱ号矿体呈新月型，位于角砾岩筒北侧，走向近东西，倾向南，倾角80°-85°，矿体控制长度210m，最大垂深353m，平均厚度4.13m，平均品位7.74×10－6。矿体主要由含黄铁矿的方解石石英脉组成，局部也产出有厚度不大、富铜金的斑铜矿-黄铜矿-黄铁矿含金方解石石英脉，脉体中心由块状斑铜矿、黄铜矿和黄铁矿组成，脉壁一侧为方解石石英细脉，另一侧为石英细脉。

3、矿石特征

矿石类型比较简单，可分为两种主要类型：富金多金属硫化物石英脉型矿石和构造蚀变岩型矿石。

与金矿化关系密切的金属硫化物主要为黄铁矿、黄铜矿、斑铜矿、闪锌矿、方铅矿，脉石矿物主要为石英和方解石。

分布较为普遍的有梳状、浸染状、细脉状构造，它形-半自形-自形粒状、交代、压碎、镶边、以及固融体分离结构。

金主要呈自然金和银金矿产出，多以单体金和连生金为主，与硫化物为正相关关系，其中尤以与黄铜矿的关系最为密切，含金石英脉中富金的地段铜往往有明显的富集，m0号、m3号和5号含金石英脉中富金的地段，黄铜矿、斑铜矿以及孔雀石等多种铜矿物出现较多且明显富集。金的粒度一般在0.01-0.1mm之间，个别可达0.2mm以上。根据自然金的嵌存关系可划分为粒间金、裂隙金和包裹金三种，裂隙金和包裹金为其主要的存在形式。

4、围岩蚀变及矿化阶段

矿区内围岩蚀变类型主要有矽卡岩化（包括石榴子石、透辉石、绿泥石、绿帘石、阳起石等矽卡岩化）、钾化（赤铁矿化）、硅化、黄铁矿化、绢云母化、碳酸盐化、高岭土化、绿泥石化、碳酸盐化等。

由高温向低温横向水平分带为：矽卡岩化带（杂色带）—钾化赤铁矿化（红色带）—硅化黄铁矿化绢云母化带（浅色带）—高岭土化绿泥石化带（绿色带）—碳酸盐化带（白色网脉带）。

依据主要矿石矿物的共生组合关系以及伴随的主要蚀变类型，可划分为3个主要成矿阶段：

（1）矽卡岩—镜铁矿阶段。矿石矿物以镜铁矿和少量磁铁矿、黄铁矿为主，脉石矿物以石榴子石、透辉石、绿泥石、绿帘石和阳起石为主，蚀变以矽卡岩化为主，代表早期高温热液阶段。

（2）石英—硫化物阶段。矿石矿物以银金矿、自然金、角银矿、含银方铅矿、黄铁矿、黄铜矿、斑铜矿、闪锌矿、方铅矿为主，脉石矿物石英为主，少量方解石，蚀变以硅化黄铁矿化绢云母化为主，是金的主要成矿阶段，代表中期中温热液成矿阶段。

（3）碳酸盐阶段。矿石矿物以银金矿、闪锌矿、方铅矿为主，脉石矿物主要为石英和方解石，蚀变以碳酸盐化为主，是金矿化的尾声阶段，代表晚期低温热液成矿阶段。

5、成矿预测

1)方法原理⑴构造地球化学构造地球化学是一门介于构造地质学与地球化学之间的边缘学科，是专门研究构造作用过程中化学元素的时空分布、演化规律和成因联系的科学。这一概念是由我国著名地质学家陈国达(1983)等在研究构造与岩浆岩以及构造与矿床之间的关系时最早提出的。之后有一大批国内学者致力于这一学科的研究，使这一学科在理论深度和实践应用上都得到了长足的发展。国外学者虽然没有正式使用构造地球化学这一名称，但实际上也有一大批学者在进行这方面的研究——岩石在力学作用过程中所伴随的地球化学作用。目前，构造地球化学主要是研究断裂变形带中成矿流体的输运、反应和沉淀机制，这些研究与矿体定位预测有着直接的联系，是隐伏矿体定位预测的重要组成部分。

构造作用与地球化学作用是成矿过程中最主要的动力学作用，因而构造地球化学方法在隐伏矿床(体)的地球化学信息提取方面有着重要的作用。目前主要是利用成矿成晕的断裂构造地球化学规律，研究成矿过程中受构造控制的成矿元素的空间变化规律。由于成矿成晕构造中成矿元素的运移远比在块状原岩中容易，因而通过分析成矿成晕构造中的蚀变岩和脉岩就可以捕捉到较深层次的深部隐伏矿体在地表引起的微弱的地球化学异常，这种微弱的异常恰恰是块状原岩中很难捕捉到的而又对隐伏矿体预测具有重要意义的深部地球化学信息。

⑵高频大地电磁测深方法高频大地电磁测深（EH-4）是一种对地下地质结构解析度高、有效探测深度适中(800～1200m)的物探测深方法,可以精确解析探测矿体的三维形态、规模、产状变化和细部结构。其能观测到离地表几米至1000米内的地质断面的电性变化信息，基于对断面电性信息的分析研究，可以应用于地下水研究、环境监测、矿产与地热勘察，以及工程地质调查等。该方法适用于各种不同的地质条件和比较恶劣的野外环境。其方法原理与传统的MT法一样，它是利用宇宙中的太阳风、雷电等入射到地球上的天然电磁场信号作为激发场源，又称一次场，该一次场是平面电磁波，垂直入射到大地介质中，由电磁场理论可知，大地介质中将会产生感应电磁场，此感应电磁场与一次场是同频率的，引入波阻抗Z。在均匀大地和水平层状大地情况下，波阻抗是电场E和磁场H的水平分量的比值。

优点：可控源音频大地电磁测深方法可通过二维电阻率反演宏观圈定不同的岩性层和岩性体，应用于立体填图方面是行之有效的手段。依靠CSAMT卡尼亚电阻率拟断面图上的不连续性可以推断断层，尤其对于层状地质体以及层状矿化体有较好反应。通过研究岩性、构造和低阻体的分布情况，用于推断成矿有利空间和隐伏矿体。仪器轻便，便于携带，工作效率高，适合地形起伏较大地区开展大地测深工作。存在问题：该方法只能间接了解地下介质的宏观分布概况，总体上比较粗糙。对于矿体和其它低阻体尚缺乏区分能力。

2)综合预测分析

在对各项探查工作获取的地质、地球化学信息进行分析、解译的基础上，结合矿区内关键控矿因素、成矿定位规律以及典型矿脉识别标志的分析，在在Ⅰ测区内划分了9个预测单元（图8-2）。图8-2Ⅰ测区预测单元分布图

6、综合找矿模型在综合分析以上地质、地球化学、地球物理特征的基础上，结合找矿实践，建立了综合地学找矿模型，如以下框图所示：二、矽卡岩型矿床成矿预测—以安徽铜陵凤凰山铜矿床为例

1、矿床地质特征

凤凰山铜矿是凤凰山矿田内规模最大的铜矿床，位于凤凰山岩体的西部，凤凰山向斜的中段靠近轴部之西北翼。矿区内出露的地层主要为三叠系下统和龙山组的条带状灰岩、南陵湖组的灰岩、砾状灰岩、白云质灰岩以及三叠系上统东马鞍山组的白云质灰岩和白云岩，靠近岩体者经热变质都已变成了大理岩。成矿岩体主要为凤凰山复式岩体，由燕山晚期的花岗闪长岩、石英二长闪长斑岩等组成。此外，还有一些更晚期的正长斑岩、花岗斑岩及辉绿岩脉等。凤凰山岩体在平面上呈近圆形，侵位于轴向NE的凤凰山复式向斜的核部。矿区断裂构造比较复杂，主要为NE向（与褶皱的轴向平行）的逆冲断层，其次为一些更晚期的NW向、NNW向和近EW向的规模更小的断层。

矿体主要为矽卡岩型，呈似“板状”和“不规则透镜状”产于凤凰山岩体与三叠系灰岩间的接触带上，受接触带和断裂构造的复合控制。接触带产于T1h和T1n与凤凰山岩体间，接触带及与之叠合的断裂构造的产状在空间是变化的，在平面上，北段走向北东和北北东，中段走向近南北，南段则走向北北西和北西（图4-1）。在剖面上，其中中段和北段接触面近于直立，部分向西部围岩倾斜，倾角78°～85°,接触带产状与围岩层理近于平行，矿体一般较薄，南部接触带与围岩层理斜交，上部（-150米以上）向岩体方向倾，矿体厚，下部（-150中段以下）向围岩方向倾，矿体变薄，并在-600米逐渐趋于尖灭。主矿体长一般为300-1000米，厚为10～80米，斜深200-600米。整个矿床共有矿体126个，其中主要矿体有4个，即I～IV号矿体，次要矿体3个，即V～VII号矿体。其中IV号矿体位于矿床的北部和中部，自12线至321线，标高自正+133～-190米。III号矿体位于矿床的中部，自301线至35线，标高+139--415米。I号和II号矿体位于矿床的南部，其中I号自341线至42线，标高+125--335米，II号自271至39线，标高+74～-615米。总体上看，越往南，矿体沿倾向延伸越深。次要矿和小矿体大多集中分布在主矿体近旁的大理岩、矽卡岩及岩体中，部分赋存在花岗质角砾岩中。自12线至42线都有分布，但以I号和II号矿体附近居多，在垂向上多分布在-240米标高以上。

矿石的主要金属矿物成分有黄铜矿、黄铁矿、磁铁矿、赤铁矿、斑铜矿、菱铁矿，次为辉铜矿、赤铜矿、方铅矿、闪锌矿、白铁矿、磁黄铁矿、毒砂等，氧化矿物有褐铁矿、孔雀石、铜矾等；脉石矿物有方解石、铁白云石、石英、石榴子石、白云石、透辉石、绿泥石、透闪石-阳起石、绿帘石等。矿石具它形粒状、网脉状、文象和交代溶蚀结构等，具块状、浸染状和角砾状构造。根据矿石的成分和结构构造，矿石可分为七种自然类型：①块状含铜磁铁矿、赤铁矿；②块状含铜菱铁矿，Tfe>30%；③角砾状矿石，Tfe<30%；④浸染状含铜石榴子石矽卡岩型；⑤块状含铜黄铁矿型；⑥浸染状含铜花岗闪长岩（石英二长闪长岩）型；⑦浸染状含铜大理岩型。其中以含铜磁（赤）铁矿型和含铜菱铁矿型为最主要的矿石类型。

2、凤凰山铜矿床隐伏矿体定位预测研究

1)构造地球化学找矿预测研究

通过对全区进行大范围组合构造地球化学采样，再对所分析的Cu含量数据进行Kriging网格化数字成图，发现了很好的异常。这些异常经杨赤中数字滤波后除了形状有较小的变化外仍基本保留，表明这些异常是可靠的。测区内Cu的构造地球化学异常浓集中心主要有15个，其特征、地质背景和对应的地球物理异常及其解译情况见表5-2，从中可以看出8号异常的浓集中心附近最具找矿潜力。从异常的分布来看，本区的异常主要呈三个方向展布：北东东向展布、北西向展布和南北向展布,异常展布规律实际上是受构造所控制的，异常展布的三个方向实际上也反映了本区的三个主要成矿构造走向。

2)地球物理找矿预测研究

凤凰山矿区的物探工作是解放后开始的，先后有许多生产科研单位在这里投入过常规电法、磁法、重力以及航空电磁法等，配合地质和化探工作，发现了许多浅而富的矿体。由于受当时科技水平的限制，物探仪器设备相对落后，数据质量不高，仪器抗干扰能力差，功率小，而且探测深度浅，因而已不能适应当前新的寻找深边部隐伏矿的需要。本次投入矿区深、边部找矿研究的多频激电相位法、近矿多参数激电法以及可控源音频大地电磁法（CSAMT）都是大深度、高精度、高分辨率、抗干扰能力强的物探方法，尤其是多频激电相位法，对于寻找硫化物型矿体具有独特的功效，已在许多矿山得到了验证。

3)隐伏矿体预测分析

在分析以上构造地球化学异常和地球物理异常的基础上，结合成矿地质条件、控矿因素及找矿标志，将凤凰山铜矿隐伏矿体预测准则归纳如下：

①岩体接触带附近的弧形追踪断裂以及其交叉复合部位；

②成矿岩体超覆于围岩之上的地段；

③矽卡岩中湿矽卡岩大量分布的地段；

④热液角砾岩和岩浆隐爆角砾岩产出部位；

⑤石英二长闪长斑岩体的钾化、硅化、绢云母化和碳酸盐化几种蚀变叠加地段；

⑥Cu的构造地球化学浓集中心附近；

⑦近矿充电激电综合异常带；

⑧位于CSAMT扫面圈定的低阻带；

⑨多频激电扫面圈定的综合异常带；⑩多参数激电测深显示深部存在异常体的地段。从理论上讲，上述准则在一个预测区出现的越多，则隐伏矿体存在的可能性越大。在实际预测工作中，在一个特定的预测区内，上述准则可能不一定会完全出现，这并不影响对预测区的评估，只要能抓住主要的找矿信息，依然可以对一个未知预测区的隐伏矿体做出较好的评价。

依据上述准则，凤凰山南区内划分了8个预测单元，分别编号为A、B、C、D、E、F、G和H，其中A、B、C、G属Ⅰ级预测区，其余属Ⅱ级预测区。凤凰山南区预测单元分布图其中A区的成矿地质条件和找矿信息是最佳的，主要表现在以下几个方面：

(1)分布有全区最强的Cu的构造地球化学浓集中心（8号异常浓集中心）；

(2)处于三频激电扫面圈定的东部异常带内；

(3)位于近矿充电激电第一异常区中；

(4)CSAMT法圈定的第一低阻带内；

(5)构造位置上处于北西向的张性断裂带内，此断裂带的部分地段与控制II号矿体的接触带是套合的，实际上此断裂带也是追踪断裂，是追踪北北西向和北西向断裂形成的弧形张性断裂；

(6)发育有较强的矽卡岩化、大理岩化以及钾化、硅化、绢云母化、碳酸盐化和黄铁矿化等，局部沿裂隙见黄铜矿化和孔雀石化；

(7)多参数