1.豫西熊耳山地区深部找矿浅析

豫西熊耳山地区深部找矿浅析

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李俊平1,2 王金亮1,2 李永峰1,2(1.河南省有色地质矿产有限公司;2.河南省有色金属矿产探测工程技术研究中心)

一、成矿地质背景与矿床分布

图1 熊耳山地质与矿床分布简图(据郭保健等,2005)

熊耳山矿集区位于华北地台南缘,其空间范围北东面以三门峡-宜阳-鲁山断裂为界,南西面以播河-马超营断裂、车村断裂为界,北西面为洛宁-卢氏凹陷,包括豫西地区的洛宁、栾川、嵩县大部分地区和卢氏、宜阳县部分地区,东西长大约80km,南北宽25km,面积约2000km2(图1)。大地构造属于华熊隆起的熊耳山断隆区,出露地层主要为晚太古宙太华群变质岩系和上覆中元古代长城系熊耳群火山岩系、官道口群、栾川群。区内断裂构造十分发育,其中最重要的断裂有北西西向的马超营断裂、北东东向洛宁山前断裂、北东向星星阴-七里坪断裂,其中北东向断裂为区内主要控矿断裂。中生代岩浆岩十分发育,具有良好的金银多金属成矿条件。

区内内生金、银矿床主要产于太华群和熊耳群中,官道口群亦发现有金矿化;金银矿床(点)集中分布于燕山期花岗岩体周围和隐伏岩体的顶部,可大致分为两个矿化集中区。东部矿集区环绕花山岩体分布,自西向东依次为上宫-小池沟金矿田、青岗坪-龙潭沟金矿田、瑶沟-老代沟金矿田、祁雨沟-门头沟金钼矿田和木柴关-上观金银矿化区。西部以寨凹隐伏岩体为中心,其南北两侧分别出现铁炉坪-蒿坪沟银铅矿田和康山-太硐沟银铅矿田(图1)。其中最重要的金矿有上宫、虎沟、康山、星星阴、青岗坪、干树凹、祁雨沟等;以银为主的银-铅-金矿有铁炉坪、沙沟、蒿坪沟等,钼矿有雷门沟、鱼池岭等。金矿床类型主要有构造蚀变岩型、石英脉型、隐爆角砾岩型,其中以构造蚀变岩型最为重要。现已探明大-中型金矿14处,大型银铅矿2处,大型钼矿2处,找矿潜力巨大,是秦岭造山带内重要的金银钼多金属矿化集中区。区内代表性大-中型矿床的主要特征见表1。

二、深部找矿可行性分析

新中国成立以来,经过系统的地质找矿工作,该区发现了大量的矿床,随着找矿工作的不断深入,地表露头矿已越来越少,找矿费用日益增长,找矿难度日益增大,新发现矿床数量明显减少,找矿主体对象已由原来的露头矿转向寻找深部隐伏矿为主。

面对矿产资源的严峻形势,于2006年颁布了《关于加强地质工作的决定》,强调要“积极开展重大地质问题科技攻关,突出重点矿种和重点成矿区带的地质问题研究,大力推进成矿理论、找矿方法和勘查开发关键技术的自主创新”;随后又将重点成矿区带矿产资源评价、寻找大型矿产资源的新理论和新方法列为国家中长期(2006~2020年)科学和技术发展规划纲要中的重点领域和优先主题。因此,围绕国家重大决策和战略规划,开展成矿理论和找矿技术的创新研究,发现一批新的矿产资源基地,是一项迫在眉睫的重大任务。

区内矿业发达。20世纪80年代以来,祁雨沟金矿、上宫金矿、沙沟银矿、雷门沟钼矿等矿山企业相继开发投产,矿业已成为地方经济发展的支柱产业。在新形势下,加强老矿山已探明矿体深部及外围的隐伏矿体预测找矿工作已日益显示出其紧迫性和重要性。

(一)从理论上分析

首先,熊耳山地区处于成矿有利地带,具有良好的成矿地质条件,是区带找矿过程中发现的地质、地球物理和地球化学,以及遥感异常的良好叠加部位,而且大多已进行过一些前期地质工作,并有大量已揭露矿体的与成矿有关的各种信息显示,特别是矿山经历了几十年的大规模机械化开采,积累了大量地质信息,解剖并检验了地质勘查阶段对矿床成矿、控制因素和赋存规律的认识,或探到了地质勘查阶段漏掉的矿体,或发现了新类型、新成矿系列的矿床,对已有地质认识产生了这样那样的问题与疑问。老矿山处于有利的成矿地质环境,前期地质勘查的成功经验与失败教训在矿山生产中得到了验证,这些宝贵的认识,为进一步找矿预测奠定了基础,因而对后续找矿工作的进行提供了良好的前提条件。

其次,过去的勘探工作由于受生产技术的局限,基本上都停留在500m以上,因而对大多数老矿山而言,500m以下是深部盲矿体良好的找矿空间,因而老矿山深部的探查应是今后寻找隐伏矿体的一个重点。国内外近代大中型矿床发现的成功经验证明,已知矿山深部与周边是获得找矿成功的最重要区域。世界巨大型矿床的发现绝大多数是在已知的中小型矿床基础上,通过坚持不懈的找矿研究,终获重大突破。

再次,过去的找矿工作多以“相似类比”理论为指导,并且多以一种矿床模型为指导,因而在已知矿体的周边和外围容易漏掉一些与“相似类比”理论不太明显相符的矿体或同一成矿系列中其他类型的矿体,因而老矿山的周边和外围也是今后寻找隐伏矿体的一个重点。

表1 熊耳山矿集区大型矿床主要特征一览表

(二)从技术上分析

随着矿产资源的开发,地质工作程度的提高,对成矿地质规律的认识会不断深入,有利于促进对矿床形成机制和定位机制的客观规律的重新认识,是老矿区新一轮找矿取得突破的前提和基础。各种矿床成因新理论的提出有助于更新观念、拓宽找矿思路,而找矿新思路恰恰是老矿区新一轮找矿取得突破的关键。

各种综合找矿新模型与成矿系列的建立,有助于综合研究矿床成因、成矿规律、主要控矿因素和地、物、化、遥综合找矿标志,借助于GIS系统处理海量数据,筛选最主要的控矿信息,从中挖掘出最优化的信息组合来指导隐伏矿体找矿。综合信息找矿预测目前在隐伏矿体预测中应用最广、效果最好,是老矿区深部找矿取得突破的理论保障。

各种新技术、新方法的出现,克服了常规物、化探方法探测深度不够、抗干扰能力不强等一些弊端,借助于高精度的仪器和分析测试技术能够提取隐伏矿体的微弱深部信息并使之突出显化,是老矿区深部找矿取得突破的技术保障。

三、深部找矿的主要途径

(一)加强地质研究是前提

只有加强资源勘查理论与方法的研究才能有效地指导深部找矿,使发现新类型矿床和新矿种资源成为可能。成矿理论的作用主要在于:①建立正确的找矿思路,指导找矿工作的部署,即到什么地方去寻找什么矿床;②建立理论的成矿模式,指导找矿信息的解释。地学界研究新成果和成矿理论源于包括地质找矿在内的地学实践,反过来又指导地学研究和找矿工作。各种新理论和新方法使地质工作者从不同的角度对矿区的成矿环境、成矿条件、成矿规律进行重新认识,来指导矿山外围找矿和深部找矿工作,进行系统思维,总结新的控矿因素和找矿标志,建立起可操作的矿床组合模式,探索深层次的找矿问题。

对于研究程度很高的矿山及周边地区,运用传统的成矿理论、找矿模式、勘查理论来发现新矿床是十分困难的;所以必须改变传统思维,运用新的甚至是不成熟的成矿理论与勘查模式,结合前人的研究成果,对研究区的地质、物探、化探、遥感等各种资料反复认真研究,并带着求异思维、系统思维、动态观去重新分析成矿地质背景、岩石建造、物质来源等一系列的基础地质资料,在此基础上分析和总结成矿规律,建立成矿模式;最后,采用新的勘查模式与有效找矿方法,对矿区深部进行预测评价。

对于研究程度较低的矿山及周边地区,可以把已有的成矿理论、勘查理论和方法与新的技术方法结合起来,并注重基础地质、成矿物质来源、综合利用矿产资源等方面的研究,发现新矿床的潜力是十分巨大的。主要从以下几个方面着手:

(1)加强基础地质、成矿理论的研究。目前越来越重视从系统的角度去考查整个成矿过程,把成矿物质来源、岩石建造、控矿因素、找矿标志等当成一个有机的整体,既独立研究各部分的机理,又研究各部分的内部联系。

(2)加强各理论的联系。目前,在国内比较盛行的理论有地质异常理论(赵鹏大等,1991,1999)、区域成矿学及成矿系统理论(翟裕生等,1999,2000,2004)、成矿系列理论(陈毓川等,1993,1994,1998;程裕淇等,1979,1983)、综合信息预测技术(王世称等,1995,1999)及多元信息预测技术(朱裕生等,1997)等。在进行矿产资源预测时,应该把各种理论有机地结合为一个整体,而不能孤立地运用它们;既要继承前人的优点,又要突破成规、有所创新,要综合运用系统的思维、求异思维研究成矿理论与勘查理论。

(3)加强应用高新技术。要利用当今世界先进技术和先进经验,特别要加强运用多S技术,研究深部地质体、构造的遥感影像特征、地球物理技术在深部的运用、深部地质体的地球化学特征的反映等;同时也应该加强研究技术方法,寻找有效的技术方法探测深部的地质体和地质构造。

(二)开展深部立体找矿是根本

近年来,老矿区深部找矿效果比较明显,如基于美国著名的卡林金矿带而建立的卡林型金矿成矿模式一直认为卡林型金矿床是“浅而贫的”,可美国地质工作者冲破这种模式的限制,自1986年开展深钻项目,就在卡林金矿带开展深部找矿,结果在深部不断发现大而富的金矿,于550m深处发现了高品位波斯特-贝茨硫化物金矿(金储量311t),以后又连续发现了米克尔(140t)、南米克尔(140t)、北贝茨、西贝茨、派普莱恩(115t)、南派普莱恩(136t)、特阔伊斯里奇(155t)等深部金矿。目前,国外许多大型矿山探采深度都超过1000m,如南非的巴伯顿金矿3800m,南非兰德金矿的采金竖井将加深至4117m,这将是世界最深的矿井;澳大利亚芒特艾萨铜多金属矿2600m,并在3000m深度又发现储量大于300万t的富铜矿床。在俄罗斯,黑色金属矿山平均采矿深度为600m,有色金属矿山平均开采深度为500m,但许多已超过1000m,将来可达到1500~2000m;已探明的1/3以上的铜储量,几乎所有的镍、钴,大部分铝土矿,金刚石、金、优质铁矿及磷矿的开采深度将大于1000m;其他国家的采矿深度:加拿大2000m,美国3000m,印度3500m。而熊耳山地区绝大多数金属矿床的探采深度不足500m,在500~1000m深度范围内开立体找矿,无疑具有重要的现实意义。

矿山深部找矿主要是开展立体找矿,进行三维立体填图,发现同类型矿床和矿种为主;然而矿山深部预测在我国目前尚无系统的勘查理论做指导,也无切实可行的方法,所以十分有必要加强深部预测的理论与方法的研究。

(三)先进的地球化学和地球物理技术是有力的技术保证

深部找矿的主要对象是大埋深和难识别矿床(体),直接找矿信息难于获取,主要靠间接找矿信息进行预测分析。但因间接找矿信息弱、干扰强及其与目标体间强非线性关系等,使得常规的技术往往无法有效地探测到,因此,先进的地球物理和地球化学等技术就显得十分必要。Laznica(1997)统计了全世界140个大型矿床的发现史,采用先进技术发现的占30%,传统找矿技术发现的占24%,凭机会偶然发现的占39%,依地质填图和后续工作发现的占14.5%。但以1965~1995年时段统计,采用先进技术发现的占71%,偶然发现的占14.5%。可见,先进技术在找矿中的作用越来越大,主要原因在于地表和近地表易发现的矿床越来越少。据施俊法等(2005)统计1970年以来全球100个大型和特大型金属矿床的发现资料,发现至少有58%的矿床是在已知矿床周围或深部找到的,3%的矿床是偶然发现的,5%的矿床是通过评价已有资料发现的。由此可以看出矿山深边部存在巨大的找矿潜力,先进技术是发现这些潜在矿床的有力保障。

四、深部找矿的重点方向

熊耳山地区是我国重要的金银钼有色、贵金属成矿带,钼、金、银、铅、锌是优势矿产。该区金矿成矿规律在20世纪80~90年代开展了详细的研究工作,取得了重要成果。随着深部找矿工作的开展,初步揭示了深部还存在金矿体,出现了第二富集段,甚至还出现了其他矿种,如钼矿。因此要加强金矿深部成矿规律研究,以便指导找矿工作。

区内钼矿成矿规律研究工作主要在20世纪80年代进行的,当时勘查发现的钼矿床主要是与晚侏罗世中酸性小斑岩体有关的斑岩-矽卡岩型钼矿,如南泥湖、雷门沟等,因此,侧重研究和总结了该类型钼矿的成矿规律,取得了重要成果。但随着勘查工作的进展和成矿年代学测试方法的改进,初步揭示出该区钼矿大规模成矿作用是多期次的,除有晚侏罗世,还有晚三叠世、早白垩世;矿床类型具多样性,除有与I型花岗斑岩有关的斑岩-矽卡岩型钼矿床外,还有碳酸岩脉型、石英脉型,以及与壳幔混合型花岗岩(基)、铝质A型花岗岩(基)有关的斑岩型钼矿床。成矿构造环境亦多样性,晚三叠世后碰撞环境、晚侏罗世构造体制大转折晚期伸展环境和早白垩世板内伸展环境。

铅锌银矿主要分布于钼金矿床的外围,或与金矿床共伴生,以往的研究工作主要侧重于钼、金矿的研究,而铅锌银矿研究比较薄弱。但是钼金银铅锌矿床往往是同一地质成矿作用的产物,尤其是随着近些年,矿产品的大幅涨价,勘查工作的大量投入,该区铅锌银矿的找矿取得了重要突破。熊耳山地区东部富金、钼,西部富银、铅,反映了该地区成矿期后的差异抬升:东部剥蚀程度较高,而西部剥蚀程度较低。因此,应加强对区域剥蚀程度的研究,将这些矿产作为一个整体加强研究,注意现有矿床深部找矿工作,特别注意加强在剥蚀程度较浅的西部银多金属矿区的深部找矿工作,实现深部找矿的整体突破。

总之,加强该区成矿规律研究,总结区域成矿地质作用、系统研究区内钼、金、铅锌矿床的组合关系(成矿系列)、矿床类型与特征、区域控矿构造、成矿期次、成矿流体特征和演化、成矿构造环境、成矿模型与区域构造的耦合关系,总结研究找矿标志等显得尤为重要,为深部找矿提供理论依据和找矿方向。

参考文献

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