多宝山斑岩铜矿田的勘查简史与启示

2010-01-25 15:38阅读：

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多宝山斑岩铜矿田的勘查简史与启示
摘自《杜琦、马晓阳、韩成满.斑岩铜矿成因探讨.地质出版社，2008，PP97》

一、多宝山矿田第一阶段工作
多宝山矿田，位于黑龙江省嫩江县北部，包括多宝山铜矿和铜山铜矿（两者相距4公里）两个大型铜矿床和周围的一些铜金矿点，虽然经过半个世纪的多次勘查，但远景储量迄今仍未查清。勘查工作经历了比较复杂的过程。
多宝山矿床，是1958年夏小兴安岭区测大队三分队王莹和孟宪文等在腰都幅（卧都河幅）1：20万区域地质调查路线中发现的，当时称为细脉浸染型铜矿，应该具有大型规模，因此只根据几个矿化露头，就推断铜金属储量100万吨。但是经过1958年下半年和1959年对I号矿带地上地下较系统地控制后，求出的铜储量不过2万吨，而且品位较低。
当时的多宝山队归属嫩江专署地质局领导，局技术负责人杜琦曾在海拉尔北部八大关铜矿工作过，指出多宝山矿床地表揭露出来的2号矿带氧化矿石与八大关含铜矿石类似，建议在2号带做些深部勘查。经过1959-1960年的工作后在2号矿带共求得铜储量5万吨。
沿2号矿带向西北进行追索，1961年发现了3号矿带。在3号矿带上打了3个孔，认为矿化一般，于1962年春宣告下马。将多宝山矿区划归黑龙江第二普查勘探大队。1963年春，该队多宝山报告组提交了多宝山铜矿床最终勘探报告，提交铜金属量19.6万吨，钼金属量1.3万吨。
1961年秋，王学范和左巨虹在开展多宝山外围1：1万地质填图时发现了铜山地区的铜矿化，并用槽探揭露出来铜山I号矿体。
1962年经铜山分队对I号矿体投放了较系统的槽探工作和两个普查孔验证后，认为矿体向下呈楔形尖灭。提交的普查报告中，铜D级储量1.4万吨。
1968年，黑龙江第二地质队铜矿研究组在铜山I号矿体东部用槽探揭露后，发现I号矿体向东尚可延长200 m。

多宝山斑岩铜矿田的勘查简史与启示

二、多宝山矿田的第二阶段工作

1972年春，根据黑龙江省地质局的指示，黑龙江第四地质队重返多宝山矿区开展铜矿普查。队技术负责人开始是徐深远，不久局派杜琦任技术负责，后改为主任工程师。
杜琦在1958-1963年曾间接领导过多宝山的技术工作。到了1972年就直接负责多宝山矿区的技术工作。他仔细研究了多宝山矿床的地质资料，对照图件到野外仔细地观察研究了4条典型剖面和6000米岩矿心，参阅了大量国内外斑岩铜矿床资料。于1972年秋到1973年夏，提出了岩矿石分类定名方案，统一了图式图例，勘查孔的布设均与大家一起商定。经过1972年勘查后，多宝山铜储量由近20万吨增至67万吨。1973年和1974年的勘查工作，进展得很顺利。至1974年底，多宝山矿床铜储量已经超过100万吨，还发现了斑岩体和钾化带。
1974年，根据宁光璧、徐深远、吕祥洲等人建议，再次开展了铜山矿床的勘查工作。在铜山矿床I号矿体东部布孔后，打到了I号矿体100余米的较富的铜矿化，并发现了铜山断层。
1975年，杜琦参照国内外许多斑岩铜矿带有环绕着斑岩体分布的特点，而过去的勘查工作都集中在斑岩体西北部半个环内，东南部半个环从未进行过深部了解，提出来可否对东南环进行深部解剖?对于铜山矿床，既已认识到I号矿体位于断层上盘，自然应考虑寻找断层下盘的I号矿体。为此，在铜山矿区也布了10个孔。遗憾的是，两处的深部普查所布的20个孔，孔孔落空。当时单位领导想停止矿区的普查工作。但杜琦对落空钻孔的岩心经过仔细观察研究后，很有信心地提出了下一步的普查工作部署，大家勉强同意在铜山矿区布设2个普查孔。多宝山矿床东南环的布孑L，需待1976年野外研究后再定。
1976年初夏，果不出所料，铜山矿区1976年的第一个普查孔，找到了铜山矿床断层上盘的Ⅱ号矿体和断层下盘的Ⅲ号矿体；另一个普查孔，打到了断层下盘的I号矿体。在多宝山矿床东南环找到了多宝山矿床的4号矿带。
三、总结经验教训，认识逐步深化
1975年普查工作的失利后，在对野外收集的资料和实验数据的整理和研究过程中，一方面对于矿田成矿规律的了解在逐渐加深；另一方面对于岩浆热液矿床的一些学说，敢于根据自己的实际资料，对于成矿方面一些理论有所创新。
1973年夏秋，长春地质学院矿床构造学家赵寅震带领学生到多宝山矿区实习。经过两个月来的野外观察研究，赵寅震提出了多宝山矿床西边有一条巨大的左旋大断层。矿区型铜矿体和多处铜矿带。
多宝山矿田有两处岩浆热液活动中心。一处是多宝山矿床的斑岩体；另一处推测是铜山1156线附近的岩浆热液活动中心。两矿床内矿体分布颇有雷同之处。矿(带)体既受岩浆热液活动中心的影响，也受北西向弧形构造带的制约。矿床内的矿体呈拉长的板带状环绕着斑岩体呈雁行右列。活动中心的西北部，形成延伸稳定的大型矿体；活动中心的南东部与其西北部很不对称，东南部的蚀变带和矿化范围都很有限。
如果把两个矿床内的矿体进行对比，则多宝山矿床1号矿带西北部的条带状小矿体群相当于铜山的Ⅲ号矿体；多宝山1号带的Ⅳ号矿体相当于铜山I号矿体；多宝山3号带的X号矿体相当于铜山矿床的Ⅱ号矿体。因为铜山矿床东部资料有限，在铜山活动中心附近和其东南广大地区，当前尚无法推测。不过从铜山断层上盘已知矿体的规模已经表明，其矿化强度和规模远远优于多宝山矿床。

四、铜山矿床重要性的认识
铜山矿床经过1975-1978年勘查后，断层上盘的I、Ⅱ号矿体和下盘的Ⅲ号矿体已基本了解清楚。必须强调的是，断层上盘的I、Ⅱ号矿体仅仅相当于矿体的顶部，若再能向下延深二三百米，Ⅱ号矿体水平切面面积将迅速增大。按断层面上盘矿体水平投影面积向下推算的资源量只能算作保守数字。预计将来勘查出来的实际储量可能会有大幅度增加。铜山断层下盘的I、Ⅱ、Ⅲ号矿体在断层下盘铜的总资源量应不少于500万吨。
基于铜山断层下盘矿床远景巨大，在1983年提交的《多宝山详查一初勘报告》中和在1988年出版的《多宝山斑岩铜矿床》专著内，杜琦曾多次强调了这个问题。遗憾的是，到了2000年并无人触及这个问题。直到2003年通过黑龙江省政府顾问索长有同志的有力支持，断层下盘矿体的研究问题才得以立项。
黑龙江省地质科学研究所多宝山研究队通过近期的研究工作，大致圈定了断层下盘I、Ⅱ号矿体的分布范围。
断层研究工作同样经历了一段曲折的过程。开始时，拟先找断层上、下盘地层中的标志层进行对比。对比结果，发现断层上下盘的地层变化很大，后来才意识到，所谓的多宝山组一段下部地层大部分是次火山岩体，不少的地层系次火山岩的捕虏体，常常延伸十几米或二三十米即行尖灭。利用地层对比失败后，只好从宏观上找对比标志。
铜山矿床出露的地质体大致可划分为三大类：①火山岩及其凝灰岩；②花岗岩类岩石；③铜矿体。最后选定了用它们的接触带(或界面)作为标志层进行对比。伴有同时生成的破劈理，构造形迹指向由东向西推移。另一组是近南北向擦痕，由南向北推覆，后者叠加改造了前者。从构造形迹得出来的结论是：断层上盘首先由东向西平推，之后又由南向北逆掩，水平断距1300 m。
断层下盘矿体的埋藏深度

从铜山矿床一300 m的水平切面图上，可以见到断层下盘的I号矿体位于Ⅲ号矿体的东延部位。它们同属于一个构造成矿带。位于西部花岗岩类岩石内是Ⅲ号矿体，位于东部安山岩内者是I号矿体。
断层上盘的Ⅲ号矿体已全部被剥掉。断层上盘的I号矿体被剥掉一半。断层上盘的Ⅱ号矿体在矿床西部刚被剥露出来。
断层下盘Ⅲ号矿体顶部距地表为400 m，推测断层下盘的I号矿体距地表约为400～500 m。断层上盘I号矿体和Ⅱ号矿体两者出露的相对高差为200～300 m，据此推断断层下盘的Ⅱ号矿体与地表的距离为600～800 m。考虑到Ⅱ号矿体顶部高低起伏较大，矿区东部断层上覆地层可能变薄，也有可能在较浅的部位找到Ⅱ号矿体(如1156线附近)。
铜山断层下盘铜矿远景预测
根据断层上盘I、Ⅱ号矿体在断层面上面积的水平投影长度和平均宽度，结合物探和数学模拟实验资料，以及对Ⅲ号矿体现有的实际勘查资料进行分析推断，对铜山断层下盘的I、Ⅱ、Ⅲ号矿体的远景资源量估算如下：
I号矿体：平均宽110 m，长900 m，若下推500 m，矿石体重2.8，假定铜平均品位与断层上盘矿体0.59％相同，则矿石量为1.39亿吨；铜金属资源量82万吨。
Ⅱ号矿体：断层面上平均宽230 m，长1500 m，下推800 m(勘查深度达到1500 m)。矿石体重2.8，铜品位0.52％。铜矿石量7.728亿吨，铜资源量402万吨。
I号矿体与Ⅱ号矿体的矿石量9.12亿吨，铜资源量484万吨。
Ⅲ号矿体：长900 m，宽约150 m，推测深度大于1000 m，体重2.8，铜品位0.45％。矿石量大于等于3.78亿吨，铜金属量170万吨。
合计：铜山铜矿断层下盘的铜矿石量12.9亿吨；铜资源量654万吨。
需要提出的是，断层上盘的Ⅱ号矿体，仅为Ⅱ号矿体的顶部，向下宽度和长度可能迅速增大。根据其上部分支矿体群出露的宽度和长度，规模将有所扩大。根据1156线附近的物探资料，在其东南还可能发现新矿体。乐观估计，若其平均宽度估算为400m，矿体长1500 m，下推800 m，勘探深度达到1500 m，加上矿区东南部再发现新矿体，资源量将会大幅度增加。铜山铜矿床加上多宝山铜矿床，预测铜远景资源量可望达到1000万吨。

多宝山斑岩铜矿田的勘查简史与启示

铜山铜矿断层下盘推断预测图

五、启示
多宝山矿田是1958年6月区测路线中发现的。发现不久，就意识到了解矿床内矿体赋存规律的重要性。工作是从已发现的1号铜矿带向外推开，先用探槽进行全面揭露，选择铜矿化较好地段用钻进行深部了解。工作初期的重点是1号矿带。至于铜山铜矿床，地表没有露头，矿床内的1号矿体是1961年用探槽揭露出来的。
从1958—2006年，由于政策多变，多宝山的勘查工作干干停停，经过四次勘查，才基本上总结出来矿体的赋存规律和估算出来矿田内铜的资源量。
多宝山矿田位于一条北西向构造带上。矿田西侧有一条南北向扭性大断裂，矿田受其拖动和扭动，形成了一条弧形构造带。弧形构造带的两处转弯处和沿弧形构造带应力较强处形成了岩石的强烈碎裂和片理化带，为蚀变和矿化提供了有利场所。另外，矿田的中心部位存在一条构造一岩浆活动带，带内有两处岩浆热液活动中心，矿体的分布主要受热液活动中心所控制。因此，在探讨矿体的赋存规律时，既要考虑弧形构造带的影响，又要考虑岩浆热液活动中心对矿体的制约。
多宝山矿床有四条铜矿带，主矿带为3号矿带，主矿体为3号带的X号矿体。3号带和X号矿体正位于弧形构造带由北北西转向北西的转折部位，形成了厚大的铜矿体。其余的1、2、4号矿带和矿带内的矿体均呈雁行右列分布，体现了弧形构造带对矿带和矿体的制约特点。但是从另一方面看，矿带基本上环绕着热液活动中心(即斑岩体所在部位)分布，明显地受斑岩体的形态和产状所控制。矿床内的斑岩体呈岩墙状向北西方向延伸，向北西侧伏，倾向南西，倾角80度，而其上盘的X号矿体的产状与斑岩体的十分吻合。与3号带呈雁行右列的2号矿带和4号矿带均分布于斑岩体的上盘，但矿化不如3号矿带。至于位于斑岩体下盘的l号矿带，其中贴近斑岩体处l号带内的Ⅳ号矿体，矿化较好，其余多呈条带状小矿体。斑岩体的南东部位为翘起端，除了4号矿带之外，南东部位不具铜矿化。由此看来，环绕斑岩体发生的矿化很不对称，大致情况是：靠近斑岩体处矿化好；侧伏端和上盘矿化较好；远离斑岩体、斑岩体的下盘和翘起端矿化较差或缺失。
多宝山矿床X号矿体延长、延深均大于1000 m，产状陡，宽处约300 m，铜储量等于矿床总储量的2／3。矿体顶部赋存于多宝山组一段的安山岩内，下盘接铜山组上部的砂砾岩，矿体的上、中、下部均位于蚀变的花岗闪长岩内。矿石多为强碎裂强片理化的石英绢母化和绿泥绢云母化花岗闪长岩。在大型铜矿体内，矿体的中心部位以斑铜矿为主，向矿体边缘逐渐过渡到以黄铜矿为主。环绕铜矿体分布有含锌的黄铁矿化带。
找矿过程：①根据岩石露头上有孔雀石，发生了1号矿带；②根据探槽揭露的氧化矿石，从识别矿石的淋失空洞人手，判断下部原生矿石铜品位较高，布钻后发现了2号矿带；⑧根据矿带和矿带之间呈雁行右列的特点，沿2号带向北西追索发现了3号矿带；④根据地表矿石的淋失空洞，识别下部赋存有品位较高的原生矿石；另外4号带正位于2号带的雁行右列部位，构造条件有利，布钻后发现了4号矿带。
铜山铜矿床位于多宝山铜矿床X号矿体东南约4000—6000 m处。1961年发现1号矿体后，1962年围绕1号矿体周围用探槽进行揭露，并用钻探进行深部了解。1962年工作后，认为矿体向下呈楔形尖灭，对矿床作了否定评价。1973年重上铜山施钻后，发现了铜山断层。为了追索断层下盘矿体，于1974年施工10个钻孔，布孔的依据是：①探索断层下盘矿体；②由于矿田内矿体呈雁行右列，在追索已知矿体的同时有可能发现雁行右列的新矿体。
由于部署的10个普查孔分布在一个狭小范围内，了解的范围有限，仅有两个孔探到铜矿体外圈的黄铁矿化带。未能探到矿体。1976年接受1975年教训之后，根据在黄铁化带内圈赋存有铜矿体的规律和矿体呈雁行右列分布的规律，布孔验证后，在断层上盘找到了雁行右列的2号主矿体和在断层下盘黄铁矿化带内，探到了3号矿体；另一普查孔找到了断层下盘的1号矿体。
2号主矿体在断层上盘断层面上的水平投影面积(长1500 m，平均宽230 m)较大，推测断层下盘2号矿体的资源量也相当大，因此，普查断层下盘2号矿体一向受到人们的关注，前后虽有一些人进行探索，均无结果。
2004～2006年在省领导索长有同志的大力支持下，始对铜山断层及断层下盘的矿体进行深入研究。经过对断层面深入的观察研究后，确定了断层先由东向西平推，再由南向北推覆；通过对大量剖面仔细对比，终于找到了断层上、下盘可以对比的标准层，从而确定了断距为1300 m。通过地质分析研究，深部激电方法和数值模拟等方法，确定了2号矿体的转弯部位在1156线附近，此处也是铜山矿床的热液活动中心。
铜山矿床的特点：①与成矿有关的中奥陶统铜山组和多宝山组特别发育；②蚀变较强；③矿体规模较大，矿体产状陡，向下延深稳定。断层上盘的2号矿体仅为矿体的顶部，其上、中、下部均位于断层下盘，下盘资源量很大。
铜山矿床矿体的赋存规律与多宝山矿床矿体分布规律基本相同，两者有许多相似点：①两者都有弧形构造带的转弯部位，多宝山矿床在66线附近，铜山在1156线附近；②两者皆有热液活动中心，中心处为斑岩体所在部位；③斑岩体均呈岩墙状向北西延伸，向北西侧伏，向南西倾斜；④主矿体均分布于斑岩体的上盘；⑤主矿体的顶部均位于多宝山组一段下部的安山岩内，矿体下盘接铜山组上部的砂砾层；⑥主矿体产状陡向下稳定延深；⑦矿带(或矿体)彼此之间呈雁行右列。
通过多宝山矿区的地质勘查和研究工作，在地质成矿理论研究方面，对于各个控矿因素在成矿中所起的作用，均做了具体情况具体分析，阐述了各个控矿因素所起的具体作用。认为岩浆热液活动形成的大型或特大型矿床绝不是一两个控矿因素所能决定的，而是诸多控矿因素有利配合的结果。
在多宝山矿区的找矿工作中，一方面意识到弧形构造带对成矿的重要作用，另一方面也认识到矿体的具体分布主要是受斑岩体的形态和产状所决定。
此外，在找矿过程中，对于蚀变带的识别和其中氧化矿石的辨认，以及对于断层上下盘标志层的确认和正确分析研究和对比，都应予以重视。

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