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广西德保铜矿控矿因素分析与深部找矿前景论文

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2026-04-01 14:47:01    来源:    作者:xuling

摘要:广西德保铜矿作为始建于1966年的老矿山,目前已探明矿产资源进入开采末期,深部及外围找矿突破迫在眉睫。

  摘要:广西德保铜矿作为始建于1966年的老矿山,目前已探明矿产资源进入开采末期,深部及外围找矿突破迫在眉睫。为指导矿山可持续开发,通过野外地质填图、生产勘探数据梳理及室内综合分析,系统研究了矿区地质背景、矿体特征、控矿因素及成矿机制,明确矿床成因类型,并提出针对性找矿方向。结果表明,矿区大地构造位于华南褶皱系右江褶皱带南缘,赋矿地层为中上寒武统第二段—第三段钙质岩层,成矿母岩为加里东期S型钦甲花岗岩(出露面积48km2);矿床为典型矽卡岩型铜锡矿床,矿体集中分布于花岗岩外接触带0~120m范围,受“寒武系钙质岩层+加里东期花岗岩+穹窿及北西向断裂”三要素时空耦合控制;找矿标志包括寒武系特定层位、岩体—地层平缓接触带、100nt~300nt磁异常与高极化率异常套合区及石榴子石—阳起石矽卡岩化;深部及外围找矿潜力集中于Ⅸ矿段北东向(78勘探线~84勘探线)、Ⅹ矿段北东延伸区(ZK966孔深部)及Ⅷ号矿段北缘空白区。

  关键词:铜多金属矿;矽卡岩型矿床;控矿因素;找矿潜力;德保矿区

  矽卡岩型矿床是全球铜、锡、铁等金属资源的重要来源,其形成与中酸性岩浆岩、碳酸盐岩地层及构造活动的耦合关系密切。我国华南褶皱系右江流域是矽卡岩型矿床的重要成矿带,广西德保铜矿自1966年开发以来,历经数十年开采,浅部(<300m)已探明铜、锡资源近枯竭,而深部及外围勘查程度较低,尚未形成系统的成矿理论与找矿模式,制约了矿山资源接替。

  现有研究多聚焦于矿床地质特征描述,对成矿物质来源、构造—岩浆—地层的协同控矿机制及深部矿体延伸规律的探讨不足。基于此,本文结合广西壮族自治区地球物理勘察院近年在矿区开展的生产勘探成果,通过整合地质、物探及化探资料,深入分析矿床成因,建立找矿标志体系,明确重点找矿靶区,旨在为德保铜矿深部找矿突破提供技术支撑,同时丰富华南地区加里东期矽卡岩型矿床的成矿理论。

  1区域地质背景

  1.1大地构造位置

  矿区地处滇黔桂被动陆缘,富宁—那坡陆缘沉降带之靖西—田东隆起与下雷坳拉谷交接部位,主体位于龙光—钦甲背斜的钦甲穹窿核部及北翼。区域构造演化经历地槽(古生代裂谷盆地)、地台及地台活化(中生代构造—岩浆活化)3个阶段,多期地壳运动(加里东期、燕山期)与岩浆活动导致构造格局复杂化,为成矿元素活化、运移及沉淀提供了有利动力学条件。

  1.2区域地层

  区域出露地层以寒武系和泥盆系为主,二者呈角度不整合接触。

  寒武系。为主要赋矿地层,岩性以碳酸盐岩建造(灰岩、钙质泥岩)为主,受花岗岩侵入影响,发生硅化、角岩化、大理岩化及矽卡岩化等接触变质作用;其中,中上寒武统第二段(∈2)、第三段(∈3)钙质岩层为铜、锡矿体主要赋存层位,揭露储量分别占矿区铜、锡总储量的96%、95%。

  泥盆系。下统莲花山组(D1l)、那高岭组(D1n)为碎屑岩系,底部为砾岩或含砾砂岩,覆盖于寒武系之上,无矿化现象。

  1.3区域岩浆岩

  成矿母岩为加里东期钦甲花岗岩体(γ3),同位素年龄约526Ma,属于地壳物质重熔型S型花岗岩。岩体出露面积约48km2,整体呈北东向展布,侵位于寒武系地层,与围岩接触面产状平缓(局部倾角<25°);岩体内部铜平均含量达159.36×10-6,显著高于地壳克拉克值(50×10-6)。

  2矿床地质特征

  2.1矿体特征

  2.1.1矿段划分与空间分布

  矿区共圈定8个矿段(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅵ、Ⅷ、Ⅸ、Ⅹ),呈北东30°方向雁形斜列。其中,Ⅱ、Ⅵ、Ⅷ矿段为原主矿段,勘查程度高;Ⅸ(80勘探线一带)、Ⅹ矿段为近年新增勘查矿段,目前控制程度较低。所有矿体均产于花岗岩外接触带的矽卡岩中,空间上与矽卡岩化带完全吻合,埋深由南西向北东倾伏,倾角20°~40°,受成矿后断裂切割,剖面上呈阶梯状排列。

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  2.1.2矿产组合

  主矿产为铜、锡,伴生矿产包括金、银、硫、铁、砷、镓、锗、铟等,其中伴生金品位0.1g/t~0.5g/t、银品位5g/t~15g/t,具备综合回收价值。原生带(埋深>30m)硫化物含量显著升高,以黄铜矿、锡石为主;氧化带(埋深<30m)以孔雀石、赤铁矿为主,延伸性差,呈透镜状分布。

  2.2矿石特征

  2.2.1自然类型

  (1)氧化矿石。仅氧化铜锡矿石1种,分布于潜水面以上(<30m),矿石品位较低(Cu0.3%~0.8%,Sn0.1%~0.3%)。

  (2)硫化矿石。为主要矿石类型,包括3种常见类型(无明显分带,多混合产出)及1种少见类型。①阳起石矽卡岩铜锡矿石。分布最广,占矿石总量的60%以上,Cu品位1.2%~2.5%,Sn品位0.3%~0.8%。②石榴子石矽卡岩铜锡矿石:占比约30%,Cu品位0.8%~1.8%,Sn品位0.2%~0.6%。③磁铁矿铜锡矿石。占比约8%,伴生Fe品位15%~25%。

  2.2.2结构与构造

  结构。原生矿石以交代结构、它形粒状结构、自形半自形粒状结构为主,次为填隙结构、固溶体分离结构;氧化矿石以泥质结构、蜂窝状结构为主。

  构造。浸染状构造(最普遍)、条带状构造、块状构造为主,次为脉状构造、似角砾状构造。

  2.3围岩蚀变

  围岩蚀变类型丰富,且具有明显的从岩体向外的分带性(反映热液流体物理化学条件渐变过程),分带自内而外依次分别如下。

  矽卡岩化带。紧邻花岗岩接触带,宽20m~80m,为主要矿化蚀变带,发育石榴子石、阳起石、透辉石等矽卡岩矿物。

  大理岩化带。由寒武系碳酸盐岩受热变质形成,宽50m~150m,无矿化。

  角岩化带。由泥质岩接触变质形成,宽30m~100m,对矿液起遮挡作用。

  硅化带。热液石英富集形成,局部叠加于角岩化带。

  钾化/钠化带。碱性元素交代作用产物,为间接找矿标志。

  3成矿作用分析

  3.1岩浆控矿作用

  钦甲花岗岩体是矿床形成的物质基础与热动力来源。

  物质供给。岩体为S型花岗岩,由地壳泥质岩重熔形成,内部铜、锡含量显著高于地壳平均水平,热液活动过程中,铜、锡元素通过岩浆分异进入流体相。

  热动力。岩体侵位产生的热能使周围地层水、岩浆水混合形成高温热液(温度300℃~500℃),为成矿元素运移提供动力。

  空间控制。岩体顶部凹陷区、小岩枝凸出部位及平缓接触带(倾角<25°)为矿液沉淀的有利空间,而陡倾角接触带(>50°)矿化显著减弱。

  3.2构造控矿作用

  构造活动贯穿成矿全过程,主要表现为导矿、容矿与破矿三重作用。

  成矿前构造。北西西向断裂规模最大,形成时间早,为岩浆侵入与热液运移提供通道;龙光—钦甲背斜轴部虚脱部位为矿质沉淀提供容矿空间。

  成矿期构造。北东向断裂在加里东期活动强烈,控制热液进一步运移,与接触带构造叠加部位形成富矿段。

  成矿后构造。燕山晚期北北西向断裂切割早期矿体,使矿体呈菱形块状分布,但局部也为深部热液上升提供新通道,形成叠加矿化。

  3.3地层控矿作用

  寒武系中上统第二段—第三段钙质岩层是矿体赋存的关键载体,其控矿机制体现如下。

  岩性适配性。钙质岩(灰岩、钙质泥岩)化学性质活泼,易与岩浆热液发生交代反应,形成矽卡岩并吸附铜、锡离子;而泥质岩(页岩)化学稳定性强,不易被交代,对矿液起遮挡封闭作用,迫使矿液沿特定层位富集。

  物理性质。钙质岩脆性强,易受构造应力形成裂隙带,构成矿液渗透通道;且薄层、条带状构造(铜锡矿与角岩相间产出)利于矿质均匀沉淀,而单一厚层大理岩无矿化。

  3.4成矿物质来源

  结合岩石化学分析与同位素数据,成矿物质具有多源性。

  铜、锡。主要来源于钦甲花岗岩体(岩体铜含量是地壳的3倍以上),次要来源于寒武系赋矿地层(原岩含铜0.01%~0.03%)。

  硫、铁。主要来源于寒武系地层(碳酸盐岩中含硫有机质、黄铁矿),次要来源于花岗岩(岩体含硫0.05%~0.1%)。

  4矿床成因

  综合区域地质背景、矿床地质特征及成矿作用分析,德保铜多金属矿床为典型的矽卡岩型铜锡矿床,其成矿模式可概括为“三要素耦合”,具体成矿过程分以下三个阶段。

  岩浆侵位阶段(加里东期,约526Ma)。地壳重熔形成S型钦甲花岗岩体,侵位于寒武系碳酸盐岩地层,岩体与围岩接触带因热传递发生初始变质。

  热液形成与运移阶段。岩体冷却过程中析出含铜、锡的高温热液(岩浆水+地层水混合流体),在北西西向断裂与背斜构造引导下,向岩体接触带运移。

  矽卡岩化与矿质沉淀阶段。热液与寒武系钙质岩发生交代反应,形成石榴子石、阳起石等矽卡岩矿物,同时铜、锡离子在矽卡岩裂隙中沉淀,形成原生硫化矿体;燕山期构造活动切割矿体,局部叠加氧化作用,形成氧化带矿体。

  成矿关键在于“寒武系钙质岩层(容矿)+加里东期S型花岗岩(物质/热动力)+穹窿及断裂(导矿/容矿)”的时空叠加,三者共同控制矿体的形成与分布。

  5找矿标志与找矿潜力

  5.1找矿标志体系

  5.1.1地层标志

  寒武系第二段、第三段岩层,是主矿体的分布地段,也是条带状钙质岩的分布范围,该岩性段可作为找矿标志。

  5.1.2构造标志

  (1)岩体与地层接触界面,这是有矿与无矿的最重要分界面,通过钻孔和物探手段查清这个界面显得尤为重要,而岩体界面突出部分的低洼部是成矿和储矿的最有利部位。

  (2)层间破碎带,是形成层状和似层状矿体的有利构造空间,有利于形成工业矿体。

  (3)断层特征标志,寻找断层的性质和断距,对寻找盲矿体有重要指导意义,特别是层状主矿体,似层状次级矿体的找矿意义重大。

  5.1.3物探标志

  区内隐伏矿体在地表显示100nT~300nT的磁异常,这是矽卡岩体内铜、锡矿和磁铁矿伴生含磁性矿物较多,与围岩有显著的磁性强度差别所致。因此,本区具备直接找矿的磁性前提。

  铜铁矿体具低电阻高极化特性,角岩、花岗岩、大理岩为高电阻不具备极化特性,泥质砂岩的电阻稍低也不具备极化特性。因此,在一定深度范围内能反映深部电阻率、极化率情况,又具备一定抗干扰能力的激电测深测量成为物探工作手段之一。

  利用地层与岩体的电性差异,寻找地层与岩体的界面,寻找岩体顶面洼部。

  5.1.4矿物学标志

  矿体的直接围岩是矽卡岩或大理岩及矽卡岩化角岩等热液蚀变岩石,表明原岩受到了强烈的蚀变。故岩石中出现的石榴石、阳起石、普通角闪石、符山石、绿帘石、透辉石钾长石、钠长石等是找矿的直接标志,钾长石、钠长石等是找矿的间接标志。

  5.1.5地球化学找矿标志

  原生晕标志。Cu、Sn、Ag、As、Bi、Sb组合异常,特别是高强度的Cu-Sn异常。

  次生晕标志。土壤中Cu、Sn、Au、Ag异常以及As、Sb等远程指示元素异常。

  5.2找矿潜力与重点方向

  5.2.1潜力评价

  矿区成矿条件优越。①花岗岩体向北东缓倾斜,隐伏部分规模未完全探明;②寒武系赋矿地层连续分布,北缘未圈定边界;③物探异常(磁异常、激电异常)与矿化的吻合度达85%以上,且部分异常未验证,深部及外围找矿潜力巨大。

  5.2.2重点找矿方向

  Ⅸ矿段北东向(78~84勘探线)。现有勘查仅1个无矿钻孔(钻于岩体凸起部位),参考Ⅵ、Ⅷ矿段“岩体凸起后矿体继续延伸”规律,建议沿北东向加密钻探(孔距50m~100m),追索矿体延伸。

  Ⅹ矿段北东延伸区。ZK966孔(采矿权外150m)在220m~300m标高揭露3个矿体(多-5-1铜锡矿:厚1.69m,Cu1.792%;多-4锡矿。厚14.34m,Sn0.27%),表明深部矿体连续,建议向北东向延伸勘查剖面,控制矿体边界。

  Ⅷ号矿段北缘空白区。该区域岩体与寒武系接触带平缓(倾角20°~30°),断裂发育,且叠加磁异常(150nT~250nT),建议优先开展激电测深圈定异常范围,再部署钻探验证。

  6结论

  广西德保铜多金属矿床为加里东期矽卡岩型铜锡矿床,成矿受“寒武系钙质岩层+加里东期S型花岗岩+穹窿及断裂”三要素协同控制,矿体集中于花岗岩外接触带0~120m范围。

  找矿应综合运用地质—物探—化探方法,重点关注中上寒武统∈2~∈3层位、花岗岩接触带凹陷区及100nT~300nT磁异常与高极化率异常套合区。

  矿区深部及外围找矿潜力集中于Ⅸ矿段北东向、Ⅹ矿段北东延伸区及Ⅷ号矿段北缘,建议通过加密钻探与物探剖面验证实现资源突破。