成矿系列模型在东天山斑岩铜矿资源评价中的应用（丁建华,谢承祥,肖克炎等《矿床地质》2006.S3）.pdf

矿 床 地 质 2006 年 MINERAL DEPOSITS 第 25 卷 增刊 成矿系列模型在东天山斑岩铜矿资源 评价中的应用∗ The application of the minerogenetic series model to the uation of porphyry copper resources in East Tianshan Mountains 丁建华 1，谢承祥2，肖克炎1，薛顺荣1, 3，娄德波1 （1 中国地质科学院矿产资源所， 北京 100037； 2 中国国土资源部， 北京 100812； 3 云南省地质调查院， 云南 昆明 650051） DING JianHua1, XIE ChengXiang2 , XIAO KeYan1, XUE ShunRong1, 3 and LOU DeBo1 （1 Institute of Mineral Resources, CAGS, Beijing 100037, China; 2 Ministry of Land and Resources, Beijing 100812, China; 3 Yunnan Geological Survey, Kunming 650051, Ynnnan, China） 摘 要 成矿系列研究的是成矿作用的时、空演化及分布规律，因此在矿产资源评价中通过成矿系列建模， 能够更好地反映地质发展历史中某个区域内成矿的客观规律，利用这些规律对有类似地质环境的地区进行对比预 测，推测可能有矿的可行区，据此进行的资源预测结果将更趋于合理。论文运用成矿系列模型评价了东天山地区 斑岩铜矿资源，并运用蒙特卡罗法对资源量进行模拟，给出定量计算的结果。 关键词 成矿系列；矿床模型；资源预测；定量评价；东天山 矿床模型是资源评价的基础，通过矿床模型可以实现各种地质信息、矿点、地球化学、地球物理信息 与资源评价工作有机的结合，因此评价结果的合理性在很在程度上取决于矿床模型的科学性，如何科学地 建立矿床评价模型就成为评价技术的关键。 成矿系列理论是我国学者程裕淇、 陈毓川等总结和发展的一种区域成矿理论 （程裕淇等， 1979， 1983； 陈毓川等，1998；2004）成矿系列概念的核心是“四个一定” 一定的地质历史时期、一定的构造部位、 一定的地质作用、一定的矿床自然组合，描述了成矿过程在四维空间中的规律。根据典型矿床建立的成矿 模型虽然可以指导找寻相似地质条件地区的同类矿床，其结果仍具一定的局限性，表现在它不能反映区域 内一定地时代内构造、成岩、成矿的全过程。成矿系列研究的是成矿作用的时、空演化及分布规律，因此 在矿产资源评价中通过成矿系列建模，能够更好地反映地质发展历史中某个区域内成矿的客观规律，利用 这些规律对有类似地质环境的地区进行对比预测，推测可能有矿的可行区，据此进行的资源预测结果将更 趋于合理。 1 东天山铜矿资源评价 工作区东天山的范围界定为东经 91009600，北纬 40204220，依据矿床成矿区带划分研究（朱 裕生等， 2006） ， 该区位于天山北山成矿省 （II-6） ， 跨了四个 III 级成矿区带 （III-27、 III-31、 III-34、 III-35） ， ∗本文得到国土资源大调查项目（121204561502）资助 第一作者简介 丁建华，女，1969，在读博士，矿产普查与勘探专业，研究方向矿产资源评价。Emaildingzhanzhan 陈毓川等. 2004. 中国成矿体系与区域成矿评价成果报告. 中国科学院矿产资源研究所. 朱裕生等. 2006. 中国主要成矿区带成矿地质特征及矿床成矿谱系. 地质出版社 1239 （印刷中）. 472 矿 床 地 质 2006 年 本次预测工作将在 III 级区带的基础上进行。 1.1 成矿系列划分 按照陈毓川等中国成矿体系研究，本成矿系列类型属全国 23 个成矿系列类型 4，在东天山地区属于成 矿亚系列 Pz2-64，即东天山与海西旋回构造-岩浆作用有关的 Fe、Cu、Pb、Zn、Mo、W、Sn、Au、Ag、 Ni、Co、V、Ti、蛇纹石、滑石矿床成矿系列组、岩浆系列、与海西中期中酸性侵入岩－次火山岩有关的 Fe、Cu、Pb、Zn、W、Sn、水晶、Au、Ag、稀有金属、硅灰石矿床成矿亚系列。其原始成矿环境为发育 成熟的岛弧带或陆缘岩浆带。 矿床类型以与钙碱性中酸性浅成、 超浅成侵入活动有关的斑岩铜矿床最重要， 地表及近地表的火山活动区则产有浅成中低温热液型铜金（银）矿床，靠陆一侧的中酸性中深成侵入岩中 往往产有矽卡岩及热液型锡、铁、白云母、萤石矿床。 土屋斑岩铜矿是该系列典型的矿床式之一。 东天山班岩铜矿床的预测评价工作即是以土屋铜矿床为模 型，进行该成矿系列类型的实例化，在前人总结成因模型和本次信息提取综合基础上，建立评价模型。 1.2 成矿系列建模 1.2.1 土屋铜矿床的描述性模型 （1）名称土屋式斑岩铜钼矿床。 （2） 特征 细脉浸染状黄铜矿、 辉钼矿等产于基-中-酸性连续分异系列火山岩及钙碱性系列花岗岩中。 （3）地质环境岩石类型内陆碎屑岩、拉斑玄武岩、安山岩、火山角砾岩、砂岩。矿化结构 复理石建造夹基性-中-酸性火山岩，90的矿化在钠质火山岩中，只有 10赋存在侵入岩中（芮宗瑶等， 2002） 。成岩成矿时代330～300 Ma 之间，包括 3 组302～308 Ma、315 Ma 和 333～334 Ma，但辉钼 矿等时线年龄为 322.7 Ma（芮宗瑶等，2001） 。成矿环境岩浆型被动陆缘。构造背景觉罗塔格晚古 生代陆缘活动带，康古尔深大断裂北侧。 （4）伴生矿床类型不清楚。 （5） 矿床工业类型 斑岩型铜钼矿床。 铜品位一般0.301.50， 钻孔平均0.72； 伴生金一般0.100.79 g/t，平均 0.29 g/t。 （6）矿物组合主要金属矿物有黄铜矿、斑铜矿、辉铜矿、蓝辉铜矿、磁铁矿及辉铜矿；非金属矿 物组合为石英、绢云母、绿泥石、黑云母、钠长石、绿帘石、阳起石、黝帘石、方解石、石膏、硬石膏等； 次生矿物有孔雀石和褐铁矿等。 （7）矿石组构稀疏浸染状和细脉状构造。 （8）矿体结构矿体长大于 3 800 m，厚 170 m，延深大于 600 m。 （9）容矿围岩地层为企鹅山群的拉斑玄武岩、安山岩（第二岩组） 、砂岩、中酸性火山角砾岩、玄 武岩（第三岩组） ，以第三岩组为主；侵入岩属辉长岩-闪长岩-花岗闪长岩及斜长花岗岩-二长花岗岩；含 矿的直接围岩是斜长花岗斑岩。 （10）围岩蚀变硅化、绿泥石化、黑云母化。 （11）矿化分带。 （12）蚀变分带以矿体为中心向两则矿化蚀变分带为石英核（强硅化-绢云母化带） 、黑云母化带、 石英-绢云母带、泥化带、青磐岩化带、黑云母化与硅化蚀变强烈时，铜元素富集强度增加 （13）风化虽然现代地貌条件与南美智利等地相似，但仅见稀疏孔雀石化和褐铁矿化，铁帽欠发育， 次生富集带也不发育。 （14）地球化学标志Cu、Mo、Ag、As、Sb。 （15）变质变形埋藏变质作用，低绿片岩相、角岩。 2.2.2 土屋斑岩铜矿床区域评价模型 在充分研究土屋铜矿床式的成矿系列模型和工作区基础地、物、化、遥资料的基础上，总结出该矿床 式的评价模型 （1）成矿构造环境岩浆型被动陆缘，觉罗塔格晚古生代陆缘活动带。 第 25 卷 增刊 丁建华等成矿系列模型在东天山斑岩铜矿资源评价中的应用 473 （2）地层条件地层为企鹅山群的拉斑玄武岩、安山岩（第二岩组） 、砂岩、中酸性火山角砾岩、玄 武岩（第三岩组） ，以第三岩组为主。 （3） 岩浆岩 石炭纪闪长岩-花岗闪长岩及斜长花岗岩-二长花岗岩； 含矿的直接围岩是斜长花岗斑岩。 （4）构造条件位于大陆边缘的深大断裂康古尔与次级断裂限定的区域。 （5）区域地球化学场Cu、Ni、Co、Zn、Sr、P、Mn、Fe、Ti、Cd 高背景异常区，Mo、Hg、Au 弱 异常，Ag、Pb、As 负异常区。 （6）区域重力场位于巨型布格重力异常的康古尔梯度带北侧，在相对高异常背景区存在非常明显 局部重力异常低异常。 （7）区域航磁异常场位于区域带状磁异常边部区域，在航磁解译深大断裂北部区域。 （8）遥感图象特征椭圆型环状构造，沿康古尔塔格断裂带呈斜列式分布（南西西向） 。 1.3 土屋斑岩铜矿床式有利地段圈定及靶区优选 1.3.1 土屋斑岩铜矿床式可行地段圈定 按照该成矿系列类型，成矿构造环境和成矿时代作为可行地段的圈定条件，土屋斑岩铜矿床成矿时代 为石炭纪，一定的构造环境为岩浆型被动陆缘，觉罗塔格晚古生代陆缘活动带。这样的构造环境在重磁异 常图表现为正负异常的边界和变化的梯度带，统计表明土屋、延东、赤湖、三岔口等典型矿床都位于康古 尔深断裂不超过 10 km 区域，所以本次圈定可行地段使用重磁解译深部大构造，以距该构造 10 km 范围为 圈定边界，圈定出此类型的成矿可行地段（图 1） 。 1.3.2 有利地段圈定 在可行地段圈定基础上，进行有利远景靶区圈定和优选。前述统计表明此类矿床在地球化学场都有一 定的异常，因此有利地段初步圈定原则是 位于研究区可行地段内； 有一定的铜地球化学异常的浓集中心； 该异常第四系和其它盖层覆盖要浅。 依据上述原则，圈定出 8 个斑岩铜矿异常有利地段如图１。 1.3.3 靶区优选 为了向地方地质部门提供部署下一步地质勘查工作的地质依据，工作还确定了 46 个工作靶区，并根 据靶区与成矿地质条件、地球物理、地球化学异常和耦合程度，在 MRAS 系统下运用非线性 Kohonen 网 络进行精细分类，将工作靶区分为 A、B、C 3 类。 1.4 资源量计算 运用我国自主研发的 MRAS 软件中的 MARK3 方法对工作区资源量进行估算。品位-吨位模型使用肖 克炎等的研究成果（肖克炎，2004） ，区内评价单元中可能存在矿点的数量按 0.9、0.5、0.1 的概率进行估 图 1 东天山地区斑岩铜矿成矿远景区圈定图 474 矿 床 地 质 2006 年 计，矿床数的估计没有固定的方法，常用的有相似类比法、经验法等。本文主要是根据异常和矿产地信息 及多种地质证据的一致性来估计的，依据的主要参数为有利成矿地质环境、已知矿床数、铜地球化学异 常强度及异常规模，同时参考物探、遥感等信息。 概率为 90的矿床数的确定 圈定的有利地段内如果有 1 个已知矿床，做过一定量的工作，证明有一 定的储量，但该储量没有上储量表，则概率为 90的矿床数为 1，如果这样的矿床有两个，则概率为 90 的矿床数为 2，依次类推。 概率为 50的矿床数的确定 对应于 A 类靶区，区内有几个 A 类靶区，概率为 50的矿床数就是几。 如 1 号区内有 5 个 A 类靶区，则决定了 1 号区内概率为 50的矿床数为 5。 概率为 10的矿床数的确定 对应于 B 类和 C 类靶区。如 3 号区内 B 类和 C 类远景区共 4 个，则决 定了 3 号区内概率为 10的矿床数为 4。 据此，推断的各评价单元的矿床数如表 1 所示。 表 1 东天山斑岩铜矿资源评价结果表 概率为 90 概率为 50 概率为 10 预测单元 矿点数 模型品位 模型矿石量 资源量 矿点数模型品位模型矿石量资源量矿点数模型品位 模型矿石量资源量 1 3 1306380 5 664725011 5079221 2 0 301050 1 15519102 3547890 3 0 448760 2 23075004 5364610 4 0 387580 2 19928703 4539970 5 0 198230 0 10376902 2388950 6 0 396460 0 20753804 4777910 7 0 396460 0 20753804 4777910 8 1 0.004687 23983800 487140 2 0.007624119152000 24813904 0.0109264 267766000 5614360 累计 3922060 20169370 36090821 注矿石量、资源量单位为 t。 通过计算，东天山工作区内斑岩铜矿的资源量为有 392 万吨的可能性为 90，有 2 017 万吨的可能 性为 50，有 3 069 万吨的可能性为 10。 2 结 论 成矿系列研究的是一定地质环境中的矿床组合，这些矿床间都存在内在的时、空联系及分布和演化的 规律，通过成矿系列建模，在有相似地质环境的地区进行资源类比预测，更能体现出应用成矿规律指导找 矿的原则。文章在东天山就此方法做了有益的尝试，效果较好。如何将这种理论中成因的高度概括性和具 体的从实际勘查资料出发的资源潜力评价更有效地结合，还有待进一步研究。 参 考 文 献 程裕淇, 陈毓川, 赵一鸣. 1979. 初论矿床成矿系列问题. 中国地质科学院报, 1 3258. 程裕淇, 陈毓川, 赵一鸣. 1983. 再论矿床成矿系列问题. 中国地质科学院报, 6 163. 陈毓川, 等. 1998. 中国矿床成矿系列初论[M]. 北京 地质出版社. 1104. 芮宗瑶, 王福同, 李恒海, 等. 2001. 新疆东天山斑岩铜矿带的新进展. 中国地质, 282 1116. 肖克炎, 李景朝, 陈郑辉, 等. 2004. 中国铜矿床品位吨位模型. 地质论评, 501 5056.