张明礼 吴 昊 郑月鹏 司建涛
瓦庙坡铜铁矿综合信息与地质找矿模型
张明礼1吴 昊1郑月鹏2司建涛1
（1.河南省地质矿产勘查开发局第二地质矿产调查院，河南 郑州 450001；
2.武汉工程大学兴发矿业学院，湖北 武汉 430074）
文章分析河南省瓦庙坡铜铁矿的地质特征与成矿原因，运用多种方法和手段开展深部及外围找矿；
初步了解区内地层、构造等因素及其矿体成因；
初步了解了铜（铁）矿体分布、数量、形状、规模、产状和矿石品位特点。物探和化探各种工作之后，查明区内铜矿化体总量、规模、形状和散布的特点。
铜矿；
地质找矿；
矿石地质特征；
找矿标志；
找矿方向
瓦庙坡铜矿区地处河南济源市西部，瓦庙坡铜矿区是中条山铜成矿区的东延地区，为成矿环境良好区域[1,2]，以往的地质研究已对该区的岩层、结构等做了探索与分析，对该区铜矿体地质特点也进行了相应的研究工作。但以往工作偏重于基础地质研究，对于成矿规律的研究程度较低。另外，前人的工作仅对区内的含铜大理岩进行了调查，对区内的黑色片岩系以及瓦庙坡断层的含矿性未做出评价[3,4]。铜矿属于东部的中条山铜成矿带，经历过大规模的地质运动，也是成矿原因之一[5]，主要容矿、控矿构造有断裂、皱褶及层间剥离断层，矿体的形状为层状、透镜状[6]。根据瓦庙坡铜矿矿区地质特征和物化特征，建立找矿模型，矿床地质特征和地球物理异常特征高度概括拟合成找矿模型[7]。单一的找矿方法寸步难行，物化探等多种找矿方式相结合让矿体更加精确地被找到[8]，铜矿随着开发程度的加大，其贮藏深度逐渐加深，找矿难度也随之增大。了解研究瓦庙坡铜矿的工程地质概况，对矿床的成矿理论和成矿原因有着详细的了解[9]，收集土壤化学特征和地球物理特征数据，是找矿的重中之重。物理探测手段中的重磁勘查是比较常见的手段，在高精度数据指导下构建了一个三维找矿模型[10]，最后划分找矿靶区，成功找到铜矿。
1.1 区域地质
研究区处于华北地台山西台隆铁山河，地质特征为拱褶断束，属于东部的晚太古代—早、中元古代“人”字形三叉裂谷的南东分支，区内出露齐全，发育特点是断裂构造型，岩浆活动十分活跃；
铜矿点分布广泛，成矿条件比较优秀[11]。
中条山裂谷在平面上“人”字形特点分布，边缘的西南分支控制着胡蓖型铜矿床、铜矿峪以及横关岭的散布，东南分支支配着瓦庙坡、洛家河、石板道、虎岭、小沟等铜矿床（点）的散布（见图1）。
1.第三系、第四采；
2.中生界、古生界；
3.长城彩；
4.元古界西阳河群；
5.元古界中条群；
6.太古界锋县群、林山联；
7.中太古界凉水杂岩；
8.线性构造；
9.环形影依；
10.铜矿床；
11.铜矿点；
12.钢镍矿点；
13.研究区范围。
1.2 研究区地质特征
研究区位于西坪向斜褶皱之北翼，区内出露地层主要为古元古界银鱼沟群一套中浅变质岩系，区内褶皱复杂，断裂构造相对简单（图2），岩浆活动多，铜矿点较多，提供了有利的成矿条件。
（1）地层。
区内出露地层包括古元古界银鱼沟群中幸福园组和赤山沟组两个组、新太古界登封岩群、古生界寒武系及第四系、中元古界汝阳群等。新太古界登封岩群（ARDf）主要散布在勘查区的东北部和西南角。古元古界银鱼沟群的幸福园组（Pt1x）散布在勘查区的中东部和西南部。古元古界银鱼沟群的赤山沟组（Pt1c）地层为区内的最主要含铜岩系，广泛出露于勘查区内。中元古界汝阳群的云梦山组（Pt2ry）地处勘查区的东北部、东部和东南部，其他地方偶尔有零星出露。寒武系（∈）位于勘查区东部、东南部，由滨海—浅海相沉积的碎屑岩和碳酸盐岩两类岩石组成。第四系（Q）零星分布在山间盆地、沟谷、河滩之中，为一套沙土及砂砾石堆积。
（2）岩浆活动。
大量的岩浆活动在区内出现，具有多期次、多旋回的特点。岩浆活动形式有多种，不仅包括岩浆侵入类型，还包括火山喷发类型。
（3）岩浆岩。
中条期中—基性闪长岩是区域内出露最多的岩浆岩，岩体大部分位于上段地层、瓦庙坡断层带的两侧和赤山沟组中段。岩体多呈规模不大的岩床、岩脉、岩株状产出，一般均为顺层侵入，局部斜切岩层。岩石一般颜色为暗绿至灰绿色，结构是中粒结构，构造是块状构造。角闪石与斜长石为主要矿物成分，绿泥石化和碳酸盐化等蚀变会不同程度地出现在岩体上。岩体边缘会片理化，多变质大都是斜长角闪片岩，黑云角闪片岩，绿泥片岩等，与围岩界线模糊。总之，区内岩浆活动关乎成矿作用，据区域地质资料显示，岩浆来自于上地幔，富含Cu质的岩浆该区成矿作用具有较为重要的意义。
（4）构造。
研究区内构造复杂，且多期构造相互叠加。褶皱和断层是主要构造形态，总体构造线是西北—东南和近东西向。主要有溶沟同斜褶皱组、黄石铺复式倒转背斜、西坪向斜这几个褶皱，区内的规模比较大的两个断层分别是瓦庙坡断层和天台山北部的正断层。
（5）变质作用及围岩蚀变作用。
区域变质作用大肆侵袭了勘查区，局部动力变质作用很明显，强烈的蚀变作用覆盖了大部分的赋矿围岩。黑云母化、硅化、碳酸盐化、孔雀石化、绿帘石化和绿泥石化是围岩蚀变研究区大部分蚀变类型。尚有少量的绢云母化、钠长石化、钾长石化、蛇纹石化等蚀变类型。
图2 研究区地质简图
1.3 研究区矿床特征
（1）矿化带特征。
本次8条铜及铜铁矿带在研究区内被发现（见图2），分别为M1、M2、M4、M5、M6、M8、M10、M11，除M6为铜铁矿化带外，其余7条均为铜矿化带。M4矿化带是区内规模最大的矿化带，矿脉北西起黄石铺，南东至古凉坪一带，矿化带在走向和倾向上变化较大，其总体走向为北西—南东向，倾向一般在255°～265°间变化。矿脉具有层控与构控双重控矿特征，从地层上看，其赋存于Pt1c1地层；
从构造上看，赋存于黄石铺复式平卧倒转背斜西侧正常翼，以Pt1x为底板，Pt1c2为顶板的构造滑脱带内。根据矿化特征，在该矿化带内圈出M4-1矿体。
（2）矿体特征。
根据工程揭露情况本区内共圈出七个铜矿体，一个铜铁矿体，分别为M4-1、M11-1、M6、M8-1、M10-1、M1-1、M5-1、M2-1，其中M6为铜铁共生矿体。
M4-1铜矿体形状为层状和透镜状，走向上的特点为尖灭再现，沿倾向的特征是分支复合、波状弯曲。
矿体厚度最大值5.64 m，最小值0.30 m，平均值为2.28 m。厚度变化的规律是：地表在走向上自南向北有膨大、收缩、再膨大、再收缩的特点（图3）。
图3 M4-1矿体地表沿走向品位厚度曲线图
该矿体内铜矿化较均匀，单工程铜品位一般在0.20%～0.66%之间，最高品位1.32%，平均品位0.43%，单工程矿体变化系数为48%。矿体品位与厚度的相互关系无规律可循。
（3）矿石物质成分。
通过野外观察和室内鉴定，确定了铜矿石物质成分，原生带矿石金属矿物有：黄铜矿、黄铁矿以及磁铁矿等，氧化带矿石金属矿物有褐铁矿、蓝铜矿、孔雀石等；
脉石矿物有：黑云母、方解石、石英等。黄铜矿（CuFeS2）：在原生矿中多呈集合体形态，粒径为0.05 mm～6.0 mm，有多种赋存形式。黄铁矿普遍产于区内所有矿体中，与黄铜矿紧密伴生或共生，铜铁矿石的物质成分与铜矿石相近。
（4）矿石化学成分。
铜矿石中主要元素Cu矿床的平均品位为0.42%、最高1.99%、最低0.20%，SiO2含量普遍偏低，Fe2O3普遍偏高，说明富含铁质，不同的矿石类型其化学成分差异悬殊大，矿石物质较成分简单，伴生有益组分。
（5）矿石类型。
依据矿石的物质成分及矿化类型可以分为：含铜大理岩型、黑色片岩型、含铜石英脉型、角闪岩型、含铜磁铁黑色片岩型等五种，其中含铜大理岩型又可以分为大理岩和白云石大理岩两种类型。
（6）矿体围岩。
区内矿体的顶底板岩性主要为片岩类、基性岩类和大理岩类，不同的矿体其围岩不尽相同。M1-1与M4-1两个矿体的主要含矿围岩大致相同，顶底板是黑色片岩类。
（7）矿体夹石。
区内含有夹石的矿体主要为M4-1，一般只有一个夹层，局部有两层，夹石厚度一般在2 m～5 m之间；
夹石呈透镜状，相邻工程一般不重复出现。夹石岩性经检测，主要的岩性是黑云片岩、斜长角闪岩和斜长角闪片岩等，铜含量一般在0.05%～0.19%之间。夹石与矿体分界清晰，剔除工作易进行。总之，经判断矿体内部结构类型较简单。
（8）矿床成因。
根据区内各矿体地质特征，综合岩石化探资料，笔者认为主要成矿物质铜来源于变基性火山岩，部分来源于赤山沟组地层。在构造运动和岩浆活动的作用下，再加上热驱动，不同性质的含矿流体在滑脱带内四处流动，萃取矿体围岩中的矿质成分，在较好的物化条件下，以充填交代方式的沉淀，然后富集成矿。瓦庙坡铜矿床为混合热液交代型铜矿床。
（9）找矿标志。
研究区内矿化带的产出部位规律性很强，找矿标志有以下六个方面。①肉红色大理岩标志：肉红色大理岩广泛遍布在区内矿化带。②中基性岩体与大理岩的接触带周围产出了所有的矿化带内所有矿体。③层褶皱标志：断层褶皱与区内M1、M2、M4、M11、M5等主要矿化带关系密切。④化探异常标志：水系、土壤化探异常与所有矿化带吻合。⑤雀石化，蓝铜矿化、褐铁矿化标志：多数矿化带地表可见这三种矿化标志的一种或数种同时存在的现象。⑥区内铜铁矿化的重要层位是赤山沟组下段的黑色岩系，也是寻找混合热液交代型铜矿床的有利层位。
（10）控制地矿因素。
构造、地层和火山岩为区内主要矿化带受控因素。区内矿化体多赋存于古元古界银鱼沟群的赤山沟组下段，是大规模的海相火山喷发的火山岩沉积变质形成的。火山喷发产生的中基性岩浆，富含Cu质，是成矿物质的重要来源。区内各矿化带都被断裂或者褶皱所控制，区内主要矿化带还受剥离断层的控制。断裂、褶皱和剥离断层都是重要的控矿因素。控制成矿的是中基性岩体。
2.1 单元素异常
本次工作共圈出Au、Ag、Cu、Pb、Zn、As、Co单元素异常92个（见表1），以Cu元素异常为主，形成8个Ⅰ级异常、8个Ⅱ级异常、4个Ⅲ级异常。
表1 瓦庙坡土壤剖面测量各元素异常统计表
2.2 综合异常
综合异常特征分为本次工作共圈定综合异常和以往工作圈定的综合异常。本次工作共圈定综合异常11个，异常特征见表2。在这11个综合异常中以原山沟2-乙3Cu Ag Zn Au、瓦庙坡8-丙Cu Ag Au和瓦庙坡10-乙3Cu Ag Pb As Au等综合异常的规模、形态和元素套合情况较好。
表2 瓦庙坡矿区土壤剖面测量综合异常特征一览表
原山沟2-乙3 Cu Ag Zn Au综合异常的地理位置是研究区赤山沟一带，异常呈近半圆状（见图4），异常元素组合Cu、Ag、Zn、Au，主要异常元素为Cu，伴生异常元素Ag、Zn、Au。Cu、Ag、Zn元素异常套合较好，经实地查证，地表未见矿化现象和蚀变现象，推测该异常是中基性岩体导致的。
图4 原山沟2-乙3Cu Ag Zn Au综合异常剖析图
通过本次物探综合工作，大致查明勘查区内岩（矿）石的物性特征，本区岩（矿）石的磁性、电性的参数及其变化规律已经基本被摸清；
圈定了八个规模较大的负磁异常带和正、负磁异常带，在M1、M3、M6异常带内发现了磁铁矿（化）点，在M2、M4、M5、M7、M8负磁异常带发现了铜矿（化）点；
地面磁异常基本反映了勘查区内地层和构造形迹，激电测深则基本反映了地下深部含铜岩系的规模以及地下空间的分布形态，结合本区地质特征，并与已知矿脉类比，推测了其他地段含铜岩系（或铜矿化带）的可能存在位置和已知矿脉的延伸状态；
基本查明了磁异常、激电异常与铜、铁矿（化）的关系，认为区内“强负、低磁场”和“中阻、高极化”的异常特征，是含铜岩系和中基性岩体的反映，区内“强正、负磁异常”是磁铁矿（化）的反映。
图5为60线与M4矿脉第14勘探线地质——物探综合剖面图，通过看图中可发现，对应于铜矿（化）体和含铜岩系地层延伸方向上，ΔT磁场表现为负磁异常，其特点是梯度变化大，激电测深法中，视电阻率参数表现为相对中阻异常，视极化率参数则表现为明显高的极化率异常。
区内矿体主要成矿物质铜来源于变基性火山岩，部分来源于赤山沟组地层，主要构造是断层和褶皱，总体构造线大致为西北—东南走向和近东西走向。铜矿床是与火山、次火山岩有关的混合热液交代型铜矿床。赋矿围岩普遍遭受强烈蚀变作用。黑云母化、硅化、孔雀石化、碳酸盐化、绿泥石化是研究区大部分蚀变类型。M4是研究区最大规模的铜矿化带，M11次之。
土壤化学异常特征：以Cu元素异常为主，Cu和Ag异常套合好，伴生元素Ag、Pb、Zn等；
地球物理特征：铜矿位于M2、M4、M5、M7、M8负磁异常带。
瓦庙坡铜矿的矿床特征，地球物理特征和土壤化学特征构建了找矿模型，含矿岩石，赋矿围岩，蚀变类型和土壤化学特征是主要的找矿要素。其他要素也对找矿工作起了辅助作用。根据各种综合信息主要划分了M4和M11两个主要矿体靶区。
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Comprehensive Information and Geological Prospecting Model of Copper and Iron Ore in Wamiaopo
This paper analyzes the geological characteristics and metallogenic causes of Wamiaopo copper iron ore deposit in Henan Province, and uses various methods and means to carry out deep and peripheral prospecting; the strata, structure and other factors in the area and the genesis of the ore body are preliminary understanding; the distribution, quantity, shape, scale, occurrence and ore grade characteristics of copper (iron) ore bodies are preliminarily understood. After all kinds of geophysical and geochemical exploration, the characteristics of the total amount, scale, shape and distribution of copper mineralized bodies in the area are found out.
copper ore; geological prospecting; ore geological characteristics; prospecting indicators; prospecting direction
P61; P62
A
1008-1151(2022)11-0036-05
2022-08-16
豫国土资发〔2013〕7 号。
张明礼（1982－），男，河南省地质矿产勘查开发局第二地质矿产调查院工程师，从事固体矿产勘查及区域资源评价工作；
司建涛（1981－），男，河南省地质矿产勘查开发局第二地质矿产调查院高级工程师，硕士，从事固体矿产勘查工作。
吴昊（1991－），男，河南省地质矿产勘查开发局第二地质矿产调查院助理工程师，从事采矿工程工作。
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