长江中下游成矿带深部成矿潜力_找矿思路与初步尝试_以铜陵矿集区为实例

　　地　质　学　报　　ACTAGEOLOGICASINICA　　Vol.

July　2007

长江中下游成矿带深部成矿潜力、

找矿思路与初步尝试

———以铜陵矿集区为实例

吕庆田,杨竹森,严加永,徐文艺中国地质科学院矿产资源研究所,北京,100037内容提要:深部是未来资源勘查的重要方向,现有成矿理论和找矿实践也说明深部(>500m)具有巨大的找矿潜力。如何开展深部找矿?找什么类型的矿?在哪个深度上找矿?按照什么样的技术思路开展深部勘查工作?是目前深部找矿急需解决的关键问题。在分析长江中下游成矿带成矿规律和成矿特点的基础上,按照成矿“缺位”预测的原则,对成矿带深部成矿潜力和主要找矿目标层进行了分析,提出“成矿系统分析”+“立体填图”+“钻探验证”开展深部找矿的基本思路。并以铜陵矿集区为例,介绍近年来在深部成矿预测的初步结果。本文旨在“抛砖引玉”,引导大家对深部找矿思路和技术方法进行广泛的讨论,尽快形成可操作的深部矿产勘查程序,指导我国危机矿山深、边部的找矿工作。

关键词:深部资源潜力;找矿思路;立体填图;成矿系统;成矿模式

　　长江中下游是我国东部的重要成矿带,素有东

部“工业走廊”之称,对“长三角”的经济发展具有举足轻重的意义。对长江中下游深部的成矿潜力,早在上世纪90年代就有专家预测:长江中下游成矿带之下存在“第二个长江中下游”。还有专家预测:如果将勘查评价深度延伸到地下2000m,我国金属矿储量可能翻一番。最近,在对全国565座大中型矿山进行的初步调查显示Ο,其中192座具有资源潜力,占调查矿山的34%,预测可能找到大型规模矿床的有51座,中型规模的96座,有39座有望取得重大找矿突破。初步估计这些矿山的资源潜力为:铁矿石6.2亿吨、锰矿石500万吨、铜280万吨、铝土矿5000万吨、铅230万吨、锌200万吨、钨19.5万吨、锡15.5万吨、钼6万吨、锑20.5万吨、镍7万吨、金302吨。实际上,上述估计仅局限在已知矿山的深部和外围,如果考虑到我国还有大面积浅覆盖区,可以预见深部找矿前景一片光明。

2004年国家危机矿山接替资源找矿计划首批启动的大冶铁矿、阜新煤矿、个旧锡矿等8个危机矿山深部外围找矿试点项目,都不同程度取得了深部找矿突破。如:大冶铁矿尖林山矿段的ZKl527钻孔中,在孔深792.55～819.2m处见到了26.65m厚的

铁矿体,铁的品位为22.73%～51.50%,铁矿石资源量达767万吨,实现了深部找矿的初步突破。这些实例进一步说明有一批大中型矿床外围和深部具备找矿潜力Π。

然而,深部找矿面临巨大的挑战。首先从技术层面上,深部勘查要求具有探测深度大、精度高、抗干扰能力强、适应复杂地形条件的探测技术,而目前任何单一方法都很难满足500m以下进行矿产勘查的技术需求(吕庆田,2005),需要探索有效的技术组合。其次从深部矿床定位规律和找矿思路上,要求有新的找矿思路和对深部控矿规律的准确认识。这就要求必须使用成矿系统的新思维,对一个地区不同时代成矿系统的构成、空间结构及相互关系进行精细解剖,建立完善的成矿/找矿模式,确定深部勘查评价的主要目标,结合探测技术实现深部找矿突破。因此,如何开展深部找矿?找什么类型的矿?在哪个深度上找矿?按照什么样的技术思路开展工作部署?是目前深部找矿急需解决的关键问题。

本文在分析长江中下游成矿带各矿集区成矿规律和成矿特点的基础上,按照成矿“缺位”预测的原则,对成矿带深部成矿潜力和主要找矿目标层进行了分析,提出按照“成矿系统分析”+“立体填图”+

注:本文为国家科技支撑计划课题(编号2006BAB01B01)和国土资源部专项研究计划(编号20010103)联合资助的成果。

收稿日期:2007205218;改回日期:2007206215;责任编辑:郝梓国。

作者简介:吕庆田,男,1964年生。博士,博士生导师,研究员,长期从事深部探测和金属矿勘查技术方法研究。Email:lqt@cags.net.cn。

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“钻探验证”开展深部成矿预测的基本思路。最后以铜陵矿集区为例,介绍近年在深部成矿预测的初步

结果。

加、复合形成的矿床。叠加改造型矿床是这个层位的主要类型,该层位发现的绝大多数大型矿床,如冬瓜山、新桥、铜官山,城门山、武山等都属于此种类型;第三类是层控夕卡岩型,受层间断裂、滑动和裂隙控制,如东、西狮子山矿床等。

三叠系中、下统(蒲圻群与大冶群)之间,尤其是含膏(盐)层的周冲村组(东马鞍山组),是成矿带第二个主要的容矿层位。该层位控制的矿床的金属储量分别占整个成矿带的(常印佛,1991):44.23%(Cu),11.09%(Fe),51.63%(Au),36.76%(Mo)。在鄂东南矿集区,该层位附近的铁、铜储量分别占该区铁铜总储量的91.14%和56.32%。发育在该层位的主要矿床类型有:夕卡岩型(接触—层控式)、潜火山气液型、沉积改造型以及上述类型的复合型。典型矿床有程潮、铁山、铜绿山等。

侏罗系上统和白垩系下统是成矿带内铁、硫(铜金)矿的另一个重要容矿层位。该层位为一套火山岩系,它控制了成矿带53.77%的铁和63.22%的硫储量(常印佛,1991)。该层位主要发育在庐枞—宁芜—潥水—潥阳拗陷带中的“继承性”火山岩盆地。该层位的矿床,除了产于凝灰岩、安山岩中的火山沉积成因的层状、似层状铁矿外(宁芜龙旗山,竹园山),其它铁(铜)矿主要与大王山喷发旋回(庐枞为砖桥旋回)结束阶段的富钠偏基性的辉石闪长玢岩、闪长玢岩、石英闪长玢岩、钠长斑岩、辉石粗安玢岩密切相关。矿体多赋存于这些潜火山岩与大王山组(砖桥组)的接触部位,具有明显的“层状”和“似层状”特征。如宁芜盆地的凹山、向山铁矿等;庐枞盆地的罗河、河家小岭和大鲍庄铁(铜)矿。矿床类型主要为接触交代、矿浆充填、火山沉积及上述类型的复合型。

除了上述三个最主要容矿、控矿层位外,长江中下游成矿带还有两个重要的成矿、控矿层位。其一是二叠系,矿床主要受二叠系各组之间的层间滑脱界面(栖霞组(P1q)与孤峰组(P1g)、龙潭组(P2l)与大隆组(P2d))控制,常常形成局部“多层楼”控矿的特点,典型的矿床如老鸦岭铜多金属矿床。该层位发育的矿床数量和储量已经具有相当规模,铜、金、钼、铅、锌储量已分别占整个成矿带的19.10%、15.10%、27.52%、7.75%、17.79%。其二是早古生代奥陶系上统五峰组(O3w)页岩之下的汤头组(O3t)灰岩,其中发育有层控铅锌铜矿层,典型矿床有:贵池黄山岭夕卡岩型铅锌矿,安庆温家桥、郑家冲铅锌铜矿(点)。此外,在巢县含山一带奥陶系及下伏

1　长江中下游成矿带区域成矿、控矿

规律

　　长江中下游成矿带位于下扬子地块北缘,晋宁运动—澄江运动使多个基底联合,之后发育了震旦纪之后的统一盖层,构成“一盖多底”的格局(常印佛,1996)。震旦系—志留系为稳定的陆表海碳酸盐岩—碎屑岩相沉积,加里东运动隆起成陆,缺失下—中泥盆统。海西期开始沉积了上泥盆统—下三叠统的碎屑岩、碳酸盐岩和海陆交互含煤系建造,其间剧烈的升降运动形成了多个平行不整合面,造成下石炭统部分地层缺失,而在上石炭统底部形成块状硫化物层,在二叠系形成孤峰和大隆组深水硅质岩。中三叠世受印支运动影响,主要为局限海含膏盐碳酸盐岩沉积,之后开始大规模褶皱隆升,至中侏罗世发育陆相盆地沉积。上侏罗统—下白垩统为燕山期大规模构造—岩浆活动形成的一套钙碱性—碱性火山岩、火山碎屑岩建造,指示本区进入陆内伸展构造环境。伴随燕山期强烈的构造—岩浆—成矿活动,形成长江中下游成矿带现今的主体面貌,其成矿作用呈现“层控”和“多位一体”的规律。1.1　区域成矿、控矿的层控规律

长江中下游成矿带最主要的控矿特征是“层控”特征(常印佛,1983,1991;刘湘培,1988,1989;),且具有“多层楼”特色。其包含两方面的含义,其一是不同时代的沉积—喷流沉积矿床,构成垂向“多层楼”;其二是中生代岩浆流体沿层间滑脱、裂隙成矿(热液交代),构成“多层楼”。二者在空间上通常一致出现,并偶合、叠加形成了该成矿带独特的容矿、控矿的“多层楼”模式。垂向“多层楼”控矿层位主要有:

泥盆系五通组(D3w)顶部不整合界面至石炭系黄龙组(C2h)灰岩间,是成矿带内最主要的容矿层位。该层位控制的矿床的金属储量占整个成矿带的比例为(常印佛,1991):29.21%(Cu),28.78%(Au),25.59%(Mo),73.69%(Pb),69.30%(Zn)(图1)。发育在该层位的矿床主要有三种类型:第一类是海底喷流沉积型块状硫化物矿床(顾连兴,1986;王道华,1987;杨竹森,2004),如铜陵矿集区峙门口、桃园等矿床;第二类是叠加改造型,即在海底喷流沉积的基础上,经过燕山期岩浆热液进一步叠

第7期　　　　吕庆田等:长江中下游成矿带深部成矿潜力、找矿思路与初步尝试———以铜陵矿集区为实例

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图1　长江中下游成矿带容矿地层矿量对比图(引自常印佛等,1991)

Fig.1　Thecontrastmapofmineralcontentinmine2containlayeroftheorebeltofthemiddleand

lowerreachoftheYangtzeRiver(CitedfromChangYinfoetal.,1991)

寒武系灰岩中亦见铅锌、萤石矿化分布(常印佛,1991)。

笔者注意到前述的主要容矿、控矿层与构造层的转换具有密切的内在联系,与一定的构造事件相伴生。五通—黄龙容矿层与上泥盆的地壳升降转换密切联系,中三叠容矿层与华北和扬子碰撞造山密切相关,侏罗上统—白垩下统容矿层与造山后的伸展相连。长江中下游主要容矿层位的形成与特定的岩石组合是分不开的,除了侏罗系上统和白垩系下统火山岩系中的铁矿外(下覆上三叠统中存在硬石膏层),其它几个主要控矿层位的岩石组合如下(常

印佛,1991):

汤头组(O3t)—五峰组(O3w):灰岩—页岩组合;

五通组(D3w)—黄龙组(C2h):砂页岩—白云岩—灰岩组合;

栖霞组(P1q)—龙潭组(P2l):灰岩—硅质岩—炭质页岩组合;

龙潭组(P2l)—大隆组(P2d)—下三叠系统(T1):砂页岩—硅质岩—灰岩组合;

大冶群(T1dy)—蒲圻群(T2pq):白云岩—膏岩—砂页岩组合。

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上述特定的岩石组合对形成控矿层(构造)具有决定性意义,主要表现在:①控矿层的岩性变化反

应出成矿构造环境的变化,成矿物质的富集(沉积或喷流沉积型矿床)与一定的构造事件相联系(见下述);②控矿层具有明显的岩石物性差异和润滑层(页岩、膏盐岩),利于层间滑动,产生层间断裂、虚脱;③高渗透层与弱透水层(页岩、泥岩)同时并存,有利于成矿流体的水平迁移和顺层交代,并能形成相对封闭的环境;④有化学性质活泼层(碳酸盐),有利于选择交代。特定的岩石组合为成矿带沉积—喷流沉积成矿形成的“多层楼”和岩浆流体成矿形成的“多层楼”的偶合起到了决定作用。对深部找矿更为重要的是上述岩石组合为使用地震学方法探测这些控矿层提供了物性前提。尤其是灰岩和砂页岩之间具有明显的波阻抗差异,二者之间的界面可以构成地震强反射层(陈沪生,1999)。另外,具有一定规模的海底喷流沉积块状硫化物矿床,或经过热液交代形成的层状矿床本身也可以形成良好的地震反射层(SalisburyMH,1996)。1.2　多类型矿床共生、复合的“多位一体”规律

除了“层控”规律外,长江中下游成矿带另一重要成矿特色就是多类型矿床共生、复合的“多位一体”规律(转引自常印佛,1996)。最典型的如“三位一体”成矿模式(图2),即三种成矿(成因)类型共存于一个矿床中,通常指斑岩型、夕卡岩型和层控夕卡岩型;或斑岩型、夕卡岩型和喷流沉积块状硫化物型。从成矿系统角度看,前者属于同一成矿系统,即岩浆热液流体成矿系统;而后者属于不同成矿系统的叠加、复合,即燕山期岩浆流体成矿系统和海西期喷流沉积成矿系统的复合,后者在长江中下游成矿带更具有区域特色。典型的“三位一体”矿床在九瑞、铜陵矿集区(褶皱隆起区)尤为常见,如城门山、武山、铜官山、冬瓜山等矿床。实际情况中,有诸多矿床表现为“二位一体”、“四位一体”,甚至“五位一

(加上热液脉型和爆破角砾岩筒型)等各种情况。体”

“多位一体”矿床的形成反应了成矿过程的多期性和复合性特征,是成矿带区域构造、地层和岩浆共同作用的结果。该模式的典型特征为“一圈多层”,即矿体围绕侵入体平面呈环状分布,剖面呈多层状。

“玢岩铁矿(宁芜研究项目编写小组,1978)”是与火山—次火山岩侵入活动有关的多类型矿床共生、复合的又一种理想组合形式(图3)。在空间上这些矿床基本围绕火山—侵入活动中心成套出现。在每一火山—侵入活动中心的次火山岩体(辉长闪

图2　长江中下游成矿带“三位一体”成矿模式示意图

(转引自常印佛等,1991)

Fig.2　Thesketchmapof“threetypemineinonedeposit”metallogenicmodeoftheorebeltofthemiddleandlowerreachoftheYangtzeRiver(citefromChangYinfoetal.,1991)

1—斑岩铜矿;2—夕卡岩铜矿;3—脉状铜矿;4—似层状铜矿;

5—爆破角砾岩筒铜、钼矿;6—黄铁矿脉

1—Porphyrycopper;2—skarncopper;3—nervationcopper;

4—layer2likecopper;5—explosionbrecciapipecopper

andmolybdenum;6—pyritevein

长玢岩—辉长闪长岩)内部及周围接触带和临近的

围岩中,依此形成各种类型的矿床(化):岩体内部形成的浸染状铁矿床(如陶村、和尚桥等),岩体边部形成的接触型或爆破角砾岩型铁矿床(如凹山、东山铁矿等),岩体接触带附近形成的矿浆—潜火山气液复合型矿床(如梅山铁矿)及层控—接触复合型矿床(如庐江小岭铁矿),外接触带火山岩系中形成热液交代充填型矿床(如向山、龙虎山)和火山沉积矿床(如龙旗山、竹园山等)。实际情况中,两种或两种以上矿床类型组合更为常见,如矿浆—潜火山气液、接触—隐爆角砾、层控—接触等,它们环绕火山穹隆作有规律的分布。

除了隆起区的“三位一体”和拗陷区的“玢岩铁矿”外,在隆拗过渡区,这种“多位一体”矿床组合特征仍然表现十分明显。以大冶—鄂城矿集区为例,成矿与浅成侵入岩有关,主要为矿浆型、沉积型(王道华,1987)和夕卡岩型铁矿,但多数矿床表现为上述类型的复合,如铁山铁矿。又如宁芜盆地边缘的白象山铁矿,是夕卡岩型、热液叠加改造型的复合。

2　不同矿集区成矿的“缺位”与深部找

矿潜力分析

　　长江中下游成矿带包含了7个大型矿集区

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和宁镇,主要容矿层五通组和黄龙组之间;三是产于隆起和拗陷过渡区,如鄂东南,主要容矿层中三叠统

东马鞍山组。由于长江中下游成矿带具有统一的盖层沉积演化史,分布稳定,大范围具有可对比性(常印佛,1991,1996),而且中生代岩浆活动强烈(毛建仁,1990),并贯穿于各构造地层单元,3类矿集区在晚三叠世以前具有相同的成矿地质环境,应该发育相同的成矿系统,晚三叠世以后由于隆凹格局和剥蚀深度的变化,才出现了形式上与隆起和拗陷关系密切的3类矿集区。根据不同类型成矿层位的“缺位”分析,理论上,在拗陷区深部应该发育和存在与隆起区同样的成矿系统和相应的矿床。因此,笔者和很多专家(常印佛,1991)都认为在第一类矿集区(如宁芜和庐枞)之下可能存在第二(铜陵、九瑞等)和第三类矿集区(鄂东南),在第三类矿集区之下可能存在第二类矿集区,在第二类矿集区深部也有可能有新的容矿层,如早古生代奥陶系上统五峰组与汤头组。实际上在第一类矿集区宁芜和庐枞盆地已经发现了产于黄马青组下部及青龙群灰岩与辉长闪长岩的接触带中的矿床(鄂东南式),如宁芜盆地的凤凰山、白象山、前钟山等铁矿(常印佛,1991;宁芜研究项目编写小组,1978)。综上所述,笔者认为:所谓长江中下游深部“第二成矿带”或“第二富集带”实际上就是拗陷区和覆盖区深部受控于五通组和黄龙的容矿层,和三叠纪中、下统之间的容矿层及可能存在的矿床。

根据上述分析,第一类矿集区,如庐枞和宁芜,其深部成矿远景可能相当客观,除了在已知矿床深部和外围寻找“玢岩铁矿”模式中“缺位”的矿体外(图4a),其它可能存在的主要找矿目标有:

(1)五通—黄龙容矿层:宁芜、庐枞盆地具有和铜陵一样的震旦—三叠系沉积盖层,尤其是泥盆系五通组,区域分布广泛,岩性稳定,与下伏地层为假整合;中石炭黄龙组分布广泛,几乎遍及全区;早石炭“古铜陵岛”范围也涵盖了庐枞盆地和宁芜盆地的大部分地区。因此,海西喷流沉积成矿作用应该存在,在此层位有可能形成块状硫化物矿床。另一方面,盆地岩浆活动强烈,活动时间从137～90Ma,虽然以钠质碱钙性闪长岩成铁岩系为主,但不能否定深部没有钾质钙碱性花岗闪长岩系的存在。紧邻庐枞盆地的月山—洪镇地区的侵入岩属于成铜岩系,在盆地深部完全可能存在属于早期侵入的成铜岩系的侵入岩体,具有形成(层控)夕卡岩、斑岩型矿床的条件。

图3　宁芜火山岩盆地“玢岩铁矿”完全模式示意图(宁芜研究项目编写小组,1978)

Fig.3　Thesketchmapof“porphyriteironmine”

completelymodeofNingwulavabasin(CitefromNingwuResearchGroup,1978)

1—青龙群石灰岩(T122);2—黄马青组砂页岩(T3);3—象山群

砂岩(J122);4—龙王山、大王山旋回火山岩(J3/K1);5—辉长闪长玢岩—辉长闪长岩;6—蚀变分带界线;7—角砾岩化带及角砾状矿石;8—块状矿石;9—镜铁矿或磁铁矿脉;10—层状铁矿;11—黄铁矿化;12—浸染状磁铁矿;①—龙旗山式;②—竹园山式;③—龙虎山式;④—梅山式;⑤—凹山式;⑥—陶村式;⑦—向山式;⑧—姑山式、凤凰山式;I—下部浅色蚀变带;II—中部深色蚀变带;III—上部浅色蚀变带

1—Qinlong

Group

limestone

(T122);2—Huangmaqing

Group

Formationsandstone

shale(T3);3—Xiangshan

sandstone(J122);4—Longwangshan,Dawangshangyrationlava(J3/K1);5—gabbrodiorite2porphyrite2diorite;6—boundaryofalteration;7—brecciabeltandbrecciationore;8—massiveore;9—spiegeleisenoreormagnetite;10—layerlikeironore;11—pyritemineralization;12—dip2dyelikemagnetite;①—Longqishanmode;②—Zhuyuanshanmode;③—Longhushanmode;④—Meishanmode;⑤—Washanmode;⑥—Taocunmode;⑦—Xiangshan

mode;⑧—Gushan,Fenghuangshan

mode;I—lowertintalternationbelt;II—middledeepcoloralternationbelt;III—uppertintalternationbelt

(PanY.M,1999),从北东到南西依此为宁镇(Cu2

Fe2Pb2Zn)、宁芜(Fe)、铜陵(Cu2Au)、庐枞(Fe2Cu)、

安庆—贵池(Cu)、九瑞(Cu2Au)和鄂东(Fe2Cu)。7个矿集区在第一找矿空间(滕吉文,2006)(0～500m)的主要容矿、控矿层各有不同(或侧重),从与构造、地层和岩浆岩的关系,可大致分为3类(常印佛,1991;董树文,1991;吴言昌,1988),一类是产于断陷火山岩盆地与富钠闪长岩系有关的铁、铜矿集区,如庐枞和宁芜,主要容矿层为侏罗系上统和白垩系下统之间;二是产于断块褶皱隆起区与高钾闪长岩系有关的铜金矿集区,如铜陵、九瑞、安庆—贵池

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下二叠统白云岩、灰岩;7—志留系—泥盆系碎屑岩;8—震旦系—奥陶系灰岩、碎屑岩;9—闪长(玢)岩类;10—花岗闪长(斑)岩类;11—正长岩类;12—石英斑岩—粗安斑岩;13—熔岩及凝灰岩;14—膏

(盐)层;15—热变质晕;16—矿浆、隐爆式;17—玢岩式;18—层控、接

触式;19—大脉及细脉侵染;20—层控夕卡岩型;21—矿浆、夕卡岩型;22—热液型、叠加改造、层式斑岩型;23—接触式夕卡岩型;24—接触式、捕虏体式夕卡岩型;25—层控夕卡岩型;26—夕卡岩型、斑岩型、角砾岩筒型;27—斑岩型铜钼矿;28—热液型及角砾岩筒式;29—热液型;30—脉状充填式;31—沉积及叠改式;32—叠改、夕卡岩型

1—UpperJurassic2LowerCretaceouslava;2—middleandlowerJurassicsand2shale;

3—upperTriassicsand2shale;

4—middle

Triassiclimestone;5—upperPermian2lowerTriassiclimestone;6—Carboniferous2lowerdiorite2porphyrite;

Permiandolomite,limestone;7—Silurian210—granodiorite;11—syenite;

12—quartze

magma,

Devonianclasolite;8—Sinian2Ordovicianlimestone,clasolite;9—porphyry2macrograinedandesiteporphyry;13—lavaandtuff;14—gypsumlayer;15—heat

alternationcircle;16—ore

concealedburstmode;17—porphyritemode;18—layer2controled,contactmode;19—lageveinandsmallveindissemination;20—layer2controlled

skarn

mode;21—ore

magma,skarn

mode;22—

hydrothemal,pileupalternation,layerlikeporphyry;23—contactskarnmode;24—contact,xenolithskarnmode;25—layer2controlledskarnmode;26—skarnmode,porphyrymode,brecciapipemode;27—porphyrycopper2molybdenumore;28—hydrothemalmodeandbrecciapipemode;29—hydrothemalmode;30—nervationfillmode;31—sedimentandsuperpositionchangemode;32—superpositionchangemodeandskarnmode

(2)中三叠系容矿层:从早三叠到中侏罗世,长

江中下游地区沉积相是由早三叠世浅海碳酸盐,至中三叠世泻湖、海湾膏盐相,经晚三叠世海陆交互相

到早—中侏罗的陆相盆地沉积,经历了完整的海退过程,区域地层分布稳定。该层位在鄂东南是主要的容矿层,在庐枞和宁芜也应该有相当的远景,一定不能小视,尤其是在已知“玢岩铁矿”的深部,因为它们具有相同的成矿条件。宁芜盆地的凤凰山、白象山、前钟山等铁矿,就是产于黄马青组下部及青龙群灰岩与辉长闪长岩的接触带中。

第二类矿集区,如铜陵、九瑞、安庆—贵池和宁镇,其深部仍具有巨大的找矿潜力,深部主要找矿目

图4长江中下游成矿带盖层中主要容矿层“多位一体”

成矿模式(引自常印佛等,1991)

Fig.4　“Multi2typemineinonedeposit”metallogenicmodeinmainmine2containlayeroftheorebeltofthemiddleandlowerreachoftheYangtzeRiver(CiteformChangYinfo,1991)

1—上侏罗—下白垩统火山岩;2—中下侏罗统砂页岩;3—上三叠统

标有:

(1)受控于五通—黄龙组的喷流沉积块状硫化物矿床。从成矿带北东的宁镇、铜陵—宣城,向南经贵池到九瑞都发现有海西期受控于五通—黄龙组的喷流沉积成矿作用和后期的热液叠加改造成矿作用及相应的块状硫化物矿床(王道华,1987)。这个层位控制了成矿带75%的有工业价值的矿床,说明这个时期成矿作用的广泛性。鉴于这个层位已发现的

砂页岩;4—中三叠统灰岩;5—上二叠—下三叠统灰岩;6—石炭系—

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矿床绝大多数都位于浅表(因褶皱剥蚀出露地表),可以预测,这个层位的深部成矿潜力巨大。尤其是最近的研究进一步确立了海西期喷流沉积成矿作用的存在(杨竹森,2004),对寻找深部非岩浆流体系统形成的层控矿床具有重大意义。所谓寻找深部“第二成矿富集带”,笔者认为在长江中下游成矿带,包括华南部分地区,主要是确定该层位的深度、形态,进而评价层位的含矿性。

(2)在已知矿床深部和外围寻找“多位一体”模式中“缺位”的矿体(图4c)。如,在已知夕卡岩矿床深部和外围寻找斑岩型矿床,或在其外围寻找低温热液型矿床等。

第三类矿集区产于隆起和拗陷过渡区,如鄂东南矿集区,五通—黄龙组以及二叠统的栖霞组同样是深部找矿的主要找矿目标,此外,隐伏岩体、隐伏火山机构将是实现深部找矿突破的另一主要目标。除鄂东南外,其它隆拗过渡区,如繁昌—芜湖地区,由于地表覆盖严重,以往勘查工作相对薄弱,其深部找矿潜力巨大。首先繁昌—芜湖地区在中石炭黄龙期属于“古铜陵岛”的分布范围,地层本身就含有丰富的成矿物质,也有可能存在局部喷流沉积型矿床;其二中三叠统膏盐层发育,为成矿提供了部分钠质和挥发组份,并扮演层间润滑层的作用;其三从繁昌到芜湖岩浆活动十分强烈,航磁异常(图5)显示,至少有三个岩浆活动中心。对这一地区的深部找矿首先要开展深部结构探测,查清主要容矿层的空间分布,进而开展成矿性评价。

矿、控矿模式,指明深部找矿方向和目标。正确认识一个地区成矿系统的类型、时空演化规律及成矿模式对开展深部找矿预测、确定目标靶区极为重要。铜陵冬瓜山大型矿床(-1000m)的发现就是利用成矿模式,进行理论推断,实现找矿的典范(常印佛,2005,私人交流)。

成矿系统分析的途径是在蚀变—流体填图的基础上进行成矿系统时空结构分析。蚀变—流体填图是运用野外与室内一些方法和技术,对一定区域内流体活动留下的记录进行比较系统的观察,阐明各流体记录的基本特征及其相互关系和时空演化历史,并应用流体示踪原理对流体的来源、性质、成分、时代及活动机制进行研究,最终将研究成果真实地填绘于图面上。在此基础上,研究流体系统的成矿特征,成矿流体系统的空间结构及与区域内矿床形成的关系。成矿系统分析包括以下几个方面的工作(图6):

(1)野外路线调查与分析:在区域内开展大比例尺野外流体记录观察,辅以PIMA(短波红外矿物分析仪)矿物含量测量,按照流体是否同源,将具有相同来源、相似产出环境和相同时间特征的流体记录归并为“流体单元”,将多个在空间上紧密相关、在时间和流体来源上具有演化和亲缘关系的流体单元归并为更高一级的“流体子系统”;将一个或多个在特定的地质历史发展阶段形成,成因上密切联系,空间上分布于同一个构造单元或构造—岩浆岩带的流体子系统归并为流体系统(蒙义峰,2004;曾普胜,2004)。

(2)实验室流体分析与示踪:实验室对流体活动有关的热水沉积岩、蚀变岩、矿化的矿物组合和矿化同期的脉体等流体记录进行常量元素、微量元素、同位素地球化学、流体包裹体及同位素定年研究,追踪流体系统的来源,研究流体系统活动的时间序列,建立填图区的流体系统结构,查清流体结构与成矿带的关系等;

(3)典型矿床解剖:对区域内出现的各种类型的矿床进行解剖,按照流体示踪的研究思路,进行流体温度、压力、盐度,同位素、微量元素和稀土元素等研究,建立区域流体与成矿之间的关系;

(4)遥感蚀变信息提取:在一些低覆盖区,开展高光谱遥感蚀变矿物填图研究,为区域蚀变-流体填图提供有用信息,从整体上把握区域流体蚀变特征及合理地布置研究工作提供基础资料。

3　长江中下游成矿带深部找矿思路与

技术

　　无论是深部找矿,还是地表找矿,通常都需要三个要素,即成矿模式(规律)、示矿信息和勘查定位技术。准确建立成矿模式,明确深部找矿目标是开展深部找矿的前提。获得深部示矿信息、确定矿体的可能深度、形态则是深部找矿必然途径。为获得深部找矿的“三要素”,我们提出“成矿系统分析”+“立体填图”+“钻探验证”的深部找矿思路。3.1　成矿系统分析

成矿系统分析就是利用成矿系统的概念,通过野外扎实的蚀变—流体填图、典型矿床解剖和室内流体示踪研究,查清一个矿集区从古至今存在的成矿流体系统类型、时间演化框架、流体活动强度的空间分布及成矿特征(类型及控矿因素等),不同时期成矿系统之间的空间关系和成因关系,建立综合成

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地　质　学　报2007年

图5　长江中下游成矿带航磁化极异常与矿床分布关系图(a)和隆起与拗陷分布区与矿床分布图(b)

Fig.5　(a)Therelationshipbetweenaero2magneticreduce2to2poleanomaliesanddepositdistributionoftheorebeltofthemiddleandlowerreachoftheYangtzeRiver;(b)Upheaveanddepressiondistributionareaanddepositdistribution

1—第三系;2—白垩系中统;3—火山岩盆地;4—扬子地块;5—华北地块;6—大别造山带;7—花岗岩基;8—正长岩;

9—铁矿;10—铜矿;11—多金属矿;12—长江中下游前陆缩短带边界

1—tertiary;2—middleCretaceous;3—lavabasin;4—Yangtzeplate;5—Huabeiplate;6—Dabieorogeniczone;7—granitebatholith;8—syenite;9—ironmine;10—coppermine;11—multi2metallicmine;12—theboundaryofforelandreductionofthemiddleandlowerreachofYangtzeRiver

第7期　　　　吕庆田等:长江中下游成矿带深部成矿潜力、找矿思路与初步尝试———以铜陵矿集区为实例

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图6　成矿系统分析的主要目标、技术思路和工作程序

Fig.6　Majortarget,techniqueideaandworkprogramofmetallogenicsystem

3.2　立体地质填图

立体地质填图是指利用综合地球物理、地球化学探测手段,对一个地区地下一定深度(0～3000m)的地层、岩体和构造分布进行精细刻画,同时获得深部示矿信息(图7)。其目的是精细了解主要容矿、控矿构造(或层位)的空间三维分布,开展深部成矿预测。笔者认为,寻找深部矿床必须改变思路,应从地表的直接找矿向寻找深部控矿构造的间接找矿转

变。需要强调的是,由于探测成本和技术等原因,一个地区的立体填图并不一定把地下所有构造、地层、岩体都探测清楚,可以根据深部找矿目标的实际需要,针对单一(或主要)控矿构造(如五通组、隐伏岩体等)的空间分布进行立体填图。

开展立体地质填图是从地表到深部逐渐推断和综合探测的系统工作,包括的主要技术步骤:

(1)开展地表大比例尺地质填图或修编,系统

图7　立体地质填图的主要目标、技术思路和工作程序

Fig.7　MajorTarget,techniqueideaandworkprogramforsolidgeologicalmapping

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地　质　学　报2007年

收集整理研究区已有钻孔数据,根据地表构造和钻孔资料,对主要地层单元、岩体、构造等进行深部推

断,初步建立地下结构、构造框架;

(2)系统收集研究区地层单元、岩体及主要矿床类型的物性资料,进行必要的补充采样,测量密度、磁化率参数,并进行统计分析,均值作为重、磁三维反演的模型物性参数;

(3)合理部署(垂直构造线方向)高分辨率地震反射剖面,最好从已知容矿、控矿地层出露部位为起点,实施若干条高分辨率反射地震剖面,精细追踪黄龙组与五通组界面、三叠中下统界面等主要控矿层位。解译其它地层、基底界面和可能存在的隐伏岩体位置和深度,构建地下0～3000m的构造格架;

(4)补充测量必要的大比例尺重、磁数据,以反射地震和地质推断的结构、构造框架为初始模型,在全三维重、磁反演系统平台上进行重、磁数据的精细反演、解释,经过多次修正模型,最终得到地下的三维结构模型。对每一个异常体赋予地质含义,在三维可视化软件下编制立体地质图。根据立体地质图的结果,指导深部成矿预测。

附近,最初被认为是接触交代形成的夕卡岩型矿床(郭文魁,1957)。松树山和冬瓜山等产于黄龙组底部的层状铜硫矿床,因矿体中伴有大量夕卡岩而被认为是层控夕卡岩型矿床(常印佛,1983;崔彬,1987),但矿体组合、矿石结构构造及硫同位素特征却显示早期存在同生沉积的矿胚层,后期被岩浆热液叠加改造(刘裕庆,1984;黄华盛,1985;温春齐,1996)。随着新桥、桃园和峙门口等一批块状黄铁矿矿床的发现,认为海底喷流沉积是形成这套层状矿床的主因,但出现了与火山作用相关(顾连兴,1986;何金祥,1995)和与火山作用无关(岳文浙,1993;王文斌,1994;李文达,1997)的不同认识。近期笔者等的详细研究认为,产于黄龙组底部以黄铁矿为主的块状硫化物是沉积岩容矿的喷流沉积成因,其在铜陵矿集区呈不连续的层状广泛分布(杨竹森,2002,2004),而燕山期岩浆活动的叠加改造形成了大型和超大型的层状铜矿床,这一认识对深部找矿具有重要意义。

(1)海西期喷流沉积成矿的确立依据。依据黄龙组底部块状硫化物层的产出特征、围岩蚀变、岩矿石组合、结构构造和形成时代等特征,确认其是在下扬子地块北缘海西期拉张环境下由海底喷流沉积所形成,容矿岩石为黄龙组碳酸盐岩及其下上泥盆统五通组砂岩。

块状硫化物呈层状、似层状和丘状产于上石炭统黄龙组底部,介于下伏的石英质底砾岩与上覆的灰岩和白云质灰岩之间,与上下地层整合产出,不仅在铜陵矿集区内十分稳定,而且在整个长江中下游成矿带具有区域对比性。块状硫化物主要由黄铁矿和胶黄铁矿组成,占总体的90%～95%,另有少量黄铜矿呈浸染状分布于块状硫化物层的下部,少量方铅矿、闪锌矿和辉铜矿构成大小不等的透镜体产于硫化物层的上部。与块状硫化物相伴,发育有铁硅质岩、菱铁矿岩、重晶石岩和硬石膏岩等构成的典型喷气岩组合,分布于块状硫化物层的上部和外围,再外侧发育有黑色含锰页岩。块状硫化物层顶板蚀变不发育,但底板五通组和志留系砂岩却发生强烈蚀变,并伴有脉状、网脉状和浸染状黄铁矿化,向下延伸至少达300余米,构成喷流沉积典型的二元结构。

块状硫化物发育有显示喷流沉积特征的结构构造。不等粒状结构表现为黄铁矿粒径变化极大,相互间杂乱分布,显示海底喷流急剧变化的形成环境。胶状结构由胶态和隐晶质的胶黄铁矿构成,显示快

4　铜陵矿集区深部找矿预测的初步尝

试

　　如何开展深部找矿?找什么类型的矿?在哪个深度上找矿?按照什么样的技术思路开展勘查工作?是目前深部找矿预测急需解决的关键问题。笔者在承担国土资源部科技专项“大型矿集区深部精细结构与含矿信息”的研究中,初步尝试了通过矿集区精细结构的探测和蚀变—流体填图、成矿系统分析开展深部成矿预测的思路。详细内容已在相关文献发表(杨竹森,2004;蒙义峰,2003,2004;曾普胜,2003),本文重点介绍对成矿带深部找矿至关重要的两个问题的研究进展,即:海西期喷流沉积成矿作用是否存在?五通—黄龙组及盖层结构能否精细探测?旨在进一步阐明长江中下游深部成矿、找矿潜力及如何通过新技术获得主要容矿、控矿层位的空间展布,为深部成矿预测提供依据。4.1　海西期喷流沉积成矿的确立与分布

在铜陵矿集区乃至长江中下游成矿带,上石炭统黄龙组底部是一个重要的赋矿层位(常印佛,1991),其中产出有铜官山、冬瓜山、新桥、桃园和峙门口等一批大、中型铜硫矿床,然而对这些矿床的成因却长期存在不同的认识。铜官山铜矿床因其主要产于黄龙组碳酸盐岩与燕山期中酸性侵入岩接触带

第7期　　　　吕庆田等:长江中下游成矿带深部成矿潜力、找矿思路与初步尝试———以铜陵矿集区为实例

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速冷却沉淀特征。碎屑结构表现为黄铁矿呈楔状、片状、板状、棱角状等各种形态的碎屑杂乱分布,碎屑间被硅质、炭泥质充填胶结,显示水热爆破震碎的黄铁矿发生再沉积的特征。纹层状—条纹状构造表现为胶黄铁矿与白云石、蒙脱石、水蛋白石呈极细的互层,或细晶黄铁矿、黄铜矿与石英互层,为远离喷口部位的静水沉积特征。含砾—粒序构造由黄铁矿胶结细砾岩—含砾黄铁矿层—含粗砂黄铁矿层渐变过渡构成,显示黄龙组底砾岩沉积之后,喷流作用形成的黄铁矿逐步增多的过程。

34

块状硫化物的δS值变化于-31.8‰～20.0‰,众数值在+1.1‰～7.7‰范围内,峰值为344.0‰,而重晶石和硬石膏的δS值变化于11.2‰～22.8‰,平均值为18.2‰(杨竹森,2004)。若以

3434

重晶石和硬石膏的δS值代表海水的δS值,显然

34

块状硫化物的δS峰值比海水低14.2‰,与Sangster(1976)统计所得非火山环境喷气沉积块状

地,以喷流沉积为主,多处形成块状硫化物,并伴有强烈的气液爆破,反映此时尚未达到最大海泛时期,海水深度相对较浅,没有超越流体的临界压力。在西部低地,中东部喷出的流体部分向低洼处汇聚成热卤水池,于宁静环境下沉积了冬瓜山—小铜官山一带的纹层状黄铁矿白云质泥岩。因此,第一喷流沉积旋回呈现中东部以强烈喷流沉积为主,西部以热卤水沉积为主的特征。在喷流作用渐趋减弱的间歇期,东部一带被快速沉积的含砂砾厚层白云质灰岩所掩埋,新桥—木镇近南北向断裂地带发育角砾状白云岩,而西部仍处于盆地状态,局部接收热卤水环境下的白云质灰岩沉积。

第二喷流沉积旋回主要发育在新桥—木镇一线以西的广大区域内,大致呈南北向展布,受近东西向的铜陵市—戴家汇和近南北向的新桥—木镇基底断裂控制。近东西向的童埠—烟墩辅和近南北向的狮子山—天屏山基底断裂以及北西向的同生断裂成为流体运移和上升的通道。喷流沉积活动呈现自东向西、由北到南的迁移趋势。第一喷流旋回相当强烈的新桥一带,在第二喷流旋回中强度和规模减小,而第一旋回以热卤水池沉淀为特征的冬瓜山—小铜官山一带,在第二喷流旋回却发育大规模的喷流作用,流体活动向南扩展,超出第一喷流旋回的范围,并在峙门口一带于黑色页岩层之上形成较大规模的块状黄铁矿层。

第三喷流沉积旋回的流体活动强度和范围显著减小,局限于铜官山—冬瓜山、新桥及峙门口3个区域,反映喷流沉积流体系统的演化趋向终结。

由上述喷流沉积旋回的空间展布可以看出,铜官山—凤凰山一带是喷流沉积多次发育地带,虽然大部分地表没有出露,但其深部五通组与黄龙组界面附近存在块状硫化物层的可能性极大,特别是铜官山—狮子山一带是多条基底隐伏断裂发育地带,喷流沉积形成的块状硫化物层可能厚度大、分布广(如冬瓜山),找矿潜力巨大,加之后期的构造—岩浆活动叠加强烈,是深部寻找层状铜矿床的有利地带。4.2　五通—黄龙组界面及盖层结构的精细地震探测　　近年来,随着地震技术的巨大进步及找矿思路的改变,勘探学家已将地震技术广泛应用在金属矿勘查中,不仅用于探测金属成矿区的成矿、控矿和导矿(流体通道)构造(DrummondBJ.,1993,1997),还利用地震技术直接发现块状硫化物矿体(MilkereitB,1996;CalvertAJ.,1999;Drummond

硫化物矿床的硫同位素组成比同时代海水硫同位素组成平均低13.9‰相接近,反映块状硫化物的硫主要为循环海水的无机还原来源。

峙门口一带5件块状黄铁矿样品的Re2Os同位素等时线年龄为(303±33)Ma(蒙义峰,2004),与谢华光等(谢华光,1995)所测新桥块状黄铁矿的Rb2Sr等时线年龄(313.2±32.7Ma)相吻合,证明这些块状硫化物由晚石炭世早期的喷流沉积形成。由于喷流沉积发生在黄龙组沉积的最大海泛时期,其对应的时限为312.5～307.5Ma(李儒峰,1997),说明喷流沉积持续的时间间隔较短,应在5Ma之内。

(2)海西期喷流沉积旋回与分布。海西期喷流沉积形成的块状硫化物,在垂向上可识别出三个完整的喷流沉积旋回,以新桥一带最为典型。每个喷流沉积旋回的下部为块状硫化物组合,中部为含黄铁矿、水蛋白石结核的纹层状泥岩与透镜状黄铁矿组合,上部为菱铁矿岩、硅铁质岩组合,构成块状硫化物→含黄铁矿泥岩→菱铁矿和硅铁质岩的喷流沉积序列。根据铜陵矿集区内不同地点喷流沉积旋回的发育特征,初步确定了3次喷流沉积旋回的空间展布范围(图8)。

第一喷流沉积旋回主要展布于铜陵县—南陵县及铜陵市—戴家汇2条近东西向的基底断裂所夹持的槽状地带,以及新桥—木镇近南北向基底断裂控制的沉降盆地内。当时的海底古地形受新桥—木镇基底断裂控制,呈现东高西低的特征。在中东部高

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图8铜陵矿集区海西期喷流沉积旋回空间展布图

Fig.8　DistributionmapoftheHercynianexhalative2sedimentarycyclesinTonglingoregatherarea

1—二叠系—第四系碳酸盐岩、碎屑岩和火山岩;2—上石炭统碳酸盐岩;3—上泥盆统碎屑岩;4—志留系碎屑岩;5—海西期喷流沉积块状

硫化物产出地;6—海西期喷流沉积流体蚀变岩;7—喷流沉积旋回Ⅰ;8—喷流沉积旋回Ⅱ;9—喷流沉积旋回Ⅲ;10—断裂;11—同沉积断裂;12—推测基底断裂

1—Permian2Quaternarycarbonaterock,clasoliteandvolcanicrock;2—upperCarboniferouscarbonaterock;3—upperDevonianclasolite;4—Silurianclaolite;5—theproductplaceofHercynianexhalative2sedimentaryblocksulfide;6—Hercynianexhalative2sedimentaryfluidalternationblock;7—exhalative2sedimentarycyclesⅠ;8—exhalative2sedimentarycyclesⅡ;9—exhalative2sedimentarycyclesⅢ;10—fault;11—samesedimentaryfault;12—inferedbasefault

BJ.,2000),并取得了良好效果。按照同样的思路,km,剖面间距400m。数据采集使用ARIES24位

为试验地震技术在探测泥盆系五通组和石炭系黄龙组界面和其它主要容矿、控矿层位的能力,笔者在铜陵矿集区的狮子山矿田开展了高分辨率反射地震试

验研究(吕庆田,2004),通过3条互相平行的地震剖面,试验该技术在金属矿区解决问题的能力。为下一步开展容矿层立体填图奠定技术基础,下文介绍试验的结果及对结果的讨论。4.2.1　地震数据采集与处理

数字地震仪器。为便于野外施工,同时考虑获得更

多信息(散射等),一次性在3条剖面上布设840道检波器,形成接近三维地震勘探的观测系统。施工时采取逐线放炮,炮线与检波线重合。具体采集参数如下:3条剖面由西南到北东道间距依次为:30m、20m、40m,用9个检波器组合检波;炮间距依

次为:120m、80m、160m,采用爆炸震源,端点或中间放炮,药量4～8kg不等,井深6～12m;复盖次数15次以上,记录长度为14s,采样间隔1ms。

反射地震数据处理:金属矿区地形复杂,地表速度变化大,信噪比(S/N)低,能否获得深部有用信

采集参数:地震剖面呈北西-南东向穿过成矿密集的青山背斜,位于冬瓜山大型矿床的南侧边缘(图9)。共实施3条地震剖面试验,每条剖面长8

第7期　　　　吕庆田等:长江中下游成矿带深部成矿潜力、找矿思路与初步尝试———以铜陵矿集区为实例

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图9　铜陵狮子山矿田地质简图及地震反射测线位置(据1∶20万地质图简化,安徽地矿局,1974)

Fig.9　SimplifiedgeologicalmapofTonglingShizishanore2fieldshowingthelocationofseismiclines

(Compiledfrom1∶200000GeologicalMap,AnhuiBureauofGeology,1974)

1—第四系;2—上三叠统黄马青组;3—中三叠统龙头山组;4—中三叠统分水岭组;5—中三叠统南岭湖组;6—下三叠统塔山组;7—下三叠统

小凉亭组;8—上二叠统大龙组;9—上二叠统龙潭组;10—下二叠统茅口组;11—下二叠统栖霞组;12—下石炭统黄龙组;13—上泥盆统五通组;14—上志留统茅山组;15—中志留统坟头组;16—岩脉或铁帽;17—东瓜山矿床;18—大团山矿床;19—老鸦岭矿床;20—中酸性岩体;

21—勘探线及钻孔;22—地震测线及编号

1—Quaternary;2—upperTriassicHuangmaqingFormation;3—middleTriassicLongtoushanFormation;4—middleTriassicFenshuilingFormation;5—middleTriassicNanlinghuFormation;6—lowerTriassicTashanFormation;7—lowerTriassicXiaoliangtingFormation;8—upperPermianDalongFormation;9—upperPermianLongtanFormation;10—lowerPermianMaokouFormation;11—lowerPermianQixiaFormation;12—lowerCarboniferousHuanglongFormation;13—upperDevonianWutongFormation;14—upperSilurianMaoshanFormation;15—lowerSilurianFentouFormation;16—stockandgossan;17—Dongguanshandeposit;18—Datuanshandeposit;19—Laoyalingdeposit;20—intermediate2acidgranite;21—explorationlinesanddrillhole;22—seismiclineandserialnumber

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息,高精度静校和去噪是资料处理的关键。我们使用了一系列新技术进行高精度静校正和去噪,以提

高地震资料的信噪比和处理质量。资料处理在SUN工作站上完成,处理流程包括:高程静校正、折射静校正、叠前去噪、地表一致性、反褶积、速度分析、动校(NMO)、层析静较、叠加、叠后去噪、叠加偏移等(吕庆田,2004)。

4.2.2　主要反射特征及地质解释

以中心叠加剖面(TGS2)为例(图10c),3s的叠

(TWT)到2.8s(TWT)。从区域褶皱构造特征和沉

积层总厚度分析(常印佛,1991),R4可能是前震旦变质基底与盖层之间的界面。

TGS2叠加剖面及其中的4组反射清晰地勾画出盖层的结构形态,反应盖层经历了褶皱变形和断块隆起的动力学过程。在空间形态上4组反射不尽一致,反映了由浅到深不同地层在变形过程中的非耦合性质,这种变形特点容易导致刚性强度不同的地层之间产生滑动、破碎和裂隙,形成一些规模大、连续性好的通道,为后期岩浆热液流体运移创造了有利条件,这可能是长江中下游成矿带褶皱断块隆起区的共同特点,也是为什么层状“夕卡岩”型矿床能形成大矿的重要原因之一。

加剖面清楚地反应出盖层的结构。由浅到深依此出现R1、R2、R3、R4四组反射。R1出现在剖面右测,对应CDP(共深度点)点12051505之间,形态呈向下凸出的弧形。“弧顶”深约0.5s(TWT:双程走时/s),假定平均速度3.5km/s,对应深度约0.88km。该反射波组对应地表的朱村向斜,该向斜充填

5　结论

(1)长江中下游成矿带具有统一的盖层沉积演

第四系沉积和老第三系砂砾岩。推测该反射由中三

叠统龙头山组灰岩引起。

R2反射波组在TGS2叠加剖面(图10c)上,出现在剖面中部大部分地段,对应CDP点在905～1445之间,空间连续性最好。空间上呈“波浪”起伏状“波谷”,深度在0.9s(TWT),转换深度约2.5km;“波峰”深度在0.4s(TWT),转换深度约1.1km(假设平均速度为5.5km/s)。根据已有勘探线钻孔资料Θ,主要容矿层(石炭纪黄龙组灰岩底部)的深度从东瓜山主矿体的近700m向南逐渐变深,最南端钻孔控制的矿体顶深已达913m,按照这种变化趋势推测,中心剖面经过位置容矿层的深度最浅也应在1000m左右。R2反射的深度与推测容矿层的深度

化史,海西期存在一次广泛的喷流沉积成矿作用,奠定了成矿带成矿的物质基础,并形成了大量有工业价值的矿床。中生代岩浆活动强烈,并贯穿于各“构造层”,在各“构造层”的特定层位,如中石炭统黄龙组、中三叠统周冲村组和晚侏罗统大王山组,形成各具特色的矿产。总体上,垂向呈“多层楼”成矿规律,局部矿床(田)表现出多类型复合、叠加的“多位一体”成矿特点。

(2)成矿带内已经发现的矿床集中分布在7个大型矿集区内,按照与构造和岩浆岩的关系划分,可大致分为3类,一是产于断陷火山岩盆地与富钠闪长岩系有关的铁、铜矿集区,如庐枞和宁芜;二是产于断块褶皱隆起区与高钾闪长岩系有关的铜金矿集区,如铜陵、九瑞、安庆—贵池和宁镇;三是产于隆起和拗陷过渡区与两类岩系都有关的铁、铜矿集区,如鄂东南。由于绝大多数矿床垂向上位于“第一深度空间(0～500m)”,按照总体成矿规律的“缺位”分析,这些矿集区深部仍有巨大的成矿、找矿潜力。庐枞和宁芜之下可能找到第二个铜陵,铜陵和九瑞深部“五通底板”矿床的找矿潜力远没有挖掘出来,位于隆拗过渡区的繁昌—芜湖地区深部找矿远景更是不可估量。

(3)深部找矿必须在准确认识成矿规律的基础上,实施综合探测、立体填图的技术路线,在思路上必须从地表的直接找矿向深部以寻找容矿、控矿构造为主的间接找矿方向上转变。加大投入,大胆实施钻探验证。

(4)铜陵矿集区初步开展的流体填图、成矿系

基本一致。因此,笔者把R2反射解释为狮子山矿

田的容矿层,即黄龙组灰岩与五通组砂岩之间的界面(不排除是矿体的可能性)。R2连续反射层在局部出现错位或不连续,可能为岩体侵入或断层引起,它们破坏了原反射层的连续性。由于R2反射由多个同相轴组成,它可能由多反射层形成,可能包括了五通—黄龙组和二叠系内部的岩性界面。

R3反射波组在剖面中部清晰可见,以CDP点1145为界,南东侧相对平缓,深度在1～1.2s(TWT),约2～2.5km;北西相对陡倾,最深处在1.5s(TWT)。根据区域地层物性分布(陈沪生,1999),结合研究区出露地层情况,推测R3反射可能是志留系砂页岩与奥陶系灰岩之间形成的反射;

R4反射波组在CDP点965～1265之间较为清晰,向南东逐渐模糊,还仍可辨认。总体上呈向上凸起的弧形,两翼较陡,深度范围较大,从1.8s

第7期　　　　吕庆田等:长江中下游成矿带深部成矿潜力、找矿思路与初步尝试———以铜陵矿集区为实例

879

图10　(a)高分辨率地震剖面位置及地质简图(图例同图9);(b)中心剖面(TGS2)叠加剖面;

(c)对应TGS2叠加剖面的地质解释

Fig.10　(a)Simplifiedgeologicalmapshowingthehighresolutionseismicreflectionprofiles(themaplegendissame

toFig.9);(b)thestackedsectionofthecentralprofile(TGS2);(c)correspondinggeologicalinterpretation

1—第四系、老第三系;2—三叠系、二叠系和石炭系;3—志留系、泥盆系;4—奥陶系;5—基底;6—推测花岗岩体;7—推测的容矿层1—QuaternaryandPalaeogenesystem;2—Triassic,PermianandCarboniferoussystem;3—SilurianandDevoniansystem;

4—Ordoviciansystem;5—basement;6—inferredgranite;7—inferredore2bearinglayer

880

地　质　学　报2007年

统分析和盖层精细结构探测工作,对整个长江中下游深部矿产勘查具有重要的现实意义。它进一步确

立了海西喷流沉积成矿作用的存在,并且认为喷流沉积块状硫化物型(及其岩浆叠加改造型)矿床是长江中下游成矿带深部最具潜力的找矿目标。初步解决了在深部什么位置,找什么类型矿的问题,验证了利用反射地震技术可以探测喷流沉积型矿产的主要控矿构造,为全面评价长江中下游深部“第二成矿富集带”提供了理论依据和技术方法。

致谢:本文的思路和想法是近年执行国土资源部专项科技计划项目“大型矿集区深部精细结构与含矿信息”的过程中逐渐形成的,其中包括多次与常印佛院士和安徽省地调院杜建国教授级高工等一些专家的讨论与交流,对形成本文的思路起到关键作用。在此,谨向上述各位专家、同行表示衷心的感谢。

注　释

Ο国土资源部.2006.全国重要固体矿产资源潜力分析与勘查工作设想专题报告(内部资料).

Π国土资源部.2006.危机矿山阶段报告(内部资料).

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———ACaseStudyofTonglingOreDistrict

LüQingtian,YANGZhusen,YANJiayong,XUWenyi

InstituteofMineralResources,ChineseAcademyofGeologicalSciences,Beijing,100037

Abstract

Deepprospectingisanimportantorientationforfutureresourcesexploration.depth>500m).

Theexisting

metallogenictheoryandprospectingpracticealsoillustrateagreatpotentialofthedeepexploration(witha

Keyquestionsforthedeepprospectingareasfollows:Howtocarryoutdeep

prospecting?Whattypeminetoexplore?Atwhatdepthminescanbefound?Whattechniqueneedstoemploysoastodevelopthedeepprospecting?OnthebasisofanalysesonthemetallogenicrulesandcharacteristicsoftheLower2andMiddle2YangtzeRivermetallogenicbelt,andcombinedwiththeprincipleofmetallogenicdefaultedprediction,thepapermainlystudiedthepotentialofthedeepprospectingandmajorprospectingtargetlayerofthemetallogenicbelt,andputforwardonebasicprospectingprincipleforthedeepexploration:metallogenicsystemanalysis,stereoscopicmappinganddrillingvalidation.TakingtheTonglingdeposit2intensiveareaasinstance,thepaperexhibitedpreliminaryresultsaboutdeepmetallogenicforecastinrecentyears.Themainpurposeofthispaperstrikesawidediscussiononthedeepprospectingsoastosetupapracticalexplorationprocedureandtechniquemethods,andfinallyguideexplorationindeepandperipheralareasaroundexistingminewithresourcescrisis.

Keywords:deepresourcespotential;prospectingidea;solidmapping;metallogenicsystem;metallogenicmode