智利月亮山鐵銅礦巖礦磁化率與密度關系分析*

魯 佳 方維萱 李天成

(1.昆明理工大學國土資源工程學院;2.中色地科礦產勘查股份有限公司)

鐵氧化物銅金型礦床(IOCG，Iron－oxide Copper Gold Deposits)是一組頗受礦業界、勘查界和學術界重視的礦床組合類型，在智利、澳大利亞和中國具有較大工業價值［1］。全球鐵氧化物銅金型礦床形成于3類不同的大陸動力學背景，南美(以智利為代表)IOCG礦床形成于洋殼俯沖背景下島弧造山帶，與深部地幔柱上升形成的島弧造山帶中局部拉伸環境密切有關［2］。在智利科皮亞波一帶，以Copiapo為中心形成了長1 000 km鐵氧化物銅金型(IOCG)礦床成礦帶，包括拉坎德拉里亞(La Candelaria，礦石量460 Mt，銅平均品位為0.95%)和科皮亞波銅三角區、曼托貝爾德(Manto Verde，礦石量600 Mt，Cu平均品位為0.5%，Au 為0.1 ×10－6)、最北部Mantos Blancos和Santo Domingo(礦石量234.4 Mt，銅平均品位 0.55%，Au為 0.07×10－6;鐵礦石量 1 300 Mt，TFe 品位為 25.83% ～26.6%)［3-4］。在這個成礦帶中，白堊紀的巖漿巖南北向從智利南部的圣地亞哥到北部的安托法加斯塔、沿著海岸山帶延伸超過1 200 km，區域主要的地質構造特征為左旋走滑和沿傾向滑動的阿塔卡瑪斷裂系統［5］，侏羅紀—早白堊紀巖漿弧的緩慢削減期約有132 Ma，阿塔卡瑪斷裂系統在132 Ma和106 Ma期間活動強烈［6］。在該時期內，鎂鐵質－長英質復合火成巖體沿著基底穩定構造就位，火山巖侵入到圍巖中的角礫巖帶，在柔性—脆性過渡帶中就位，為諸多交代型鐵氧化物和鐵氧化物銅金礦床的形成位置。月亮山礦區的含磁鐵礦和赤鐵礦角礫巖帶可作為IOCG型礦床的找礦標志［7］。

1 地質特征

在智利月亮山鐵銅礦區，巖漿巖主要有石英閃長巖和中性－中基性淺成、超淺成侵入雜巖，火山熔巖，熔結角礫巖和中酸性巖脈或巖枝。巖漿活動集中于早白堊世(135～100 Ma)，明顯有135～130 Ma(早期)和112～103 Ma(晚期)2次高峰期。該區西部到東部、月亮山鐵銅礦區外圍以東地區深成巖漿弧具有向東遷移特征，揭示本區侵入體具有向東時代變新的特點;閃長巖和花崗閃長巖體進入中部弧后盆地反轉構造帶中，形成于65～62.5 Ma，屬于晚白堊世侵入巖體，但早白堊世(135～100 Ma)與鐵氧化物銅金型礦床和銅金礦的成礦關系密切［8］。區內圍巖蝕變較為普遍，主要類型有鈉長石化、鉀長石化、絹云母化、電石氣化、黏土化、青磐巖化、陽起石化、熱液角礫巖化。

第四系沖、坡積物(Qac)由巖屑、巖塊及泥砂質組成，分布于河灘或山間溝系，分選性差，成分較為復雜;始新統細沙沉積物(Qe)由長英質、云母等形成沙丘或山前堆積;中新統阿塔卡瑪礫石層(Tga)巖屑分選差，厚度數米或上百米，位于古侵蝕表面，礫石成分復雜，有深成巖、熔巖、沉積巖等，還有厚層狀沉積的泥鈣質沉積層;白堊系熔巖、火山巖(Ksia)為輝石安山巖，有閃長巖脈充填，見有銅、鐵、金等礦化，是主要的含礦層;白堊系石英二長巖(Kmd－no)為肉紅色－淺灰綠色，見浸染或細脈浸染狀黃鐵礦，有銅、鐵等礦化;白堊系閃長巖(Kg－δ)為淺灰色－灰綠色，中細粒，有銅鐵金等礦化;白堊系花崗閃長巖(Kgr－γδ)為灰－灰綠色，中粗粒，有銅金等礦化。

2 巖礦的物理特征

2.1 巖礦的磁化率特征

巖礦石的磁化率能有效反映由礦化引起的磁性異常和蝕變引起的退磁現象。月亮山礦區巖礦石的磁化率存在明顯的差異性，這種差異使元素分帶序列與礦物磁性特征具有明顯的對應關系［7，9］。本研究對礦區鉆孔巖心和標本進行了大量的磁化率物性參數測定和統計，磁化率測定采用SM－30磁化率儀，測定巖礦石標本共計692塊，為本區磁異常的推斷解釋提供了巖礦物性參數依據。月亮山地區磁化率參數統計見表1。

表1 月亮山礦區巖礦磁化率統計

從表1看，磁鐵礦礦石的磁性最強，含銅磁鐵礦礦石次之;磁鐵礦化硅化安山角礫巖、磁鐵礦化安山巖、磁赤鐵礦磁性較強。以上巖礦石在該區為強磁性，是引起該區強磁異常(負異常)的主要巖礦石，此類異常特征是圈定礦致異常的主要標志。閃長巖具有較高的磁性，引起幅值較低的負磁異常，是判定該區巖體展布特征的標志。安山巖、含鐵銅安山質角礫巖、黃鐵礦化硅化安山角礫巖為中等磁性特征，引起的磁異常代表本區背景異常，含鐵銅安山質角礫巖和黃鐵礦化硅化安山巖由于在空間上和磁鐵礦和含銅磁鐵礦關系密切，通常和強磁異常相疊加;赤鐵礦化硅化安山角礫巖、赤鐵礦、安山質角礫巖為中低磁性，赤鐵礦引起的磁異常在本區不易劃分。

綜上所述，智利科皮亞波月亮山礦區巖礦的磁化率參數特征反映了磁鐵礦和含銅磁鐵礦與其他巖礦之間磁性具有顯著差異。接磁化率與巖礦類型關系可分為高磁化率的磁(赤)鐵礦型、含銅磁鐵礦石型、低磁化率的赤鐵礦型和低磁化率的角礫巖型。

2.2 巖礦的密度特征

礦物密度由組成礦物的元素質量和原子的電子殼層結構所決定，但在巖漿巖和火山巖中，巖石密度與SiO2和鐵鎂質組分含量有關，SiO2含量越高，則巖石密度越小;鐵鎂質組分含量越高，則巖石密度就越大。從花崗巖到輝長巖，巖石密度具有逐漸增大趨勢，其主要原因是與鐵鎂物質含量成正比關系［10］。因此，巖礦中鐵含量與巖礦密度可能具有正相關關系，對智利月亮山鐵銅礦區巖礦進行統計表明，各類巖礦密度與巖礦類型對應關系為σ鐵礦石＞σ含銅磁鐵礦＞ σ銅礦石＞ σ磁鐵礦化安山巖＞ σ硅化安山巖＞σ閃長巖＞ σ安山巖，見表2。由此可見，鐵礦石和巖石之間具有較明顯的密度差，鐵礦石密度最大，鐵銅礦石密度稍小，而火山角礫巖類、安山巖和閃長巖等的密度值小于3.00 g/cm3。

表2 月亮山礦區巖礦密度統計

2.3 巖礦的TFe含量與磁化率和密度關系

礦石的磁化率大小與礦石的化學成分、結構、構造等密切相關。含順磁性離子Fe2+、Fe3+越高，磁化率越大;相反，若不含順磁性離子，而含大量抗磁性離子，如 Li+、Mg2+、Ca2+等，則具抗磁性［11］。在月亮山鐵銅礦區選取28塊巖礦進行磁化率、密度和全鐵(TFe)含量的測定，見表3。

由上表可得，月亮山鐵銅礦區巖礦的磁化率和密度、TFe含量基本上呈正比關系，TFe含量越大，磁化率越高，密度越大，TFe含量越小，磁化率越低，密度越小。

2.4 巖礦的磁化率和密度模型

磁化率－密度模型屬于國際研究的前沿，是澳大利亞在尋找IOCG中使用的方法組合，磁鐵礦和含銅磁鐵礦具有高磁化率和高密度的特征，但含銅赤鐵礦和赤鐵礦具有低磁化率和低密度的特點。根據月亮山鐵銅礦區巖礦的磁化率和密度特征，可大致分為4種類型，見表4。根據該關系可以對巖礦進行快速準確的鑒定，在巖心描述、坑道編錄、鉆孔磁化率立體填圖等地質勘查工作中起到了良好的作用。

表3 月亮山礦區巖礦磁化率、密度和全鐵含量

表4 月亮山礦區巖礦類型

3 7#礦段鉆孔巖心磁化率和密度特征

月亮山鐵銅礦7#礦段的地層主要由火山巖、侵入巖組成，主要為下侏羅統印第安納組(Ksi，Sierra Indiana)，閃長玢巖和輝綠輝長巖順層或切層侵入到印第安納組中，形成蝕變巖和蝕變巖相分帶，對于鐵銅礦體具有顯著控制作用，鐵銅礦體主要分布在蝕變巖相中。對月亮山7#礦段鉆孔47－1巖心的磁化率和密度進行了統計分析，見圖1。該鉆孔巖心的巖礦磁化率和密度都較大，磁化率最大值大于1 000 ×10－3，磁化率平均值為191.015 ×10－3，密度最大值為5.015 g/cm3，密度平均值為3.09 g/cm3。

圖1 月亮山7#礦段鉆孔47－1巖心的磁化率和密度曲線

從圖1中可以看出，巖心磁化率與密度呈正相關關系，磁化率越大，密度越大，磁化率越小，密度越小，與表4建立的磁化率密度關系擬合程度很高。

經過鉆探驗證，ZK47－1鉆孔見礦效果良好。ZK47－1在異常的南西部覆蓋區揭露了深部富磁鐵礦體(穿礦厚度為8 m，平均品位為70.3%)，發現了21.1 m厚的磁鐵礦體，平均品位為42.55%，并且發育平行排列的貧礦體。根據磁異常特征結合深部工程驗證結果推斷該異常為隱伏磁鐵礦體，磁鐵礦體下部具銅礦化潛力，異常帶中部為含銅磁鐵礦體。7#點異常特征和本區控礦地質規律吻合度高，異常規模大，鉆探驗證已發現深部富磁鐵礦體，磁異常和鉆探驗證充分顯示出本區巨大的資源潛力和找礦前景。

4 結論

(1)在智利月亮山鐵銅礦區中，閃長巖、安山巖等巖石普遍弱磁性，而磁鐵礦石、含銅磁鐵礦石的磁化率較大，二者之間有較大的區別，可以對高磁化率的巖礦進行快速判定。該區的含銅礦石和含鐵礦石密度變化不是很大，總體大于圍巖，結合磁化率特征表可以對巖礦進行快速判別。

(2)該區巖礦磁化率和密度、TFe含量基本上呈正相關關系，TFe含量越大，磁化率越高，密度越大，TFe含量越小，磁化率越低，密度越小。根據該礦區的磁化率參數和密度變化特征，在巖心描述、坑道編錄、鉆孔磁化率立體填圖等地質勘查工作中起到了良好的作用。

(3)在智利月亮山鐵銅礦區今后找礦工作中，以地面高精度磁力測量為主，密度測量為輔的技術方法，對磁(赤)鐵礦、含銅磁鐵礦等高密度、高磁化率礦物異常和黃鐵礦、鏡鐵礦等高密度、低磁化率礦物異常進行圈定，是一個快速有效的勘查技術組合，有利于隱伏鐵銅礦體和隱伏構造帶的圈定和找礦預測。

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