云南東川濫泥坪鐵銅礦區(qū)不同礦石類型的密度和磁化率特征

梁兵，閻飛，張立新，尹展，彭南海

（1.北京京能地質(zhì)工程公司，北京 102300；2.有色金屬礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查中心，北京 100012）

0 引言

云南省東川鐵銅礦區(qū)位于揚子板塊西緣，是會理-東川元古代裂谷盆地鐵銅礦帶的組成部分（李光斗，2009；喻國東，2012），位于昆陽元古代大陸裂谷內(nèi)會理-東川東西向裂陷槽東端的一個梯形斷陷盆地（龔琳等，1996）。前人研究認為云南東川與澳大利亞奧林匹克壩鐵氧化物銅金型（IOCG）礦床賦礦地層都屬于元古代，但成礦作用和地球動力學(xué)背景有差異（方維萱等，2009）。在東川濫泥坪礦區(qū)白錫臘礦段鐵銅礦體屬于與堿性雜巖墻（枝）有關(guān)的鐵氧化物銅金型（IOCG）礦床，主要賦存于中元古界東川群因民組三段、產(chǎn)于其中的輝長巖侵入巖類（張興春，2003；方維萱，2012；王同榮等，2014）。現(xiàn)如今，巖礦石的磁化率和密度在地球科學(xué)研究和地質(zhì)找礦的應(yīng)用中已經(jīng)取得了良好的效果（Sismanto et al.,2018；王磊等，2014；舒樹蘭等，2018；付向科等，2019；思積勇等，2021）。如在婆羅洲北部的巖石類型、密度、磁化率特征等研究顯示，重磁資料對于南海南部中生界巖性識別具有較大的適用性（唐華風(fēng)等，2021）。東川礦區(qū)巖石磁化率是重要的磁性參數(shù)，同時也是尋找含銅磁鐵礦的明顯標(biāo)志（鄧宇濤等，2010）。鑒于重視程度和資料的限制，前人對于東川濫泥坪礦區(qū)礦石的磁化率、密度特征及兩者的關(guān)系尚未做進一步的研究，這也限制了本區(qū)深部及外圍的找礦效率。本文對東川濫泥坪礦區(qū)的礦石進行了磁化率和密度的測試，分析了巖性、礦物組合與磁化率和密度的關(guān)系，希望對東川濫泥坪礦區(qū)白錫臘礦段深部找礦預(yù)測和深部隱伏IOCG型礦體預(yù)測提供一定的科學(xué)依據(jù)。

1 地質(zhì)概況

濫泥坪鐵銅礦區(qū)位于東川鐵銅礦集區(qū)南部，區(qū)內(nèi)基底地層單元為元古界淺變質(zhì)巖系，震旦系地層呈角度不整合沉積于基底地層隆起，形成不對稱倒轉(zhuǎn)背斜，背斜核部為中元古界東川群因民組火山角礫巖和后期侵入的輝綠巖、輝綠輝長巖等，兩翼為因民組、落雪組及黑山組地層。區(qū)內(nèi)巖漿活動期次多，活動范圍大，侵入巖主要為堿性輝長巖組成的堿性雜巖枝（墻、床），火山巖以火山凝灰?guī)r為主，主要分布于白錫臘礦段及其以西地段中元古界東川群因民組中（圖1），巖體多沿背斜核部的斷裂呈縱向侵入（張雄等，2021；曾瑞垠等，2021）。根據(jù)其地球化學(xué)特征，本區(qū)侵入巖可歸屬為堿性高鈦鐵質(zhì)超基性—鐵質(zhì)基性巖類（方維萱等，2009；柳玉龍等，2011；魯佳，2013）。礦床總體位于啞巴峽—白錫臘復(fù)式倒轉(zhuǎn)背斜內(nèi)，主要賦存層位為中元古界東川群因民組三段，含礦構(gòu)造為侵位因民組地層中的堿性雜巖墻（枝）及其侵入構(gòu)造（方維萱，2012）。礦體呈層狀、似層狀、透鏡狀和脈帶狀，主要分布在與輝長巖侵入體有關(guān)的兩個角礫巖構(gòu)造帶內(nèi)，分別為輝長巖類侵入體邊部的角礫巖帶內(nèi)和輝長巖類侵入體內(nèi)部的角礫巖帶內(nèi)（王同榮等，2012）。與礦體有關(guān)的蝕變主要為透閃石化、黑云母化、綠泥石化、碳酸鹽化、硅化等。

圖1 云南東川銅礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造綱要圖（a，據(jù)聶天等，2014）和濫泥坪礦區(qū)白錫臘礦段地質(zhì)簡圖（b，據(jù)鄧宇濤，2010修改）

2 礦石類型與特征

東川濫泥坪鐵銅礦區(qū)白錫臘礦段深部揭露了位于因民組三段中IOCG型鐵銅礦體，該礦體與本區(qū)輝綠巖、輝長巖及其侵入構(gòu)造有關(guān)（王同榮等，2014），礦石礦物主要為磁鐵礦、斑銅礦、黃銅礦等（圖2）。磁鐵礦呈稠密浸染狀分布，粒狀結(jié)構(gòu)（圖2a和圖2d）；斑銅礦呈浸染狀、稠密浸染狀產(chǎn)出（圖2b），交代磁鐵礦呈交代殘余結(jié)構(gòu)（圖2e）；黃銅礦主要呈稀疏浸染狀及脈狀產(chǎn)出（圖2c），或交代磁鐵礦呈交代殘余結(jié)構(gòu)（圖2f）。根據(jù)礦石工業(yè)組分特征，本區(qū)礦石可以劃分為鐵礦石、鐵銅礦石、銅礦石3種類型。按照礦石的物質(zhì)成分、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、共伴生礦物組合等特征，鐵礦石、鐵銅礦石和銅礦石可進一步劃分類型（表1）。

圖2 濫泥坪鐵銅礦區(qū)礦石標(biāo)本（a～c）及顯微（d～f）照片

表1 濫泥坪鐵銅礦區(qū)礦石類型劃分

續(xù)表

3 礦石密度與磁化率特征

在對鐵氧化物銅金型（IOCG）礦床評價過程中，通過研究巖礦石的磁化率特征，是較為高效的地質(zhì)勘查手段之一（鄧宇濤等，2010；王磊等，2014）。在智利月亮山IOCG礦床，巖礦石的磁化率與磁鐵礦含量具有很大的相關(guān)性。磁化率越高，礦石的含鐵量越高；磁化率越低，礦石的含鐵量越低（魯佳等，2013）。在東川鐵銅礦區(qū)，磁性較高的礦石以磁鐵礦、磁赤鐵礦為主，主要賦存于鈉質(zhì)熔巖和和鐵質(zhì)凝灰?guī)r中（鄧宇濤等，2010）。巖石礦物按密度，可以劃分為高（>3.0 g/cm3）、中（3.0～2.5 g/cm3）、低（<2.5 g/cm3）三類（劉天佑，2007）。本區(qū)高磁性的礦物以磁鐵礦為主，磁化率和密度關(guān)系密切，具有較大的正相關(guān)關(guān)系（圖3、表2）。根據(jù)礦石磁化率和密度的不同組合關(guān)系，具有以下特征：

表2 濫泥坪鐵銅礦區(qū)礦石密度、磁化率和品位特征

圖3 不同礦石類型的磁化率和密度折線圖

（1）高磁高密度型，礦石主要為磁鐵礦礦石、含銅磁鐵礦礦石等，該類礦石的磁化率為164.12×10-3SI～1000×10-3SI，平均值為643.23×10-3SI；密度為3.60～4.80 g/cm3，平均值為3.95 g/cm3，總體上看，磁鐵礦石的磁化率和密度呈正相關(guān)關(guān)系。

（2）低磁高密度型，礦石主要為黃鐵礦礦石、赤（褐）鐵礦礦石等，該類礦石的磁化率為1.01×10-3SI～3.55×10-3SI，平均值為1.75×10-3SI，密度為3.78～4.80 g/cm3，平均值為4.34 g/cm3。

（3）中磁中密度型，礦石主要為鈦鐵礦和少量的黃銅礦，該類礦石的磁化率為30.23×10-3SI～88.30×10-3SI，平均值為63.22×10-3SI，密度為2.80～3.60 g/cm3，平均值為2.93 g/cm3。

（4）低磁中密度型，礦石主要為黃銅礦、斑銅礦等，該類礦石的磁化率為0.16×10-3SI～0.61×10-3SI，平均值為0.30×10-3SI，密度為2.82～2.89 g/cm3，平均值為2.86 g/cm3。

綜上所述，根據(jù)磁化率和密度的大小關(guān)系可以將礦石分為高磁高密度型、低磁高密度型、中磁中密度型和低磁低密度型等4種（如表3）。另外，對比本區(qū)巖體的密度為2.85～3.16 g/cm3，均值為3.02 g/cm3，磁化率為3.29×10-3SI～6.12×10-3SI，均值為5.17×10-3SI，可以發(fā)現(xiàn)礦石的磁化率和密度與鐵礦石和鐵銅礦石的品位呈正相關(guān)關(guān)系，與銅礦石的品位關(guān)系不明顯。

表3 濫泥坪鐵銅礦區(qū)礦石磁化率、密度類型

4 結(jié)論

（1）根據(jù)礦石中主要礦物的種類和含量特征，對濫泥坪礦區(qū)白錫臘礦段IOCG礦體中的礦石進行了劃分，鐵礦石可劃分為磁鐵礦型、黃鐵磁鐵礦型、赤鐵磁鐵礦型、赤（褐）鐵礦型等4類鐵礦石；鐵銅礦石可劃分為黃銅磁鐵礦型、黃銅黃鐵磁鐵礦型、斑銅黃銅磁鐵礦型、黃銅赤鐵礦型、黃銅黃鐵礦型等5類鐵銅礦石；銅礦石可劃分為黑云母蝕變型、含銅蝕變輝綠巖型、硅化碳酸鹽化脈型等3類銅礦石。

（2）礦石磁化率和密度對比研究發(fā)現(xiàn)，磁鐵礦礦石、含銅磁鐵礦礦石、鈦鐵礦礦石的磁化率和密度呈正相關(guān)關(guān)系；黃銅礦、斑銅礦的磁化率和密度相關(guān)性不明顯。依據(jù)礦石的磁化率和密度特征，礦石可劃分為高磁高密度型、低磁高密度型、中磁中密度型和低磁中密度型等4種類型。通過對比圍巖和IOCG型礦體的磁化率和密度特征發(fā)現(xiàn)，IOCG型礦體的磁化率和密度明顯大于圍巖的磁化率和密度。

（3）本區(qū)礦石的磁化率和密度特征可以作為尋找賦存于因民組三段中的鐵氧化物銅金型（IOCG）礦體的直接找礦標(biāo)志。在對該區(qū)的物探工作中，建議以高精度磁法為主，重力勘探為輔的物探組合方法進行找礦勘探。