呂志成， 陳輝， 宓奎峰， 張幫祿， 謝月橋， 龐振山， 程志中， 薛建玲， 公凡影， 段 彬， 呂 鑫

0 引言

礦產(chǎn)資源是人類經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防和其他社會(huì)行業(yè)的“糧食”和主要?jiǎng)恿?lái)源（翟明國(guó)和胡波，2021）。礦產(chǎn)勘查是發(fā)現(xiàn)和查明礦產(chǎn)資源并服務(wù)于經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重要的先行性和基礎(chǔ)性工作，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，其發(fā)現(xiàn)和探明的礦產(chǎn)資源滿足了人類社會(huì)對(duì)礦物原料日益增長(zhǎng)的需要。然而，礦產(chǎn)勘查位于人類利用礦產(chǎn)資源產(chǎn)業(yè)鏈的源頭和上游，具有科學(xué)性、探索性、實(shí)踐性強(qiáng)及風(fēng)險(xiǎn)大等特點(diǎn)。降低勘查風(fēng)險(xiǎn)、實(shí)現(xiàn)科學(xué)找礦和找礦效益最大化一直是國(guó)內(nèi)外礦產(chǎn)勘查界不斷探索的前緣領(lǐng)域和研究熱點(diǎn)。開(kāi)展大比例尺礦產(chǎn)（成礦）預(yù)測(cè)是解決這一難題的有效途徑，為此國(guó)內(nèi)外學(xué)者經(jīng)過(guò)幾十年的探索和研究，形成了大比例尺礦產(chǎn)（成礦）預(yù)測(cè)的理論和學(xué)科體系。國(guó)際上，蘇聯(lián)學(xué)者基于建造和構(gòu)造分析基礎(chǔ)上，提出了著名的預(yù)測(cè)普查組合理論（胡惠民等，1995）。西方學(xué)者基于礦床成因、描述、統(tǒng)計(jì)等模型基礎(chǔ)上，提出了礦床模型預(yù)測(cè)理論（White and Hedenquist，1995）。中國(guó)開(kāi)展大比例尺找礦預(yù)測(cè)的工作始于20世紀(jì)50年代，經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，在大比例尺成礦預(yù)測(cè)理論和方法方面等取得了突出成果，形成了完整的理論和技術(shù)方法體系（朱裕生等，1997；范永香和陽(yáng)正熙，2003），包括地質(zhì)異常礦體定位 預(yù) 測(cè) 與 統(tǒng) 計(jì) 預(yù) 測(cè)（趙 鵬 大 等，1983，1992，1994，1995，1996；趙鵬大和池順都，1991；趙鵬大和孟憲國(guó)，1993； 趙鵬大和陳永清，1998；趙鵬大，2007）、成礦系列（陳裕琪等，1983；陳毓川等，2006）、大比例尺GIS三 維 立 體 預(yù) 測(cè)（肖 克 炎 等，2000a，2000b，2012；陳建平等，2007）、成礦系統(tǒng)（翟裕生，2000，2003a，2003b；翟裕生等，2010）、三聯(lián)式成礦預(yù)測(cè)（趙鵬大，2000，2002；趙鵬大等，2001，2003）、構(gòu)造成礦動(dòng)力學(xué)（韓潤(rùn)生，2003）、礦田（床）構(gòu)造地球化學(xué)（韓潤(rùn)生，2005）、“三部式”礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)方法（肖克炎等，2006；Singer and Menzie，2010）、綜合信息預(yù)測(cè)（王世稱，2010）、構(gòu)造巖相學(xué)與地球化學(xué)巖相學(xué)（方維萱，2012）、礦床模型預(yù)測(cè)理論（毛景文等，2012）、固體礦產(chǎn)礦床模型綜合地質(zhì)信息預(yù)測(cè)技術(shù)（葉天竺，2013）、基于大數(shù)據(jù)的礦產(chǎn)資源智能預(yù)測(cè)（陳建平等，2015；肖克炎等，2015；于萍萍等，2015；趙鵬大，2015；周永章等，2018；王功文等，2021；張士紅和林子瑜，2021；趙鵬大和陳永清，2021）等。特別是21世紀(jì)初實(shí)施的國(guó)家專項(xiàng)“全國(guó)危機(jī)礦山接替資源勘查（2004—2010年）”“老礦山深部和外圍找礦（2011—2013年）地質(zhì)調(diào)查計(jì)劃”及整裝勘查區(qū)及礦集區(qū)地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目，大比例尺礦產(chǎn)預(yù)測(cè)工作在礦山深部、外圍和整裝勘查區(qū)找礦工作中得到廣泛應(yīng)用，并取得顯著成效（于曉飛等，2020）。

勘查區(qū)找礦預(yù)測(cè)屬于預(yù)測(cè)礦體級(jí)別的大比例尺礦產(chǎn)預(yù)測(cè)工作，目的是預(yù)測(cè)、發(fā)現(xiàn)和探明未知礦體，指導(dǎo)探礦工程部署，屬礦體定位預(yù)測(cè)。其特點(diǎn)是預(yù)測(cè)范圍較小，一般是幾到幾十平方千米，深度在1500～2000 m以淺。預(yù)測(cè)對(duì)象與已知礦床（化）可比性強(qiáng)或聯(lián)系密切，故已知礦床（化）的成礦規(guī)律和找礦標(biāo)志可以作為預(yù)測(cè)的重要基礎(chǔ)。開(kāi)展大比例尺找礦預(yù)測(cè)是實(shí)現(xiàn)科學(xué)找礦的重要途徑，也是尋找隱伏礦、深部礦的有效方法之一。在地質(zhì)工作程度較高，且以尋找隱伏礦、深部礦為主要任務(wù)的地區(qū)，更需進(jìn)行大比例尺找礦預(yù)測(cè)，以提高地質(zhì)找礦效果實(shí)現(xiàn)科學(xué)找礦。文章以服務(wù)于礦產(chǎn)勘查和實(shí)現(xiàn)找礦突破為目標(biāo)，闡述勘查區(qū)找礦預(yù)測(cè)理論與方法，分析討論其在三類不同類型礦床找礦中的應(yīng)用案例，以此推動(dòng)大比例尺礦體定位預(yù)測(cè)工作，從而提高預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確度，進(jìn)一步推進(jìn)實(shí)現(xiàn)科學(xué)找礦。

1 勘查區(qū)找礦預(yù)測(cè)理論與方法的建立

勘查區(qū)找礦預(yù)測(cè)以現(xiàn)代構(gòu)造地質(zhì)學(xué)、巖石學(xué)、礦物學(xué)、地球化學(xué)和礦床學(xué)等基礎(chǔ)理論為指導(dǎo)，以1∶10000和1∶5000大比例尺地質(zhì)構(gòu)造和礦化蝕變等地質(zhì)填圖為基礎(chǔ)，通過(guò)成礦地質(zhì)體、成礦結(jié)構(gòu)面和成礦作用特征標(biāo)志研究，構(gòu)建找礦預(yù)測(cè)地質(zhì)模型。結(jié)合應(yīng)用物探和化探方法，預(yù)測(cè)推斷礦體賦存位置。通過(guò)工程施工，發(fā)現(xiàn)并查明工業(yè)礦體（礦床）?？辈閰^(qū)找礦預(yù)測(cè)是大比例尺礦產(chǎn)預(yù)測(cè)的重要組成部分，也是礦產(chǎn)勘查的主要內(nèi)容，貫穿于礦產(chǎn)勘查（普查、詳查和勘探）各個(gè)階段，與礦產(chǎn)勘查工作同步進(jìn)行。

1.1 勘查區(qū)找礦預(yù)測(cè)理論

基于對(duì)礦床成礦理論的研究和認(rèn)識(shí)，結(jié)合礦產(chǎn)勘查的實(shí)際情況，在總結(jié)全國(guó)礦山深部和外圍找礦預(yù)測(cè)工作成果的基礎(chǔ)上，提出了勘查區(qū)大比例尺找礦預(yù)測(cè)的體系框架。

（1）基于找礦預(yù)測(cè)及礦產(chǎn)勘查的認(rèn)識(shí)規(guī)律、方法論及成巖成礦關(guān)系，提出了與成礦有關(guān)的目標(biāo)地質(zhì)體（以下簡(jiǎn)稱成礦地質(zhì)體）概念，明確勘查區(qū)找礦方向。成礦地質(zhì)體是指與礦床形成在時(shí)間、空間和成因上有密切聯(lián)系的地質(zhì)體（提供成礦物質(zhì)和/或成礦的能量）。礦床的形成與成礦地質(zhì)體同時(shí)或相近，或礦床空間分布與成礦地質(zhì)體相依，或礦床形成與成礦地質(zhì)體具有成因聯(lián)系。成礦地質(zhì)體包括地質(zhì)建造及形成地質(zhì)建造的環(huán)境，亦為自然巖石組合體和不同尺度地質(zhì)體間的結(jié)構(gòu)構(gòu)造。通過(guò)對(duì)勘查區(qū)成礦地質(zhì)條件的分析研究，確定成礦地質(zhì)體（表1），明確找礦方向，回答了在一個(gè)具體勘查區(qū)（或工作區(qū)）如何開(kāi)展找礦預(yù)測(cè)和礦產(chǎn)勘查的核心問(wèn)題。

表1 主要類型礦床的成礦地質(zhì)體（葉天竺等，2014）Table 1 Geological bodies related to the mineralization of the main types of mineral deposits（Ye et al.，2014）

（2）基于構(gòu)造對(duì)礦（床）體成礦、控礦的普遍性規(guī)律，提出了成礦結(jié)構(gòu)面的概念。通過(guò)對(duì)成礦結(jié)構(gòu)面的研究，預(yù)測(cè)礦體空間位置，實(shí)現(xiàn)對(duì)礦體定位預(yù)測(cè)。礦床學(xué)的研究表明，無(wú)論是內(nèi)生還是外生礦床，構(gòu)成礦床的礦體都無(wú)不例外地受構(gòu)造控制，并賦存于構(gòu)造中。成礦結(jié)構(gòu)面是指賦存礦體的巖石物理化學(xué)性質(zhì)不連續(xù)面，可劃分為原生成礦結(jié)構(gòu)面、次生成礦結(jié)構(gòu)面和物理化學(xué)條件轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)面。原生成礦結(jié)構(gòu)面包括沉積成巖作用原生構(gòu)造、火山成巖作用原生構(gòu)造和巖漿侵入成巖作用原生構(gòu)造面，如火山、巖漿侵入作用形成的熱液水壓裂隙構(gòu)造和隱爆角礫巖構(gòu)造都是典型的原生成礦結(jié)構(gòu)面。次生成礦結(jié)構(gòu)面包括地質(zhì)體形成后受構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)控制形成的構(gòu)造界面，如區(qū)域應(yīng)力作用下形成的褶皺、斷裂構(gòu)造中的成礦結(jié)構(gòu)面，褶皺軸面及由褶皺作用形成的次生斷裂、裂隙構(gòu)造、層間破碎帶、轉(zhuǎn)折端、虛脫帶等構(gòu)造界面。斷裂構(gòu)造包括各種級(jí)別、序次的斷裂、裂隙和節(jié)理等。物理化學(xué)條件轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)面是分劃性結(jié)構(gòu)面，在成礦作用過(guò)程中，礦質(zhì)沉淀于成礦物理化學(xué)條件（如溫度、壓力、酸堿度、氧化還原電位、密度、孔隙度等）轉(zhuǎn)換界面處，如砂巖型銅礦礦體賦存于古氧化還原轉(zhuǎn)換部位；后生水成砂巖型鈾礦賦存于層間氧化帶前鋒帶，即氧化還原界面附近等。通過(guò)研究成礦構(gòu)造與區(qū)域構(gòu)造、成巖原生構(gòu)造、控巖構(gòu)造的關(guān)系，確定成礦構(gòu)造和成礦結(jié)構(gòu)面（表2），通過(guò)勘查技術(shù)手段對(duì)成礦結(jié)構(gòu)面進(jìn)一步厘定和評(píng)價(jià)，進(jìn)而達(dá)到預(yù)測(cè)礦體的目標(biāo)。

表2 主要成礦構(gòu)造系統(tǒng)的成礦結(jié)構(gòu)面類型組合及空間格架（葉天竺等，2014）Table 2 Types and composites of the metallogenetic structural planes in the main metallogenetic systems (Ye et al., 2014)

（3）基于充分發(fā)揮各類礦床成礦理論對(duì)找礦預(yù)測(cè)的直接指導(dǎo)作用，提出成礦作用特征標(biāo)志的概念。礦床是成礦作用的產(chǎn)物，不同礦床類型具有不同的特征標(biāo)志，主要表現(xiàn)為礦體宏觀特征、礦物特征、成礦元素特征等方面，如礦化、蝕變特征、礦化組合、成礦流體、成礦元素遷移沉淀機(jī)制等礦床學(xué)、礦物學(xué)、地球化學(xué)方面的特征標(biāo)志。系統(tǒng)總結(jié)主要類型礦床的成礦作用特征標(biāo)志，并作為找礦預(yù)測(cè)的依據(jù)，不但為勘查區(qū)找礦預(yù)測(cè)提供了理論基礎(chǔ)，也為找礦預(yù)測(cè)提供了科學(xué)依據(jù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)礦床學(xué)、礦床地球化學(xué)理論研究與找礦預(yù)測(cè)與礦產(chǎn)勘查實(shí)踐的緊密結(jié)合。找礦預(yù)測(cè)的目的是預(yù)測(cè)未揭露礦體（隱伏）的空間位置，找礦預(yù)測(cè)的過(guò)程是通過(guò)研究成礦作用特征標(biāo)志及已經(jīng)揭露部分的礦體特征，推斷未揭露礦體的空間位置。

（4）勘查區(qū)“三位一體”找礦預(yù)測(cè)地質(zhì)模型的概念及構(gòu)建方法?！叭灰惑w”找礦預(yù)測(cè)地質(zhì)模型是以突出表達(dá)成礦地質(zhì)體、成礦構(gòu)造和成礦結(jié)構(gòu)面、成礦作用特征標(biāo)志為基礎(chǔ)的三維礦床實(shí)體模型，如斑巖銅礦找礦預(yù)測(cè)地質(zhì)模型（圖1）?！叭灰惑w”找礦預(yù)測(cè)地質(zhì)模型中的成礦地質(zhì)體表達(dá)其與礦床形成的時(shí)空、物質(zhì)來(lái)源及能量關(guān)系?！叭灰惑w”找礦預(yù)測(cè)地質(zhì)模型空間結(jié)構(gòu)表達(dá)礦化樣式在三維空間的變化規(guī)律，實(shí)現(xiàn)成礦地質(zhì)體、成礦構(gòu)造和成礦結(jié)構(gòu)面、成礦作用特征標(biāo)志“三位一體”深度融合，以及礦化樣式（深淺、上下、左右、內(nèi)外等礦化樣式）在三維空間中的變化規(guī)律及三維空間結(jié)構(gòu)的精細(xì)刻畫(huà)。按照勘查區(qū)找礦預(yù)測(cè)理論與方法體系的學(xué)術(shù)思想，系統(tǒng)構(gòu)建了中國(guó)砂巖型鈾礦床、海相火山巖型銅鉛鋅礦床等25種主要礦床類型的找礦預(yù)測(cè)地質(zhì)模型，為勘查區(qū)找礦預(yù)測(cè)提供理論指導(dǎo)。

圖1 斑巖銅礦找礦預(yù)測(cè)地質(zhì)模型（葉天竺等，2014，2017）Fig. 1 Geological model of prospecting prediction for porphyry copper deposits（Ye et al.，2014，2017）

1.2 勘查區(qū)找礦預(yù)測(cè)技術(shù)流程

勘查區(qū)找礦預(yù)測(cè)的方法技術(shù)流程及基本方法，是在全面收集勘查區(qū)地質(zhì)、構(gòu)造和礦產(chǎn)特征資料的基礎(chǔ)上開(kāi)展預(yù)研究，確定主攻礦床類型，明確找礦思路。通過(guò)典型礦床研究和成礦地質(zhì)體研究指明找礦方向；通過(guò)成礦構(gòu)造和成礦結(jié)構(gòu)面研究預(yù)測(cè)推斷礦體位置；通過(guò)成礦作用特征研究，如礦化樣式、礦物組合、圍巖蝕變、礦化分帶、成礦流體等特征，確定成礦作用特征標(biāo)志，總結(jié)關(guān)鍵控礦地質(zhì)要素及預(yù)測(cè)標(biāo)志，提供礦體預(yù)測(cè)依據(jù)。在上述研究成果基礎(chǔ)上，構(gòu)建找礦預(yù)測(cè)地質(zhì)模型。在找礦預(yù)測(cè)地質(zhì)模型指導(dǎo)下，針對(duì)成礦地質(zhì)體、成礦結(jié)構(gòu)面和成礦作用特征標(biāo)志開(kāi)展大比例尺專項(xiàng)地質(zhì)填圖、物化探探測(cè)、專題研究及綜合預(yù)測(cè)（包括計(jì)算機(jī)及GIS的應(yīng)用），實(shí)現(xiàn)深部礦體精確定位，并部署探礦工程進(jìn)行靶區(qū)驗(yàn)證。

2 四川會(huì)理莧槽箐銅礦找礦預(yù)測(cè)研究

2.1 礦床（田）地質(zhì)特征

四川會(huì)理莧槽箐銅礦位于四川省拉拉銅礦田內(nèi)。拉拉銅礦（田）地處四川省涼山州會(huì)理縣黎溪區(qū)綠水鄉(xiāng)，大地構(gòu)造位置上處于揚(yáng)子板塊西緣南北向延伸的川滇被動(dòng)大陸邊緣裂谷系的中段（圖2a）。是中國(guó)西南重要的大型銅礦，同時(shí)也是四川省最大銅礦生產(chǎn)基地。幾十年來(lái)，經(jīng)勘查開(kāi)發(fā)的主要礦床（點(diǎn)）10余個(gè)，其中大型礦床2個(gè)（落凼銅礦、紅泥坡銅礦）、中型礦床2個(gè)（石龍鐵銅礦、老羊汗灘溝銅礦），其余為小型礦床和礦點(diǎn)，累計(jì)探明銅資源量超過(guò)2×106t。莧槽箐銅礦是區(qū)內(nèi)新發(fā)現(xiàn)的大型銅礦床，尚未開(kāi)發(fā)。

圖2 拉拉地區(qū)大地構(gòu)造位置及礦田地質(zhì)簡(jiǎn)圖Fig. 2 Geotectonic position and ore field geological sketch map of the Lala area(a) Geotectonic position (modified from Zhou et al., 2014); (b) Ore field geological sketch map (modified from Chen et al., 2021)

拉拉銅礦田賦礦地層為早元古代河口群，河口群地層為大陸邊緣裂谷環(huán)境下沉積的海相火山-沉積巖系，按其噴發(fā)特點(diǎn)可分為三個(gè)構(gòu)造旋回，分別是大營(yíng)山組、落凼組和長(zhǎng)沖組，一些學(xué)者的年代學(xué)工作顯示河口群地層為早元古代（～1700 Ma）噴發(fā)沉積（Greentree and Li，2008；Zhao et al.，2010；Chen et al.，2013；Zhu et al.，2018）。區(qū)域上還分布大量的輝長(zhǎng)巖，其與銅礦化空間上密切相依。礦體呈層狀、似層狀、脈狀產(chǎn)出，具有層控和斷控特征，礦床的金屬礦物以磁鐵礦、黃鐵礦和黃銅礦為主，黃銅礦是主要的含銅礦物。除Fe、Cu礦化外，還伴生有Au、Mo、Co、REE等礦化。

拉拉礦田的研究工作始于20世紀(jì)90年代初，學(xué)者從礦床地質(zhì)、礦床地球化學(xué)、成巖成礦時(shí)代、成礦流體、成礦物質(zhì)來(lái)源等方面對(duì)拉拉礦田開(kāi)展了大量研究，積累了較為豐富的資料（陳根文等，1992；申屠保涌，1997；金明霞和沈蘇，1998；陳根文和夏斌，2001；黃崇軻等，2001；李澤琴等，2003；Greentree and Li，2008；周 家 云 等，2008；Zhao et al.，2010，2012，2013；Zhao and Zhou，2011；Chen and Zhou，2012； Zhu and Sun，2013；方維萱，2014；Chen et al.，2019；Zhu et al.，2018；孫 君一等，2019；陳輝等，2021）。該礦床研究早期，多數(shù)學(xué)者根據(jù)其賦存于河口群落凼組海相火山巖中，礦體呈層狀、似層狀產(chǎn)出，礦石主要為塊狀、條帶狀構(gòu)造的特征，結(jié)合部分硫鉛同位素?cái)?shù)據(jù)顯示成礦物質(zhì)來(lái)自于河口群地層，認(rèn)為拉拉銅礦屬VMS（火山塊狀硫化物型礦床成礦）成因（陳根文等，1991，1992；陳根文和夏斌，2001；黃崇軻等，2001）。在此基礎(chǔ)上，可能存在元古宙末發(fā)生的晉寧運(yùn)動(dòng)和輝綠巖的侵位，促使成礦元素再次活化富集（周家云等，2008，2009）。2000年以來(lái)，隨著鐵氧化物銅金（鈾、稀土）型（IOCG）礦床成因研究的興起，一些學(xué)者通過(guò)拉拉銅礦發(fā)育很強(qiáng)的鈉長(zhǎng)石化，出現(xiàn)大量的貧Ti磁鐵礦，并富集Co、Au、P、F、REE等證據(jù)提出拉拉礦床屬于IOCG礦床，此后，拉拉銅礦床可能的IOCG屬性陸續(xù)得到關(guān)注。據(jù)此，提出拉拉銅礦具有典型IOCG礦床特征（Chen and Zhou，2012），成礦地質(zhì)背景為板內(nèi)裂谷拉張環(huán)境（Chen and Zhou，2012），C-H-O-S同位素?cái)?shù)據(jù)顯示其成礦流體為巖漿熱液來(lái)源，部分成礦物質(zhì)來(lái)自地層（Zhao and Zhou，2011），發(fā)育有大面積的鈉、鈉-鈣及鉀化蝕變特征（朱志敏等，2009）。成礦時(shí)代為多期多階段，主要集中在新元古代（李澤琴等，2003；Greentree，2007；Chen and Zhou，2012；Zhu and Sun，2013；Zhu et al.，2018；Chen et al.，2019；陳偉等，2019）。

基于詳細(xì)的野外地質(zhì)觀察及成巖成礦年齡等分析測(cè)試結(jié)果，認(rèn)為礦床形成經(jīng)歷了三期地質(zhì)事件，VMS成礦事件（1.67～1.6 Ga）、變形事件（1.1～0.9 Ga）、熱液疊加成礦事件（0.84～0.8 Ga），礦床成因?yàn)榛鹕絿娏鞒练e-熱液疊加型銅礦床（陳輝等，2021）。自1.85 Ga開(kāi)始，伴隨著哥倫比亞超大陸（Columbia）的裂解，揚(yáng)子地臺(tái)產(chǎn)生最初拉伸（耿元生等，2019）。古元古代末（～1.75 Ga），揚(yáng)子地臺(tái)西南緣巖石圈拉張減薄，形成地塹式斷裂，最終形成板內(nèi)裂谷盆地，并被海水充填，隨后至～1.6 Ga（Zhu et al.，2018），發(fā)生了三次大規(guī)模的玄武-安山質(zhì)火山噴溢，分別形成河口群大營(yíng)山組、落凼組和長(zhǎng)沖組的火山-沉積旋回，并在火山噴發(fā)間歇期，發(fā)育泥質(zhì)、粉砂質(zhì)等陸源碎屑沉積及碳酸鹽沉積。大規(guī)?；鹕降膰娨?，從幔源帶來(lái)大量的金屬成礦物質(zhì)，由火山巖漿提供的熱使海水在火山巖中產(chǎn)生對(duì)流循環(huán)，并萃取其中成礦物質(zhì)，形成含礦熱液。在～1.67 Ga至～1.6 Ga時(shí)，富含金屬的熱液，沿噴溢口噴出海底，與海水或陸緣碎屑沉積物相互作用而沉淀成礦。1.1～0.9 Ga，揚(yáng)子板塊與華夏板塊間發(fā)生四堡造山運(yùn)動(dòng)，致使河口群發(fā)生了區(qū)域變質(zhì)作用，河口群礦源巖以及早期形成的VMS型礦體發(fā)生同步褶曲，并于轉(zhuǎn)折端處產(chǎn)生破碎，為熱液疊加期成礦創(chuàng)造容礦空間。但根據(jù)野外觀察，脈狀礦體均切穿片理化方向，這種現(xiàn)象表明區(qū)域變質(zhì)作用僅發(fā)生變形，而并未產(chǎn)生疊加富集，所以脈狀礦體成礦應(yīng)發(fā)生于變質(zhì)變形期后。0.84～0.8 Ga，伴隨著羅迪尼亞超大陸（Rodinia）的裂解，地幔柱上涌，幔源流體（巖漿水）萃取河口群中成礦物質(zhì)或者活化早期礦體中硫化物，形成含礦熱液，在變形期形成的有利部位再度富集，形成脈狀礦體。

2.2 找礦預(yù)測(cè)地質(zhì)模型構(gòu)建

此次工作以勘查區(qū)找礦預(yù)測(cè)理論與方法體系為指導(dǎo)，厘定了拉拉銅礦的成礦地質(zhì)體、成礦構(gòu)造和成礦結(jié)構(gòu)面，總結(jié)了成礦作用特征標(biāo)志，并建立了找礦預(yù)測(cè)地質(zhì)模型（圖3）。

圖3 拉拉銅礦找礦預(yù)測(cè)地質(zhì)模型Fig. 3 Prospecting prediction model of the Lala copper deposit

VMS成礦事件的成礦地質(zhì)體為古元古代海底火山噴發(fā)（溢）的基性—中性火山巖，其提供了成礦物質(zhì)和海水對(duì)流的熱能。年代學(xué)研究顯示落凼組賦礦火山巖的形成年齡為～1.68 Ga，而塊狀礦體形成年齡為～1.67 Ga，成礦稍晚于成巖。在空間上，經(jīng)原巖恢復(fù)發(fā)現(xiàn)，礦體常與火山巖相伴，或賦存于火山巖中，或賦存于火山巖與沉積巖接觸帶附近的沉積巖中。而脈狀礦體形成時(shí)間為841.1 Ma（輝鉬礦Re-Os）和794.8 Ma（黃銅礦Re-Os），伴隨羅迪尼亞超大陸（Rodinia）在850～700 Ma的裂解，該區(qū)所在康滇地區(qū)處于大陸裂谷環(huán)境，位于裂谷下方的超級(jí)地幔柱上涌，在康滇地區(qū)形成了大量842～795 Ma超基性、基性到酸性的巖體。因此，推測(cè)拉拉地區(qū)深部可能存在該期的隱伏巖體，其可能是熱液疊加期的成礦地質(zhì)體，為礦化進(jìn)一步加富提供流體和熱能。

從成礦構(gòu)造和成礦結(jié)構(gòu)面上看，VMS期最主要的為一套原生成礦結(jié)構(gòu)面，礦體均產(chǎn)于基（中）性火山巖（已變質(zhì)為鈉長(zhǎng)巖類）與沉積巖（已變質(zhì)為各類片巖）的界面處，而這套火山巖為裂谷環(huán)境下的裂隙式噴發(fā)的產(chǎn)物，噴發(fā)產(chǎn)狀受控于南北向的拉張環(huán)境。此外，在落凼銅礦床野外考察時(shí)，見(jiàn)火山通道相產(chǎn)物，火山角礫巖和坍塌角礫巖，指示其可能是噴溢口，也是一種原生成礦結(jié)構(gòu)面。東西向F1斷裂作為寶臺(tái)廠-九龍深大斷裂的西延部分，控制同期含礦巖體的分布和礦體的延展與富集，并且是輝長(zhǎng)巖侵位的通道，表明其為同生斷裂。熱液疊加期主要為次生成礦結(jié)構(gòu)面，主要為褶皺、斷裂和裂隙，區(qū)內(nèi)構(gòu)造主要有兩期，近東西向和近南北向。東西向構(gòu)造受早中元古代造山運(yùn)動(dòng)（會(huì)理運(yùn)動(dòng)）影響，主壓應(yīng)力方向?yàn)槟媳毕?，形成了軸向近東西的河口背斜和紅泥坡向斜，其控制了基底地層和礦體的整體展布方向；南北向構(gòu)造受到新元古代揚(yáng)子板塊和華夏板塊拼貼作用的影響，東西向?yàn)橹鲏簯?yīng)力，形成了一系列近南北向褶皺構(gòu)造疊加于早期東西向褶皺構(gòu)造之上，明顯控制了礦體的富集改造，因此，疊加期主要的成礦結(jié)構(gòu)面為復(fù)合褶皺的核部。

成礦作用特征標(biāo)志研究顯示，礦體主要呈層狀、似層狀和透鏡狀，產(chǎn)狀與地層層理一致，顯示典型的層控特征；容礦巖石為石英鈉長(zhǎng)巖、黑云石英片巖、白云石英片巖及大理巖等；礦石類型有紋層狀、塊狀、角礫狀和脈狀礦石；礦石礦物主要為黃銅礦、黃鐵礦和磁鐵礦，次為輝鉬礦和赤鐵礦等，偶見(jiàn)自然金、少量閃鋅礦、磁黃鐵礦和斑銅礦；脈石礦物主要為石英、方解石、黑云母、白云母和綠泥石等；礦石結(jié)構(gòu)主要為自形—半自形粒狀結(jié)構(gòu)、他形粒狀結(jié)構(gòu)、交代結(jié)構(gòu)、包含結(jié)構(gòu)和壓碎結(jié)構(gòu)，偶見(jiàn)固溶體分離結(jié)構(gòu)和篩狀結(jié)構(gòu)；礦石構(gòu)造主要為紋層狀構(gòu)造、塊狀構(gòu)造、角礫狀構(gòu)造和脈狀構(gòu)造。電子探針Co、Ni數(shù)據(jù)顯示，無(wú)論VMS期還是熱液疊加期形成的黃鐵礦，Co含量都較高，顯示富Co特征，同時(shí)Ni含量也較高。VMS期形成的黃鐵礦Co/Ni比值為0.20～994，均值為119.13，具海底火山噴流-沉積型黃鐵礦特征；熱液疊加期黃鐵礦中Ni含量也較高，Co/Ni比平均值為2.03，具熱液成因黃鐵礦特征。VMS期形成的紋層狀和塊狀礦體蝕變較弱，以硅化、綠泥石化和碳酸鹽化為主；熱液疊加期主要發(fā)育碳酸鹽化、硅化、鈉長(zhǎng)石化、黑云母化、螢石化和電氣石化等。氫氧同位素顯示，VMS期成礦流體為巖漿水和海水，熱液疊加期成礦流體主要為巖漿水，后期有大氣降水混入；硫同位素顯示，VMS期硫來(lái)自于海水淋濾火山巖和海水硫酸鹽熱化學(xué)還原，熱液疊加期硫來(lái)自于地幔和地層硫；Pb同位素表明成礦物質(zhì)來(lái)自于富U、Th的河口群；黃鐵礦87Sr/86Sr初始值表明VMS期成礦物質(zhì)來(lái)源于河口群火山巖；黃銅礦87Sr/86Sr初始值表明：熱液疊加期成礦物質(zhì)來(lái)源于河口群地層。

2.3 找礦預(yù)測(cè)研究、靶區(qū)圈定及驗(yàn)證

經(jīng)過(guò)幾十年的勘查，拉拉銅礦田的露頭礦基本已評(píng)價(jià)完畢，廣泛出露的新生代地層覆蓋區(qū)以深部成為找礦重點(diǎn)和難點(diǎn)，其是否有礦、規(guī)模如何是亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題。根據(jù)找礦預(yù)測(cè)模型研究成果，認(rèn)為拉拉銅礦主礦體主要分布于河口群落凼組上段和長(zhǎng)沖組上段層位中，具典型的層控特征，變質(zhì)火山巖和變質(zhì)沉積巖界面是重要的賦礦界面，因此，區(qū)域河口群地層及其中基性火山巖的識(shí)別對(duì)于拉拉銅礦深部找礦及明確該區(qū)的找礦方向意義重大。

（1）成礦地質(zhì)體預(yù)測(cè)及圈定。通過(guò)對(duì)該區(qū)布格重力異常研究，推斷河口群在紅泥坡以南至黎洪一帶連續(xù)分布。邱林等（2016）通過(guò)對(duì)各出露地層巖石的磁性測(cè)量，發(fā)現(xiàn)河口群基性火山巖具高磁特征。1∶50000航磁資料顯示該區(qū)南部仍有大面積高磁異常，推測(cè)河口群基性火山巖在南部覆蓋區(qū)下有穩(wěn)定延伸（圖4）。部署的近南北向的AMT剖面測(cè)量發(fā)現(xiàn)的中高低阻梯度帶表明基性—中性火山巖與沉積巖界面有較為連續(xù)的延伸。結(jié)合地質(zhì)填圖在南部黎洪-姜驛一帶已發(fā)現(xiàn)河口群火山沉積巖露頭，進(jìn)一步顯示河口群火山沉積巖具有穩(wěn)定向南延伸的趨勢(shì)。

圖4 拉拉地區(qū)局部航磁ΔT平面圖（據(jù)陳輝等，2021）Fig. 4 Local aeromagnetic ΔT plan map of the Lala area (Chen et al.，2021)

（2）成礦結(jié)構(gòu)面的探測(cè)。AMT探測(cè)剖面顯示分布于紅泥坡向斜核部位于拉拉-黎洪一帶，以往勘查工程大都分布于其北翼，如已發(fā)現(xiàn)紅泥坡大型銅礦床，而其南翼覆蓋層之下同樣具有廣闊的找礦前景，在南部部署了兩條近東西向AMT剖面AMT-16-08和AMT-19-1較好地反映了成礦結(jié)構(gòu)面的形態(tài)與深度（陳輝等，2021），為鉆探工程部署提供了依據(jù)。

（3）鉆探驗(yàn)證。在上述成果基礎(chǔ)上，相繼部署了ZK-1801、ZK-1401、ZK3 三個(gè)驗(yàn)證鉆孔，在深部成功發(fā)現(xiàn)厚大礦體即莧槽箐銅礦，隨后實(shí)施的ZK4對(duì)遠(yuǎn)景進(jìn)一步控制。經(jīng)資源量估算，新增潛在資源銅金屬量達(dá)5.6×105t，平均品位0.7%，實(shí)現(xiàn)了找礦重要突破，預(yù)示區(qū)域覆蓋層之下巨大的找礦空間（圖5）。

圖5 紅泥坡南部外圍銅礦縱剖面圖Fig. 5 Longitudinal profile of the southern Hongnipo copper deposit

3 瑪爾坎蘇富錳礦帶找礦預(yù)測(cè)研究

3.1 礦床（田）地質(zhì)特征

新疆西昆侖瑪爾坎蘇地區(qū)探明的大型優(yōu)質(zhì)富碳酸錳礦帶是中國(guó)近年錳礦勘查的重大突破?，敔柨蔡K富錳礦帶處于西昆侖造山帶與塔里木陸塊的結(jié)合部位（圖6a），東西延伸近60 km，賦礦層位穩(wěn)定，礦石品位富（Mn＞35%）、質(zhì)量?jī)?yōu)（低Fe、低P），主要包括西段的奧爾托喀訥什錳礦、東段的穆呼-瑪爾坎土錳礦（張幫祿等，2018；董志國(guó)等，2020b）及若干錳礦化點(diǎn)（圖6b），已探明300 m以淺的碳酸錳礦石儲(chǔ)量超過(guò)5×107t，遠(yuǎn)景資源量可達(dá)億噸級(jí)，有望成為中國(guó)新的錳礦資源基地（高永寶等，2016，2018）。

圖6 西昆侖瑪爾坎蘇大型碳酸錳礦帶大地構(gòu)造簡(jiǎn)圖和地質(zhì)圖Fig. 6 Tectonic sketch and geological map of the giant Malkansu manganese carbonate zone, northwestern portion of the West Kunlun Orogenic Belt (a modified from Qin et al., 2014; b modified from Zhang et al., 2020)(a)Tectonic sketch; (b) Geological map

在奧爾托喀訥什錳礦區(qū)，石炭系—二疊系地層序列展示發(fā)育完好的東西走向背斜構(gòu)造（圖7；A-A’剖面）。一條近東西走向的斷裂（F1）縱貫礦區(qū)，為區(qū)域瑪爾坎蘇斷裂的西延部分。受該斷裂影響，礦體形態(tài)及產(chǎn)狀發(fā)生變化，呈微弧形彎曲，局部地段淺部礦體產(chǎn)狀發(fā)生倒轉(zhuǎn)。上石炭統(tǒng)喀拉阿特河組（C2k）是主要含錳巖系，其自下而上可劃分為三個(gè)巖性段：第一巖性段（C2k1）為含火山角礫灰?guī)r夾薄層微晶灰?guī)r，厚度200～500 m；第二巖性段（C2k2）為砂屑灰?guī)r夾薄層細(xì)砂巖，厚度30～60 m；第三巖性段（C2k3）為含碳泥灰?guī)r夾薄層炭質(zhì)泥巖，厚度30～150 m，一般發(fā)育1～2層菱錳礦。錳礦層嚴(yán)格受含錳巖系第三巖性段高有機(jī)質(zhì)含量的泥灰?guī)r層位控制，為層狀碳酸錳礦體，產(chǎn)狀與地層基本一致，總體近東西走向（90°～100°），傾向350°～12°，傾角較陡（65°～80°）。

圖7 奧爾托喀訥什錳礦床地質(zhì)圖（A-A' 剖面顯示礦區(qū)背斜構(gòu)造）（據(jù)張幫祿等，2018修改）Fig. 7 Geological map of the Ortokarnash manganese carbonate ore deposit, and the profile A-A' shows the anticline of the mining area(modified from Zhang et al., 2018)

奧爾托喀訥什錳礦區(qū)共發(fā)育兩層礦（Ⅰ號(hào)礦體和Ⅱ號(hào)礦體），均位于背斜北翼，兩條礦體間距20～40 m不等。其中，Ⅰ號(hào)礦體為礦區(qū)主礦體，總長(zhǎng)度達(dá)5200 m，向東延出礦區(qū)，最大延深442 m，平均延深280 m。礦體厚度變化較大，地表出露最大厚度約6 m，單工程控制礦體真厚度介于0.36～22.32 m，平均為4.14 m。錳礦體單工程礦體品位為10.1%～50.2%，平均品位37.8%。礦體兩側(cè)圍巖發(fā)育明顯滑脫碎裂泥，且沿滑脫裂隙面發(fā)育方解石-薔薇輝石脈，脈寬10～50 cm；薔薇輝石呈鮮粉紅色，為后期熱液交代充填的產(chǎn)物。

在成礦帶東部的穆呼-瑪爾坎土錳礦區(qū)，含錳巖系與奧爾托喀訥什錳礦區(qū)一致。礦區(qū)共發(fā)育4層礦體，以Ⅰ號(hào)和Ⅱ號(hào)礦體為主（圖8）。礦層整體產(chǎn)狀與圍巖一致，形態(tài)比較復(fù)雜，呈似層狀、透鏡狀、團(tuán)塊狀、雞窩狀，厚度不穩(wěn)定，存在尖滅—再現(xiàn)和局部膨大、窄小等現(xiàn)象。與奧爾托喀訥什略有不同，該礦區(qū)礦體內(nèi)方解石脈和石英脈較發(fā)育，呈透鏡狀、團(tuán)塊狀、細(xì)脈條帶狀和不規(guī)則網(wǎng)脈狀，厚度從幾厘米到幾十厘米不等，但近礦圍巖頂?shù)装逯袩o(wú)方解石和石英脈發(fā)育。Ⅰ號(hào)礦體斷續(xù)出露長(zhǎng)約2166 m，厚1.34～14.34 m，Mn平均品位29.64%。Ⅱ號(hào)礦體斷續(xù)出露，長(zhǎng)度約1290 m，厚1.11～9.12 m，Mn平均品位24.20%。

圖8 穆呼-瑪爾坎土錳礦床地質(zhì)圖（據(jù)董志國(guó)等，2020a修改）Fig. 8 Geological map of the Muhu-Maerkantu manganese carbonate ore deposit (modified from Dong et al., 2020a)

3.2 找礦預(yù)測(cè)地質(zhì)模型構(gòu)建

以勘查區(qū)找礦預(yù)測(cè)理論與方法體系為指導(dǎo)，厘定了瑪爾坎蘇地區(qū)錳礦成礦地質(zhì)體、成礦構(gòu)造和成礦結(jié)構(gòu)面，總結(jié)了成礦作用特征標(biāo)志，最終建立了找礦預(yù)測(cè)地質(zhì)模型（圖9）。

（1）成礦地質(zhì)體。按照成礦地質(zhì)體的定義，上石炭統(tǒng)喀拉阿特河組（C2k）第二、三巖性段炭泥質(zhì)灰?guī)r為錳礦床的賦礦地層，與錳礦體（床）空間上密切相依，并與菱錳礦的形成密切相關(guān)，是該區(qū)錳礦的成礦地質(zhì)體，也是勘查區(qū)找礦的目標(biāo)地質(zhì)體?？辈閰^(qū)錳礦找礦需要解決的首要問(wèn)題是通過(guò)專項(xiàng)地質(zhì)填圖、巖相古地理研究及其他物化探等方法，查明上石炭統(tǒng)喀拉阿特河組（C2k）第二、三巖性段的空間展布。

（2）成礦結(jié)構(gòu)面?，敔柨蔡K錳礦帶形成于晚石炭世—中二疊世拉張活動(dòng)形成的瑪爾坎蘇沉積盆地，錳礦體主要受控于斷陷盆地內(nèi)陸棚相、盆地邊緣相碳酸鹽巖沉積建造。錳礦成礦結(jié)構(gòu)面主要為含碳泥質(zhì)灰?guī)r原生巖相帶界面，該界面同時(shí)是控制錳富集的氧化還原界面。同時(shí)，由于成礦帶位于塔里木陸塊與西昆侖弧盆系結(jié)合部位，后期構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈，礦帶遭受擠壓整體發(fā)生推覆，形成一系列逆沖推覆構(gòu)造，含錳地層局部出露地表，礦體與頂、底板含炭灰?guī)r接觸帶多發(fā)生滑脫、碎裂，形成形態(tài)復(fù)

雜的拖曳褶皺，走向上存在增厚、減薄、尖滅等變化特征。成礦期后構(gòu)造破壞使對(duì)成礦結(jié)構(gòu)面的厘定變得更加復(fù)雜。特別是穆呼-瑪爾坎土礦區(qū)后期構(gòu)造極其發(fā)育，主要表現(xiàn)為復(fù)雜的褶皺和斷層，尤其在上石炭統(tǒng)含礦地層中，晚石炭世含錳巖系不同巖性段的地層重復(fù)出現(xiàn)，由兩層碳酸錳礦層組成的瑪爾坎蘇含錳巖系，在穆呼礦區(qū)表現(xiàn)為四層碳酸錳礦層。

（3）成礦作用特征標(biāo)志?，敔柨蔡K錳礦帶錳礦石類型比較單一，95%以上為菱錳礦礦石，局部地段偶見(jiàn)石英-菱錳礦、方解石-菱錳礦、褐錳礦-菱錳礦和硫錳礦-菱錳礦等礦石類型。脈石礦物組成單一，多為細(xì)脈狀石英、方解石和黏土礦物。錳礦可劃分為三個(gè)成礦期次，即（熱水）沉積-成巖期、熱液期和表生氧化期。其中，熱液改造作用表現(xiàn)在礦體與圍巖接觸部位由于層間滑脫而發(fā)育的方解石-薔薇輝石脈，礦物學(xué)上表現(xiàn)為近脈礦石發(fā)育的少量褐錳礦及脈體中發(fā)育的錳方解石，說(shuō)明礦體受到后期熱液活動(dòng)的影響。同樣，表生氧化作用也僅表現(xiàn)在錳碳酸鹽礦物裂隙發(fā)育的少量纖維狀軟錳礦及水錳礦，并未見(jiàn)到大規(guī)模的氧化帶，礦床整體保存原生沉積-成巖-成礦的狀態(tài)。礦石結(jié)構(gòu)主要為粒狀結(jié)構(gòu)、泥晶—微晶結(jié)構(gòu)，偶見(jiàn)有球粒（鮞粒）結(jié)構(gòu)，整體以微晶結(jié)構(gòu)為主。礦石構(gòu)造主要為致密塊狀構(gòu)造、塊狀構(gòu)造、細(xì)網(wǎng)脈狀構(gòu)造、團(tuán)塊狀構(gòu)造、土狀構(gòu)造和碎裂狀構(gòu)造。大部分礦石由于受構(gòu)造作用影響，礦石中裂隙密集分布并充填了方解石，致使巖石發(fā)生分割并碎裂巖化。

瑪爾坎蘇錳礦帶碳酸錳礦床形成于晚石炭世（320 Ma左右；Li et al.，2022）。在瑪爾坎蘇地區(qū)，早石炭世（350～326 Ma）弧后盆地發(fā)育初期，在伸展作用背景下形成早石炭世烏魯阿特組（C1w）厚層基性火山巖（圖9）。該套火山巖地層發(fā)育大量VMS型Cu（Au）礦床，如阿克塔什Cu-Au礦和薩洛依Cu礦（張晗，2009；慕生祿，2016）。海底火山（熱液）活動(dòng)在帶來(lái)Fe、Cu、Ni等金屬元素的同時(shí)，還可能攜帶大量金屬M(fèi)n元素。但跟Fe、Cu等金屬元素具有的親硫?qū)傩圆煌?，Mn元素難以沉淀形成硫化物相（Van Cappellen and Wang，1996；Maynard，2010）。這樣就會(huì)導(dǎo)致火山（熱液）體系中Mn與其他親硫元素，如Fe、Cu、Ni等發(fā)生分離（Maynard，2010），故而被釋放到海水中的熱液應(yīng)該具有虧損Fe、Cu、Ni等親硫元素而富集Mn金屬的組分特征（圖9）。這與美國(guó)加利福尼亞地區(qū)晚侏羅世—早白堊世地層中發(fā)育的富Mn硅質(zhì)巖的形成過(guò)程較為類似（Crerar et al.，1982），即大洋中脊或弧后盆地發(fā)育的熱液系統(tǒng)可將Fe、Cu等親硫元素優(yōu)先富集在海底火山巖中，從而形成獨(dú)富Mn氧化物的沉積物。瑪爾坎蘇晚古生代弧后盆地（次級(jí)裂陷盆地）可能為氧化-還原分層的水體，故而溶解Mn2+可在盆地底部還原水體中大量積累。在晚石炭世早期，大規(guī)模火山活動(dòng)趨于沉寂，瑪爾坎蘇盆地亦進(jìn)入穩(wěn)定沉寂階段。由構(gòu)造作用或環(huán)境氣候變化而引起的區(qū)域海侵過(guò)程，將盆地底部還原水體中儲(chǔ)藏的溶解Mn2+帶至淺層氧化水體，并在Mn2+-MnO2化變線與海底接觸的部位以錳氧化物的形式發(fā)生沉淀，從而形成原始富Mn氧化物的沉積物（圖9）。這些富Mn沉積物隨后在成巖過(guò)程中，在微生物媒介作用下，與一同埋藏的有機(jī)物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，并最終形成碳酸錳礦床而得以保存（Zhang et al.，2020）。地球化學(xué)研究表明含錳巖系富 集Cu、Pb、Zn、Ni、Co、Mo、As、Sr、Ba、Zr、Ga、Ag等具有熱水沉積特征的元素，稀土元素表現(xiàn)為明顯的Ce 正異常（陳登輝等，2019）。菱錳礦δ13CPDB為-16.60‰～-1.95‰，δ18OPDB為-11.51‰～-4.48‰，菱錳礦87Sr/86Sr值介于0.70764～0.70790，平均值為0.70781（陳登輝等，2022）。此外，含錳巖系的另一個(gè)顯著特征是炭質(zhì)含量明顯偏高。在上述研究成果基礎(chǔ)上，建立了瑪爾坎蘇地區(qū)錳礦成礦與找礦預(yù)測(cè)地質(zhì)模型（圖9）。

圖9 海底熱液過(guò)程與瑪爾坎蘇地區(qū)錳礦沉積模型（據(jù)Zhang et al.，2020修改）Fig. 9 Qualitative model of submarine hydrothermal processes and deposition of the manganese ore deposit in the Malkansu district (modified from Zhang et al, 2020)

3.3 找礦預(yù)測(cè)研究、靶區(qū)圈定及驗(yàn)證

（1）成礦地質(zhì)體巖相古地理環(huán)境。鑒于上石炭統(tǒng)喀拉阿特河組（C2k）炭泥質(zhì)灰?guī)r為錳礦床的成礦地質(zhì)體，成礦地質(zhì)體巖相古地理環(huán)境研究對(duì)指導(dǎo)找礦意義重大。已有的研究表明，瑪爾坎蘇地區(qū)石炭系至二疊系火山巖-碳酸鹽巖-碎屑巖地層代表晚古生代與古特提斯洋北向俯沖作用有關(guān)的弧后盆地沉積序列（高永寶等，2016；張幫祿等，2018；張連昌等，2020；Zhang et al., 2020）。該弧后盆地發(fā)育近東西向展布的碳酸鹽臺(tái)地；同時(shí)沿著臺(tái)地邊緣發(fā)育一些小型沉降盆地（圖10）。碳酸錳成礦作用主要發(fā)生在這些小型沉降盆地中心（高永寶等，2016；張幫祿等，2018）。成礦地質(zhì)體炭泥灰?guī)r在區(qū)域上出現(xiàn)兩個(gè)明顯的沉積中心，即奧爾托喀訥什和穆呼-瑪爾坎土。對(duì)含錳巖系的沉積環(huán)境和沉積相研究表明，含錳巖系為海水較淺的碎屑濱岸相和淺海陸棚相沉積，礦體頂?shù)装逄幱诤Ｋ鄬?duì)較淺的氧化—弱還原環(huán)境，菱錳礦則形成于海水相對(duì)較深的淺海陸棚沉積洼地（陳登輝等，2019，2022）。沉積相具有臺(tái)地相—斜坡相—臺(tái)盆相—局限臺(tái)地瀉湖亞相變化的特征（金川等，2021）。根據(jù)上石炭統(tǒng)喀拉阿特河組（C2k）地層剖面厚度而編繪的地層等值線圖（圖11）顯示，整體上該時(shí)期地層厚度具有中間厚、東西兩端薄的特征?，敔柨蔡K錳礦帶中部瓊喀訥什溝和博托彥一帶，巖性以大厚層塊狀細(xì)晶灰?guī)r、粉晶灰?guī)r為主，屬典型淺海碳酸鹽臺(tái)地沉積。而向東至穆呼-瑪爾坎土礦區(qū)（地層厚442 m），向西至奧爾托喀訥什礦區(qū)（地層厚463 m），地層厚度相對(duì)變??；且?guī)r性也以薄層泥灰?guī)r、含碳泥灰?guī)r為主，反映深水臺(tái)盆相沉積環(huán)境。

圖10 瑪爾坎蘇錳礦帶晚石炭世地層沉積相恢復(fù)剖面圖（Zhang et al., 2020）Fig. 10 Recovered profile of the late Carboniferous sedimentary facies in the Malkansu manganese zone (Zhang et al., 2020)

圖11 瑪爾坎蘇錳礦帶上石炭統(tǒng)喀拉阿特河組(C2k)地層剖面分布及地層厚度等值線圖Fig. 11 Distribution map for the sections of the upper Carboniferous Kalaatehe Formation, also showing the isolines for the thickness of the strata

（2）綜合找礦模型及靶區(qū)驗(yàn)證。2017—2020年，在瑪爾坎蘇整裝勘查區(qū)部署開(kāi)展了綜合研究、錳礦重點(diǎn)找礦區(qū)1∶50000礦產(chǎn)地質(zhì)專項(xiàng)填圖、找礦預(yù)測(cè)和礦產(chǎn)綜合檢查（主要工作手段為大比例尺地質(zhì)、物探、化探測(cè)量及工程驗(yàn)證）。在錳礦調(diào)查評(píng)價(jià)及沉積相研究基礎(chǔ)上，2019年和2020年優(yōu)選穆呼-瑪爾坎土已有礦業(yè)權(quán)外圍的礦業(yè)權(quán)空白區(qū)作為重點(diǎn)勘查區(qū)，通過(guò)總結(jié)礦集區(qū)成礦規(guī)律和控礦條件及構(gòu)建找礦預(yù)測(cè)地質(zhì)模型，采用大比例尺地、物、化等手段開(kāi)展礦產(chǎn)檢查及找礦預(yù)測(cè)，在二疊系覆蓋區(qū)的深部?jī)?yōu)選找礦靶位開(kāi)展鉆探驗(yàn)證，初步查明礦體的形態(tài)、規(guī)模、產(chǎn)狀、厚度和品位等特征，提交錳礦石推斷資源量及潛在礦產(chǎn)資源。

瑪爾坎蘇地區(qū) 80 余件各類巖石、礦石的物性測(cè)定表明，錳礦石極化率為3.87%～12.96%，明顯高于其他巖石的 0.36%～3.69%。錳礦石密度為 2.76～3.56 g/cm3，多大于3 g/cm3，明顯高于其他巖石的 2.51～2.70 g/cm3。因此，重力及激電異?？蔀樯畈康V體定位的有效技術(shù)方法。通過(guò)1∶10000大比例尺專項(xiàng)地質(zhì)填圖和重力、磁法及激電剖面測(cè)量，結(jié)合找礦預(yù)測(cè)地質(zhì)模型，建立了勘查區(qū)找礦預(yù)測(cè)綜合模型（圖12），并對(duì)優(yōu)選的靶位開(kāi)展鉆探驗(yàn)證。

圖12 穆呼-瑪爾坎土一帶錳礦床找礦預(yù)測(cè)模型Fig. 12 Prospecting prediction model of the manganese deposits in the Muhu-Maerkantu area

2019年度在穆呼南部地區(qū)（礦業(yè)權(quán)空白區(qū)）實(shí)施ZK0208，見(jiàn)六層錳礦（化）體，單孔累計(jì)見(jiàn)礦厚度達(dá)8.68 m，其中，在764.9～770.33 m見(jiàn)Ⅰ1號(hào)礦體，視厚度5.43 m，控制斜深740 m，平均品位29.31%，最高達(dá)36.77%。2020年度實(shí)施 ZK0512，在孔深935.18～936.44 m見(jiàn)真厚度1.02 m Ⅰ1號(hào)錳礦體，錳品位18.09%～19.13%，平均品位18.72%，證明礦體向深部穩(wěn)定延伸，達(dá)到深部驗(yàn)證目的。在2019年成果基礎(chǔ)上，2020年新疆維吾爾自治區(qū)地勘基金跟進(jìn)，采用稀疏鉆孔進(jìn)行控制，初步查明各錳礦體為穆呼錳礦及瑪爾坎土錳礦向南部的延伸，主礦體呈層狀、似層狀產(chǎn)出，總體傾向南東，傾角43°～49°，區(qū)內(nèi)控制主礦體沿走向長(zhǎng)度＞1500 m，傾向上最大控制斜深1085 m，埋深494～1164 m，控礦標(biāo)高在2790～3420 m，礦體視厚度1.20～5.97 m，平均2.94 m，真厚度0.85～5.15 m，錳品位11.60%～39.93%。對(duì)Ⅰ1號(hào)主礦體進(jìn)行了資源量估算，共探獲錳礦石推斷資源量5.56×106t，達(dá)到中型礦床規(guī)模。

4 內(nèi)蒙古維拉斯托礦床找礦預(yù)測(cè)研究

4.1 礦床地質(zhì)特征

大興安嶺南段地處內(nèi)蒙古東南部（圖13），是古亞洲洋構(gòu)造成礦域、蒙古-鄂霍茨克洋構(gòu)造成礦域和古太平洋構(gòu)造成礦域的疊加區(qū)域，這種特殊的構(gòu)造位置使該成礦帶發(fā)生大規(guī)模的成礦作用，富含豐富的有色金屬礦產(chǎn)資源（Ouyang et al.，2015；江思宏等，2018）。近年來(lái)，在大興安嶺南段，先后發(fā)現(xiàn)了維拉斯托Sn-Li-Rb-Pb-Zn礦床，以及白音查干Sn-Pb-Zn-Ag多金屬礦，此外在白音諾爾Pb-Zn礦外圍、浩布高Sn-Fe礦床外圍等先后發(fā)現(xiàn)了新的找礦線索。大興安嶺南段地區(qū)的錫礦化可分為熱液脈型、斑巖型、云英巖型或矽卡巖型。不同類型的成礦作用取決于花崗巖巖漿的演化、侵位深度、圍巖、熔體和流體所流經(jīng)通道的構(gòu)造控制以及晚期巖漿活動(dòng)中流體和圍巖的相互作用等（Romer and Kroner，2016）。

圖13 內(nèi)蒙古黃崗梁-甘珠爾廟成礦帶錫礦分布圖（據(jù)Mi et al.，2020修改）Fig. 13 Locations of the tin polymetallic deposits in the Huanggangliang-Ganzhuermiao metallogenic belt (modified from Mi et al., 2020)

維拉斯托錫多金屬礦床是一個(gè)以錫為主，共伴生鋅、鎢、銅、鉬、銣、鈮、鉭和鋰的大型礦床（劉瑞麟等，2018）。該礦床的礦化空間上發(fā)育明顯的垂向分帶（“上脈下體”）和水平分帶（以花崗巖體為中心的高溫W-Sn-Mo礦化、中溫Cu-Zn礦化、外圍低溫Pb-Zn-Ag礦化）（周振華等，2019）。礦床中存在三種礦化類型：①深部蝕變花崗巖型礦體，以錫為主，伴生鋅-銣-鈮；②中部隱爆角礫巖型礦體，以鋰、錫為主，含銅、鋅；③淺部石英脈型錫-鎢-鋅-銅-鉬礦體，是礦床內(nèi)最具經(jīng)濟(jì)價(jià)值的礦體（劉瑞麟等，2018）。

關(guān)于維拉斯托礦床的成巖成礦時(shí)代，已做了較多分析測(cè)試，主要介于 138～126 Ma，與成礦相關(guān)的石英斑巖侵位年齡介于142～136 Ma，成礦年齡稍晚于成巖年齡（Liu et al.，2016；Wang et al.，2017；劉瑞麟等，2018；Gao et al.，2019；周振華等，2019）。由此認(rèn)為， Sn多金屬礦化與早白堊世中細(xì)粒石英斑巖的侵入密切相關(guān)。

流體包裹體研究表明，維拉斯托礦床主要發(fā)育氣液兩相、富CH4以及含CH4-CO2的包裹體，成礦流體具有中溫、低鹽度和低密度的特點(diǎn)；包裹體氣相 成 分 主 要 為CO2、CH4和H2O（權(quán) 鴻 雁 等，2017；Zhu et al.，2021）。氫氧同位素分析結(jié)果表明成礦流體具有巖漿水和大氣降水混合的特征（權(quán)鴻雁等，2017）。硫同位素具有深源特征，表明硫主要來(lái)自巖漿（Ouyang et al.，2014；董錫澤等，2019）。鉛同位素值表明鉛可能來(lái)自圍巖地層及深源巖漿（Ouyang et al.，2014）。地球化學(xué)資料及Sr-Nd-Hf同位素研究表明，成礦石英斑巖的巖漿源區(qū)來(lái)自于伸展背景下新生下地殼的部分熔融，石英斑巖的高分異結(jié)晶和巖漿-熱液相互作用促成了維拉斯托Sn多金屬礦床的形成（Wang et al.，2017）。成礦機(jī)制主要為降溫和成礦流體不混溶（梅微等，2015）。

4.2 找礦預(yù)測(cè)地質(zhì)模型構(gòu)建

此次工作以勘查區(qū)找礦預(yù)測(cè)理論與方法為指導(dǎo)，厘定了維拉斯托錫礦床的成礦地質(zhì)體、成礦構(gòu)造和成礦結(jié)構(gòu)面，總結(jié)了成礦作用特征標(biāo)志，最終建立了找礦預(yù)測(cè)地質(zhì)模型（圖14）。

成礦地質(zhì)體：結(jié)合盔甲山巖體研究，認(rèn)為維拉斯托成礦地質(zhì)體為二長(zhǎng)花崗巖（唐雷等，2017）逐漸演化形成的堿長(zhǎng)花崗巖，富Si、高Na，富含Rb、F等揮發(fā)分，為還原型高演化花崗巖。

成礦構(gòu)造與成礦結(jié)構(gòu)面：礦區(qū)主要發(fā)育北西向（助力可河斷裂）及北北東向的兩組斷裂。其中，北北東向斷裂是控礦構(gòu)造，北西向斷裂為主要導(dǎo)礦構(gòu)造。其成礦結(jié)構(gòu)面分為原生成礦結(jié)構(gòu)面和次生成礦結(jié)構(gòu)面。原生成礦結(jié)構(gòu)面為隱爆角礫巖筒和侵入巖頂部網(wǎng)脈狀裂隙，隱爆角礫巖發(fā)育于巖體頂部外接觸帶，呈陡傾簡(jiǎn)狀，與巖體過(guò)渡。

維拉斯托錫多金屬礦成礦作用特征標(biāo)志主要有：

礦區(qū)發(fā)育五類錫鉛鋅礦體，分別為：①花崗巖型錫鋅礦；②礦化長(zhǎng)英質(zhì)脈；③石英脈型錫鋅礦體；④脈狀銅鋅礦；⑤脈狀鉛鋅銀礦。

圍巖蝕變方面，靠近礦體的部位為鈉長(zhǎng)石化、硅化、天河石化、云英巖化、黃鐵礦化、絹英巖化、絹云母化發(fā)育，遠(yuǎn)離礦體的部位可見(jiàn)高嶺土化、碳酸鹽化、伊利石化等。其中鈉長(zhǎng)石化、天河石化、硅化與錫礦化有關(guān)。

成礦階段可分為四個(gè)階段：云英巖階段、石英+錫石+閃鋅礦階段、石英+閃鋅礦+黃銅礦+方鉛礦等硫化物階段、螢石+碳酸鹽階段。

在化探異常上呈現(xiàn)以成礦巖體為中心向外構(gòu)成Sn（Li、Rb）+Zn（W+Mo）→Cu-Zn→Pb+Zn+Ag→Pb+Ag→F的分帶特征（圖14；鄒滔等，2022）。

圖14 維拉斯托錫多金屬床綜合勘查模型（鄒滔等，2022）Fig. 14 Prospecting prediction model of the Weilasituo tin polymetallic deposit (Zou et al., 2022)

4.3 靶區(qū)圈定及驗(yàn)證

在勘查區(qū)找礦預(yù)測(cè)理論的指導(dǎo)下，內(nèi)蒙古浩布高-榆樹(shù)林-黃土梁錫多金屬礦礦集區(qū)礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目在敖腦達(dá)壩區(qū)域內(nèi)，以錫為主攻礦種，兼顧銅、鉛、鋅、銀等，在已有工作程度和找礦預(yù)測(cè)需求的基礎(chǔ)上，以“補(bǔ)平填齊”的原則，開(kāi)展地質(zhì)、物探、化探等工作，發(fā)現(xiàn)在敖腦達(dá)壩向斜核部，高侵位酸性小侵入體富含揮發(fā)組分和成礦元素，多期次構(gòu)造活動(dòng)和含礦氣液的活動(dòng)為礦床的形成提供了物質(zhì)來(lái)源和沉積空間。同時(shí)二疊系中統(tǒng)哲斯組地層構(gòu)成良好的屏蔽作用，具有成礦的有利地質(zhì)環(huán)境。經(jīng)鉆探驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)礦體，控制長(zhǎng)200 m，控制斜深120 m，賦礦標(biāo)高為910～893 m，埋深0～118 m，礦體總體走向170°，傾向260°，傾角80°～88°。礦體厚度變化范圍為1.30～1.50 m，平均厚度1.45 m，厚度變化系數(shù)16.06%。礦體Sn品位0.250%～0.705%，平均品位0.412%。估算新增推斷資源量及潛在礦產(chǎn)資源Sn礦 石 量5.333×106t，金 屬 量21792 t；Zn礦 石 量4.52×105t，金屬量16474 t；Ag礦石量2.08×105t，金屬量201 t；Cu礦石量1.94×105t，金屬量4108 t。

5 結(jié)論

（1）勘 查 區(qū)找礦預(yù)測(cè) 以1∶10000和1∶5000大 比例尺地質(zhì)構(gòu)造和礦化蝕變等地質(zhì)填圖為基礎(chǔ)，通過(guò)成礦地質(zhì)體、成礦結(jié)構(gòu)面、成礦作用特征標(biāo)志研究，構(gòu)建找礦預(yù)測(cè)地質(zhì)模型。結(jié)合物探和化探綜合方法應(yīng)用，預(yù)測(cè)推斷礦體賦存位置。通過(guò)工程施工，發(fā)現(xiàn)并查明工業(yè)礦體（礦床）?？辈閰^(qū)找礦預(yù)測(cè)是大比例尺礦產(chǎn)預(yù)測(cè)的重要組成部分，也是礦產(chǎn)勘查的主要工作，貫穿于礦產(chǎn)勘查（普查、詳查和勘探）各個(gè)階段。

（2）按照勘查區(qū)找礦預(yù)測(cè)理論與方法體系，在四川拉拉銅礦、瑪爾坎蘇錳礦帶穆呼-瑪爾坎土外圍及大興安嶺南段敖腦達(dá)壩地區(qū)開(kāi)展找礦預(yù)測(cè)，取得了較好的效果。

致謝：衷心感謝邢樹(shù)文研究員、胡健民研究員的盛情邀稿。此文是集體工作成果，參加研究工作的單位包括中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)力學(xué)研究所、北京礦產(chǎn)地質(zhì)研究院、中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）、中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所、吉林大學(xué)、昆明理工大學(xué)、中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）、南京大學(xué)、相關(guān)地勘單位等，在此一并致謝。感謝審稿專家提出的建設(shè)性、指導(dǎo)性意見(jiàn)。