智利月亮山铁铜矿岩矿磁化率与密度关系分析*

鲁 佳 方维萱 李天成

(1.昆明理工大学国土资源工程学院;2.中色地科矿产勘查股份有限公司)

铁氧化物铜金型矿床(IOCG，Iron－oxide Copper Gold Deposits)是一组颇受矿业界、勘查界和学术界重视的矿床组合类型，在智利、澳大利亚和中国具有较大工业价值［1］。全球铁氧化物铜金型矿床形成于3类不同的大陆动力学背景，南美(以智利为代表)IOCG矿床形成于洋壳俯冲背景下岛弧造山带，与深部地幔柱上升形成的岛弧造山带中局部拉伸环境密切有关［2］。在智利科皮亚波一带，以Copiapo为中心形成了长1 000 km铁氧化物铜金型(IOCG)矿床成矿带，包括拉坎德拉里亚(La Candelaria，矿石量460 Mt，铜平均品位为0.95%)和科皮亚波铜三角区、曼托贝尔德(Manto Verde，矿石量600 Mt，Cu平均品位为0.5%，Au 为0.1 ×10－6)、最北部Mantos Blancos和Santo Domingo(矿石量234.4 Mt，铜平均品位 0.55%，Au为 0.07×10－6;铁矿石量 1 300 Mt，TFe 品位为 25.83% ～26.6%)［3-4］。在这个成矿带中，白垩纪的岩浆岩南北向从智利南部的圣地亚哥到北部的安托法加斯塔、沿着海岸山带延伸超过1 200 km，区域主要的地质构造特征为左旋走滑和沿倾向滑动的阿塔卡玛断裂系统［5］，侏罗纪—早白垩纪岩浆弧的缓慢削减期约有132 Ma，阿塔卡玛断裂系统在132 Ma和106 Ma期间活动强烈［6］。在该时期内，镁铁质－长英质复合火成岩体沿着基底稳定构造就位，火山岩侵入到围岩中的角砾岩带，在柔性—脆性过渡带中就位，为诸多交代型铁氧化物和铁氧化物铜金矿床的形成位置。月亮山矿区的含磁铁矿和赤铁矿角砾岩带可作为IOCG型矿床的找矿标志［7］。

1 地质特征

在智利月亮山铁铜矿区，岩浆岩主要有石英闪长岩和中性－中基性浅成、超浅成侵入杂岩，火山熔岩，熔结角砾岩和中酸性岩脉或岩枝。岩浆活动集中于早白垩世(135～100 Ma)，明显有135～130 Ma(早期)和112～103 Ma(晚期)2次高峰期。该区西部到东部、月亮山铁铜矿区外围以东地区深成岩浆弧具有向东迁移特征，揭示本区侵入体具有向东时代变新的特点;闪长岩和花岗闪长岩体进入中部弧后盆地反转构造带中，形成于65～62.5 Ma，属于晚白垩世侵入岩体，但早白垩世(135～100 Ma)与铁氧化物铜金型矿床和铜金矿的成矿关系密切［8］。区内围岩蚀变较为普遍，主要类型有钠长石化、钾长石化、绢云母化、电石气化、黏土化、青磐岩化、阳起石化、热液角砾岩化。

第四系冲、坡积物(Qac)由岩屑、岩块及泥砂质组成，分布于河滩或山间沟系，分选性差，成分较为复杂;始新统细沙沉积物(Qe)由长英质、云母等形成沙丘或山前堆积;中新统阿塔卡玛砾石层(Tga)岩屑分选差，厚度数米或上百米，位于古侵蚀表面，砾石成分复杂，有深成岩、熔岩、沉积岩等，还有厚层状沉积的泥钙质沉积层;白垩系熔岩、火山岩(Ksia)为辉石安山岩，有闪长岩脉充填，见有铜、铁、金等矿化，是主要的含矿层;白垩系石英二长岩(Kmd－no)为肉红色－浅灰绿色，见浸染或细脉浸染状黄铁矿，有铜、铁等矿化;白垩系闪长岩(Kg－δ)为浅灰色－灰绿色，中细粒，有铜铁金等矿化;白垩系花岗闪长岩(Kgr－γδ)为灰－灰绿色，中粗粒，有铜金等矿化。

2 岩矿的物理特征

2.1 岩矿的磁化率特征

岩矿石的磁化率能有效反映由矿化引起的磁性异常和蚀变引起的退磁现象。月亮山矿区岩矿石的磁化率存在明显的差异性，这种差异使元素分带序列与矿物磁性特征具有明显的对应关系［7，9］。本研究对矿区钻孔岩心和标本进行了大量的磁化率物性参数测定和统计，磁化率测定采用SM－30磁化率仪，测定岩矿石标本共计692块，为本区磁异常的推断解释提供了岩矿物性参数依据。月亮山地区磁化率参数统计见表1。

表1 月亮山矿区岩矿磁化率统计

从表1看，磁铁矿矿石的磁性最强，含铜磁铁矿矿石次之;磁铁矿化硅化安山角砾岩、磁铁矿化安山岩、磁赤铁矿磁性较强。以上岩矿石在该区为强磁性，是引起该区强磁异常(负异常)的主要岩矿石，此类异常特征是圈定矿致异常的主要标志。闪长岩具有较高的磁性，引起幅值较低的负磁异常，是判定该区岩体展布特征的标志。安山岩、含铁铜安山质角砾岩、黄铁矿化硅化安山角砾岩为中等磁性特征，引起的磁异常代表本区背景异常，含铁铜安山质角砾岩和黄铁矿化硅化安山岩由于在空间上和磁铁矿和含铜磁铁矿关系密切，通常和强磁异常相叠加;赤铁矿化硅化安山角砾岩、赤铁矿、安山质角砾岩为中低磁性，赤铁矿引起的磁异常在本区不易划分。

综上所述，智利科皮亚波月亮山矿区岩矿的磁化率参数特征反映了磁铁矿和含铜磁铁矿与其他岩矿之间磁性具有显著差异。接磁化率与岩矿类型关系可分为高磁化率的磁(赤)铁矿型、含铜磁铁矿石型、低磁化率的赤铁矿型和低磁化率的角砾岩型。

2.2 岩矿的密度特征

矿物密度由组成矿物的元素质量和原子的电子壳层结构所决定，但在岩浆岩和火山岩中，岩石密度与SiO2和铁镁质组分含量有关，SiO2含量越高，则岩石密度越小;铁镁质组分含量越高，则岩石密度就越大。从花岗岩到辉长岩，岩石密度具有逐渐增大趋势，其主要原因是与铁镁物质含量成正比关系［10］。因此，岩矿中铁含量与岩矿密度可能具有正相关关系，对智利月亮山铁铜矿区岩矿进行统计表明，各类岩矿密度与岩矿类型对应关系为σ铁矿石＞σ含铜磁铁矿＞ σ铜矿石＞ σ磁铁矿化安山岩＞ σ硅化安山岩＞σ闪长岩＞ σ安山岩，见表2。由此可见，铁矿石和岩石之间具有较明显的密度差，铁矿石密度最大，铁铜矿石密度稍小，而火山角砾岩类、安山岩和闪长岩等的密度值小于3.00 g/cm3。

表2 月亮山矿区岩矿密度统计

2.3 岩矿的TFe含量与磁化率和密度关系

矿石的磁化率大小与矿石的化学成分、结构、构造等密切相关。含顺磁性离子Fe2+、Fe3+越高，磁化率越大;相反，若不含顺磁性离子，而含大量抗磁性离子，如 Li+、Mg2+、Ca2+等，则具抗磁性［11］。在月亮山铁铜矿区选取28块岩矿进行磁化率、密度和全铁(TFe)含量的测定，见表3。

由上表可得，月亮山铁铜矿区岩矿的磁化率和密度、TFe含量基本上呈正比关系，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 岩矿的磁化率和密度模型

磁化率－密度模型属于国际研究的前沿，是澳大利亚在寻找IOCG中使用的方法组合，磁铁矿和含铜磁铁矿具有高磁化率和高密度的特征，但含铜赤铁矿和赤铁矿具有低磁化率和低密度的特点。根据月亮山铁铜矿区岩矿的磁化率和密度特征，可大致分为4种类型，见表4。根据该关系可以对岩矿进行快速准确的鉴定，在岩心描述、坑道编录、钻孔磁化率立体填图等地质勘查工作中起到了良好的作用。

表3 月亮山矿区岩矿磁化率、密度和全铁含量

表4 月亮山矿区岩矿类型

3 7#矿段钻孔岩心磁化率和密度特征

月亮山铁铜矿7#矿段的地层主要由火山岩、侵入岩组成，主要为下侏罗统印第安纳组(Ksi，Sierra Indiana)，闪长玢岩和辉绿辉长岩顺层或切层侵入到印第安纳组中，形成蚀变岩和蚀变岩相分带，对于铁铜矿体具有显著控制作用，铁铜矿体主要分布在蚀变岩相中。对月亮山7#矿段钻孔47－1岩心的磁化率和密度进行了统计分析，见图1。该钻孔岩心的岩矿磁化率和密度都较大，磁化率最大值大于1 000 ×10－3，磁化率平均值为191.015 ×10－3，密度最大值为5.015 g/cm3，密度平均值为3.09 g/cm3。

图1 月亮山7#矿段钻孔47－1岩心的磁化率和密度曲线

从图1中可以看出，岩心磁化率与密度呈正相关关系，磁化率越大，密度越大，磁化率越小，密度越小，与表4建立的磁化率密度关系拟合程度很高。

经过钻探验证，ZK47－1钻孔见矿效果良好。ZK47－1在异常的南西部覆盖区揭露了深部富磁铁矿体(穿矿厚度为8 m，平均品位为70.3%)，发现了21.1 m厚的磁铁矿体，平均品位为42.55%，并且发育平行排列的贫矿体。根据磁异常特征结合深部工程验证结果推断该异常为隐伏磁铁矿体，磁铁矿体下部具铜矿化潜力，异常带中部为含铜磁铁矿体。7#点异常特征和本区控矿地质规律吻合度高，异常规模大，钻探验证已发现深部富磁铁矿体，磁异常和钻探验证充分显示出本区巨大的资源潜力和找矿前景。

4 结论

(1)在智利月亮山铁铜矿区中，闪长岩、安山岩等岩石普遍弱磁性，而磁铁矿石、含铜磁铁矿石的磁化率较大，二者之间有较大的区别，可以对高磁化率的岩矿进行快速判定。该区的含铜矿石和含铁矿石密度变化不是很大，总体大于围岩，结合磁化率特征表可以对岩矿进行快速判别。

(2)该区岩矿磁化率和密度、TFe含量基本上呈正相关关系，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。根据该矿区的磁化率参数和密度变化特征，在岩心描述、坑道编录、钻孔磁化率立体填图等地质勘查工作中起到了良好的作用。

(3)在智利月亮山铁铜矿区今后找矿工作中，以地面高精度磁力测量为主，密度测量为辅的技术方法，对磁(赤)铁矿、含铜磁铁矿等高密度、高磁化率矿物异常和黄铁矿、镜铁矿等高密度、低磁化率矿物异常进行圈定，是一个快速有效的勘查技术组合，有利于隐伏铁铜矿体和隐伏构造带的圈定和找矿预测。

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