0 引言

卢安夏铜矿发现于1902年，1926年底开始地质勘查工作，1928 年建矿，具有近百年的勘查和开发历史（肖云涛等，2021）。卢安夏矿田现已发现并开采的矿床共有 8个：巴鲁巴（Baluba）铜矿床、穆里亚希（Muliashi）铜矿床、罗恩延长部（Roan Extension） 铜矿床、罗恩（Roan）铜矿床和玛希巴（Mashiba）铜矿床（刘耀辉等，2020）。以往研究工作主要以矿床特征、控矿因素、矿床成因、成矿年龄、找矿潜力和找矿方向为主要研究对象（周应华等，2016；任超等， 2017；赵凯等，2018；牛聪聪等，2020；王恒等， 2021），在矿田局部开展过物化探综合找矿技术研究（牛聪聪等，2021）。历年矿田研究工作，整理缺乏系统性、连续性、统一性，加之矿田经众多矿业公司反复筛查，再发现露头矿的可能微乎其微，且地表覆盖厚并受到与风化、淋滤及迁移土壤有关的影响，土壤次生晕化探工作效果也较差。在对矿田深隐伏矿体的研究中，依靠传统矿床地质研究、单一研究勘查方法，取得的效果非常有限。为了弥补传统磁法扫面+激电剖面+化探次生晕方法组合在深隐伏、厚覆盖地区找矿的不足，本研究采用高密度电阻率法、双频激电中梯、EH-4高频大地电磁剖面测深测量和深层取样方法针对存在近地表氧化矿及深部硫化矿展开研究，探讨物性特征、元素（指标）含量变化与各地质体内在联系，建立地物化综合找矿模型，指导矿田找矿勘查，在矿田内取得了良好的找矿效果。

1 成矿地质背景

1.1 区域地质背景

卢安夏矿田位于卢安夏盆地内，泛非运动时期形成的卢弗利安（Lufilian）弧形构造带的南东端，卡富埃（Kafua）背斜的南西翼（Kampunzu and Cailteux， 1999；McGowan et al.，2006）。

区域地层主要由古—中元古代基底变质杂岩 （花岗岩和片麻岩）和新元古界加丹加超群组成。基底杂岩主要包括强烈褶皱的中元古界卢富布 （Lufubu）超群黑云母石英片岩和莫瓦（Muva）超群石英岩、云母片岩，且其中有碱性花岗岩、伟晶岩和石英脉侵入到卢富布片岩中；卢发布超群原岩年龄为 2650 Ma，莫瓦超群原岩年龄为 1200～1400 Ma （Annels and Simmonds，1984；张道俊和冷莹莹， 2013）。加丹加超群呈不整合上覆于基底之上，形成于 1000～500 Ma 前的新元古界（Annels，1989），厚度达9000 m，主要包括罗恩群、恩古巴群、孔德龙古群。恩古巴群和孔德隆古群主要由碎屑沉积岩 （砾岩、砂岩、粉砂岩、砂质页岩）组成（Batumike et al.，2006）；恩古巴群底部的大砾岩以及孔德隆古群底部的小砾岩都是冰川成因的陆源混积岩 （Kampunzu et al.，2005）。罗恩群由滨海—浅海— 深海相的碎屑沉积岩和碳酸盐岩（主要是白云岩及白云质页岩）组成，为区域成矿的主要层位，自上而下依次为穆瓦夏（Mwashia）亚群、奇利拉邦布韦 （Kirilabombwe）亚群（传统意义上的上罗恩 RU1、 RU2+RL3）、基特韦（Kitwe）亚群（RL4、RL5、RL6）和敏多拉亚（Mindola）群（RL7）（Kampunzu et al.， 2009）。

侵入岩主要为辉长岩，分布于盆地西端，发育于奇利拉邦布韦亚群（RU1、RU2）及穆瓦夏亚群中，侵入时代为 765 Ma，与成矿作用无直接关系，矿体主要成矿作用受区域构造、地层岩性、岩相古地理环境的控制（Unrug，1988；Key et al.，2002）。

1.2 矿田矿床地质特征

卢安夏盆地呈近东西向，为一结构相对简单而封闭的向斜盆地，区内地层与区域地层基本一致，主要为罗恩群。盆地东西长约 23 km，南北宽约 6 km，东部褶皱紧闭，向西逐渐宽缓，北翼陡南翼缓。自东向西由东部罗恩盆地和巴鲁巴向斜、西部卢弗布—穆利亚希盆地3个大型盆地组成。巴鲁巴向斜与罗恩盆地呈雁列状，巴鲁巴向斜位于东北部向东部呈“鼻”状凸出，罗恩盆地在东南部向东呈指状向 120°伸出，巴鲁巴向斜南翼与罗恩盆地北翼在穆利亚希北呈“M形冠状”背斜脊（图1）。

矿田内矿床空间分布受盆地内次级构造制约。矿体定位受罗恩群地层和岩性控制，矿体主要赋存在罗恩群 RL6地层中，少量矿化延伸到紧邻的下伏 RL7顶部，在 RL5底部仅局部有矿化（表1），铜矿化主要富集于不纯白云岩和泥质岩中，往往含矿岩层厚度越大，矿体厚度越大。矿体呈层状与围岩整合接触，受地层和构造控制，形态随褶皱构造的形态变化而变化（图1），在复式向斜的次级向背斜转折端均出现有矿体增厚的现象。同时盆地基底形态控制了 RL6 沉积地层的厚度、岩性变化及岩相特征，影响矿化自然延伸趋势和连续性。

1－新元古界孔德龙古群；2－新元古界穆瓦夏群；3－新元古界上罗恩群；4－新元古界下罗恩群；5－基底杂岩；6－基底花岗岩；7－辉长岩、辉绿岩；8－含矿地层；9－大型铜钴矿床；10－竖井及编号

2 物探找矿信息研究

2.1 方法选择

卢安夏矿田铜矿体位于复式向斜构造中，呈层状顺层产出，物性参数测试表明，矿体与围岩磁性差异较小，物探磁法测量往往效果不佳，而矿体和围岩的电性差异明显，对浅部氧化矿和深部硫化矿的具备开展激电中梯、高密度电阻率法和 EH-4 高频大地电磁法等电法测量的前提条件。

2.2 矿区岩石电性参数特征

矿田内不同类型的代表性岩矿石标本电性参数统计结果（表2）显示：含层状黄铁矿石英岩和黄铜矿化透闪石岩具有明显的低阻高幅频率异常特征，但受石英岩影响，层状黄铁矿石英岩不同方向测量得到的物性差异较大；含矿白云母白云质泥岩、含铜泥质砂岩、方柱石泥岩、碎裂岩、含透闪石泥岩、含透闪石黑云母石英片岩和含铜矿透闪石片岩具有明显的中低阻中高幅频率异常特征，总体而言含铜品位越高，岩石的幅频率值越高；白云岩、白云质泥岩、顶部石英岩、泥质白云岩、泥质长石砂岩、石英岩、铁帽和长石石英砂岩具有较明显的中高阻中低幅频率异常特征。

注：HOB—顶板矿；UOB—上层矿；LOB—下层矿；AR—泥岩；PYZ—黄铁矿泥岩。

2.3 物探异常与地质体关系

（1）氧化矿为中低阻（200～600 Ω·m），中高幅频率（1.5%～2.5%）异常特征。硫化矿为低阻（50～300 Ω·m），高幅频率（2.5%～8. 0%）异常特征。因此中低阻中高幅频率异常区和低阻高幅频率异常区是找矿的重点区域（图2）。

（2）RL7 底部不含矿地层和基底岩石具有明显的高阻异常特征，高密度电阻率法和 EH-4 的电阻率等值线能较清晰地反映基底和 RL7 底部不含矿地层形态，RL7 底部不含矿地层顶界面 EH-4 电阻率（卡尼亚电阻）断面图中电阻率大多在 400～800 Ω·m的区域内。

（3）构造引起的异常大多为明显的低阻中低幅频率激电异常，且在激电视电阻率异常平面等值线图和 EH-4 电阻率拟断面图中呈现为条带状低阻异常。

（4）其他沉积类围岩则为中高阻中低幅频率特征。

3 地球化学找矿信息研究

3.1 技术方法选择

土壤测量是化探方法中应用历史最久最成熟而又有效的方法。因为残积层中的异常经常是下伏矿化的可靠指示。但由于受到与风化淋滤、涝原草地迁移土壤有关的影响，常规取自“A”层位45 cm 深度的土壤对深埋深的隐伏矿体效果不好，本研究土壤测量采样深度为60～80 cm。

3.2 化探异常组合特征与矿化关系

运用 SPSS 软件对土壤地球化学各元素进行相关性分析，结合前人资料及实际应用效果。

（1）Cu元素相关元素为Ag、Bi，在沉积成矿过程中形成Cu-Ag-Bi元素组合。Cu、Ag、Bi元素异常在近地表氧化矿呈“驼峰”高值异常，沿着矿体延伸方向（图3）。在深部硫化矿上方呈“偏锋”弱异常。组合异常衬度高，异常同步清晰，可有效指示与矿体赋存范围（图4）。Cu-Ag-Bi 可作为卢安夏盆地寻找隐伏铜矿近矿指示元素。

（2）Co 富集多为沉积成因，但由于受近地表风化淋滤作用影响，造成 Co 元素的活化运移，异常分布范围较为宽大，但其浓集中心基本能反映矿体富集地段，因而可作为异常外带指示元素。

（3）矿床受后期热液活动影响，其特征为 Mo-As-Pb 元素组合，为中—高温热液活动。该因子方差贡献越大，表明后期热液活动对早期沉积铜矿改造越明显，同时伴有Co元素的运移活动。矿区盆地东部变质程度相对较低往西变质程度逐渐增加， Mo-As-Pb元素组合贡献超过Cu-Ag-Bi因子。

（4）Hg-Ni-Zn元素组合与晚期的低温热液活动有关，区内 Hg-Ni-Zn 各元素整体无明显异常，表明卢安夏盆地后期低温热液改造程度相对较低。

（5）局部小规模 Mo-As-Pb 异常而无明显 Cu-Bi-Ag 或 Co 叠加异常，这类异常一般为非赋矿异常，而可能是由断裂引起。

1—第四系浮土；2—泥岩、石英岩、白云岩；3—含矿泥岩和杂白云岩；4—底砾岩、石英岩、过渡片岩；5—基底片岩；6—基底花岗岩；7—地层界线；8—已知钻孔及编号；9—工业矿体

4 综合找矿模型及找矿应用

4.1 地物化综合找矿模型

综上所述，卢安夏盆地矿床为沉积—变质型矿床，其层状矿体是在主沉积物的成岩作用过程中形成的，矿体受区域“盆位”、“层位”、“相位”、“构造位”控制。水系沉积物Cu、Co异常和Cu、Co、Bi等次生晕或原生晕组合异常是地球化学找矿标志，中低阻、中高幅频率与高阻高幅频率异常是矿体异常的地球物理标志。地质-地球物理-地球化学找矿标志归纳于表3。

4.2 找矿应用

本研究选择巴鲁巴西向斜北翼 SS68 线以西的 CS8024线和CS8038线剖面开展物化探应用工作。

4.2.1 物探工作

在 CS8024 线和 CS8038 线的激电剖面 25～30号点范围均出现明显的高阻高幅频率异常（图5a、图6a），对应的高密度电阻率法剖面出现明显的高阻异常（图5b、图6b），根据物性参数和地质资料推测其为 RL7 地层中含铁质的石英砂岩引起。两条激电剖面的6～24号点范围出现较大范围的中低阻中高幅频率异常，其对应的高密度电阻率法剖面为中低阻异常，异常特征与已知矿体特征相似，且含矿层也分布在该异常区，因此推断该异常为矿致异常。

1—第四系浮土；2—含砾长石砂岩、长英岩；3—燧石白云岩、页岩；4—泥质岩、石英岩、白云岩；5—含矿泥岩和杂白云岩；6—底砾岩、石英岩、过渡片岩；7—基底片岩；8—已知钻孔；9—工业矿体

4.2.2 化探工作

通过对 CS8024、CS8038 线剖面土壤样品各元素分析结果处理，在RL6地层出露区域Cu、Ag、Bi均表现有明显的“偏锋”异常，Pb 元素整体异常不明显，Co元素表现正异常，与 SS5C线表现相似的异常特征（图7）。Cu-Ag-Bi 元素组合异常表明在相应 RL6 地层含矿可能性较高；Pb 元素整体异常不明显，表示该区受热液叠加改造活动较弱；Co 元素表现为正异常表明受地表风化作用影响，Co元素存在一定的迁移富集。

1—杂色白云岩和泥质岩；2—白云质和硅质泥板岩；3—RU1和RU2互层；4—含砾长石砂岩、长英岩；5—白云岩和页岩；6—泥质岩、石英岩、白云岩；7—RU4和RU5互层；8—含矿泥岩和杂白云岩；9－石英岩、砾岩、泥质岩；10—杂石英岩和云母片岩

1—杂色白云岩和泥岩；2—白云质和硅质泥板岩；3—RU1和RU2互层；4—含砾长石砂岩、长英岩；5—白云岩和页岩；6—泥岩、石英岩、白云岩；7—RU4和RU5互层；8—含矿泥岩和杂白云岩；9—石英岩、砾岩、泥岩；10—杂石英岩和云母片岩

4.3 应用评价

巴鲁巴向斜为一向西倾伏的宽缓向斜，东部为向北西侧伏的简单向斜，含矿层向南东方向出露地表，中部褶皱构造形态复杂，向斜北翼 SS68 线以西地层呈单斜构造，产状较陡（倾角45°～90°），局部褶皱变形。地层岩性与区内一致。该区找矿工作程度低，仅浅部氧化矿有少量工程，深部为找矿空白区。

1—基底片麻状花岗岩；2—底砾岩；3—含矿页岩；4—含白云质泥质岩；5—白云岩；6—泥岩、泥质砂岩；7—地质界线；8—各次生晕元素特征曲线

CS8024、CS8038 线物探激电显示在 6～25 点区域表现明显的中低阻、中高幅频率，化探 Cu、Ag、Bi 具有明显异常，而Pb无明显异常。

物探高密度电阻率法测试显示地层向南东倾向，倾角65°～70°，与地层产状一致。推测赋矿的有利空间沿 200～300 Ω·m 中低阻异常等值线沿深，埋深自地表以下30～200 m深度。结合对成矿规律的认识，在 SS72 线设计钻孔 B72-1、B72-2 两个钻孔。B72-1号钻孔53.50～58.60 m见矿，矿体真厚度3.26，TCu平均品位 1. 03%；B72-2号钻孔 303.56～309.56 m、318.20～336.46 m 见矿，矿体累计真厚度12.14 m，TCu平均品位1.36%。

鉴于 SS72 线见矿效果较理想，而后又在 SS70 线、SS74线施工3个钻孔，查证矿体走向延伸。同时在 SS67 线、SS68 线施工钻孔 4 个，是对原已施工钻孔工程进行验证并局部进行工程加密，各钻孔均见矿，各钻孔见矿情况详见表4。

5 结语

（1）卢安夏盆地沉积-变质层状矿床，矿床浅部到中深部（矿体埋深在 100～300 m）矿化体具有“中低阻和中高极化”特征；EH-4高频大地电磁法测量的电性分层剖面可以推测基底岩层顶界面的基本分布形态，当 EH-4 剖面电性分层相对平滑并与地层产状大体一致时，推测基底界面上的低阻区域反映矿化体的大致空间，高阻突起往往对应基性岩脉和基底凸起。通过双频激电和EH-4高频大地电磁法联合剖面测量，在“中低阻和中高极化”异常与中深部稳定电性分层上的低阻异常吻合时可以对矿化体进行定位预测。

（2）Cu、Ag、Bi 元素异常在近地表氧化矿呈“驼峰”高值异常，沿着矿体延伸方向，在深部硫化矿上方呈“偏锋”弱异常。组合异常衬度高，异常同步清晰，可有效指示与矿体赋存范围。Cu-Ag-Bi可作为卢安夏盆地寻找隐伏铜矿近矿指示元素。Co 元素异常分布范围较为宽大，但其浓集中心基本能反应矿体富集地段，因而可作为异常外带指示元素。

（3）根据地质-地球物理-地球化学找矿模型，针对埋深 200 m 以上的浅部氧化矿矿床，选择激电中梯+高密度电阻率法的物探方法组合进行勘查； 针对埋深大于 200 m 的中深部硫化矿矿床，以激电中梯+EH4 高频大地电磁法的物探方法组合为主，若需详细查明浅部地质体的空间分布情况，辅以高密度电阻率法。通过对空白区的找矿工程验证，效果良好。

参考文献