澳大利亚奥林匹克坝铜金铀矿床
奥林匹克坝矿床发现于 1975 年。根据已披露材料,矿床拥有至少 3200 万吨铜、120万吨铀和 1200 吨金。矿石总储量达 20 亿吨,而且还可能继续扩大。实际上它除了铜、铀、金矿床以外,还含有大量稀土和铁,还有银、钴也可以综合回收。正是由于这个聚集了多种成矿元素的庞然大物和另外一个加拿大超大型金矿床在很短一段时间内的发现极大地引发了人们对超大型矿床寻找和研究的关注。
奥林匹克坝矿床位于南澳大利亚阿德雷德北北西约 650 km 的安达莫卡草原内。矿床所在地属于南澳的斯图尔特陆棚与阿德雷德地槽的分界线附近,其间有南北向的托仑斯断裂带把它们分开,矿床分布在断裂带附近并属于斯图尔特陆棚区的范围内 ( 图 10-8) 。陆棚区内的地层包括产状近水平、厚度350 m 的寒武系、上古生界沉积岩及其覆盖之下由中元古界及更古老的变形花岗岩、变质岩组成的克拉通基底岩系,其年代不老于1580 Ma。奥林匹克坝矿床是产在基底岩石中的盲矿。
矿床实际上是产在一个巨大的角砾杂岩体内 ( 图 10-9) ,角砾岩碎屑有单矿物的,有多矿物集合体的,成分主要为花岗岩质的、赤铁矿的、火山岩的和长石砂岩的。矿化富集部分主要分布在一个由断裂围限的地堑内,延长方向为 NW 向,长度超过 17 km,宽度大于 4 km ( 图 10-10) ,钻孔已打到 1000 m 深度,尚未穿透角砾岩的底界。矿化有两种类型,一种是层控型,另一种是贯入型或脉型。层控型矿体产状较平缓,解释为早先断陷盆地内的沉积物中心部分可能因塌陷下降到较低部位保存下来的。脉型矿化稍晚些,是沿角砾岩筒周边断裂形成的,倾向有陡有缓,显示向岩筒中央倾斜。矿体总体形态应为两种矿化形式的复杂组合体,是在较长时间内多次形成和改造的结果 ( 图 10-10) 。层控型包括重要的铜、铀、金、稀土矿化。层控型斑铜矿-黄铜矿-黄铁矿分布广,在构造穹隆顶部厚度达到 305 m。层控型斑铜矿-辉铜矿-黄铁矿矿化产于三个富赤铁矿的角砾岩段内。辉铜矿-斑铜矿矿化形成较晚,以交错脉和不规则透镜状产出。矿石中铀矿物有沥青铀矿、铀石,多与硫化物、赤铁矿、萤石、绢云母密切共生,少见钛铀矿。稀土矿物为氟碳铈矿和氟铝铈矿,也与绢云母赤铁矿共生,分布在铜铀矿化的角砾岩胶结物中。自然金与铜硫化物共生,在层控型矿化中含量低,在辉铜矿斑铜矿脉状矿化中以细粒包裹在硫化物赤铁矿及胶结物中。脉状矿化还有萤石重晶石菱铁矿脉、萤石脉、重晶石脉及产于花岗岩角砾中的赤铁矿细脉。这个矿床矿石品位 Cu 为 1. 6%、U2O3为 0. 06%、Au 为 0. 6 g/t。
图10-8 奥林匹克坝矿床的区域地质背景( 转引自 《国外地质》,1993,本书简化)
图10-9 通过奥林匹克坝矿体的地质剖面( 转引自 《国外地质》,1993,本书简化)
角砾岩的成因是一个有争议的问题。开始认为是沉积成因的角砾岩,曾把地堑内的角砾岩划分为上下两个组和岩石成分矿化蚀变不同的八个段的层序,并依据岩性段的空间分布确定角砾岩体内上述层序曾发生过上拱和塌陷。随后的研究提出了角砾岩是多种作用的产物,包括岩浆蒸气和热液爆发、与断裂有关的扩容和碎裂以及沉积和化学溶解引起的崩落。有人归结其发展过程包括: ① 1590 Ma 花岗岩侵位后遭受抬升和剥蚀; ② 1590 ~1400 Ma 期间张性断裂活动引起的喷发、岩墙的侵位和热液作用,火山碎屑则保存在断陷盆地内; ③大约在 1400 Ma,沿张性断裂热液上涌形成奥林匹克坝角砾岩和伴生的铜-铀-金矿床。总之,奥林匹克坝有关的角砾岩主体最可能是陆棚环境中的泥石流、泥流、火山泥流和岩崩作用沿活动断裂边缘沉积而成,但也不排除有水热引爆的产物。各种金属元素和硫化物集中在富含赤铁矿的岩石中也表明层控型矿化是在高能环境中产生的。早期的层控型矿化可能是同生或准同生的,沉积了赤铁矿、铜铁硫化物、铀和稀土矿物,萤石和重晶石是与岩浆作用有关热流体的产物。较晚形成的辉铜矿斑铜矿和金矿化及共生的铀稀土矿化可能是在早期矿化即将结束的时候形成的。与此同时形成的还有萤石、重晶石、菱铁矿和赤铁矿脉。近期研究中,也倾向于双流体模式,即认为流体的混合导致硫化物、磁铁矿、赤铁矿等的形成。迁移 Cu、U、Au 和大量 S 的是地下水,而带来大部分 Fe、F、Ba及 CO2的是深源偏还原流体。也有人认为内生成因流体提供了 Fe、Cu、U 的初步富集,而导致 Cu、U 矿化叠加最终成矿的是与角砾岩上隆、顶蚀及表层风化的结果。
图10-10 奥林匹克坝矿床、重力和磁力等值线分布、矿化范围及 1982 年以前钻孔见矿情况( 转引自裴荣富等,1998,本书简化)
关于奥林匹克坝矿床成矿地质环境和成矿条件的主要特点,涂光炽也指出: ①矿床内层控型和贯入型两种矿化共存,表明同生成矿作用和后生成矿作用都十分显著,同生成矿的层控矿化中除同生沉积作用外,改造成矿也有一定意义; 贯入型矿化应是在层控矿化基础上稍晚发生的。②矿化所在的角砾岩是受断裂控制的产物,但它已经过一定的移位成为沉积角砾岩,此种角砾岩形成时的沉积作用很可能是干旱气候下受活动断层影响产生快速堆积的的泥石流,代表剧烈的高能环境; 但由于沉积速率快,可能也导致局部还原环境的出现。③大量赤铁矿和大量硫化物共生,是基本同时形成的,有时表现有韵律性和顺序性,说明了当时环境下二氧化铁的氧化与硫酸盐的还原、低价铁的氧化与六价铀的还原都能大致同时发生。④矿石中 Fe、REE、Cu、U、Au、F、Ba 等元素的高含量在其他矿床中少见,但白云鄂博矿床中有部分相似元素的矿化出现,说明这些元素富集成矿在早元古代出现应有时控意义。
从奥林匹克坝地区花岗岩、火山岩及蚀变矿物与沥青铀矿取样用各种方法测得集中在1590 ~ 1400 Ma 的年龄数据,说明花岗岩侵入、结晶、角砾化与矿化蚀变之间的时间间隔都较小,也说明花岗岩可能是高位侵入产物,因而会发生接近地表环境的角砾岩化和成矿作用。前面所讨论的成矿作用和成矿环境特点正是这种背景条件的体现。
奥林匹克坝矿床的勘查是从预测元古代地层中的层状铜矿开始的,根据本区情况选择了可能提供铜源的蚀变玄武岩为标志,在没有任何显示、有数百米厚度沉积层覆盖的地区开展了重力和磁力测量,随后在异常分析基础上进行钻探,在第一批钻孔中即有两个孔见矿,开始揭开了矿床的真面貌。尽管引起异常的原因和所见的矿床类型与预测都不尽相同,但无论就理论模式运用、方法选择、特别是在 3 ~4 年中坚持工作,不断认识和应对新情况,都表明这次勘查工作是十分成功的。
铁氧化物-铜-金(-铀-稀土)及有关矿床(Iron Oxide-Copper-Gold Deposits,缩写为IOCG矿床),是一组近年认识并颇受矿业界、勘查界和学术界重视的热液矿床。此类矿床又曾被称为奥林匹克坝型矿床。IOCG矿床组成一个广泛的没有很好界定的与一些构造岩浆环境有关的矿床集群。如同其名称所表明的那样,它们主要是因为作为黄铜矿(±斑铜矿)伴生矿物的热液磁铁矿和(或)赤铁矿(镜铁矿)含量高而归为一组的。除铜、铁和副产金外,这类矿床也可含较明显数量的钴、铀、稀土、钼、锌、银和其他元素。据2000年11月加拿大温哥华举行的一次关于此类型矿床的国际性专题讨论会材料,当时全球此类矿床已年产超过80万吨的铜和70万盎司(近22吨)的金,还生产大量的铁矿石、磷灰石、铀和稀土元素等。世界上不少地区有其分布,具有重要的经济价值和理论意义,值得我们注意和重视。2000年12月在澳大利亚帕斯召开了关于此类矿床的专门国际会议,并出版包括24篇文章的会议文集。最近几年国外专业期刊刊出有关此类矿床的论文也明显增多。一般其形成在区域上与岩浆活动有关,但常与侵入体有相当距离。此型矿床的地理和时代分布较广,已知重要矿床多属元古宙、太古宙,也有少数属中生代。知名的有前寒武纪的澳大利亚奥林匹克坝和欧内斯特亨利矿床,巴西的萨洛博、索塞戈和阿莱马奥矿床,瑞典的艾提克等矿床,以及中生代的智利坎德拉里亚等大型、特大型铜金矿床,其中不少矿床在我们过去的报道中都未能表明其矿床类型。最近两年,此类矿床勘查工作也有一些重要进展。
此类矿床在世界上已有不少实例,现择要初步罗列于表2-2,其中最著名也是最重要的是南澳大利亚元古宙的奥林匹克坝铜-铀-金-银-稀土矿床。20世纪70年代初期澳大利亚西部矿业公司(WMC)进行了一项目标是位于该区域深处的地垒构造的多学科研究,当时认为该构造有可能作为由玄武岩出熔的富铜流体的通道,并可能运移至上覆的还原性地层中。在随后的勘查中,他们没有发现沉积喷气矿化,但很幸运地找到了一个大矿。第一孔钻探就打到铜矿化,并继续取得成功,最后在第10个孔打到了很厚的矿化。矿石资源和储量巨大。矿床含在高勒克拉通元古宙花岗岩和沉积岩系中的一个成员——中元古代罗克斯比唐斯(Roxby Downs)花岗岩中。该花岗岩被新元古代至寒武纪厚约300米的平卧的沉积岩所不整合覆盖。矿化产在奥林匹克坝角砾杂岩中。
表2-2 典型的铁氧化物铜金(铀、稀土)型(IOCG)矿床及其特征
N.W.Hitzman指出,此类矿床可能是一系列矿床,矿物组合从与典型的斑岩铜矿床相近,至磁铁矿-磷灰石和铁氧化物铜金系统。据认为,形成一个铁氧化物铜金系统的关键因素是需有非岩浆的、氧化性的、咸的和较富铜的溶液流入。不过多数研究者倾向于认为岩浆热液起了主要作用。除上述典型铁氧化物铜金矿床外,这一系统的矿床也可包括瑞典基律纳铁-磷灰石矿床,我国白云鄂博铁-稀土-氟矿床,以及智利Manto(平卧矿体)型的Mantos Blancos铁-铜-银(无金)矿床。南非的帕拉博腊碳酸岩容矿的Loolekop磁铁矿-铜硫化物-磷酸盐-稀土矿床也被认为是产在其来源岩浆岩中的此类矿床的一个端元。此类矿床已在有明显的古元古代至中元古代花岗岩岩浆作用的地体(克拉通)中被广泛认知。大多数研究者倾向于认为此类矿床与岩浆有关,但一般还未见到此类大的含铜矿床(1亿~20亿吨矿石的)与一个足以产生巨大角砾及(或)热液系统的大规模侵入体有直接明确的空间和(或)时间关系。换言之,如果所认知的此类矿床确是岩浆-热液的,那么它需归为远源矿床。虽其成因仍有些争议,但大多数作者认为此类矿床是后生的,多为角砾岩含矿的矿化,与广为分布的非造山岩浆侵入作用有明显的伴生关系,但几乎没有一处矿体位于被认为是与矿化同时和同成因形成的大的侵入体中。在中安第斯海岸科迪勒拉带,此类矿床与闪长岩成分的深成岩体和某些强烈钠长石化的小侵入体有广泛伴生关系。一些较大的复合型(由热液角砾岩、脉、平卧交代矿体及矽卡岩等型式组合而成)矿床,产在离出露的深成侵入体(包括早期闪长岩相)达2公里的地方,但也缺乏与具体侵入体的明确的成因关系。该带大多数此类脉矿床则含在深成侵入体(多为闪长岩成分,也有辉长闪长岩成分)中。
2001年在南澳大利亚奥林匹克坝矿床西北约200公里处发现了同样是隐伏的显山(Prominent Hill)铜金银铀稀土矿床,经勘查目前已算得铜资源量150万吨(有说180万吨),金超过80吨,且尚可增加(详见后面专门介绍)。奥林匹克坝特大型铜铀金银稀土矿床投产前计算资源有矿石20亿吨,含铜平均1.6%、金0.6克/吨、银3.5克/吨、U3O80.6kg/吨,即含铜3200万吨、金1200吨、银7000吨、U3O8120万吨,还有稀土氧化物1000万吨。矿床1988年投产后,经不断勘查、扩建,90年代中期已达年产8.5万吨铜。2004年产铜224731吨,产U3O84404吨(为世界第三大产铀矿山),产金2.76吨、银26.8吨。2004年矿石储量超过7亿吨,铜品位为1.7%,金为0.6克/吨,银为3.6克/吨,U3O8为0.5kg/吨;总资源量升至38.10亿吨,铜平均品位1.1%,金为0.5克/吨,U3O8为0.4kg/吨,即尚有铜4290万吨、金1900吨、U3O8152万吨,还有大量银、稀土和平均品位26%的铁。该矿床2004年完成5.7万米钻探。2005年扩大钻探,继续提高资源级别,且将拓展南部矿体的范围,还将进行34万米的扩建可行性研究钻探,以及进行关于露采的预可行性研究(因矿床赋存在300~400米覆盖层下,迄今进行的都是地下坑道开采——井采)。在奥林匹克坝矿区东南约100公里的Carrapateena探区,2005年发现了重要的隐伏IOCG型矿化(详见后介绍)。
奥林匹克坝矿床往东南的O1ary区,在著名的新南威尔士州布罗肯希尔铅锌矿区之西,最近发现Kalkaroo多金属矿床。据2004年11月报道,Havilah资源公司已证实其为一重要铜矿发现,矿化带已追索逾1.4公里长,深部及两端均未到边,所列4个钻孔结果:打到15~42米矿化段,铜品位1.17%~3.13%,金0.95~1.18克/吨。据2005年2月报道,该铜金钼矿床已钻探圈出8000万吨平均0.9%的铜当量矿石。矿床绵延数公里,相对较窄。在10年内可年产约2.5万吨铜、2.43吨金、680吨钼。该矿床地质情况尚未见较详细报道,但有人将其归为IOCG型矿床。
昆士兰州是澳大利亚另一个IOCG型矿床主要赋存区,主要集中在该州西北部芒特艾萨内围岩地区,尤其在克隆卡里附近地区。1991年发现的欧内斯特亨利矿床投产后,资源亦有增长。在Roseby矿地的一些探区,在Swan,Margaret等地勘查此型铜金矿床的工作在继续,且有所发现,钻探求得一些矿量,有的已在进行可行性研究。如克隆卡里附近Roseby铜金项目的Scanlan矿床,2005年10月初报道已有资源1.24亿吨,铜平均品位0.72%,金为0.06克/吨,即有铜89.3万吨、金7.4吨,矿化较稳定。2005年完成的42353米钻探结果尚未包括在上述资源计算内,不久将更新资源数量。可行性报告预计在2006年4月完成,2007年后期投产。
在赞比亚东部的Sasare矿地Eagle Eye铜银金探区和Mweze探区,以前工作圈出广泛的土壤地球化学异常和热液蚀变区(伴有出露的铜矿化),最近两年在勘查12×2平方公里范围火山岩带内矿点。首批钻孔结果表明,铜矿化带沿走向长度相当大,宽达66米,其中高品位区含铜达5%。多数钻孔目标是Mweze带,所见矿化一般7~21米,含铜1%~2.4%、银2~14克/吨。现在继续勘查,进行激发极化测量和填图,并且认定了一个新的勘查目标——Ndomba。在赞比亚西部卢萨卡以西百余公里的门布瓦(Mumbwa)铜金矿地(面积约5192平方公里内,在中央省),已由BHPB进行过一些勘查(地质、地面物探、化探等),结论是有3个重要的IOCG型含铜或铜金的角砾岩系统。澳大利亚AIM公司与BHPB合作,拟首先集中在Kitumba探区(BHPB钻到铜金矿石),利用航空物探系统调查该区,进一步确定钻探目标。
毛里塔尼亚努瓦克肖特东北250公里阿克儒特附近Guelb Moghrein铜金矿床是1964年发现的,在1967~1978年曾采氧化矿。此矿床现被认为属IOCG型,产在基性火山岩与沉积岩中,接近一辉长岩侵入体。铜金矿化由磁铁矿、粗粒浸染状黄铜矿、方黄铜矿组成,有少量自然金、辉砷钴矿和毒砂。矿体已知走向长600米,平均厚60米。矿化呈网状、脉状、透镜状和席状,矿体缓倾。1998年计算确定和推定资源2370万吨,铜品位1.88%,金品位1.41克/吨。最近两年在进一步工作,准备重新开发。
在瑞典和芬兰,近几年也在注意IOCG型矿床的勘查工作。瑞典北部的Norrbotton项目,Rakkurijarvi铜金矿发现已被证实,2004年报道2号孔打到40.4米含铜1.41%、金0.33克/吨的矿石,6号孔见19.75米含铜1.68%、金0.41克/吨的矿石。附近有磁异常和激发极化异常。矿化由块状磁铁矿、含黄铜矿和黄铁矿的网脉和脉组成,含在蚀变片岩、碳酸盐角砾岩和复屑角砾岩中。物探表明矿化向北东延伸约500米。瑞典的Ahmavuoma项目钻探也打到IOCG型铜矿化。
智利北部科皮亚科附近坎德拉里亚铜金矿山西30公里的Zulema铜金项目在找IOCG型矿床。2004年初完成矿地范围的物探,查明一4×1公里激发极化异常,中有若干磁异常,钻孔已打到矿化。Farwest矿业公司与BHPB公司协议于2002~2003年勘查坎德拉里亚铜带IOCG型矿床,运用Falcon航空重力梯度测量和磁测,得出一10平方公里异常区。2005年探4a3号目标的钻孔打到数十米厚、含铜0.7%~1.3%的矿石。
中国首钢公司人员在秘鲁南部铁矿附近,圣胡安德马尔科纳东北35公里发现MinaJusta铜矿床。2002年5月宣布发现,后与里奥廷托公司一起将此矿床出售。据2003年报道,有推测资源2.183亿吨,含铜0.86%(以铜0.2%为边界品位),其中1.45亿吨为氧化矿,含铜0.58%;硫化矿6300万吨,含铜1.5%、金0.07克/吨、银19.2克/吨;混合矿290万吨,含铜1.15%。最近两年Chariot资源公司以马尔科纳项目为名在继续勘查,认定了几十个与Mina Justa矿床有关的勘查目标,有的钻探亦已见矿,如HG硫化矿目标等。据2005年10月报道,Mina Justa矿床已有推定资源1.324亿吨,含铜0.74%;推测资源2.797亿吨,含铜0.57%(以0.2%铜为边界品位)。合计约有铜260万吨、银1570吨(品位3.83克/吨)、金13.3吨(品位0.03克/吨)。
阿根廷北部、墨西哥索诺拉等州也有少数地点在勘查认为可能属此类的矿床。
加拿大西北地区的NICO铁氧化物钴金铋矿床和Sue-Dianne铜银矿床也属IOCG型,仍在继续勘查中。大熊湖东岸、育空、安大略也在寻找此类矿床。拉布拉多Michelin铀矿床含少量铜、金和稀土元素,经最近勘查认为属IOCG型,U3O8资源量剧增至1.6万吨。
越南北部Sin Quyan铜金矿床位于老街西北25公里处,毗邻我国。1961年发现,越南和苏联联合勘探至1973年,求得总资源量9150万吨,铜品位1.05%,金0.5克/吨(即含铜96万吨、金近46吨),还含不少稀土元素和几十吨银。产在元古宙片麻状花岗岩、云母片岩和交代岩中,呈脉状、透镜链状产出(共有17个矿体),矿石大多为细脉浸染状,附近还有几个铜矿化地区。我们曾在1994年做过介绍,当时不明其矿床类型,现国外已将其归属IOCG型(含稀土矿化),且有铜资源数百万吨。
IOCG型矿床一般不见与之邻接的成因上有关的长英质岩石,这有别于斑岩型铜金矿床和矽卡岩型铜金矿床,但此类矿床与后两类矿床以及其他一些元古宙的金矿类型的关系还研究不够。认为此类矿床可能通常产在与矿化有空间和成因关系的侵入体顶板带(图2-1),受明显的构造控制。既与基性-中性,也与中性-酸性高温含水的侵入岩有关。通常存在结晶分离作用的证据。由于有丰富流体和压力大,导致已有构造再活动及花岗岩类等侵入岩和围岩发生广泛交代蚀变——高温系统的特征性蚀变型式包括:早期高Na/K比值交代作用(钠长石+角闪石+磁铁矿+石英)和晚期低Na/K比值的通常少石英的交代作用(黑云母+钾长石+磁铁矿+黄铁矿+黄铜矿)。矿化与晚期蚀变有关。两种型式蚀变在一起的也不少见。低温赤铁矿系统反映为低温蚀变组合,一般重叠在早期的磁铁矿事件上。这种蚀变通常见于再活动磁铁矿构造中。
图2-1 世界一些最著名铁氧化物铜-金矿床相对于岩浆岩体位置
对于澳大利亚元古宙此类铁氧化物-铜-金成矿系统而言,区域地质特点中共同之处有:①存在镁铁质、中性和(或)超镁铁质火成岩(矿化前的或与矿化同时的);②氧化性的和还原性的蚀变(围岩、化学圈闭及剪切带等抽送系统使化学性质不同的流体进行有效混合);③同时代的Ⅰ型长英质岩浆作用。
澳大利亚SPK咨询公司的Mike Etheridge于2000年提出一个关于铁氧化物-铜-金矿床的作用过程模式和矿床实例(图2-2),可供参考。
图2-2 铁氧化物铜-金矿床简明作用过程模式,着重表明不同型式矿床的位置
R.H.西利托2003年提出了中安第斯海岸科迪勒拉带此类矿床的成矿模式(图2-3)。他指出,从区域和矿区的角度来看,该带大多数此类矿床是在硅铝层上的安第斯造山带早期发育阶段生成的。当时地壳经拉伸、变薄,温度较高,岩浆作用比较原始,矿床在拉张和张扭体制下形成。最大量矿床是在地壳变薄达到最大程度时于早白垩世发生的,虽局部有韧性变形与早期矿化相叠合,但矿床主要由脆性断层控制。有大量拉斑玄武质至钙碱性侵入体(主要是地幔来源),有厚的以火山岩为主的围岩系。这些玄武质至安山质岩系在拉张滑脱带上发生倾斜,并因地温梯度升高而引发埋藏变质的绿纤石-葡萄石相以及绿片岩相变质(在IOCG成矿前或成矿时)。该带侏罗纪和早白垩世的一个明显成矿特征是有IOCG矿床、块状磁铁矿矿床、平卧矿体型铜矿床和小的斑岩铜矿床。晚白垩世早期发生构造回返,发生压缩、地壳增厚和产生演化程度较高的岩浆,此类矿床大减。该成矿区IOCG矿床与侵入岩关系较清楚。在许多矿区有蚀变和矿化异常广泛分布之势(尤其是与大的复合型矿床相伴的地区)。可以认为在相当深处存在岩浆热液源。热液是由大的控矿断层带的次级和低级分支,侵入接触带及渗透性岩层引导上升至成矿部位的。矿源侵入体的精确位置待定,可能深至10公里,推测就位深度与地壳规模韧性至脆性断层带有关。中安第斯IOCG流体的深部来源及其岩浆热液来源比斑岩铜矿深些,这也与其流体包裹体中CO2含量较高相一致。该火山弧带地温梯度较高,有利于深部来源岩浆流体在冷却和金属淀积前上升甚至侧向流动的时间延长。
图2-3 中安第斯海岸科迪勒拉带铁氧化物-铜-金(IOCG)矿床型式示意图
1.地质背景
奥林匹克坝巨大的铜金铀矿床位于南澳大利亚州的安达莫卡地区。矿床产于前寒武系基底的碱性花岗岩中,上覆350m厚的沉积盖层。矿化面积超过20km2,矿石储量至少有20亿t,平均含铜1.6%;U3O80.06%;Au 0.6×10-6。即相当于含铜3200万t,金1200t,U3O8120万t。此外,还含大量稀土、铁、银和钴,可综合回收。这个矿床的发现是人类找矿史上最重要的突破之一。
矿床所在地属于南澳斯图尔特陆架区,其东面由SN向的托仑斯断层带与阿得雷德地槽分开。斯图尔特陆架的地层是一套平伏的新元古代和寒武纪沉积岩,沉积在中元古界和可能更老些的由变质花岗岩和其他变质岩组成的高勒克拉通基底之上。奥林匹克坝矿床就产在这基底岩石中。
矿床赋存在巨大的奥林匹克坝角砾杂岩体中(图13-21),它在平面上为6×8km2,由大量陡倾的柱状碎裂花岗岩和花岗角砾岩组成,中心为漏斗状富赤铁矿角砾岩(约1.5×2.5km2),已知向地表下延伸超过1km。碎屑主要为赤铁矿、石英和绢云母化的花岗岩,基质为细-中粒赤铁矿。大多数矿石矿物都是呈浸染状存在于富赤铁矿的角砾岩基质中,主要铜矿物为黄铜矿、斑铜矿和辉铜矿,铀矿物有晶质铀矿、铀石和钛铀矿,金为自然金,稀土矿物有氟碳铈矿和磷铝铈矿等。通常矿化的数量与容矿角砾岩基质数量呈正相关关系。岩石普遍遭受赤铁矿化、绢云母化、绿泥石化、硅化和碳酸盐化。其中强烈的赤铁矿化和绿泥石化与矿化有关。
图13-21 奥林匹克坝矿床区域地质背景
(引自成都理工学院《国外地质》,1993(4))
1—沉积岩层;2—酸性火山;3—花岗岩;4—变质岩
2.勘查与发现
奥林匹克坝巨型矿床的发现被誉为是人类找矿史上最伟大的发现。从这个矿床的发现史中,可以看到现阶段找矿的一切思路。
1957年西部矿业公司开始在元古宙岩石中勘查铜矿。由于全世界的巨型铜矿多产在元古宙岩石中,从这一概念出发,在澳大利亚元古宙岩石中寻找铜矿化的地表标志,然后利用地表填图、水系沉积物地球化学测量、地球物理调查等经验和技术开展普查工作。1957~1976年的20年时间里,找到的矿床范围如图13-22所示。
图13-22 西部矿业公司在澳大利亚找元古宇大铜矿的情况
(引自R.Woodall,1994)
(a)表示项目区的图;(b)累积勘查费(以1992年澳元值计算)
1957~1960年,在塔拉季地区的河谷发现了矿化露头后开始了西澳西金伯利地区的勘查,但这个项目并不成功(图13-22)。
1960~1987年,在南澳地区惟一已知的规模最大、产于元古宇的蒙塔(Moonta)铜矿外围勘查。由于该区有一部分为风成土壤所覆盖,所以用磁法追索地层,用螺旋钻进行地球化学取样,同时进行激发极化测量,圈定了硫化物矿体。勘查持续了27年,成果不明显(图13-22)。
1966~1969年,在西澳沃伯顿(Warburton)地区,在元古宇火山熔岩中发现铜矿化,从而进行经验勘查,即地表普查和化探取样,但没有获得成功。
1967~1977年,在西澳哈默斯利盆地开始执行另一个勘查计划,勘查地区很广,前后持续了11年,该计划于1977年结束,也没有获得成功(图13-22)。
1972年,D.W.海恩斯在沃伯顿地区开展研究,提出了这样一个概念模型,即氧化作用过程中,铜从玄武岩中淋滤出来,而氧化的大陆拉斑玄武岩大量堆积,为以沉积岩为容矿岩石的铜矿床提供了充足的物源(铜)。因此,巨厚的氧化大陆拉斑玄武岩可以充当铜的源岩,并足以形成重要的、产生在沉积岩中的矿体。从地球物理角度来看,拉斑玄武岩引起了磁异常和重力异常。
1972年,海恩斯依据该概念模型,修订了铜矿勘查计划,着手研究南澳大利亚的地质特征,并于1973年在露头和钻孔中发现了氧化玄武岩。H.鲁尔特主要从事地球物理工作,他们俩联手于1974年6月完成此项研究,指出有远景的地区。
另一条概念勘查的思路是,研究成矿的构造背景。1965年1月,奥德里斯科丰富和发展他自己提出的“构造变形的独特模式与剪切带的运动有关的理论(概念)模型”,他认为区域剪切运动控制了成矿作用。
1972年,奥德里斯科提出的构造线性体成矿模式在研究西澳太古宙岩浆镍硫化物矿床的分布中得到证实,1972年发现了冈森山卡特尔格里德矿床,它被认为是产在1966年确定的线性体交汇处。接着,他开始研究磁力和重力图。到1973年中,识别出了一个北北西方向的涉及整个澳大利亚大陆的线性重力不连续面,冈森山矿床被认为是产在这个不连续面上。
从本质上来说,这种构造线性体是找矿的直接地质标志。因此,这类研究带有强烈的经验主义的色彩。
1974年6月,依据氧化玄武岩模型,将勘查工作集中在奥古斯塔港的北部和南部地区,并将希尔伯城堡和乌罗布拉夫作为地层钻探的目标。此时,鲁尔特将重点放在区域航磁和重力异常的解释上,并认为这些异常可能是由于隐伏于中生代沉积岩之下的玄武岩引起的。
1974年8月,注意到了冈森山(Gunson)重力异常与航磁高值的吻合(图13-23)。地球物理学家已经注意到了这种吻合不是偶然的。
1974年7月,奥德里斯科等依据照片镶嵌图和航磁资料完成1:25万线性构造填图工作,证明了冈森山矿床产在北西西向构造走廊内,它被一个北北东向的线性体切穿,在此处北西向的航空磁力线性体使磁异常模式发生偏离,所见到的偏离方式与西澳金属矿床的构造特征吻合。据此,在安达莫卡(Andamooka)图幅确定了具有这种构造特征的远景靶区。
在安达莫卡图幅内,8个地球物理靶区中有5个靶区符合构造条件。因此,钻孔位置选择了奥林匹克坝和阿奎迪西蒂斯坝 〔后来改名为阿克罗波利斯(Acropolis)〕。1975年6月,RD1钻孔定在奥林匹克坝重力-航磁-构造重叠靶区。打这个孔的目的是为了验证所期望的氧化玄武岩,实际上打到了不是真正的氧化玄武岩。
对岩心进行岩屑取样,其目的是检验一下根据概念预测的铜品位的可能下降是否真的在“氧化玄武岩”源岩中发生。分析结果表明,铜品位没有下降,事实正好相反,38m岩心的铜品位为1%。1975年10月才对岩性描述做出纠正:经过仔细的岩石学研究证明,岩石由石英、绢云母、赤铁矿、长石和辉铜矿组成。辉铜矿颗粒极细,以致在暗色赤铁矿基质中几乎无法目测。它实际上是含赤铁矿的砂岩和火山岩。
图13-23 “斯图尔特陆架”地球物理异常和北西西向线性走廊综合平面图
(引自R.Woodall,1994)
铜的价值和以上的岩石描述鼓舞了勘查队员和管理人员。尽管一年来,已打了8个孔,所打到的不是没有经济价值的矿,就是根本不含矿,但勘查人员坚信角砾化的强烈蚀变岩石的意义及岩石中特殊的矿化,才使该项勘查起死回生。最后,RD10孔才证实该矿床的存在,在该孔中打到了厚170m、铜品位为2.1%的岩层后,于1976年11月在529m 深处终孔。对图13-24的重新审视表明,“即使成功近在咫尺,仍有可能丧失信心并放弃整个计划,因为赋存厚而富的矿石的主要地段离RD10钻孔至少还有1000m”(R.Woodall,1994)。
图13-24 奥林匹克坝平面图,各个矿带和早期钻探结果
(引自R.Woodall,1994)
图中数字代表钻孔编号
3.小结
澳大利亚奥林匹克坝Cu-Au-U矿床是20世纪矿业界最伟大的发现。其发现过程已被广为报道。矿床学界普遍认为,这是一个理论找矿的成功案例,尽管最初设计的成矿模型被证明是错误的。经验勘查者也声称,这是以遥感、地球物理和岩石化学信息为依据,最终实现矿床的准确定位的一个找矿实例。客观地说,奥林匹克坝矿床的发现既是经验勘查与理论勘查交叉与融合的典范,又是多学科信息综合研究的典范。在勘查过程中,虽带有一定的运气的成分,但这一成功应该归功于多学科勘查队伍以顽强的毅力,终于换取矿产勘查的重大突破。机遇总是惠顾那些有准备的人。
俄罗斯钻石矿排名?
2、纽克雷斯特矿场 纽克雷斯特矿业在澳大利亚的Cadia Valley矿,根据截至2021年第三季度末的数据,预计该矿今年的铜、银和金磨矿量为2880万吨(mt)。Newcrest预计将在今年年底前开始扩建的早期工程计划,包括开发P2-C3区块的洞穴。预计将在2026年进行首次生产。3、必和必括的奥林匹克坝矿 必和必拓奥林...
矿床模型研究历史概述
其中,以奥林匹克坝为代表的铁氧化物铜金型矿床 ( IOCG) ,现已被公认是一种遍及世界各地的新类型矿床。这种认识的变化有力地促进了矿产的勘查与发现。另一个实例是产在黑色岩系中的贵金属矿床,现在也被认为是一种重要的新类型矿床。 ( 2) 对矿床模型性质、用途、效用进行反思与定向 在大型、超大型矿床研究...
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荣成成矿区的伟德山地区的铜钼铅锌银金多金属矿田等;原因在于该区金矿床主要受基底构造和晚期NE—NNE向韧性—脆性断裂构造两重控制,一方面沿构造空间发育的NE—NNE向断裂发育,同时又在两组构造交汇形成的构造空间膨大处富集,类似于南澳大利亚奥林匹克坝地区的“构造节”(theTethyan TwistSignaturePoint;G点,NNW向断裂...
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铜是人类利用最早的金属,铜器时代还早于铁器时代,我国利用铜金属至今已有3000多年的历史,因此人们理所当然对铜的性能及其矿床特点了解相对较早。人们在调查和开发铜矿的过程中,有意无意地要对所涉及的铜矿床(点)进行归纳和对比,总结其存在的相似性与差异性,这必然会导致对铜矿床(点)进行分类。...
美国,澳大利亚,马来西亚,俄罗斯,南非的铜,铝,黄金,白银资源情况怎么样...
美国的宾汉姆(Bingham),储量(铜)2121万吨 德卢斯(Duluth),储量(铜)2000万吨 莫伦西(Morenci),储量(铜)1300万吨 位居世界前5.澳大利亚的奥林匹克坝(Olympic Dam)铜-金-铀复合矿,储量(铜)3200万吨(该矿是世界最大铀矿)其他国家的铜矿储量就没有什么名次了。铝:1 中国 5,...
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( 4) 以经验地球物理模型为指导,实现铁氧化物铜金铀型矿床的找矿突破 随着澳大利亚奥林匹克坝矿床研究的深入,学术界普遍认为铁氧化物铜金铀矿床属于一种新类型矿床。该找矿模型曾经指导澳大利亚欧内斯特亨利 ( 施俊法等,2005) 、显山矿床 ( 王绍伟等,2006) 的找矿突破。近年来,在该模型指导下,加拿大也实现了重大...
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6. 中国的铜产业发展迅速,已成为全球最大的铜消费国之一,同时积极提高国内铜资源的自给率。7. 美国和澳大利亚的铜矿资源分别集中在亚利桑那州、犹他州和新墨西哥州,以及西部和南部的矿床中。8. 美国的铜产量在全球占有重要地位,澳大利亚的铜矿床如奥林匹克坝铜矿为该国铜产业提供了稳定的原料来源。9...
扬子陆块西南缘西昌-滇中大规模铜、铁、铅锌成矿预测
以沉凝灰岩为容矿岩者贫磁铁矿占优势,以凝灰质不纯大理岩为容矿岩者铜矿规模巨大;低温热水沉积矿体,系似层状、透镜状菱铁矿体;改造再定位热液矿体,系似脉状、透镜状铜铁矿体。裴荣富等(1998b)认为,大红山矿床与澳大利亚超大型奥林匹克坝铜-银-金-铀矿床虽不相同,但也有可对比之处。它们都产...
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近年来,随着澳大利亚欧内斯特亨利、显山矿床和越南新昆矿床的发现,通过广泛的对比研究,建立了一个铁氧化物铜金 ( 铀) 型找矿模型,得到了世界同行们的普遍认同。这种模型确立之后,很快指导了世界其他地区的找矿工作,例如加拿大的 NICO钴 - 金 - 铋矿床、苏迪尼铜 - 银矿床。从奥林匹克坝铜金...
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